VAV系統(tǒng)控制策略

1、古北國際財富中心VAV系統(tǒng)控制方案上海延華智能科技股份有限公司2010年12月17日VAV系統(tǒng)控制方案目錄1 概述12 系統(tǒng)設計說明12.1 標準層監(jiān)控點表32.2 VAV末端溫控器設計說明.53 控制方案描述53.1 末端控制53.2 空調機組控制103.3 系統(tǒng)控制163.4 系統(tǒng)控制權限164 對其它承包商的配合要求165 綜述16VAV系統(tǒng)控制方案1概述傳統(tǒng)定風量（。人丫）空調系統(tǒng)或風機盤管加新風機組系統(tǒng)的一成不變：只有活水，沒有活風，談不上節(jié)能和環(huán)保。而變風量（丫人明空調系統(tǒng)的獨特魅力：活風，活水，還有活電，同時還要節(jié)能和環(huán)保。本工程（即古北國際財富中心）辦公區(qū)域采用的就是VAV系統(tǒng)

2、，在滿足用戶舒適 性的同時，充分體現(xiàn)了建筑節(jié)能和環(huán)保的理念。VAV系統(tǒng)作為本項目空調系統(tǒng)的核心，其控制也是BMS的核心組成部分，采用何 種控制方案，將影響到本系統(tǒng)的運行效果。本文將詳細介紹本工程VAV系統(tǒng)的控制方 案。2系統(tǒng)設計說明為了更清晰的說明VAV系統(tǒng)控制與本項目BMS的關系，請看下圖（即本項目BMS 網(wǎng)絡架構圖）：通風系統(tǒng)S 古北國際財富中心BM辦公區(qū)域BMS商業(yè)區(qū)域BMS圖陰影部分就是VAV系統(tǒng)。本項目VAV系統(tǒng)設計應用范圍為辦公區(qū)域。除門廳等大空間區(qū)域采用單風管定風量全空氣低速空調系統(tǒng)，并在周邊玻璃幕墻加 設地面送風系統(tǒng)外，辦公區(qū)域采用全空氣變風量空調系統(tǒng)，標準辦公層每層分為四個空

3、 調區(qū)域（頂層會所為兩個空調區(qū)域），每個空調區(qū)域設置兩臺薄型變風量空調機組分別 為內、外區(qū)服務，變風量空調機組處理后的送風經(jīng)中壓風管、單風道變風量風箱和送風 口分別送至內、外區(qū)，回風通過回風口、吊頂回到空調機組。設計變風量空調系統(tǒng)采用變靜壓控制方式?？照{箱均設有初、中效空氣過濾器、空氣凈化裝置等功能段。下圖為標準層VAV系統(tǒng)示意圖:J11J標準層VAV示意圖馬工函U.J內區(qū)送地新鳳排風 外區(qū)送鳳外區(qū)回風下文VAV系統(tǒng)控制方案中，舉例說明所采用的參數(shù)為標準層（9F）東南區(qū)域相關參數(shù)。2.1 標準層監(jiān)控點表見下頁：辦公樓硒威嶼點數(shù)表源福東耀|Qtz摩警整劇啟DDI啟?？刂谱冿L量調節(jié).箱控制加濕閥控

4、制變頻控制熱水閥控制鳳1調節(jié)信號回風閥調節(jié)運行狀.：惑故障報警手自動狀態(tài)變頻器故障初效.濾網(wǎng)報警中就濾網(wǎng)報警盤管痔凍警報風閥開度超限信號SFVA7 BokVAV(O)-9F-1風量裝置CAV/QSF-l4：¥內區(qū)空調機組曲頌亍即1,第5, 744444444444444外區(qū)守翩1組AHU -9F-&4QB44444444444444排風機變頻）EF®)-9F-R44444444嚷機RAF(oi9F-lIS416佑畝分類收十：92'104260總計6922.2 VAV末端溫控器設計說明本項目VAV末端溫控器的形式初期考慮全部頂裝，內含

