總風(fēng)量法+定靜壓

1、VAV空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)（控制策略）1綜述：xxx項(xiàng)目變風(fēng)量系統(tǒng)復(fù)雜，變風(fēng)量末端裝置的數(shù)量多，共有1728套VAVBOX、2408套FPB。因此，對(duì)本項(xiàng)目的房間VAV系統(tǒng)建議采用總風(fēng)量+定靜壓控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。總風(fēng)量法是計(jì)算每個(gè)末端風(fēng)量需求之和來(lái)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。采用總風(fēng)量法的優(yōu)點(diǎn)是利用數(shù)據(jù)通訊優(yōu)勢(shì)，直接從每個(gè)末端裝置需求風(fēng)量之和求取風(fēng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速，回避了靜壓監(jiān)測(cè)與控制中的諸多問題。VAV系統(tǒng)定靜壓控制法，是在送風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)適當(dāng)位置（中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在離風(fēng)機(jī)2/3處）設(shè)置靜壓傳感器。本項(xiàng)目由于其標(biāo)準(zhǔn)層總風(fēng)管成環(huán)形，并在兩側(cè)有2臺(tái)空調(diào)機(jī)送風(fēng)，故建議總風(fēng)管左右約1/2處各設(shè)一個(gè)壓差傳感器，作為靜壓的測(cè)量，并用2個(gè)傳

2、感器的平均值作為測(cè)量和控制目標(biāo)。在保持靜壓為一定值的前提下（一般在250 Pa375 Pa之間），通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。采用定靜壓法，系統(tǒng)運(yùn)行控制狀態(tài)點(diǎn)會(huì)隨送風(fēng)量的變化，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)也會(huì)隨之變化，改變風(fēng)機(jī)動(dòng)力。采用定靜壓法，空調(diào)器的風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)與末端裝置的控制無(wú)直接聯(lián)系，故該系統(tǒng)控制方法比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適合于較大的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的場(chǎng)合。定靜壓控制目前仍作為一種主要的控制方法在變風(fēng)量系統(tǒng)中得到普遍采用。2 VAV空調(diào)機(jī)組控制內(nèi)容為了提高節(jié)能和保持合適的室內(nèi)環(huán)境，A1、A2塔樓部分（包含內(nèi)外區(qū)）每層通常由兩空調(diào)機(jī)組送風(fēng)。大部分樓層上，兩臺(tái)AHU共同負(fù)責(zé)對(duì)23臺(tái)FPB和17臺(tái)單風(fēng)道

3、VAV Box末端同時(shí)送風(fēng)。空氣源均來(lái)自新風(fēng)和回風(fēng)的混合，新風(fēng)源自新風(fēng)機(jī)組，并進(jìn)入到相應(yīng)的變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組，變風(fēng)量末端都是采用單風(fēng)道VAV BOX和并聯(lián)型FPB。監(jiān)控內(nèi)容以投標(biāo)點(diǎn)表為準(zhǔn)：監(jiān)控設(shè)備數(shù)量監(jiān)控方式及監(jiān)控內(nèi)容變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組192臺(tái)AI：送風(fēng)溫度、送風(fēng)管靜壓、回風(fēng)溫濕度、頻率反饋、電動(dòng)水閥反饋、風(fēng)閥反饋AO：冷熱水盤管閥門開度控制、回風(fēng)閥調(diào)節(jié)控制、風(fēng)機(jī)變頻控制DI：風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手/自動(dòng)狀態(tài)、過濾網(wǎng)壓差報(bào)警、風(fēng)機(jī)壓差開關(guān)DO：風(fēng)機(jī)啟?？刂啤⒓訚衿鏖_關(guān)控制3 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制要點(diǎn)AHU風(fēng)機(jī)的變頻控制：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(jī)，而且還有一整

