淺析空調(diào)風(fēng)量的控制裝置

段華鋒　景陽陽

【摘 要】變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中，使用變風(fēng)量末端裝置來有效控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度和送風(fēng)量，具有運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)約能耗、方便調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，滿足了空調(diào)系統(tǒng)的舒適性要求。本文介紹了變送風(fēng)溫度的必要性，對變風(fēng)量末端裝置的控制進(jìn)行了分析，闡述了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制方法及其控制原理。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)風(fēng)量；變風(fēng)量；控制方法

0 前言

隨著我國社會市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了提升，人們生活質(zhì)量進(jìn)一步提高，對空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求，促進(jìn)了變風(fēng)量空調(diào)的應(yīng)運(yùn)而生。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)通過改變負(fù)荷來調(diào)節(jié)送風(fēng)量，與傳統(tǒng)定風(fēng)量空調(diào)相比，在調(diào)節(jié)風(fēng)量和節(jié)約能耗方面具有明顯的優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要體現(xiàn)舒適性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，充分考慮變風(fēng)量末端裝置的特殊性和復(fù)雜性，選擇適宜的施工方法和設(shè)備，提高空調(diào)系統(tǒng)的整體性能。

1 變送風(fēng)溫度的必要性

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的象征性設(shè)備是變風(fēng)量末端控制裝置，通過此裝置可調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證室內(nèi)的溫度適宜，同時(shí)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，維持空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，是一種高效的全空氣系統(tǒng)。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)計(jì)決定了變風(fēng)量末端裝置性能的優(yōu)劣。變風(fēng)量溫度的控制是通過變風(fēng)量末端裝置實(shí)現(xiàn)的。為了維持室內(nèi)溫度的恒定，通常在變風(fēng)量末端裝置上安裝再熱器。變風(fēng)量末端裝置的可調(diào)比越大，變風(fēng)量空調(diào)的舒適性越好，冷熱抵消的熱損失則越小，能量消耗越小。因此，在設(shè)計(jì)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，必須要考慮變送風(fēng)溫度的影響，嚴(yán)格控制空調(diào)系統(tǒng)的變送風(fēng)的溫度。

2 變風(fēng)量末端裝置的控制

2.1 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道的特征

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是基于定風(fēng)量系統(tǒng)而發(fā)展起來的，具有與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相同的風(fēng)道系統(tǒng)特征。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道的設(shè)計(jì)要遵循定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道的設(shè)計(jì)方法，不能讓空調(diào)變風(fēng)量末端裝置承擔(dān)阻力平衡功能。在驗(yàn)收時(shí)，將變風(fēng)量系統(tǒng)的末端裝置的閥位全部打開，通過測量風(fēng)量的變化情況，可以確定空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量。變風(fēng)量末端裝置的功能是在非設(shè)計(jì)工況條件下，起到系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)節(jié)的作用。由于變風(fēng)量末端承擔(dān)的阻力與風(fēng)道的靜壓分布密切相關(guān)，通過靜壓復(fù)得方法，可計(jì)算出風(fēng)道的阻力值。在定壓差條件下，變風(fēng)量系統(tǒng)系統(tǒng)的風(fēng)量是額定的。在實(shí)際工況下，應(yīng)保持壓差不變，以維持末端裝置的行程恒定，這也是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道的特征。此外，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)計(jì)引進(jìn)了分區(qū)設(shè)計(jì)方法，將風(fēng)機(jī)負(fù)荷變化一致的空調(diào)區(qū)域歸為同一個(gè)變風(fēng)量系統(tǒng)中，不需要考慮使用系數(shù)。變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)量值有一個(gè)下限，當(dāng)達(dá)到此下限時(shí)，可在末端裝置上附加一個(gè)再熱裝置來進(jìn)一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷，或通過提高空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組的送風(fēng)溫度來實(shí)現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷調(diào)節(jié)的目的。

2.2 變風(fēng)量末端裝置的可調(diào)比

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)末端裝置的可調(diào)比被定義為最大可控風(fēng)量與最小可控風(fēng)量的比值。變風(fēng)量末端裝置的可調(diào)比越大，則末端再熱器的運(yùn)行頻率越小，有利于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。可調(diào)比是表征變風(fēng)量末端裝置調(diào)節(jié)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。選用設(shè)計(jì)風(fēng)量大的末端裝置可使該裝置的可調(diào)比相應(yīng)變小。變風(fēng)量末端裝置通常采用比例積分調(diào)節(jié)來控制系統(tǒng)風(fēng)量，細(xì)分步距角承擔(dān)的風(fēng)量對末端裝置的比例積分調(diào)節(jié)有直接的影響。為了增加變風(fēng)量末端的控制器出廠預(yù)設(shè)比例積分調(diào)節(jié)參數(shù)的適應(yīng)性，在變風(fēng)量末端裝置的設(shè)計(jì)過程中，往往不承擔(dān)空調(diào)系統(tǒng)的阻力平衡功能。變風(fēng)量末端裝置的細(xì)分步距角的實(shí)際風(fēng)量變化受到空調(diào)系統(tǒng)的主風(fēng)道靜壓影響。過高的靜壓會減少末端裝置的可用細(xì)分步距角，不利于空調(diào)的節(jié)能。因此，要控制變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的主風(fēng)道靜壓盡量小，不僅能有效提升變風(fēng)量末端裝置的調(diào)節(jié)能力，還能夠降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗。

