變風(fēng)量智能空調(diào)控制方案

1、 第一節(jié) 系統(tǒng)特點1、集成一體化結(jié)構(gòu)VAV控制器江森公司的VAV控制器采用先進的集成一體化結(jié)構(gòu)VMA控制器，它集DDC控制器、壓差變送器、風(fēng)門驅(qū)動器為一體，直接安裝于末端單元風(fēng)閥軸上，省卻了外置接線及安裝時間。2、增強型步進電機驅(qū)動器VMA的風(fēng)門驅(qū)動器率先采用增強型步進電機驅(qū)動器，驅(qū)動馬達反應(yīng)快捷，由全開至全關(guān)只需30秒，大大節(jié)省了調(diào)節(jié)及平衡VAV末端單元的時間，電機運行寧靜（小于35Db）、精確圓滑( 23k 位置)。步進電機快捷及準確地因需求控制風(fēng)閥位置，減少位置震蕩及運行時間。VMA具有真實的閥位反饋，可以清楚的知道閥門是否卡住，或在軸連接處產(chǎn)生滑動。同時真實的閥位反饋信息又是實現(xiàn)變靜壓

2、控制的最基本條件。3、專利技術(shù)PRAC和P-adaptive算法江森公司獨家發(fā)明的自動調(diào)試-專利技術(shù)（比例自適應(yīng)控制算法P-adaptive）及自動校驗-獨特的檢測功能(模式識別適應(yīng)控制算法PRAC)在美國獲得專利技術(shù)，代表了目前VAV末端控制領(lǐng)域最高水平。許多HVAC控制廠家在控制器上采用缺省的PI控制參數(shù)，這些參數(shù)不一定合適，使用它們可能會導(dǎo)致較差的控制性能。并且，由于HVAC系統(tǒng)有時間動態(tài)特性，許多控制環(huán)路需要經(jīng)常的再調(diào)整。這些動態(tài)特性是因HVAC系統(tǒng)的非線形特性及時間引起的負荷波動而產(chǎn)生的。HVAC系統(tǒng)的負荷隨時間和季節(jié)的改變而改變。PRAC的專利技術(shù)能自適應(yīng)控制和調(diào)整PI反饋環(huán)路，從

3、過程變化和設(shè)定點所感受到的值及PID控制環(huán)路的輸出自動調(diào)整PI控制環(huán)路的比例帶和積分時間。利用系統(tǒng)的阻尼范圍和過程輸出的響應(yīng)速度，PRAC可以根據(jù)不同設(shè)定值變化和負荷波動來調(diào)整閉環(huán)回路響應(yīng)的特性。這就基本能達到最佳的閉環(huán)路控制性能。PRAC自動調(diào)整噪音水平，并有最少的計算和內(nèi)存容量，及易完成。利用PRAC可以減少新控制系統(tǒng)的調(diào)試時間，并消除了再調(diào)整控制環(huán)路的運行時間，因馬達的運行時間減少，從而也增加了驅(qū)動器的壽命。P-自適應(yīng)控制算法（P-adaptive）是利用帶有自動調(diào)整“死區(qū)”的比例控制環(huán)路，該“死區(qū)”的值與噪音變化估值有關(guān)。P-自適應(yīng)控制在壓力無關(guān)型中用做二次流量控制環(huán)路，它的優(yōu)點是嚴格

4、控制流量使它沒用震蕩。這是因為他可以基于壓力傳感器測的的“死區(qū)”，P-自適應(yīng)控制不需要任何調(diào)整。4、多種模式選擇VMA可在多種模式下運行，有些模式是在正常運行工況下就有的，有些則是在管理系統(tǒng)的命令下運行的。VAVBOX的模式?jīng)Q定了哪些PID控制環(huán)路激活，并控制VMA的管理命令模式。當(dāng)前的運行模式?jīng)Q定了當(dāng)前的運行狀態(tài)。速度壓力和房間溫度決定了VMA的有限可靠性。VAVBOX的模式中有兩個主要的高一級狀態(tài)：命令模式和自動模式。命令模式包括停機打開、停機關(guān)閉、供熱、水系統(tǒng)刷新和低極限。VAVBOX的自動模式為制冷、滿意和制熱。第二節(jié) 系統(tǒng)控制方案一、 系統(tǒng)組成本項目智能空調(diào)系統(tǒng)由變風(fēng)量空調(diào)機及810

