變風量空調(diào)工程技術論文
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VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制機理并不是很復雜，末端送風裝置是實現(xiàn)變風量功能的關鍵，而選擇何種控制系統(tǒng)并與末端送風裝置進行有機結合是整個VAV空調(diào)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一。VAV空調(diào)系統(tǒng)并非是簡單地在定風量系統(tǒng)上加裝可調(diào)變速風機及末端裝置，它還包括由多個控制回路所組成的控制系統(tǒng)，要保證VAV空調(diào)系統(tǒng)運行隨著空調(diào)負荷變化而進行相應改變就必須依靠自動控制系統(tǒng)。變風量控制系統(tǒng)的主要作用是：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量以適應房間空調(diào)負荷變化；通過相對獨立的控制單元分別實現(xiàn)對不同房間、不同功能區(qū)域的不同溫度參數(shù)要求；能夠根據(jù)負荷變化自動調(diào)節(jié)送風主機的運行頻率以降低空調(diào)系統(tǒng)運行能耗，實現(xiàn)節(jié)能目的。目前在過程控制領域中應用最為廣泛的控制器是常規(guī)PID(比例，積分，微分)控制器，簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高等特點使其對于線性定常的控制是非常有效的，一般都能夠得到比較滿意的控制效果，至今在全世界的過程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系統(tǒng)末端裝置也大多采用PID)控制器。PID控制以其巧妙的構思和良好的控制效果一度成為應用最廣泛，實現(xiàn)最簡單的控制策略。
PID控制理論內(nèi)涵給人們留下了較大的研究空間，關于PID參數(shù)自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應用范圍的不斷發(fā)展，控制對象也日趨復雜，有些系統(tǒng)的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)的時變控制，因此傳統(tǒng)的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優(yōu)化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想?；赑ID控制所存在的問題，相關研究人員根據(jù)變風量空調(diào)系統(tǒng)的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實踐，逐步將最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制實踐。隨著控制技術、空調(diào)技術的發(fā)展以及將二者相結合運用于建筑系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，VAV空調(diào)系統(tǒng)控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數(shù)字控制、總風量控制再到智能化控制已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風量，而是根據(jù)壓力無關型VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置的設定風量來確定系統(tǒng)送風總量并據(jù)此計算出送風風機的轉(zhuǎn)速，從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節(jié)能效果比較，認為雖然總風量控制法的節(jié)能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環(huán)節(jié)，所以運行穩(wěn)定性很好。另外，還有學者通過分析變VAV空調(diào)系統(tǒng)的局部控制，利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調(diào)區(qū)域相關負荷的指示信號，提出送風靜壓優(yōu)化控制方法。
2、變風量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)模型
VAV空調(diào)系統(tǒng)主要應用于大中型建筑物，它是全空氣空調(diào)系統(tǒng)與控制技術相結合并不斷發(fā)展的產(chǎn)物。與常規(guī)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，VAV空調(diào)系統(tǒng)最主要的特點就是在每個空調(diào)房間的送風管處設置一個VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置(VAVBox)，該末端裝置的主要功能部件是一個風量調(diào)節(jié)閥門或末端調(diào)速風機。在總風量控制下的VAV系統(tǒng)中,當室內(nèi)溫空器實時監(jiān)測到實際溫度超出設定溫度時，通過A／D轉(zhuǎn)換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器，并同時將信號傳輸給VAV系統(tǒng)主控制器。通過對信號的比較處理，改變送風主機運行頻率，改變送風量。而末端裝置通過調(diào)整閥門開度或風機轉(zhuǎn)速來控制進入房間的送風量，進而實現(xiàn)對各個房間的溫度控制。末端裝置的風量調(diào)節(jié)是通過其自身的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的，最簡單的控制方式就是根據(jù)比較房間內(nèi)實際溫度值與設定溫度值之間的差值來調(diào)節(jié)末端裝置的風閥開度。但這種控制也存在一些問題：當某個房間達到設定溫度而相應末端裝置風閥開度保持穩(wěn)定時，由于其它房間末端裝置響應相應空調(diào)狀況而做出調(diào)整時就會影響整個VAV空調(diào)系統(tǒng)送風壓力，進而改變已調(diào)整穩(wěn)定的房間末端裝置，而空調(diào)負荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進行調(diào)整性動作，等房間空調(diào)負荷交得較大并出現(xiàn)溫度波動時，末端裝置才采取動作，而動作的結果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態(tài)響應為主連續(xù)參量、多環(huán)節(jié)的控制方式來保證環(huán)境溫度與設定溫度相一致是很困難的，其中任何一個環(huán)節(jié)年問題都會導致運行出現(xiàn)故障或是令系統(tǒng)功能大打折扣。比如，在送風管道上選擇檢測點的位置如何，能否準確代表系統(tǒng)送風狀況，是否失真，再比如送風管道異常漏風時，還有，假如信號抗電磁干擾能力差等都會導致系統(tǒng)送風紊亂，送風主機運行頻率異常，原有送風平衡被破壞，甚至無法進行系統(tǒng)運行調(diào)整等等問題。
3、結語
變風量末端裝置是VAV空調(diào)系統(tǒng)直接作用于被控環(huán)境的設備，通過末端裝置的即時響應來調(diào)節(jié)環(huán)境的溫、濕度，同時又是通過末端裝置將預調(diào)整狀態(tài)前饋給VAV系統(tǒng)控制器對系統(tǒng)送風主機，進而改變送風量響應末端裝置的即時變化。所以末端裝置是VAV空調(diào)系統(tǒng)最為關鍵的設備，其控制環(huán)節(jié)也是VAV控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文對于變風量空調(diào)(VAV)及其控制系統(tǒng)相關研究，有利于提高變風量空調(diào)控制水平。