5、溫度傳感器。溫控器的實際安裝形式可在二次裝修時，根據(jù)實際需求進行更改。末端控制器除接受溫控器自帶溫度信號外，還可接入另外一個室內溫度傳感器信 號，對室內溫度進行冗余檢測，但需額外增加成本。3控制方案描述3.1 末端控制3.1.1 常見VAV系統(tǒng)控制策略通常VAV系統(tǒng)的控制方式分為三種：定靜壓控制、變靜壓控制、總風量控制；三種方式對比如下：定靜壓控制變靜壓控制總風量控制控制思想穩(wěn)定風管靜壓恒定 減小末端之間干擾使相對開度最大風門穩(wěn)定在適當 區(qū)間，最大程度節(jié)約送風能源建立風管模型 通過總需求風量 直接確定風機頻率節(jié)能效果差最好介于定靜壓與變靜壓之間調試難度簡單困難容易產(chǎn)生誤差可結合定靜壓提高可靠性

6、建設成本低高中了解了上述三種控制方式后，我們發(fā)現(xiàn)，無論使用哪種控制方式都存在優(yōu)點和缺點， 那么能不能根據(jù)三種控制方式各自的特點，充分發(fā)揮三種控制方式的優(yōu)點，同時又相互 彌補各自的缺點呢？根據(jù)本項目的特點，結合我司多年VAV系統(tǒng)施工經(jīng)驗，我們推薦采用：混合控制 法。3.1.2本項目VAV系統(tǒng)控制策略一混合控制法混合控制法可描述為：“總風量+變靜壓”原理圖如下：癖HZ需求風量值對應頻率根據(jù)閥位反饋撇調后最適宜頻率第一步:利用總風量法前饋控制的優(yōu)點，使系統(tǒng)迅速達到平衡（從原點點到達A點）.通過累加VAV總的實際需求風量，根據(jù)風量對應頻率的風機曲線（需空調廠家提 供）迅速計算出風機此時需要運行的頻率，

7、并控制風機迅速達到，風機調節(jié)速度比VAV 風閥調節(jié)要快得多。第二步:利用變靜壓法精確控制的優(yōu)點，微調風機頻率，進一步使系統(tǒng)運行在最節(jié) 能的狀態(tài).（從A點到達B點）由于總風量法的風量曲線難免存在誤差，我們很難直接把系統(tǒng)控制到最節(jié)能的狀 態(tài)，此時我們通過變靜壓法（即閥位控制），檢測VAV各個末端風閥開度,并微調風機頻 率,使系統(tǒng)中所有VAV末端風閥開度達到70%90% （此參數(shù)將在VAV專題會議中討論決 定）之間，此時，表明系統(tǒng)既運行在最節(jié)能的狀態(tài)，又可以滿足所有VAV的風量需求。補充說明：上述控制策略描述了系統(tǒng)在正常運行情況下的工作流程，那么在非正常情況發(fā)生時，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定是怎樣保證的呢？對于

8、本系統(tǒng)，我們設想的最不利狀況為：系統(tǒng)運行時，末端風閥開度同時存在過大 和過小現(xiàn)象，且數(shù)量超過了末端總數(shù)的30% （可討論）【在風平衡調試成功后一般不會發(fā) 生此種情況，但不排除此種情況在未來發(fā)生的可能性】針對此種情況，我們設定：當發(fā)生此情況時，系統(tǒng)發(fā)出警報信息，同時自動聯(lián)動空 調主機進入安全運行模式，此模式下，系統(tǒng)跳轉為定靜壓控制，根據(jù)安裝在風管內的靜 壓傳感器反饋信號，結合設定靜壓值，保證系統(tǒng)在非正常情況下的安全運行。此時，系 統(tǒng)維護人員應盡快排除故障，恢復系統(tǒng)的正常運行?！径o壓安全模式運行的詳細參數(shù)，將在后續(xù)VAV專題會議上討論】本項目采用的是協(xié)力空調株式會社（KAK）壓力無關型VAV末端

9、。對于單個VAV末端而言，其基本運行流程圖如下：計算需求風量實際需求風量實際風量對于單個VAV末端而言，系統(tǒng)給定信號為：需求風量信號（DC 0-10V）；現(xiàn)場給定信號為：設定溫度、開機、關機；反饋信號：實際風量（葉輪式風速傳感器）、風閥開度過大信號（干結點）、風閥開 度過小信號（干結點）、室內溫度、設定溫度；其中風閥開度過大（過?。┬盘柨稍诙?制產(chǎn)品時設定。單個末端的控制流程說明：系統(tǒng)根據(jù)室內反饋溫度與設定溫度PID運算出【計算需 求風量工再根據(jù)【計算需求風量】與【實際風量】PID運算出【實際需求風量】，VAVBOX 根據(jù)【實際需求風量】自動控制風門開啟度。當系統(tǒng)穩(wěn)定時，會保持在一個恒定的需求

