變風(fēng)量和低溫送風(fēng)技術(shù)傅艷

1、2015年秋季學(xué)期研究生課程考核（讀書報(bào)告、研究報(bào)告）考核科目:變風(fēng)量和低溫送風(fēng)技術(shù)學(xué)生所在院（系）:市政環(huán)境工程學(xué)院學(xué)生所在學(xué)科:供熱供燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)工程學(xué)生姓名:傅艷學(xué)號:15S學(xué)生類別:學(xué)術(shù)型考核結(jié)果閱卷人變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制策略傅艷+15S摘要空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗研究是一個(gè)比較復(fù)雜的問題,它涉及到工程熱力學(xué)，傳熱學(xué)以及通風(fēng)工程和空氣調(diào)節(jié)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,其中尤以變風(fēng)量系統(tǒng)更為復(fù)雜，再本文中我將主要從變風(fēng)量系統(tǒng)的基本工作原理以及控制方式進(jìn)行簡要的陳述，重點(diǎn)介紹變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的定靜壓控制，變靜壓控制以及總風(fēng)量控制。然后再根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中變風(fēng)量系統(tǒng)出現(xiàn)的回風(fēng)系統(tǒng)的平衡處理方式和對噪聲的控制給出一些解

2、決辦法，來談?wù)勎覍ψ冿L(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制策略的認(rèn)識，關(guān)鍵詞變風(fēng)量 定靜壓 變靜壓 平衡 噪聲控制AbstractAir-conditioning system energy consumption research is a more complicated problem, it involves engineering thermodynamics, heat transfer and the ventilation and air conditioning engineering, and other disciplines, notably the variable air volume

3、 system is more complex, and in this paper I will mainly from the basic working principle and control method of variable air volume system a brief statement, focus on variable air volume air conditioning system of constant static pressure control, variable static pressure control and total air volum

4、e control. Then according to the practical application of return air system of variable air volume system in balance and some solution is provided for noise control, to talk about my understanding of the control strategies of vav system,keywordsVariable air volume constant static pressure varying no

5、ise control static balance基本工作原理：雖然變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)種類很多 .但基本的控制原理分為壓力相關(guān)型控制和壓力無關(guān)型控制:( 1 )壓力相關(guān)型控制 :顧名思義是指受壓力變化影響的VAV BOX變風(fēng)量控制系統(tǒng)。這種控制方式 出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代早期 ,主要因?yàn)楫?dāng)時(shí)集成電路和芯片技術(shù)還未得到深入發(fā)展 .很難準(zhǔn)確測量 VAV BOX進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量的細(xì)微變化 .即使能夠測量也不容易將此信號轉(zhuǎn)換成控制信號實(shí)現(xiàn)VAV控制器的反饋調(diào)節(jié)。因此 . VAV控制器 只能實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)定溫度和檢測溫度來進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整的單級控制算法 .從而使得其出風(fēng) 口 的風(fēng)量極 易受到風(fēng)道內(nèi)壓力變化的影響 .

6、其控制邏輯圖如圖8所示。( 2 )壓力無關(guān)型控制 :指的是不受壓力變化影響的VAV BOX變風(fēng)量控制系統(tǒng)。這種控制方式出現(xiàn)在上世紀(jì) 。年代后期.由于集成 電路和芯片技術(shù)得到廣泛的發(fā)展.可以很容易的測量到VAV BOX進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量的細(xì)微變化并且在高速微處理器的幫助下.非常容易的將此信號轉(zhuǎn)換成控制信號以實(shí)現(xiàn)VAV控制器的反饋調(diào)節(jié) .使得VAV控制器在根據(jù)設(shè)定溫度和檢測溫度實(shí)現(xiàn)風(fēng)量 調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上 .再根據(jù)監(jiān)測的風(fēng)量變化對VAV BOX送風(fēng)量進(jìn)行適時(shí)微量的調(diào)整 .實(shí)現(xiàn)風(fēng)量串級控制.達(dá)到出風(fēng)口風(fēng)量恒定 不受風(fēng)道內(nèi)壓力變化影響的目的 ,其控制邏輯圖如圖8和圖9所示 。變風(fēng)量系統(tǒng)控制方式:現(xiàn)在大家熟知的變風(fēng)量