4、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(yùn)行工況是隨時(shí)變化的，它必須依靠自動(dòng)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(dāng)某個(gè)房間的溫度低于設(shè)定值時(shí)，溫控器就會(huì)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(huì)升高。當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，靜壓控制器會(huì)減少送風(fēng)機(jī)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(jìn)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。變風(fēng)量系統(tǒng)之所以能夠變工況運(yùn)行，完全是依靠它的控制系統(tǒng)。變風(fēng)量的控制系統(tǒng)由若干個(gè)控制回路組成，它們要

5、完成回路基本功能：室溫控制、送風(fēng)機(jī)控制、送回風(fēng)匹配控制和新排風(fēng)控制。其中最主要的是送風(fēng)機(jī)控制。因?yàn)樗惋L(fēng)機(jī)的控制方法的選定直接涉及到空調(diào)系統(tǒng)的方式和節(jié)能，而且也是此次技術(shù)方案重點(diǎn)說明的地方。4 送風(fēng)機(jī)的控制方法一般而言，送風(fēng)機(jī)的控制方法有三種：總風(fēng)量、定靜壓和變靜壓控制方法?？傦L(fēng)量法是直接將各末端裝置需求風(fēng)量之和作為系統(tǒng)總風(fēng)量需求，并把這一值作為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的依據(jù)，它優(yōu)點(diǎn)是利用數(shù)據(jù)通訊優(yōu)勢(shì)，回避了靜壓監(jiān)測(cè)與控制中的諸多問題。它適合風(fēng)道比較規(guī)整的場(chǎng)合。定靜壓法是在送風(fēng)管的適當(dāng)位置（一般在風(fēng)管的約2/3處）設(shè)置靜壓傳感器，在保持該點(diǎn)靜壓一定值的前提下，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率來(lái)改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。該方法由

6、于控制空調(diào)器的風(fēng)機(jī)頻率與末端裝置的控制無(wú)直接聯(lián)系，故該系統(tǒng)控制方法比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適合于有較多VAV末端設(shè)備（20臺(tái)左右）場(chǎng)合。變靜壓法是指在風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)過程中，風(fēng)道內(nèi)的靜壓根據(jù)變風(fēng)量末端風(fēng)門的開度來(lái)調(diào)整。自控系統(tǒng)測(cè)定每個(gè)末端的閥位信號(hào)，風(fēng)道內(nèi)的靜壓應(yīng)使大多數(shù)變風(fēng)量末端的風(fēng)門接近全開位置。它適合負(fù)載增減一致，VAV末端數(shù)量較少的場(chǎng)合（7-8臺(tái)）。5 本項(xiàng)目總風(fēng)量+定靜壓控制方法說明通常在送風(fēng)干管多于一條的情況下，需設(shè)計(jì)多個(gè)靜壓傳感器，通過比較，本項(xiàng)目用總風(fēng)量+定靜壓方式控制風(fēng)機(jī)?？傦L(fēng)量控制法：為了回避靜壓測(cè)定經(jīng)常會(huì)遇到的壓力波動(dòng)和風(fēng)管內(nèi)湍流等問題，同時(shí)，建立在良好的VAV控制器通訊基礎(chǔ)之上

7、，對(duì)于空調(diào)機(jī)可采用總風(fēng)量法。它的基本原理總風(fēng)量法是直接將各末端裝置需求風(fēng)量之和作為系統(tǒng)總風(fēng)量需求，并把這一值作為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的依據(jù)，它優(yōu)點(diǎn)是利用數(shù)據(jù)通訊優(yōu)勢(shì)，回避了靜壓監(jiān)測(cè)與控制中的諸多問題。它適合風(fēng)道比較規(guī)整的場(chǎng)合?？傦L(fēng)量法原理圖1） 方法：總風(fēng)量控制法：將實(shí)時(shí)的各VAV末端需求風(fēng)量反饋到監(jiān)控空調(diào)機(jī)的DDC控制器上，并在該控制器上計(jì)算各VAV末端需求風(fēng)量之和。控制器根據(jù)風(fēng)量和頻率的曲線（該曲線由AHU風(fēng)機(jī)廠家提供，但是我司要負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)情況下對(duì)該曲線的校核）來(lái)控制變頻器的運(yùn)行頻率。2） 通常，變頻器頻率的控制范圍是1550 Hz。3） 壓差保護(hù)開關(guān)確定風(fēng)機(jī)是否安全運(yùn)行，當(dāng)該開關(guān)關(guān)閉時(shí)，表明風(fēng)機(jī)

