淺談VAV系統(tǒng)的控制

徐選玉

摘 要：該文主要從VAV（變風(fēng)量）系統(tǒng)的特點、控制方式、控制內(nèi)容幾個方便進行介紹和分析，說明VAV系統(tǒng)對進一步降低企業(yè)在能源方面的成本和完成節(jié)能減排任務(wù)具有重大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：VAV系統(tǒng) 定靜壓 變靜壓 風(fēng)量 控制

中圖分類號：TB12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-02

在傳統(tǒng)的空調(diào)定風(fēng)量系統(tǒng)下，風(fēng)機的風(fēng)量保持固定不變，盡管末端負荷本身可能不斷的變化著。這正是VAV（變風(fēng)量）系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)生的最初根源之所在，在VAV系統(tǒng)下，隨著空調(diào)末端負荷的變化，風(fēng)量也在不斷的變化、調(diào)整，真正達到所需即所供，從而達到節(jié)能目的。

1 VAV系統(tǒng)的特點

VAV是Variable Air Volume的簡稱，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，為了應(yīng)對末端負荷的變化，利用改變進入空調(diào)區(qū)域的送風(fēng)量來適應(yīng)區(qū)域內(nèi)負荷變化的一種空調(diào)系統(tǒng)。其最大優(yōu)點在于節(jié)能和提供良好的舒適性。

2 VAV系統(tǒng)的控制方式

2.1 VAV系統(tǒng)定靜壓控制

VAV系統(tǒng)定靜壓控制是在送風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)適當位置（國標規(guī)定在離風(fēng)機2/3處）設(shè)置靜壓傳感器，在保持該點靜壓為一定值的前提下（一般在250 ～375 Pa之間），通過調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速來改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。

當空調(diào)負荷減少，部分VAV箱風(fēng)閥開度減小，系統(tǒng)末端阻力增加，管路綜合阻力系數(shù)增加，管路特性變陡，根據(jù)理論分析，對于定靜壓控制系統(tǒng)，風(fēng)機功率的減少率基本上等于風(fēng)機風(fēng)量的減少率。當風(fēng)機風(fēng)量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風(fēng)機功率節(jié)約不到40%。

采用定靜壓法，系統(tǒng)運行控制狀態(tài)點會隨送風(fēng)量的變化，風(fēng)機的運行點也會隨之變化，改變風(fēng)機動力。其不足之處是靜壓傳感器的位置和數(shù)量很難確定，而且節(jié)能效果較差。

2.2 VAV系統(tǒng)變靜壓控制

VAV系統(tǒng)變靜壓控制，是在使風(fēng)閥盡可能全開和使風(fēng)管中靜壓盡可能減小前提下，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速來改變空調(diào)系統(tǒng)的送

風(fēng)量。在調(diào)節(jié)過程中，風(fēng)道內(nèi)的靜壓根據(jù)變風(fēng)量末端機組的風(fēng)門開度（或送風(fēng)量）進行調(diào)整。自動控制系統(tǒng)測量每個變風(fēng)量末端機組的風(fēng)門開度（或送風(fēng)量），風(fēng)道內(nèi)的靜壓應(yīng)使最大開度（或送風(fēng)量）的風(fēng)門（或送風(fēng)量）接近全開位置（或最大送風(fēng)量）。當最大開度的變風(fēng)量末端機組的風(fēng)門開度小于某一下限值時（例如85%），則減少風(fēng)道的靜壓設(shè)定值，反之，當最大開度的變風(fēng)量末端機組的風(fēng)門開度大于某一上限值時（例如98%），則加大風(fēng)道的靜壓設(shè)定值。通常不應(yīng)使風(fēng)門長期處于100%開度，以免引起風(fēng)門執(zhí)行機構(gòu)損壞。

由于閥門始終處于85%～98%之間，VAV箱局部阻力系數(shù)變化很小（可能增加一點，也可能減小一點），相應(yīng)地管路綜合阻力系數(shù)也變化很小，綜合阻力曲線上升或下幅度微小，根據(jù)理論分析，對于變靜壓控制系統(tǒng)，風(fēng)機功率的減少率基本上等于風(fēng)機風(fēng)量減少率的三次方，當風(fēng)機風(fēng)量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風(fēng)機功率節(jié)約78.4%。

2.3 VAV系統(tǒng)總風(fēng)量控制

此種控制方法是基于每個變風(fēng)量末端機組實時的風(fēng)量要求，采用各風(fēng)量求和得到總風(fēng)量，對送風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行跟蹤調(diào)節(jié)，使總送風(fēng)量不斷變化以滿足實時的風(fēng)量要求，而不去考慮送風(fēng)系統(tǒng)管道靜壓變化。

3 VAV控制內(nèi)容

VAV控制器根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)風(fēng)閥以滿足設(shè)定溫度的需要。同時檢測風(fēng)閥開度和風(fēng)量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)上傳至相關(guān)的DDC，再由DDC判別風(fēng)閥開度來調(diào)節(jié)變風(fēng)量空調(diào)機組的頻率。

3.1 室溫控制

供冷時根據(jù)區(qū)域溫度T控制調(diào)節(jié)VAV進風(fēng)量，當達到供冷設(shè)定點時維持新風(fēng)需求的最小進風(fēng)量不變。