10、 風量值（即恒定風門開度）。在系統(tǒng)試運行之前，需進行系統(tǒng)最小風量、最大風量、風量平衡調試，調試成功之 后，系統(tǒng)可進行正常運行調試（此部分由上安負責完成，我司會在后續(xù)工作中提出界面 要求）。當處于非過渡季節(jié)模式時，處于一個空調機組作用范圍內所有VAV末端的系統(tǒng)運行 分三個階段：預冷或預熱運行模式：此時所有末端全開,空調機組滿頻運行；總風量控制模式：此時系統(tǒng)按總風量模式運行10分鐘；正常工作模式：此時系統(tǒng)按變靜壓模式運行?！具^渡季節(jié)系統(tǒng)工作模式在后續(xù)VAV專題會議討論】。系統(tǒng)框圖如下：否預冷預熱結束控制模式頻率控制值W30頻率控制值50輸出頻率限制為30HZ進入變靜壓模式是當回風溫度達到22度時

11、一跳出預冷預熱模式風機控制頻率輸出空調機組風機 滿頻運行是所有VAV末端轉入 自動控制模式是否否運行時間會議討論否此模式已運行10分鐘川累加所有開機的末端 需求風量值根據(jù)風機特性曲線 計算空調風機需求頻率輸出頻率限制為50所有VAV末端按最 大風量運行3分鐘進入總風量系統(tǒng)開始預冷預熱進入變靜壓模式注：圖中修正頻率計算按照PID控制給出，設定值為0,控制值為風閥超限末端數(shù)量。圖中30HZ是為保護空調機組風機所設定的最低限制頻率，此值請上安提供并確認。3.2 空調機組控制3.2.1 基本控制3.2.1.1 機組啟停1）系統(tǒng)啟動時，在服務器上點擊ON按鈕（或根據(jù)時間表自動運行）啟動系統(tǒng)， 控制系統(tǒng)自

12、動聯(lián)鎖啟動相應的熱水閥或冷水閥、新風閥及回風閥、送排風機等相應設備。2）系統(tǒng)停止時，在服務器上點擊OFF按鈕（或根據(jù)時間表自動運行）關閉系統(tǒng)， 控制系統(tǒng)自動聯(lián)鎖關閉相應設備。3.2.1.2 新風閥控制新風閥控制描述如下：1）在正常模式下，維持預設的最小新風量。新風閥開度不小于30%。2）在省能器模式下，強制新風VAV的開度為100%；3）在對應的AHU停機時，強制新風VAV的開度為0%。外區(qū)新風CAV末端的控制邏輯如下：1）在AHU開機時，開啟CAV。2）在AHU停機時，關閉CAV。詳細新風控制參數(shù)將在后續(xù)VAV專題會議上討論。省能器模式是當室外空氣溫度接近設定送風溫度時，用室外新風替代回風送

13、至冷卻 盤管。這將使機械制冷的用能要求降低。對于本項目，我們初步考慮：當室外溫度處于20至24之內時，開啟省能器循環(huán)；此時，內區(qū)VAV新風閥開啟100%,回風閥開啟30%。當室外溫度處于20至24之外時，跳出省能器循環(huán)。此時，內區(qū)VAV新風閥開啟30%,回風閥開啟90%。上述風閥開度數(shù)據(jù)設定依據(jù)將在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.1.3 排風機控制排風機轉速根據(jù)新風量進行控制，要滿足控制區(qū)域內的正壓需求，但不能過大，以 免冷量外泄，控制方案及風量參數(shù)請暖通單位提出，在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.1.4 室內濕度控制按空調設計，根據(jù)回風濕度來控制加濕閥的開關。本項目濕度控制參考值為50%

14、 （可修改），在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2,1.5機組保護控制3.2.1.5.1 濾網(wǎng)堵塞報警空調機組過濾網(wǎng)堵塞會嚴重影響系統(tǒng)運行效果，維護人員應定期清理過濾網(wǎng)，為保 證系統(tǒng)良好運行，空調機組設置了濾網(wǎng)堵塞報警裝置，分別在初效濾網(wǎng)及中效濾網(wǎng)加裝 壓差開關，其壓差設定值請暖通設計單位提供，濾網(wǎng)阻塞報警時，由維護人員手動停機 后，進入設備維修狀態(tài)。3.2.1.5.2 風機壓差保護由于一般情況下，BMS系統(tǒng)只檢測空調機組風機接觸器信號作為運行信號反饋， 當空調機組風機接觸器動作而風機未啟動時，BMS系統(tǒng)不能及時作出反應，針對此種 情況，本項目設置了風機壓差保護開關，以確保送風機的安全運行，當該