8、運(yùn)行安全，如開機(jī)后30秒，該開關(guān)仍未關(guān)閉，風(fēng)機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行。讀取各VAV Box的 風(fēng)量V1.V2.Vn所有VAV Box需求風(fēng)量求和Vt=V1+V2+.Vn總風(fēng)量Vt對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)頻率Fset頻率的PID運(yùn)算延時(shí)變頻器的實(shí)際需求總風(fēng)量法的流程圖總風(fēng)量法的優(yōu)點(diǎn)是利用數(shù)據(jù)通訊優(yōu)勢(shì)，直接從末端裝置需求風(fēng)量求取風(fēng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速，回避了靜壓監(jiān)測(cè)與控制中的諸多問題。同時(shí)，它屬于前饋控制，性能上具有快速反應(yīng)、穩(wěn)定的特點(diǎn)，使系統(tǒng)的調(diào)試工作變得容易，同時(shí)也帶來(lái)控制系統(tǒng)可靠性的提高，減少了以后維護(hù)的工作量。它適合于負(fù)荷較大的季節(jié)和開機(jī)時(shí)使用。定靜壓控制法：本項(xiàng)目其標(biāo)準(zhǔn)層總風(fēng)管成環(huán)形，并在兩側(cè)有2臺(tái)空調(diào)機(jī)送風(fēng)，故建議總風(fēng)管

9、左右約1/2處各設(shè)一個(gè)壓差傳感器，作為靜壓的測(cè)量，并用2個(gè)傳感器的平均值作為測(cè)量和控制目標(biāo)，見下圖?？刂芕AV空調(diào)機(jī)組的DDC考慮兩個(gè)靜壓的平均值確定送風(fēng)機(jī)頻率。本項(xiàng)目定靜壓控制的基本思路是靜壓傳感器設(shè)置1/2處。當(dāng)個(gè)溫度區(qū)的顯熱負(fù)荷減少、變風(fēng)量末端裝置調(diào)節(jié)風(fēng)閥調(diào)到最小風(fēng)量時(shí)，由下圖右可見，管道的阻力曲線由0-1到了0-2，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)有a點(diǎn)到b點(diǎn)。此時(shí)，風(fēng)機(jī)輸出全壓Pb，而實(shí)際需要為Pc，使P點(diǎn)的靜壓實(shí)測(cè)值Pm遠(yuǎn)大于設(shè)定值Ps。系統(tǒng)DDC控制器（IQ3控制器）根據(jù)靜壓測(cè)定值Pm與靜壓設(shè)定值Ps的差值變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，是風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)從b點(diǎn)移到c點(diǎn)。由于主風(fēng)管的靜壓降低，各VAV末端裝置在同樣送風(fēng)量

10、下風(fēng)閥開度增大，系統(tǒng)管阻力線再由0-2變化到0-5后穩(wěn)定下來(lái)。定靜壓控制法的優(yōu)點(diǎn)：定靜壓控制法的最大優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。特別是在VAV末端設(shè)備較多（20臺(tái)左右）時(shí)的場(chǎng)合。總風(fēng)量法和定靜壓法的雙重控制上述2種方法各有其優(yōu)勢(shì)，但也有不足的地方。而該項(xiàng)目可以結(jié)合上述2種方法對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行控制。1， 修正控制：以定總風(fēng)量控制為主，結(jié)合總管上靜壓的測(cè)量值，不斷修正送風(fēng)量。2， 定靜壓作為總風(fēng)量法備份和切換：總風(fēng)量法和定靜壓法各有特點(diǎn)?？傦L(fēng)量控制法與變靜壓控制相比，其優(yōu)點(diǎn)是只根據(jù)各末端裝置的需求風(fēng)量求取風(fēng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速，無(wú)需取變靜壓控制法中的閥位，使得網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通訊量比變靜壓控制要小。并且由于系統(tǒng)中無(wú)需