5、臺VAVBOX組成，現(xiàn)場的VMA控制器聯(lián)網(wǎng)接入智能空調(diào)控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)監(jiān)控以下點：-末端一次風(fēng)量測定-室內(nèi)/區(qū)域溫度測定-室內(nèi)/區(qū)域溫度設(shè)定-室內(nèi)空氣質(zhì)量測定-末端風(fēng)門開度控制-末端實際風(fēng)門開度反饋變風(fēng)量系統(tǒng)的基本單元由空調(diào)處理設(shè)備、風(fēng)道系統(tǒng)、末端單元及自動控制系統(tǒng)組成。本工程中我們將采用江森公司獨有的日本式變靜壓控制方式。變風(fēng)量控制系統(tǒng)二、 控制原理1、將智能空調(diào)變風(fēng)量系統(tǒng)分成三個狀態(tài):² 低負荷 AHU-在這個低負荷情況下,送風(fēng)溫度值優(yōu)化設(shè)定，風(fēng)機速度值優(yōu)化設(shè)定。² 正常負荷 AHU-在典型狀態(tài)，風(fēng)機速度值優(yōu)化設(shè)定。² 高負荷 AHU-在這個階斷負荷較高

6、 ，送風(fēng)溫度值優(yōu)化設(shè)定，風(fēng)機速度值優(yōu)化設(shè)定。2、風(fēng)機速度控制圖:風(fēng)機速度控制² 動態(tài)重置風(fēng)機速度：計算不斷重置風(fēng)機速度達到最低水平并避免風(fēng)量不足, 確保VAVBOX的開度在70%90%之間（可修改）.² 計算每個VAVBOX的風(fēng)量，求出風(fēng)量總和。² 根據(jù)風(fēng)機特性曲線，來求出AHU的風(fēng)速。² 根據(jù)VAVBOX的情況，計算VAV風(fēng)門高開度數(shù)量和VAV低開度數(shù)量。以7090%為控制目標,小于70%為低開度,大于90%為高開度。² 有些VAVBOX低開度,有些高開度，只要有一個VAVBOX高開度，風(fēng)速降低將取消。² 10/N(N:VAV在工作

7、的數(shù)量)。例如：VAV在運行的有十個，低開度的有5個，重置值：10/10*5=5%VAV在運行的有二個，低開度的有1個，重置值：10/2*1=5%重置值為5%，積分值為10分鐘，增加0.5%/MIN給當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。² 延時在修改設(shè)定值以后，有一段時間使系統(tǒng)穩(wěn)定。時間太短使系統(tǒng)反應(yīng)太快，導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)要處理機。數(shù)值小于3分鐘使運算不穩(wěn)定，在啟動或者別的快速反應(yīng)按一個5分鐘的延時需要，一次負荷的穩(wěn)定也可增加到15分鐘。3、送風(fēng)溫度控制² 當(dāng)風(fēng)機速度100%維持15分鐘(可調(diào))時，空調(diào)機從正常負荷變?yōu)楦哓摵?，重置送風(fēng)溫度設(shè)定值。² 當(dāng)重置參數(shù)為零，15分鐘 (可調(diào))，這說

8、明負荷減少，空調(diào)機從高負荷變?yōu)檎Ｘ摵伞?#178; 在高負荷狀態(tài)，風(fēng)速設(shè)定在100%，每5分鐘 (可調(diào))。 在高/低負荷情況下,重置是來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度范圍，節(jié)省能源。圖重置送風(fēng)溫度值(夏季)從上面這張圖中,可看出具體參數(shù)的計算：² 計算每個VAVBOA的需求風(fēng)量%(例如：額定風(fēng)量為300CFM，需求量為150CFM，需求風(fēng)量%為50%)，選擇最大值。² 從當(dāng)前的送風(fēng)溫度值可計算最佳的送風(fēng)溫度值(例如：重置值為:+5度，積分時間為10分鐘，增加送風(fēng)溫度為0.5度) 。² 送風(fēng)溫度的高/低限可根據(jù)暖通設(shè)計的要求來確定。² 在調(diào)試過程中應(yīng)注意，在風(fēng)門開啟度不能

