随着国民经济的快速发展, 人民的生活水平的提高, 对室内空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要, 必须利用现代先进的自动控制系统大力开发节能型空调系统。VAV变风量集中空调系统, 的基本原理是通过改变送入被控房间的风量 (送风温度不变) 来消除室内的冷、热负荷, 保证房间的温度达到设定值并保持恒定。夏季当室内温度高于设定值时就提高送风量, 反之减小送风量;冬季当室内温度高于设定值时就减小送风量, 反之提高送风量。V AV系统能够明显地改善空调系统的性能, 有效地提高空调系统的舒适度, 降低了空调系统的能耗。下面就谈谈自己对VAV空调系统中自动控制的肤浅看法。
1 变风量 (VAV) 系统
变风量空调系统简称VAV系统 (Variable Air Volume System) 。20世纪60年代诞生于美国, 根据室内要求参数的变化或室内负荷达的变化, 自动调节空调VAV系统的送风量, 使室内参数达到要求的全空气空调系统。通过改变送入各房间的风量来适应房间负荷变化。能够节约能源, 适应各房间温度要求不一致的工况控制, 室内空气均匀。可以利用新风消除室内负荷, 能够对负荷变化迅速响应, 室内也没有风机盘管凝水问题和霉菌孳生问题。没有像风机盘管冷凝水和毒变的问题, 维护工作少。变风量空调系统通常由空气处理设备、送 (回) 风系统、末端装置 (VAV-BOX) 及送风口和自动控制仪表等组成[1]。
1.1 V A V变风量系统的优点
(1) VAV系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化, 在确定系统总风量时还可以考虑一定的同时使用情况, VAV系统和CAV系统相比可以节约风机耗能30%~70%, 使用系数可取0.8左右。能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。施工方便, 运行安全, 无冷凝水污染;尽管一次风温度可以处理得较低, 但送风温度不低, 从而提高了人体的舒适性。
(2) VAV系统的灵活性好, 适用于格局多变的建筑, 容易于改、扩建。当室内重新隔断或参数改变时, 只需要移动风口位置更换支管和末端装置, 甚至仅仅重新设定一下室内温控器就可以了, 和其它空调系统相结合, 降低初投资。
1.2 变风量系统的缺点
虽然VAV系统有很多优点, 但也存在者不足:房间内正压或负压过大导致室外空气大量渗入, 房门开启困难, 缺少新风室内人员感到憋闷, 噪声偏大。
2 VAV系统构造
VAV系统由变风量空调机组和VAV末端两部分组成, VAV终端根据控制区域的热负荷, 通过调节风门的开启比例控制末端的送风量。变风量空调机组则根据各VAV末端的需要, 通过风机变频控制总的送风量。变风量系统是一种全空气的空调方式, 它根据室内负荷的变化或室内要求参数的改变自动调节空调系统的送风量从而保证室内参数达到要求, 其特性是在大多时间内都在低于其最大风量的状态下运行[2]。
3 VAV系统自动控制
变风量系统能否正常运行在很大程度上依靠控制系统。在一个单风道变风量空调系统中, 除了送回风机、末端装置、阀门和风道组成的风路以外, 还存在五个反馈控制环路, 即:室温控制、送风静压控制、送回风量匹配控制、新排风量控制及送风温度控制。空调系统的正常运行主要依靠自动控制系统, 自动控制系统与自动化管理系统的电脑相连接, 实现中央监控和调节。
3.1 VA V末端温度控制
变风量空调系统中的空调机组采用变频风机, 送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制, 根据房间的布局每个变风量末端装置可设置几个送风口。VAV控制器以房间温度为主参数, 以风道空气流量为副参数组成主副环串级调节系统。控制对象为室内温度、主送风道静压P, 检测装置为静压传感器, 调节装置是现场DD C控制器, 执行器是变频风机, 干扰量是VA Vbox风阀开度、空调负荷。PI调节输出到副环, 副环为随动调节系统, VAV控制器将以主环的输出为设定值与空气流量进行比较, PI或PID控制VAV box变风量调节室内温度。送入房间的实际风量可以通过VAVb ox的检测装置进行检测, 如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差, 则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。送风道的严密性, 可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。
3.2 水阀的调节
在定风量系统中, 安装在冷热水回水管上的电动二通比例式调节阀由回风温度控制。在变风量系统中安装在冷热回水管上的电动二通比例式调节阀根据送风温度控制。
3.3 风阀的调节
在变风量每个末端装置的控制区域, 放置一个感温器。风阀的目的是调节风量, 要使其具有良好的调节特性, 就需要使它的压降占支管总压降的较大比例。当室温下降, 风阀关至最小风量值时, 启动再加热器, 提供外区空调所需的热负荷。
3.4 变静压法的变风量系统控制
当绝大多数VAV末端的需求送风量很小时, 即每个VAV BOX中的风门开度较小时, 可以改变主风管的静压设定值, 使VAV空调风机的转速下降, 降低风机运行的静馀压, 以利节能。变静压控制需要保持每个VAV BOX的阀门开度在85%~100%之间, 即让阀门尽可能全开和使风管中静压尽可能减小的前提下, 通过调节风机转速来改变空调系统的送风量。变静压控制由于控制相对繁琐, 系统不易稳定从而造成国内成功案例比较少[3]。
3.5 定静压法的变风量系统控制
定静压控制, 是在送风系统总管的适当位置 (常在离风机2/3处) 设置静压传感器, 在保持该点静压一定值的前提下, 通过调节风机频率来改变空调系统的送风量。恒定静压的目的是保证任何一个末端入口的设计资用压力。由于定静压控制的变风量系统, 空调器的风机调节与末端装置的控制无直接联系, 故该系统控制方法比较简单, 运行可靠, 适合于较大的变风量空调系统的场合。
3.6 送回风量匹配控制
送风量随负荷变化, 回风量也要随之变化, 这样才能保证房间的正常压力。由于房间向外渗风和厕所排风, 回风量要比送风量小。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定, 送风机和回风机都由一个送风静压控制器来调节。系统送风量的变化导致送回风量差值的变化, 控制器会调整回风量以维持设定值。
摘要：变风量空调系统是节能性卓越、舒适性良好的全空气空调系统。其运行过程需要有适当的控制手段, 以保证系统的节能效果和运行的稳定性。为满足人们的需要, 利用现代化先进的自动控制系统大力开发节能型空调系统, VAV变风量空调系统应运而生, VAV空调系统节能效果良好。
关键词：VAV空调系统,变风量,变频控制,DDC控制器,节能
参考文献
[1] 刘秀荣, 王超.北方某工程VAV空调系统简介及控制要点分析[J].中国水运 (下半月) , 2010 (7) :122, 151.
[2] 郭方敏, 任庆昌.VAV空调系统末端解耦控制研究[J].自动化与仪器仪表, 2010 (4) :146～148.
[3] 马少华, 孟繁庆, 孙化泽.基于改进的PSO算法的PID控制在VAV空调系统末端的应用[J].沈阳建筑大学学报 (自然科学版) , 2010 (3) :190～196.