變風(fēng)量設(shè)備的控制環(huán)路分為兩個環(huán)節(jié)：

（1）室內(nèi)溫度控制環(huán)路：通過房間溫度傳感器測得室內(nèi)溫度，將之與溫度控制器中的設(shè)定值作比較，然后給出一個電信號給風(fēng)量控制器，從而根據(jù)房間溫度的變化來調(diào)節(jié)送風(fēng)量。控制原理見圖1。

（2）風(fēng)量串級控制環(huán)路：閉環(huán)控制環(huán)路（測量-比較-調(diào)整）。通過VAV設(shè)備前端的壓差測量管測得動壓，由壓差變送器轉(zhuǎn)換成電信號給風(fēng)量控制器，風(fēng)量控制器將之轉(zhuǎn)換成風(fēng)量值，將此實際測量值與設(shè)定值（溫度控制器給出）比較，得出的偏差為一電信號，給執(zhí)行器后調(diào)節(jié)閥片，從而改變風(fēng)量，直到與設(shè)定值相同。

3.2 聯(lián)鎖控制

VAV關(guān)閉時，聯(lián)鎖關(guān)閉（進風(fēng)閥和風(fēng)機）。

VAV起動時先開啟風(fēng)機，防止風(fēng)機反轉(zhuǎn)，再全開進風(fēng)閥。

3.3 VAV系統(tǒng)控制設(shè)定點

（1）送風(fēng)：溫度，濕度，靜壓

（2）回風(fēng)：溫度

（3）新風(fēng)：新風(fēng)量

（4）末端：VAV箱控制

（5）風(fēng)系統(tǒng)：風(fēng)機跟蹤控制

3.4 VAV控制系統(tǒng)還具備下述功能

（1）進風(fēng)量檢測，顯示

（2）最大/最小風(fēng)量設(shè)定，顯示

（3）供冷/供暖點設(shè)定，顯示

（4）室內(nèi)溫度檢測，顯示，再設(shè)定

（5）風(fēng)機啟停，狀態(tài)顯示

（6）熱水調(diào)節(jié)閥閥位狀態(tài)顯示

3.5 與中央監(jiān)控站通信

（1）室內(nèi)溫度輸出

（2）VAV最大、最小風(fēng)量設(shè)定功能：使用來自VAV控制器的風(fēng)量設(shè)定信號，進行各VAV控制器的最大風(fēng)量和最小風(fēng)量的設(shè)定。將該風(fēng)量設(shè)定信號在VAV控制器的室內(nèi)的溫度控制輸出工作臺上進行置換。

（3）進風(fēng)閥閥位信號輸出

（4）送風(fēng)溫度再設(shè)定信號輸出

（5）VAV起動信號輸入

（6）室內(nèi)溫度再設(shè)定輸入：通過空調(diào)監(jiān)視系統(tǒng)，進行溫度設(shè)定，在用戶處無手動設(shè)定。

3.6 VAV風(fēng)量計算

將由VAV本體輸出的風(fēng)量信號輸入于VAV控制器，使VAV制造商的指示公式計算風(fēng)量，對空調(diào)監(jiān)視系統(tǒng)進行通信并表示?；仫L(fēng)和送風(fēng)的VAV的風(fēng)量控制應(yīng)納入系統(tǒng)總風(fēng)量平衡之中。

3.7 VAV冬/夏季節(jié)模式自動轉(zhuǎn)換

主要根據(jù)室外溫度來進行VAV冬/夏季節(jié)模式自動轉(zhuǎn)換的，具體的冬/夏季節(jié)的溫度設(shè)定可參考：上海的夏季一般需要連續(xù)5 d平均溫度高于22 ℃，冬季是連續(xù)5 d平均氣溫低于10 ℃。

3.8 火警模式下VAV BOX的運行

如果在空調(diào)機組服務(wù)的樓層或區(qū)域內(nèi)探測到火警情況，則風(fēng)閥、水閥自動關(guān)閉，直到火警返回正常狀態(tài)，VAV BOX將返回到當天該時段的正常控制功能。

AHU變頻控制和靜壓控制：變風(fēng)量控制系統(tǒng)不僅僅是在定風(fēng)量系統(tǒng)上安裝變風(fēng)量末端裝置和變速風(fēng)機，而且還有一整套由若干控制回路組成的控制系統(tǒng)。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)運行工況是隨時變化的，它必須依靠自動控制才能保證空調(diào)系統(tǒng)的最基本要求—適宜的室溫、足夠的新鮮空氣、良好的氣流組織、正常的室內(nèi)壓力。比如在夏季，當某個房間的溫度低于設(shè)定值時，溫控器就會調(diào)節(jié)末端裝置，風(fēng)閥開度減少送入該房間的風(fēng)量。風(fēng)閥關(guān)小引起系統(tǒng)阻力增加，送風(fēng)靜壓會升高。

當超過設(shè)定值時，靜壓控制器會減少送風(fēng)機轉(zhuǎn)速。風(fēng)道壓力的變化將導(dǎo)致新風(fēng)量的變化，通過調(diào)節(jié)新風(fēng)閥和混風(fēng)閥可以控制新風(fēng)量，保證系統(tǒng)進出風(fēng)量的平衡?？梢?，控制系統(tǒng)是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)最主要的組成部分。

4 結(jié)語

VAV系統(tǒng)的成功運行，主要是由控制系統(tǒng)所決定，無論采用那種控制方式，只要能穩(wěn)定的運行，就能實現(xiàn)節(jié)能的目的。變風(fēng)量技術(shù)的廣泛使用必將對我國建筑節(jié)能的推廣產(chǎn)生深遠的影響。

參考文獻

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