9、滿足要求，即有一個VAVBOX在100%的開度情況下，優(yōu)先考慮增加風(fēng)速。4、VAV控制原理圖在VAVBOX控制器內(nèi)的控制模式轉(zhuǎn)換:VAVBOX的內(nèi)部參數(shù)可通過網(wǎng)絡(luò)傳送給空調(diào)控制系統(tǒng).主要數(shù)據(jù)如下:· 溫度· 溫度設(shè)定值 · 空氣質(zhì)量· 風(fēng)流量· 風(fēng)量設(shè)定值 · 風(fēng)門驅(qū)動器閥門開度反饋· 風(fēng)門驅(qū)動器增量控制三、 智能空調(diào)變靜壓系統(tǒng)控制實施步驟:1、數(shù)據(jù)的讀取與設(shè)定（1）數(shù)據(jù)的設(shè)定:設(shè)定風(fēng)機轉(zhuǎn)速上下限,送風(fēng)溫度上下限,VAVBOX閥位控制上下限.風(fēng)機特性曲線參數(shù).正確設(shè)定每個VAVBOX的參數(shù).（2）讀取每個VAVBOX的開度,

10、與VAVBOX控制的高限和低限相比較,可知處于高開度BOX的數(shù)量和處于低開度BOX的數(shù)量.（3）讀取每個VAVBOX的風(fēng)量，求出總風(fēng)量。與風(fēng)機特性曲線比較，可預(yù)知風(fēng)機轉(zhuǎn)速。（4）讀取每個VAVBOX的風(fēng)量，求出VAVBOX的負荷量。計算出當(dāng)前最大負荷量.2、空調(diào)機風(fēng)機頻率的優(yōu)化實施過程 下圖為空調(diào)機風(fēng)機速度的優(yōu)化實施過程。從圖型中我們可以很清楚的觀察到控制的實行?？刂颇繕?確保VAVBOX的開度在70%90%之間（可修改）.² 計算公式前已敘述，現(xiàn)將控制的積分時間定為10分鐘（可修改）。² 在此期間,異常工作VAVBOX 和停止?fàn)顟B(tài)VAVBOX ,應(yīng)排除在控制之外.

11、8; 通過智能控制軟件，可實現(xiàn)上述功能，計算出風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。例如：當(dāng)前風(fēng)量4650CFM，依風(fēng)機特性曲線對應(yīng)頻率為30HZ。如有7個VAVBOX處于高開度，則空調(diào)機馬達頻率修正比率為10/14*7=5%/MIN。積分參數(shù)為10分鐘。則修正頻率為30*（1+5%/10）=30.15HZ以后每分鐘進行累積.² 可看出風(fēng)機速度的變化情況，及相關(guān)VAVBOX風(fēng)門開度的變化。風(fēng)機的反饋頻率也可從電腦上讀取.風(fēng)速提高的情況下，VAVBOX風(fēng)門開度變小，否則反之。3、空調(diào)機送風(fēng)溫度的優(yōu)化實施過程 下圖為空調(diào)機送風(fēng)溫度優(yōu)化實施過程。從圖型中我們可以很清楚的觀察到控制的實行。（1）高負荷-空調(diào)機溫度設(shè)定

12、值的變化為看到高負荷的效果，我們可人為調(diào)高VAVBOX溫度的設(shè)定點，則系統(tǒng)負荷升高，此時增大風(fēng)機速度仍無法滿足系統(tǒng)要求?？照{(diào)機溫度設(shè)定值將升高。如：有一個VAVBOX處于最大負荷, （現(xiàn)控制為冬季模式/舒適控制），重置值為:+5度，積分時間為10分鐘，增加溫度偏差為：0.5度 ,送風(fēng)溫度設(shè)定值 加上偏差0.5度/MIN.（2）低負荷-空調(diào)機溫度設(shè)定值的變化為看到低負荷的效果，我們可人為讓一個VAVBOX關(guān)閉，此時總風(fēng)量需求將會減少，風(fēng)機速度將會減小。空調(diào)機溫度設(shè)定值將降低。如：有一個VAVBOX處于低負荷, （現(xiàn)控制為冬季模式/舒適控制），重置值為:-5度，積分時間為10分鐘，減少溫度偏差為：

13、-0.5度 ,送風(fēng)溫度設(shè)定值 減去偏差0.5度/MIN。3、控制模式的變化在系統(tǒng)中，可應(yīng)用軟件來實現(xiàn)并指示系統(tǒng)工作模式的變化。4、對于不定時使用的VAVBOX（如會議室）在系統(tǒng)中，可應(yīng)用軟件來處理。VAVBOX在使用時，參數(shù)計入VAV AHU系統(tǒng)；VAVBOX不使用時，參數(shù)可不預(yù)考慮，這樣可以不影響整個系統(tǒng)的運行。5、控制系統(tǒng)應(yīng)主意的問題² 空調(diào)機組的預(yù)冷/熱時間要適當(dāng)調(diào)正。（半小時/一小時）² VAV zones 有不同的優(yōu)先級。讓低優(yōu)先先級的VAVBOX首先承擔(dān)困難 。一個簡單的數(shù)據(jù)庫, 叫作 “VAV Box 報告”, 用歷史數(shù)據(jù)來維護 BAS系統(tǒng)。² VA