7、系統(tǒng)控制方式總體上可以分為三種 :(1)定靜壓控制工作原理 :在系統(tǒng)中,VAV BOX控制器根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化來調(diào)整末端出風(fēng)量滿足負(fù)荷要求。出風(fēng)量的變化引起系統(tǒng)管路中靜壓變化 ,靜壓傳感器測量靜壓變化并傳遞給風(fēng)機(jī)變頻器DDC,變頻器DDC根據(jù)靜壓變化信號，去控制空調(diào)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn).調(diào)整總出風(fēng)量 ,維持送風(fēng)管路系統(tǒng)的靜壓恒定。此方法為在風(fēng)道上合適位置選定一個(gè)測點(diǎn).測量該點(diǎn)靜壓 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保證該 點(diǎn)靜壓不變。該方法一直存在著一些難于解決的問題:靜壓點(diǎn)的位置以及靜壓值的設(shè)定。可通過完善系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)計(jì)、盡量使主風(fēng)道上靜壓一致等方法改善上述問題這樣靜壓測點(diǎn)的放置和靜壓設(shè)定值的問題都可得到解決。但是,設(shè)計(jì)系統(tǒng)和實(shí)

8、際系統(tǒng)總是存在著一定的差異實(shí)際運(yùn)行和想象很難真正做到一致。具體做法通 常是選主風(fēng)道距風(fēng)機(jī)出口2/3處(經(jīng)驗(yàn)值)的靜壓為控制點(diǎn),靜壓設(shè)定值取設(shè)計(jì)狀況下的壓力值并保持不變.這是為了保證每個(gè)末端在任何情況下都能調(diào)到最大設(shè)計(jì)風(fēng)量。這種控制方法最為簡單實(shí)用.基本能滿足變風(fēng)量系統(tǒng)的控制要求。但是,如果整個(gè)系統(tǒng)都處于部分負(fù)荷工況時(shí),高靜壓設(shè)定值給風(fēng)機(jī)增添了不必要的能耗,而且末端的風(fēng)閥開度過小,導(dǎo)致噪聲很大(2)變靜壓控制工作原理 :系統(tǒng)在滿足室內(nèi)負(fù)荷變化要求的情況下.盡量使VAV BOX處于全開狀態(tài)(既85%一100% ),保持系統(tǒng)靜壓降至最底。變靜壓控制通行的思路是根據(jù)末端裝置風(fēng)閥的開度隨時(shí)調(diào)整靜壓設(shè)定值

9、使系統(tǒng)中至少有一個(gè)末端裝置風(fēng)閥的開度接近全開位置.以往的算法采用固定步長搜索法調(diào)整設(shè)定值。顧名思義.如果風(fēng)閥沒有達(dá)到開度設(shè)定值.就在壓力設(shè)定值上增減一個(gè)固定數(shù)值.直到滿意為止。然而步長大小難確定,選擇太大易產(chǎn)生大的振蕩.選擇過小又導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程太長。為此.可允許一定量(Nmax)的末端風(fēng)閥全開,使第Nmax+1個(gè)末端風(fēng)閥的開度接近全開。Nmax+1個(gè)末端風(fēng)閥的開度超過某一上限設(shè)定值時(shí).PID控制器根據(jù)偏差產(chǎn)生高靜壓的輸出。相反,當(dāng)其小于某一下限設(shè)定值時(shí),PID控制器輸出降低靜壓的命令。該算法的優(yōu)點(diǎn)是采用PID算法搜索合適的靜壓設(shè)定值,比固定步長法響應(yīng)速度快、精度高。不過,算法中的Nmax很難確定

10、,而且當(dāng)?shù)贜max+1個(gè)末端風(fēng)閥的開度接近全開時(shí).前N個(gè)末端的資用壓力可能已經(jīng)不足了。因此,將其改造為如下算法 :1)設(shè)定末端風(fēng)閥最大開度Lmax set:2)協(xié)調(diào)并采集各末端風(fēng)閥開度值3)從中選取開度最大的末端.以它的開度值Lmax與Lmax.set的差作偏差采用PID算法計(jì)算送風(fēng)壓力設(shè)定值。其最終送風(fēng)壓力僅為初始設(shè)定值的一半左右.所以可以大大降低風(fēng)機(jī)功耗。這種方法不僅能夠最大限度地降低風(fēng)機(jī)能耗.而且不必考慮傳感器的安放位置。但由于變靜壓控制方法存在強(qiáng)耦合性和非線性 所以變風(fēng)量系統(tǒng)的調(diào)試工作復(fù)雜、繁重,對系統(tǒng)的成敗起到很大的作用。(3)總風(fēng)量控制工作原理: VAV-BOX控制器根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變

