关于变风量空调系统中自动控制的研究.pdfVIP

134 关于变风量空调系统中自动控制关于变风量空调系统中自动控制的的研究研究 卓铭球 摘 要 随着社会的发展 经济水平的提高以及人民的生 活需求的逐渐增长 空调逐渐走入人民生活中 成为至关 重要的一部分 其中 变风量空调方式起源于高速送风空 调系统 但高速送风空调即使使用变风量控制仍然是相当 耗能的 经过几十年的发展 变风量空调具备了良好的可 控性 应用也越来越普遍 本文论述了变风量空调系统的 自动控制方面的内容 关键词 变风量 空调系统 自动控制 空气式集中空调系统在早期的配置中几乎全部 采用定风量空调方式通过控制回风温度实现自动控 制 其优点是造价低廉 但缺点也十分明显 即空 调系统所覆盖的既定区域的空调负荷变大时 区域 内的各房间的温度差异也会很大 此时 某个房间 内的空调由于负荷与温度的差异几近崩溃状态 无 法正常工作 由此 人们投入到了新型系统的研发 当中 其中变风量空调系统是根据被控范围的空调 负荷的变化以及室内环境 通过自动控制送风机的 频率 调节空调送风量 来使室内达到目标温度以 及其他工艺需求的空调系统 一 变风量空调的发展 变风量系统即 Variable Air Volume System 也 就是 VAV 系统 其最早出现于 20 世纪 60 年代中期 是一种新型空调系统 但受当时科技水平所限 其 稳定性较差且安装成本较高 并没有受到广泛关注 直到 20 世纪 70 年代 由石油危机引起了人们对于 耗能的重视 这种新型系统才重新引起人们关注 经过几十年的不断完善与发展 变风量空调系统的 技术水平逐渐提高 并凭借其节能灵活的特点 迅 速在空调系统中奠定了主流市场 在发达国家得到 了广泛的应用 在某些发达国家 其控制技术已逐 渐迈向成熟 二 变风量空调系统的特点 1 节能性 由于 VAV 系统是通过调节送入房 间的风量来适应负荷的变化 所以能节约风机运行 消耗以及减少风机装机容量 在据相关统计 空调 设备在大部分工作运行中有 30 左右的负荷闲置 如果采用变风量空调系统通过改变风量来适应负荷 变化 可以减少空调耗能 实现节约资源 减少资 金消耗的目的 2 灵活性 变风量的空调系统在建筑翻修 改建时也不会受结构改变而影响其使用 当既控区 域出现面积 温度上的参数变化时 只需要重新设 定一下室内温控器 或更换支管和末端装置并调整 风口位置即可 3 变风量空调系统属于一种全空气系统 在 过渡季与冬季可以利用新风排出室内冷空气 对环 境变化做出迅速响应 也不会出现风机盘管凝水以 及霉菌滋生的问题 三 工程概况 某公司总部建筑面积约为 40 000 m 2是一座硬盘 储存区和办公区为一体的综合大楼 办公室区域需 根据四季变化分别进行制冷与供热 而硬盘储存库 区域内 受服务器 硬盘设备对温度的敏感程度较 高的影响 其房间内的温度变化不能超过 1 这 种多区域综合大楼对空调的自动控制系统要求很 高 在实际工程中 为了方便人们办公与工作生活 办公室区域需要季节变化 温度变化的变化而改变 空调的制冷或供热 其中硬盘储存库房对温度的要 求较高 此时 如果使用定风量空调系统 只能控 制组合空调机组的送风温度来实现温度控制 但受 定风量空调的制约性 其无法满足每个房间的不同 需求 然而 VAV 系统可以利用分布在各个空调房间 的 VAV 末端装置分别对各个房间的送风量进行控制 并及时设定温度 甚至可以利用外界新风给予供冷 满足各个房间的特定温度要求 四 变风量空调系统的控制 1 变风量末端装置控制 在 VAV 空调系统中 当目标区域的温度变化时 