14、VBOX的起動/停止，不能影響系統(tǒng)的運行。² 風(fēng)閥位置報告- 應(yīng)用分析所有BOX閥位的歷史數(shù)據(jù) ，做一個報告指示最頻繁開啟的閥門和閥門開度最大和最小的閥門。² 管理系統(tǒng)能夠就這些報告建立一個固定的模型 。² 如果 VAV Box 報告認定一個閥門長期常開, 可建議重做風(fēng)平衡, 增大VAVBOX的尺寸或者 再安裝一個。² 運算保持跟蹤那一個 VAV box 有最大的POSMAX. 在許多情況下, 同一個 VAV box 有一貫的 POSMAX. 如果運算指出某一個 VAV box 50%的時間處于POSMAX ，操作人員應(yīng)該報警. 這代表有一個機會用下面的

15、方法來節(jié)省能源:做風(fēng)平衡增加這個區(qū)域的風(fēng)量增加VAVBOX尺寸增加最大風(fēng)量對這個區(qū)域增加冷量第三節(jié) 本工程的成敗關(guān)鍵一、 設(shè)計1、VAVBOX的選型2、AHU風(fēng)量及風(fēng)管尺寸的計算3、散流器的選型二、 施工1、主風(fēng)管和畢托管直線段的保證2、風(fēng)平衡的調(diào)試3、溫度探頭的安裝三、 調(diào)試1、特性曲線的整定四、 系統(tǒng)的維護五、 VAVBOX的整定第四節(jié) 江森自控VAV變風(fēng)量末端出廠整定程序一、 整定范圍對于生產(chǎn)好并準備出廠VAVBOX，在出廠前由質(zhì)量工程師和實驗室工程師進行以下測試：¨ 泄漏測試¨ 壓力無關(guān)測試¨ 控制精度測試每一批產(chǎn)品的抽檢量為2%。由質(zhì)量工程師和實驗室工程

16、師從出廠產(chǎn)品中抽取并實施測試。本測試僅對江森自控的控制器適用。如果控制器是由客戶提供并要求測試的，客戶應(yīng)事先通知并提供適用的接口軟件和輔助設(shè)備。二、 整定設(shè)備 ¨ 電源調(diào)整器¨ 2真均方根值表¨ HVAC PRO 軟件¨ 接口軟件¨ 傾斜壓差計¨ AGNALIECIC壓力表¨ 溫控器¨ 風(fēng)道三、 整定依據(jù)¨ ASHERE相關(guān)標準¨ ARI相關(guān)標準¨ 產(chǎn)品樣本/手冊四、 整定程序 1. 測試設(shè)置速度壓力讀數(shù)傾斜壓差計空氣調(diào)節(jié)裝置至少FPB或VAV孔 板靜壓力讀數(shù)MAGNHCIC 壓力表

17、1.1測試箱進行初步檢查1.2 根據(jù)上圖的測試設(shè)置，把VAV或PFB安裝到管道上。1.3 檢查終端裝置的最大和最小風(fēng)量設(shè)定點，并選擇使用正確的孔變板。1.4 連接下列裝置 1.4.1 將N2終端接至計算機通訊口和控制器。 1.4.2 溫控器接至控制器。 1.4.3 在上、下游處各接管子至傾斜壓差計。 1.4.4 靜壓測試點接管子到壓力表。1.5 將VAV或FPB箱子通電，使裝置處于通電狀態(tài)。1.6 對FPB裝置而言，將風(fēng)機轉(zhuǎn)速旋鈕置于最大轉(zhuǎn)速位置。1.7 對FPB裝置而言，在起動前風(fēng)機應(yīng)處于OFF，而檔板處在全關(guān)閉的狀態(tài)。檢查風(fēng)機開始時間隔，確保它不會反轉(zhuǎn)。1.8 用HVAC PRO軟件對VA