11、設(shè)置靜壓傳感器，故回避了定靜壓控制策略中的靜壓檢測(cè)與控制中的諸多問題。同時(shí)，總風(fēng)量閥屬于前饋控制，性能上具有快速反應(yīng)、穩(wěn)定的特點(diǎn)。而定靜壓法則不考慮各末端的風(fēng)量和閥位，控制簡(jiǎn)單。總風(fēng)量法和定靜壓法適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合和工況條件，要對(duì)上述兩種方法的選擇和模式切換，以發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，其方法如下：在負(fù)荷較大和開機(jī)階段，采用總風(fēng)量法，在負(fù)荷較小、系統(tǒng)異?；蛲ㄓ嵐收蠒r(shí)采用定靜壓法。即空調(diào)機(jī)開機(jī)時(shí)采用采用總風(fēng)量法，在運(yùn)行一段時(shí)間，并且系統(tǒng)穩(wěn)定后才考慮使用定靜壓法。而當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時(shí)，采用定靜壓法。例如：VAV末端控制器通訊故障；總風(fēng)量無(wú)法滿足末端風(fēng)量總和需求時(shí)；個(gè)別末端調(diào)節(jié)風(fēng)閥達(dá)到100%，而系統(tǒng)

12、總需求風(fēng)量還需減少時(shí)等?？照{(diào)機(jī)的其他控制：送風(fēng)溫度的控制：上述送風(fēng)風(fēng)量或靜壓的改變是對(duì)某一個(gè)固定的送風(fēng)溫度而言的，所以送風(fēng)溫度的設(shè)定問題與送風(fēng)風(fēng)量或靜壓的設(shè)定問題一樣，也是此次工程需解決的問題之一。于是我們選擇了統(tǒng)計(jì)法的控制方法。其原理是，對(duì)于某一空調(diào)的顯熱負(fù)荷，若該末端存在送風(fēng)量允許范圍，則勢(shì)必相應(yīng)地存在送風(fēng)溫度允許范圍。若系統(tǒng)中各末端的允許送風(fēng)溫度范圍存在共同區(qū)間，則該區(qū)間內(nèi)的任意一個(gè)送風(fēng)溫度均可使各末端滿足負(fù)荷要求。若不存在共同區(qū)間，則可在最多的統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)選擇送風(fēng)溫度以滿足多數(shù)末端的要求，或折中選擇送風(fēng)溫度以使系統(tǒng)中各末端平攤損失。根據(jù)該項(xiàng)目場(chǎng)對(duì)VAV的控制要求，在供冷時(shí)，當(dāng)VAV末端中

13、有一個(gè)風(fēng)閥全開且該處溫度高于上限溫度時(shí)，降低0.5 oC，這是一種被稱為“試錯(cuò)法”或“步進(jìn)法”的控制模式。這種方法簡(jiǎn)便但不十分合理。就象變靜壓控制一樣，如改變送風(fēng)靜壓的設(shè)定值時(shí)，不是通過PID計(jì)算得出新的靜壓值，而是每次增加/減少一個(gè)固定步長(zhǎng)的壓力值來(lái)反復(fù)測(cè)試，因此這種方法就存在缺點(diǎn)：1.系統(tǒng)平衡的時(shí)間較長(zhǎng)，需反復(fù)試錯(cuò)后才能得出某一較“合理”的溫度值。而此時(shí)，各末端的熱量平衡早已改變。2.溫度的上下限值較難確定。而采用統(tǒng)計(jì)法，結(jié)合上述的試錯(cuò)法，則可克服這一缺點(diǎn)。針對(duì)本項(xiàng)目而言，變風(fēng)量系統(tǒng)具備以下條件：各房間的溫度傳感器，各末端裝置里設(shè)有風(fēng)量計(jì)（壓差傳感器），因此使統(tǒng)計(jì)法變得切實(shí)可行，可分為二個(gè)

