变风量系统的控制.ppt

变风量系统的控制 六十年代变风量空调技术在美国诞生 末端气动型 风机节流控制七十年代中东战争能源危机 energycrisis ASHRAE积极响应能源之星计划 energyStar 大量推广变风量技术现在变风量技术已经成为主流的中央空调系统技术 美国90 以上的大型项目中采用变风量空调技术 八十年代首批智能建筑中应用 没有达到预计节能效果九十年代技术交流增加 设计施工逐渐成熟 开始了解变风量系统的特点现在处于一个飞速发展的阶段 XIAMENINTERNATIONALBANKPLAZA厦门国际银行大厦 中国厦门 1年 1100套VAVBOX全部采用主要部件美国进口 国内组装的皇家RSV单风道变风量箱 自控设备运达广州工厂 在广州进行整合和进行参数设定 厦门国际银行大厦的 高层集中空调工程的创新技术 项目2002年荣获中国安装协会第六届科技成果一等奖 SHANGHAIINFORMATIONBUILDING上海信息枢纽大楼 1200套VAVBOX全部采用美国进口的皇家RSV单风道变风量箱 自控设备运达皇家空调美国工厂后 在美国工厂进行整合和进行参数设定 中国上海 年 SHENZHENTVCENTER深圳电视中心 中国深圳 3年 235套VAVBOX 153套变风量调节阀采用主要部件美国进口 国内组装的皇家变风量箱及风阀产品 配备自控设备 1 定义变风量系统 VAV VariableairvolumeSystem 的基本思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时 自动调节空调系统送入房间的送风量 使通过空气送入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配 以满足室内人员的舒适要求或工艺生产的要求 同时送风量的自动调节可以最大限度地减少风机的动力 节约运行能耗 第一部分变风量空调系统一般介绍 2 工作原理通过改变空调区域的送风量来调节室内温湿度的全空气系统 Q C qv Tn Ts 式中 C 空气的比热容 KJ Kg c 空气密度 Kg m3 qv 送风量 m3 S Tn 室内温度 c Ts 送风温度 c Q 吸收 或放入 室内的热量 KW 假定送风温差不变 则热量 冷量仅与风量有关 第一部分变风量空调系统一般介绍 VAV系统的特点 1 控制灵活 可根据负荷的变化或个人的舒适度要求调节个性化的工作环境 能适应多种室内舒适性要求2 自动调节送入各房间的冷量 系统内各用户间可以按实际需要调配冷量 减少投资3 室内无过冷过热现象 由此系统运行时可减少空调负荷15 30 左右4 节能 一 VAV系统的型式与构成 1 VAV系统的型式2 VAV末端装置 1 单风管VAV空调系统2 单风管再加热VAV空调系统3 单风管送回风机连动VAV空调系统4 单风管旁通式VAV空调系统 1 VAV系统的型式 单风管VAV空调系统 在每个房间入口处支管上安装称为VAVbox的送风量调节装置 空调器根据系统用户实际运行所需的总风量对风机进行变速调节 该方式系统设计简单 应用范围最广 变速的方式一般采用变频调节 当室内负荷降低到一定程度时 过低的送风量会使室内的气流组织变差 室内温度场 速度场的不均匀度增加 因此 送风量不宜再减少 对VAV系统应有最小风量的限制 此限制值一般设定为总风量的60 当空调负荷低于最小风量对应的负荷时 室内温度的调节不采用调节风量而采用调节送风温度的方法 单风管VAV系统此时要适应各房间的温度调节是有困难的 为克服这一缺点 产生了单风管再加热VAV空调系统 单风管再加热VAV空调系统 该方式能在系统达到最小风量时 通过再热盘管的调节 保证室内的温度不出现过冷或过热状态 充分保证室内舒适度 单风管送回风机连动VAV空调系统 变频风机 该系统可保持室内静压不变 对于一定的室内静压 送回风量之差应为某个恒定值此 同房间的送风管上的VAVbox与回风管上的VAVbox联动调节可以保持送回风量之差不变 这要求在送风机调节的同时 回风机也随之调节 这种系统在有洁净要求的工业生产车间以及要求较高的办公场所可以使用 单风管旁通式VAV空调系统 当室内负荷变化时 送入室内的风量减少 多余的风量通过旁通口进入吊顶 与室内回风一起回到空调器 实际上系统的总风量并未改变 因此节能效果有限 严格意义上来说不算VAV系统 但这种形式可以满足各房间热舒适性及工业生产的恒温要求且系统简单 成本低廉 2 VAV末端装置 VAV空调系统的运行靠称为VAV末端装置的设备来根据室内要求进行送风量控制 同时向系统控制器SC