11、化 ,來調(diào)整末端出風(fēng)量滿足負(fù)荷要求并將風(fēng)量信號傳遞給變頻器 控制器。變頻器控制器將所管轄范圍內(nèi)的每個(gè)末端風(fēng)量搜集起來進(jìn)行解偶分析計(jì)算后累加,去控制變頻器調(diào)整空調(diào)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速 .使送風(fēng)量等于總末端風(fēng)量之和但多數(shù)技術(shù)人員沒有明白以上三種控制方式的根本內(nèi)在特點(diǎn)和關(guān)聯(lián)關(guān)系,僅僅拘泥于其表面含義 。根據(jù)我的認(rèn)識則有以下觀點(diǎn):1） 定靜壓控制方式是基于壓力相關(guān)型控制原理的早期變風(fēng)量控制方式.2） 變靜壓控制方式是基于壓力無關(guān)型控制原理屬于總風(fēng)量控制方式的最終結(jié)果表現(xiàn)形式。3） 總風(fēng)量控制方式屬于真正意義上的變風(fēng)量控制方式 。因?yàn)樵赩AV BOX采用壓力相關(guān)型控制的情況下 .為了最大限度地降低因風(fēng)道內(nèi)部風(fēng)壓變

12、化對VAV BOX風(fēng)量控制的影響,采用定靜壓的控制方式就成為必然。而在VAV BOX采用壓力無關(guān)型控制的情況下,總風(fēng)量控制成為必然。在總風(fēng)量的控制狀態(tài)下.風(fēng)道內(nèi)靜壓處于變化的狀態(tài)中安裝靜壓傳感器是為通過檢測靜壓來核準(zhǔn)送風(fēng)量的準(zhǔn)確性.從而使變風(fēng)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串級控制實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能降耗。對于VAV變風(fēng)量回風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量平衡解決方法:國內(nèi)常見的VAV變風(fēng)量系統(tǒng)空調(diào)形式有:單風(fēng)機(jī)空調(diào)箱+多層共用的總排風(fēng)機(jī)和總新風(fēng)機(jī);雙風(fēng)機(jī)空調(diào)箱+多層共用的總排風(fēng)機(jī)和總新風(fēng)機(jī)。對于保持變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)量平衡的可以采取如下措施:(1)單風(fēng)機(jī)空調(diào)箱:保持總新風(fēng)管道正壓值、總排風(fēng)管道負(fù)壓值(通過壓力測點(diǎn)壓 力值控制總新、排風(fēng)機(jī)的變

13、頻實(shí)現(xiàn)).并通過設(shè)定新風(fēng)管排風(fēng)管定風(fēng)量閥(CAV)設(shè)定值控制系統(tǒng)新風(fēng)量、排風(fēng)量:則回風(fēng)量根據(jù)送風(fēng)機(jī)頻率同步波動(dòng)。通過室內(nèi)外壓差傳感器測量值.調(diào)整排風(fēng)管定風(fēng)量閥設(shè)定值.維持室內(nèi)正壓。新風(fēng)管定風(fēng)量閥設(shè)定值大于排風(fēng)管定風(fēng)量閥設(shè)定值保證室內(nèi)微正壓。(2)雙風(fēng)機(jī)空調(diào)箱:通過總新、排風(fēng)機(jī)的控制,保證總新、排風(fēng)管道的壓力穩(wěn)定;空調(diào)箱送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)連鎖控制.同開同關(guān)同步變頻控制.同時(shí)根據(jù)室內(nèi)外壓差傳感器測量值調(diào)整回風(fēng)機(jī)頻率,當(dāng)室內(nèi)外壓差大于10Pa時(shí).提高回風(fēng)機(jī)頻率,當(dāng)室內(nèi)外壓差小于5Pa時(shí),降低回風(fēng)機(jī)頻率。對于VAV變風(fēng)量系統(tǒng)的噪聲問題的解決措施：空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的噪聲包括風(fēng)機(jī)噪聲，聲和氣流噪聲。對于變風(fēng)量系統(tǒng)其

14、風(fēng)機(jī)噪聲又包含了空調(diào)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)箱總風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端的風(fēng)機(jī)。氣流噪聲指氣流經(jīng)過管道、管件、閥門、風(fēng)口時(shí)產(chǎn)生的噪聲。那么控制變風(fēng)量系統(tǒng)的噪聲需解決以下問題 :控制機(jī)房風(fēng)機(jī)噪聲、控制氣流噪聲(包括送、回風(fēng)系統(tǒng) )、控制VAV末端噪聲。1 易實(shí)現(xiàn)的空調(diào)機(jī)房風(fēng)機(jī)噪聲的控制方法1.1優(yōu)先選用低噪聲風(fēng)機(jī).必要時(shí)可調(diào)整系統(tǒng)規(guī)模,減小風(fēng)機(jī)型號：1.2機(jī)房墻體要隔聲,墻面、屋頂設(shè)吸聲材料：1.3風(fēng)機(jī)設(shè)減振,風(fēng)機(jī)與管道軟連接：1.4進(jìn)出機(jī)房的風(fēng)管設(shè)置消聲器,消聲器宜設(shè)置于機(jī)房外，且應(yīng)緊臨機(jī)房隔墻安裝。2 針對送、回風(fēng)系統(tǒng)均有可能產(chǎn)生氣流噪聲的控制方法：2.1）均管道布置合理(避免出現(xiàn)阻力損失很大的接管箱、彎頭