14、步驟。1)計(jì)算各末端的允許送風(fēng)溫度范圍由空調(diào)顯熱負(fù)荷計(jì)算式，各末端的當(dāng)前的空調(diào)負(fù)荷為 Q=L.C. D t其中Q-當(dāng)前空調(diào)的顯熱負(fù)荷， KWL-當(dāng)前末端要求風(fēng)量，m3/sC-空氣的比熱容，KJ/m3 ocD t -當(dāng)前的送風(fēng)溫差， D t =ts-tz，octs-當(dāng)前送風(fēng)溫度tz-當(dāng)前區(qū)域的空氣溫度對(duì)于末端的最大送風(fēng)量Lmax，存在最小送風(fēng)溫差D tmin, D tmin=Q/C·Lmax對(duì)于末端的最小送風(fēng)量Lmin，則存在最大送風(fēng)溫差 tmax, D tmax=Q/C·Lmin在最大送風(fēng)溫差和最小送風(fēng)溫差之間送風(fēng)溫度范圍內(nèi)即為允許送風(fēng)溫度范圍。根據(jù)所轄空調(diào)區(qū)域的室溫，可以

15、計(jì)算出各末端的允許送風(fēng)溫度范圍。對(duì)于送冷風(fēng)： ts.min= tz+ D tmaxts.max= tz+ D tmints.min£ tz£ ts.max對(duì)于送熱風(fēng)：ts.min= tz+ D tmints.max= tz+ D tmaxts.min£ tz£ ts.max其中ts是允許送風(fēng)溫度2 )根據(jù)統(tǒng)計(jì)法結(jié)果決定送風(fēng)溫度用上述計(jì)算結(jié)果對(duì)系統(tǒng)送風(fēng)溫度允許范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而找出統(tǒng)計(jì)值最高的溫度范圍。若存在共同的溫度范圍，則在此溫度范圍內(nèi)根據(jù)控制準(zhǔn)則選定送風(fēng)溫度，若不存在共同的溫度范圍，則在最高的統(tǒng)計(jì)溫度范圍內(nèi)選擇送風(fēng)溫度，然后再用試錯(cuò)法決定送風(fēng)溫度。風(fēng)

16、機(jī)控制：根據(jù)時(shí)間程序控制風(fēng)機(jī)的啟停，時(shí)間范圍可調(diào)；風(fēng)機(jī)與風(fēng)閥、電動(dòng)水閥、加濕器聯(lián)動(dòng)，即開機(jī)時(shí)先開啟風(fēng)閥，延時(shí)后（10 20 s）再開啟風(fēng)機(jī)；關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉風(fēng)機(jī)，延時(shí)（5 -10 s）關(guān)閉風(fēng)閥；加濕器、水閥只在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行開啟或調(diào)節(jié)，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止時(shí)，加濕器、水閥關(guān)閉。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以電氣信號(hào)（取自空調(diào)箱電控柜）和機(jī)械信號(hào)（風(fēng)機(jī)壓差開關(guān)）的結(jié)合作為真正的運(yùn)行狀態(tài)。風(fēng)機(jī)的上述兩個(gè)信號(hào)不一致或故障時(shí)，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行?；仫L(fēng)閥控制：根據(jù)室外溫度控制回風(fēng)閥開度，即在制冷時(shí)，回風(fēng)閥開度與室外溫度成正比例；在過渡季節(jié)，保持最小開度或關(guān)閉；在制熱時(shí)，回風(fēng)閥開度與室外溫度成反比例。加濕器控制：只在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，才根據(jù)回風(fēng)濕度控制加濕器的開啟和關(guān)閉，開啟和關(guān)閉之間并保持10-15%RH的差動(dòng)。過濾網(wǎng)：壓差監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓差超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警提醒清洗。變頻器控制：本