15、開關關閉時， 表明送風機運行安全，當開機后30秒，該開關仍未關閉，強制停止系統(tǒng)并報警。3.2.1.5.3 表冷器防凍保護本項目BMS系統(tǒng)在空調機組新風段表冷器上設置防凍開關，確保表冷器運行安全， 當防凍開關動作時，優(yōu)先加大熱水閥到最大開度，并報警；當防凍開關仍處動作狀態(tài)， 則強行關閉空調機組3.2.1.6回風機控制每個分區(qū)設置了4臺回風機，控制方式為聯(lián)動控制，當該區(qū)域空調機組啟動時，聯(lián) 動4臺回風機啟動運行，末端關閉時，聯(lián)動4臺回風機關閉。3.2.2運行模式選擇系統(tǒng)正常運行模式分為：制冷模式、制熱模式和過渡季節(jié)模式。同時，當室內外溫差比較大時，為了能夠保證用戶的舒適性，系統(tǒng)會在用戶進入大 樓工

16、作之前進行預冷預熱。3.2.2.1 制冷模式一般是在夏季時運行此模式，此模式下系統(tǒng)主要依靠調節(jié)冷水閥降低送風溫度。3.2.2.2 制熱模式一般是在冬季時運行此模式，此模式下系統(tǒng)主要依靠調節(jié)熱水閥提高送風溫度。3.2.2.3 過渡季節(jié)模式此模式下冷水機組及鍋爐系統(tǒng)將不提供空調水，系統(tǒng)依靠新風閥及回風閥來調節(jié)室 內溫度。此模式具體控制方法將在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.2.4 預冷模式目的：在上班前通過大功率輸出冷風將建筑物夜間集聚的熱量和散發(fā)污染物排到室 外，使室內空氣質量和溫度滿足用戶需求?？刂疲捍四Ｊ絾拥臅r候： 全新風運行10分鐘后關閉新風閥；（全新風運行時，會開啟相應排風機） 冷水

17、閥開啟到最大值； 所有VAV末端按最大風量模式運行； AHU的送風機按最大風量需求頻率運轉； 當回風溫度達到22度時，自動進入正常工作模式?！救嘛L運行時間由暖通設計單位提供】3.2.2.5 預熱模式目的：在上班前通過大功率輸出熱風使室內空氣質量和溫度滿足用戶需求?？刂疲捍四Ｊ絾拥臅r候： 全新風運行10分鐘后關閉新風閥；（全新風運行時，會開啟相應排風機） 熱水閥開啟到最大值； 所有VAV末端按最大風量模式運行； AHU的送風機按最大風量需求頻率運轉； 當回風溫度達到22度時，自動進入正常工作模式?！救嘛L運行時間由暖通設計單位提供】3.2.2.6 模式選擇我們設定本系統(tǒng)平時的正常運行時間為8

18、:00-20:00 （可修改）。調試階段，我們會在每天7:00-20:00時間段內設定溫度參考值： 7:00室外氣溫；當天室外平均氣溫；當天室外最高氣溫；上述數(shù)值會自動存儲進入數(shù)據(jù)庫7天。在正式運行時，系統(tǒng)將每天檢測到的數(shù)據(jù)自動存儲進入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)會自動根據(jù)前一周的室外氣溫判定第二天是否進入過渡季節(jié)運行模式?！九卸ㄔ敿毲闆r會在后續(xù)VAV專題會議討論】在非過渡季節(jié)模式時，我們用室內氣溫作為參考值，用RT表示：當RT22三7時，系統(tǒng)將在7:00開始預冷模式運行；當RT22W7時，系統(tǒng)將在7:00開始預熱模式運行；當一7【RT227時，系統(tǒng)將在7:30開始預冷模式或預熱模式運行;3.2.3運行流程圖啟動預熱模式啟動預冷模式延時30分鐘啟動 預冷或預熱模式3.3系統(tǒng)控制