15、、小開度閥門)2.2) 控制合理的管道風(fēng)速、過閥風(fēng)速;2.3) 控制合理的送風(fēng)口、回風(fēng)口風(fēng)速.3 對于VAV B0X末端噪聲的控制方法:由于VAV末端箱體直接放置于空調(diào)區(qū)域其噪聲控制尤為重要。VAV末端產(chǎn)生 的噪音可通過送風(fēng)和外殼傳入室內(nèi),包括VAV末端的調(diào)節(jié)風(fēng)閥在高速氣流作用下產(chǎn)生 的氣流噪聲和風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端本體的風(fēng)機(jī)噪聲。末端噪聲可經(jīng)風(fēng)管、風(fēng)口傳播到室內(nèi)也會(huì)透過末端箱體.經(jīng)房間吊頂輻射到室內(nèi)。對VAV末端噪聲.應(yīng)根據(jù)末端樣本的噪聲數(shù)據(jù)認(rèn)真分析、計(jì)算和處理。解決末端噪聲有如下措施:3.1)用低噪音的VAV末端從源頭上降低輻射噪音。低噪音末端包含隔聲、吸聲的箱體設(shè)計(jì)和設(shè)置減振的低噪音風(fēng)機(jī)3.2

16、)設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇VAV末端的最小最大風(fēng)量.減小閥門的氣流噪聲合理布置末端與風(fēng)口位置.減小風(fēng)阻噪聲 ;3.3)優(yōu)先選用型號較小的末端,如入口直徑不大于300mm的VAV末端;3.4)末端安裝采用隔震吊架.VAV末端優(yōu)先安裝在非工作區(qū)(如走廊);3.5)VAV末端進(jìn)出口加裝消聲器或使用消聲軟管消音器盡量選擇阻力損失小 ,中高頻噪音均有良好吸音作用的廣譜消音器.如阻抗復(fù)合式消音器;3.6)采用吸音效果好的吊頂材料。結(jié)論變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢十分明顯，節(jié)能并且適應(yīng)性很強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的平衡以及噪聲問題也很好解決，但是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)對自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求比較高，在定風(fēng)量，變風(fēng)量以及總風(fēng)量方面，總風(fēng)量控制

17、控制性能上具有快速、穩(wěn)定的特點(diǎn)不像壓力控制下系統(tǒng)壓力總是有一些高頻小幅振蕩.其主要原因是因?yàn)榭傦L(fēng)量控制方法取消了壓力控制環(huán)節(jié).而傳統(tǒng)控制方式下由于壓力測量壓差的存在,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)做出一些無謂的微小調(diào)節(jié)使系統(tǒng)總不可避免地出現(xiàn)小幅波動(dòng)現(xiàn)象。而且實(shí)際系統(tǒng)中壓力測量誤差更大 ,控制算法往往要對其進(jìn)行簡單的濾波處理.再用來控制風(fēng)機(jī) .否則系統(tǒng)穩(wěn)定不下來正因?yàn)榭傦L(fēng)量控制的這個(gè)優(yōu)點(diǎn).使得控制系統(tǒng)不僅減少了初投資而且在初調(diào)試期還可以大大減少工作量,并提高控制系統(tǒng)的可靠性。所以，總風(fēng)量的應(yīng)用前景非常好。如在自動(dòng)控制方面可以跟得上進(jìn)度，那么變風(fēng)量的前景不可限量。參考文獻(xiàn)：1VAV變風(fēng)量系統(tǒng)控制的研究與探索_姜永東2008年9月，總第97期INTELLIGENT BUILDING2VAV變風(fēng)量系統(tǒng)控制的研究與探索二_姜永東3VAV空調(diào)系統(tǒng)總風(fēng)量控制方法探討_李巧 第30卷第10期2014年10月建筑科學(xué)BUILDING SCIENCE4變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)不同控制策略下的能耗分析_林興斌 第29 卷第 5期2010年 10月建筑熱能通風(fēng)空調(diào)BuildingEnergy&Environment5變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量控制方法試驗(yàn)研究_袁自遠(yuǎn)6new-adaptive-PI-controller-and-its-app