SystemController 传送自己的工作状态 经SC分析计算后发出控制风机变频器的信号 根据系统要求风量改变风机转速 节约送风动力最常用的VAV装置原理如图5 20所示 最常用的VAV装置原理图 主要由室内温度传感器 电动风阀 控制板 风速传感器等部件构成 FPB FanPoweredBox 其特点是根据室内负荷由VAV装置调节一次送风量 同时与室内空气混合后经风机加压 或一次空气不经风机加压与加压室内空气并联 进入室内 以保持室内换气次数不变 该方式加设了风机 成本提高 可靠性 噪声等性能指标有所下降装置图如下图所示 FPB装置图 风机动力型变风量末端产品介绍风机动力型变风量末端包括风机串联型变风量末端和风机并联型变风量末端 两者的设备结构 运行规律和应用场合都不相同 5 VAV系统控制概述VAV系统的型式很多 控制方式随之不同 我们仅对应用最为广泛 最有代表性的单风管VAV空调系统进行讨论 它包含了VAV系统控制的核心思想 为保障VAV系统使用功能的完成 一个完善的VAV控制系统包含五个控制环路 室温控制 总风量控制 送回风量匹配控制 新风量控制及送风温度控制 室温控制在末端装置中完成 基本任务是VAVbox根据室内温度的温差调节送风量 以满足室温的要求 总风量控制是VAV系统控制的核心 当VAVbox进行风量调节时 送风管网的流量及阻力特性都在发生变化 总风量调节的目标就是实时辨识送风管网的流量及阻力特性 然后确定风机应有的工作状态点 使风机与管网特性实现良好的匹配 总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程 二 VAV系统控制概述 为保障VAV系统使用功能的完成 一个完善的VAV控制系统包含五个控制环路 室温控制 总风量控制 送回风量匹配控制 新风量控制及送风温度控制总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程 20世纪80年代前开发了定静压定温度法90年代前期则开发了定静压变温度法 CPT ConstantPressureVariabletemperature 90年代后期开发了变静压变温度法 VPT VariablePressureVariabletemperature 1 室温控制在末端装置中完成 根据室内温度的偏差调节送风量 以满足室温的要求 2 总送风量控制是VAV系统控制的核心 3 送回风量匹配控制通过单风管送回风机联动控制VAVBOX完成 4 新风量控制 5 送风温度控制 三 变静压变温度 VPT 总风量控制法 1 VPT法的系统构成 1 风机变频器控制 变风量控制 2 空调箱冷量热量及加湿量控制 变温度控制 3 新风量控制 4 其它控制 dps 微差压开关 BV 电动加湿阀 ICC 智能型空调箱控制器 SCMVAV CAV 区域控制器 CO2 二氧化碳浓度传感器 HED 插入型湿度传感器 IVC VAV CAV控制器TE 温控器 TlC 温度调节器 INV 变速器 TED 插入型温度传感器 MV 二通阀 2 VPT法的变静压控制机理 变静压的目的是使风机提供的风压与管网所需的实际静压相一致 在运行过程中 由于VAVBOX的不断调节 管网压力不断变化 但此时的管网静压并不代表系统运行所需的静压 实际所需静压值的计算机理较为复杂 一个简便的方法是用而各末端风口的阀门开度代表静压的供需状态 风机变频器控制 变风量控制该部分由两个控制回路构成 首先是室内送风量的控制 根据室内温度与设定的差值计算出要求风量 控制风阀开度以及系统静压以使实际送风量满足要求风量 其次是系统总送风量控制 根据各VAV风阀的开度来决定风机电机的供电频率 使得系统静压在满足要求风量的前提下变至最小 达到节能的目的 空调箱冷量热量及加湿量控制 变温度控制由HED 插入式湿度传感器 TED 插入式温度传感器 ICC MV 两通阀 BV 加湿阀 等部件及系统构成 新风量控制由新风阀 风速传感器 或采用CAV 排风阀 回风阀 或采用VAV CO2传感器 ICC等部件及系统构成 其他控制 如空调箱过滤器报警dps 风机开停监视以及其他联锁系统等 四 VAV系统的总风量控制法 总风量控制法认为用静压控制环节存不稳定因素 对VAV系统的使用造成了极大的障碍 因此考虑对风机实行前馈控制 而不使用反馈控制进行风机调节 希望通过对某个变量的计算直接计算出风机的转速 从而控制系统的送风量 1 总风量控制法的基本原理2 总风量控制法的特点 总风量控制法的特点 总风量控制方式在控制系统形式上具有比静压控制简单得多的结构