3 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度控制

在變風(fēng)量空調(diào)的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)負(fù)荷的降低會引起風(fēng)機(jī)的氣流減少，當(dāng)氣流速度不能滿足風(fēng)量要求時(shí)，無法產(chǎn)生貼附射流效應(yīng)，阻礙了空氣的氣流組織，室內(nèi)的有效溫差將變大，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的性能隨之降低。因此，若空調(diào)系統(tǒng)中存在較大的負(fù)荷變動的情況下，要通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度，保證風(fēng)量值達(dá)到最小。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度的控制不僅能使系統(tǒng)的送風(fēng)量維持最小，空調(diào)的重新?lián)Q氣也需要提高空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度。通過降低空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度，可實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的低溫送風(fēng)。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度的計(jì)算，以變風(fēng)量末端裝置的送風(fēng)量為變量，在允許的最小送風(fēng)量與最大的送風(fēng)量變化內(nèi)，確定系統(tǒng)送風(fēng)溫度的范圍，再以末端裝置的允許送風(fēng)溫度為參考根據(jù)，進(jìn)行空調(diào)送風(fēng)溫度的分析，最后確定變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際送風(fēng)溫度。

4 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制方法

4.1 定靜壓控制法

在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中，應(yīng)用定靜壓控制技術(shù)，選擇適宜的點(diǎn)安裝靜壓傳感器，并記錄靜壓傳感器的示數(shù)，將其作為送風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制的目標(biāo)值，改變空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使送風(fēng)管的靜壓保持不變。靜壓傳感器的設(shè)置點(diǎn)決定了空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能耗。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷增加時(shí)，壓力測點(diǎn)與送風(fēng)機(jī)的之間距離越遠(yuǎn)，則空調(diào)變風(fēng)量末端裝置的工作環(huán)境壓差較小，降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗，此時(shí)空調(diào)系統(tǒng)的噪音較小。當(dāng)系統(tǒng)壓力測點(diǎn)與變風(fēng)量末端裝置的距離較遠(yuǎn)，則負(fù)荷增加時(shí)，風(fēng)機(jī)的工作靜壓隨之增加，不利于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。但此時(shí)如變風(fēng)量末端裝置的工作狀態(tài)仍然處于設(shè)計(jì)負(fù)荷，由于風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作靜壓小于設(shè)計(jì)值，將會導(dǎo)致送風(fēng)量較小，無法達(dá)到要求。在實(shí)際的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用中，壓力測點(diǎn)的位置一般設(shè)置為250帕至375帕之間，此處管路的阻力為總阻力的三分之二。

4.2 變靜壓控制法

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的變靜壓控制法是指末端裝置的靜壓設(shè)定值受到系統(tǒng)負(fù)荷的影響，在滿足所需風(fēng)量需求的基礎(chǔ)上，維持靜壓的值盡可能小，進(jìn)而達(dá)到降低風(fēng)機(jī)的能耗的目的。這種控制方法的關(guān)鍵在于定靜壓的計(jì)算，通常系統(tǒng)靜壓設(shè)計(jì)值是通過末端閥位信號確定的。當(dāng)末端裝置中的閥位信號超過95%時(shí)，由于此時(shí)空調(diào)系統(tǒng)的靜壓值過低，需要調(diào)節(jié)風(fēng)管的靜壓，進(jìn)而提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。當(dāng)末端裝置中的閥位大于75%且小于95%時(shí)，說明系統(tǒng)的靜壓適中。當(dāng)末端裝置中閥位信號都低于75%時(shí)，說明空調(diào)系統(tǒng)的靜壓偏高，應(yīng)降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

4.3 總風(fēng)量控制法

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中總風(fēng)量控制法是一種新的空調(diào)控制方法，這種方法基于變風(fēng)量空調(diào)的末端設(shè)計(jì)，根據(jù)風(fēng)機(jī)相似率的原理，系統(tǒng)末端裝置阻力不變時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速和總風(fēng)量成正比。在這種情況下，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每個(gè)運(yùn)行風(fēng)量都對應(yīng)相應(yīng)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。雖然在實(shí)際工況下，空調(diào)系統(tǒng)的阻力會有變化，但風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和總風(fēng)量仍可近似為正比的關(guān)系。由此可以看出，與靜壓控制不同，總風(fēng)量控制法是依據(jù)設(shè)計(jì)風(fēng)量的值來計(jì)算風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，控制方法和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加簡單，在節(jié)省能耗和控制系統(tǒng)穩(wěn)定性方面都有較大的優(yōu)勢。

5 結(jié)語

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中引進(jìn)了風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置和變風(fēng)量末端裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)溫度的有效調(diào)節(jié)。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，主要有3種：定靜壓控制法、變靜壓控制法和總風(fēng)量控制法，其中定靜壓控制法和變靜壓控制法的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，總風(fēng)量控制法更加有利于空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，且能夠節(jié)約能源。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何建平.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制方法對比研究[J].制冷與空調(diào)（四川），2009，02：83-85+101.

[2]廖麗紅.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中若干問題的探討[J].暖通空調(diào)，2014，08：18-24.

[3]陳向陽.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的前沿技術(shù)[J].暖通空調(diào)，2015，08：1-10.

[責(zé)任編輯：王楠]