18、V 或FPB開始通訊，根據(jù)客戶定單，檢查下載的程序是否符合要求。2. 泄漏試驗將AHU裝置通電，并調(diào)節(jié)風(fēng)道到3.0英寸水柱的靜壓力，進行擋板泄漏試驗，通過接口軟件將風(fēng)量預(yù)設(shè)為0。確保管道連接和管道與終端裝置連接之間沒有空氣泄漏存在。此時風(fēng)量的讀數(shù)應(yīng)小于江森自控樣本關(guān)于VAV推薦的最大風(fēng)量的1%。3. 壓力無關(guān)測試3.1 把供風(fēng)風(fēng)量預(yù)設(shè)最小值時進行壓力無關(guān)試驗，并把管道的靜壓力從0.5調(diào)至3.0英寸水柱高，然后從3.0調(diào)回0.5英寸水柱高。在0.5調(diào)往3.0英寸水柱期間讀取5個數(shù)據(jù)，從3.0調(diào)回0.5英寸水柱期間讀取5個數(shù)據(jù)。通過傾斜壓差計的每一個變化讀取以英寸水柱高為單位的速度壓力讀數(shù)，并用孔

19、板方程表計算出風(fēng)量（CFM）值。3.2 將供風(fēng)風(fēng)量預(yù)設(shè)為最大風(fēng)量值，進行與3.1相似的步驟。3.3 算出最大和最小設(shè)定點時的平均風(fēng)量，測試結(jié)果應(yīng)在與規(guī)定的設(shè)定值偏差±5%之內(nèi)。4. 控制精度測試4.1 通過對送風(fēng)管道靜壓力維持在0.5-2.0英寸水柱之間，并取規(guī)定的最大和最小流量之間的5個讀數(shù)，來進行控制精度試驗，得到相應(yīng)5個數(shù)據(jù)，并從傾斜壓差計的各讀數(shù)上得出各自的速度壓力，然后用用孔板方程表計算出風(fēng)量（CFM）值。4.2 計算讀數(shù)間偏差的比例，平均偏差應(yīng)在±5%之內(nèi)。4.3 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有缺陷或精度試驗結(jié)果有問題時，應(yīng)發(fā)一份不符合報告。第四節(jié) VAV變風(fēng)量末端選型一、 VAV末

20、端設(shè)備技術(shù)響應(yīng)本次采用的VAV末端箱體及控制器均為江森自控的產(chǎn)品，江森自控為全球最著名的空調(diào)變風(fēng)量末端設(shè)備供應(yīng)商，其變風(fēng)量末端設(shè)備及使用材料，符合ARI880、UL181和NEPA90A（美國國家防火協(xié)會）標準，并且獲得了ARI（美國空調(diào)制冷協(xié)會）、UL（保險商實驗室）、CSA（加拿大標準協(xié)會）及ETL（工程試驗實驗室）認證或推薦，江森自控的變風(fēng)量末端產(chǎn)品是世界同類產(chǎn)品中獲得國際權(quán)威機構(gòu)認證最多的產(chǎn)品之一，在全球數(shù)千個變風(fēng)量工程實例，可以給客戶提供最可靠的保障，滿足工程應(yīng)用需要。2. 外殼：VAV末端箱體為壓力無關(guān)型，外殼采用優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼板材料制成，其外層厚度為10寸以下為0.7mm，12及以上

21、寸以上為0.9mm，具有足夠的強度和鋼度。外殼鍍鋅厚度不少于120 ug/m2的鍍鋅層，從而保護箱體不易腐蝕。鋼板之間采用機械方式連接，不采用焊接方式連接，杜絕點焊處發(fā)生低溫腐蝕的情況，殼體連接緊密，具有良好的氣密性。3. 箱體內(nèi)襯：VAV末端箱體內(nèi)壁襯玻璃纖維絕熱保溫、吸聲材料層，密度32Kg/cm3，厚度為25 mm，采用符合NFPA90A標準的粘合劑或粘合釘緊貼在箱子內(nèi)壁，外覆高強度保護層；內(nèi)襯材料符合UL181和NFPA90A相應(yīng)規(guī)定，最大程度消除設(shè)備噪音，有效降低傳入空調(diào)房間的噪音，保溫層邊緣均密封，以防止暴露于氣流中，滿足工程應(yīng)用需要。4. 空氣調(diào)節(jié)閥：VAV末端箱體的風(fēng)閥風(fēng)閥用雙層鍍鋅鋼閥，帶周邊密封墊圈，符合UL94標