可通过控制变风量末端的风阀开度来调节入风量 来实现对目标区域温度的控制 变风量末端装置由 工作运行是否受压力影响而分为两种类型 压力有 关型与压力无关性 压力有关型是通过温度控制器 直接控制 而压力无关性除了温度控制器以外还同 时装备了风量传感器和变风量控制器 构成以温度 控制器为主控制器 变风量控制器为辅的串级控制 装置的风阀 当末端入口的压力变化时 通过末端 的风量会发生变化 此时压力有关型的末端装置要 等到风量变化影响室内温度后才进行调解 而此时 压力无关性末端装置可以很快对这种压力变化做出 调整 维持原有风量 由此可见 压力无关性的末 端装置要比压力有关型末端装置更具控制效率 所以此项工程中选择的是压力无关性末端装 置 可以较好的维持目标区域的既定温度 满足硬 盘储存库房间的严格温度需求 2 静压控制 变风量系统中静压控制的目的在于需要根据系 统内负荷变化的情况 在保证新风供给量与持续平 衡建筑物内外的压力的同时 保持管道运行所需要 的最小静压 并尽可能地节省风机机组功耗 通过 送风主管道下方的静压传感器放出的信号来实现送 风机转速的控制 控制送风量 进而保持静压设定 值的不变 室内静压控制则根据具体情况的不同而 选择 对于办公写字楼这种商用建筑物 为了维持 室内压力在一定的标准 一般根据区域内温差传感 器的所传回的信号控制回风机的风量 至于压力波 动较大的区域 可以使用风量传感器来探测送风口 通过风量的大小 如有需要则发出对回风机的转速 调节的信号 让送回风差满足室内温度需求 3 新风系统控制 保证新风供给在变风量空调系统中是至关重要 的一步 在空调的设计工程中 为了使得新风量不 受变风量的影响 可以设置一些独立的定风量新风 处理系统 如果空气处理机组承担新风 那么就需 要空气处理机组设置新风量的控制回路 使得新风 量能满足于室内温度标准 比如在一些特定场合 如演播室灯光发热 服务器机房设备发热 由此类 问题导致的温度过高并使得温度负荷变化变大时 定风量系统已无法动态的满足保持区域内的温控需 求 需要在其基础上添加新风供风系统 新风在送 到室内前经过电加热器可以将温度挺高至 10 利 用新风风机通过空调系统回风混合后进入目标区 域 能有效地控制新风比例 关于设计风机时的启 停问题 可根据相关需要 比如假期 旺季 淡季 以及过渡季的需求不同 制定一定的时间表来规划 风机的启停 以免不利于经济性 在冷风管道上设 置电动调节装置 通过温度与设定值的对比信号来 决定冷风风阀开度 当室内体感温度较高时 冷风 送风电动调节阀开大 增加送入区域内冷风的量 以此达到控制室内温度的目的 在新风管道内安装 风管温度传感器 通过对新风送风温度的检测 并 依据测量到的室外温度 送风温度值决定开启电加 热的功率 以确保送入室内的新风温度值稳定在一 定范围内 并可以调整送风温度设定值 对风机的 状态信号实施监测并记录 与风机起停信号比较 在故障发生时预警警报以供维修人员维修 并将每 一个报警信号收集 整理 列表输出有关历史记录 的信息 并在报警发生时 比较此时的信号 用来 确认报警信号 五 结语 通过对某公司变风量空调自动控制系统工程的 分析 发现在目标区域温度裱花较大或区域温度变 化趋势要求不同的场合 定风量无法满足被控区域 的要求时 变风量空调系统可以很好地进行温度控 制 其运行的关键在于控制系统的合理性以及有效 性 为了保证变风量空调系统的正常运行以及发挥 其节能优势 在方案的制作过程中需要将送风温度 控制 送风量控制 新风量控制等步骤 同时要在 详细计算方案时 对不同项目的不同参数进行比较 分析不同方案的