VAV变风量系统技术方案.docx

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VAV变风量系统技术方案

VAV变风量系统技术方案（补充）

中华通信系统有限责任公司

北京2015年09月

1.VAV变风量系统设计方案

1.1VAV空调机控制系统

综述：

国瑞中心合德门项目变风量系统数量多，房间内变风量末端装置的数量大，共有793套VAVBOX。

因此，对本项目的空调箱的控制初步建议采用定静压控制方式来实现（二次深化根据现场实际情况调整控制方案）。

1.1.1定静压控制

空调机组的定静压方法就是在送风系统管网适当位置（中国标准规定在离风机1/3处）设置静压传感器，在保持静压为一定值的前提下（一般在200-350Pa之间），通过调节风机转速来改变空调系统的送风静压值。

定静压控制原理图

该方法在控制上较为简单，而且不需要采集每个末端的风量或阀位信号，因此，几乎不依赖于VAV控制器网络，可靠性较高。

1.1.2变定静压控制

VAV系统变定静压控制是在定静压基础上发展而来的，定静压系统尽管控制简单，但有能耗较高和最不利点难以设置的缺点。

硬件上同定静压法一样，变定静压法是在送风系统管网适当位置（中国标准规定在离风机1/3处，如下图）设置静压传感器。

但变定静压法还统计各VAV末端的阀位反馈，利用静压重设，通过控制器对变频器的控制调节，尽量减小静压设定值，使所有VAV末端的开度保持在70-90%范围内的一种控制方式。

变定静压控制原理图

当空调负荷减少，部分VAV箱风阀开度减小，系统末端阻力增加，管路综合阻力系数增加，管路特性变陡，根据理论分析，风机功率等于风机风量的几何次方。

当风机风量全年平均在60%的负荷下运行时，此时风机功率节约了，不到40%。

变定静压控制法的优势：

1）在送风总管上尽管也设置了静压传感器，但由于可以对静压设定值进行重设，这也回避的单纯定静压控制中，最不利点的设置位置问题。

2）该方法利用DDC数据通讯的优势，而且可根据阀位情况对风机转速进行微调，确保每个VAVBox装置风量需求。

当VAVBox的风阀开度较小时，还可不是时机地降低风机转速，实现风机节能运行。

是一种比较节能的系统风量控制方法。

采用变定静压法，系统运行控制状态点会随送风量的变化，风机的运行点也会随之变化，改变风机动力。

该控制器控制目前作为一种主要的控制方法在变风量系统中得到普遍采用。

1.2VAV空调机组控制内容

为了提高节能和保持合适的室内环境，通常由空调机组送风。

空气源均来自新风和回风的混合，新风分别源自新风机组，经过新风量控制箱进入到相应的变风量空调机组。

监控内容以投标点表为准：

监控设备

数量

监控方式及监控内容

变风量空调机组

1台

（每层）

AI：

送风温度、送风管静压、回风温度、频率反馈、冷、热水阀反馈

AO：

冷、热水盘管阀门开度控制、风机变频控制

DI：

风机运行状态、故障报警、手/自动状态、初、中过滤网压差报警、风机压差开关

DO：

风机启停控制

下面就VAV空调机组的控制作详细介绍。

1.3变风量空调系统的控制要点

AHU变频控制和静压控制：

变风量控制系统不仅仅是在变风量系统上安装变风量末端装置和变速风机，而且还有一整套由若干控制回路组成的控制系统。

变风量空调系统运行工况是随时变化的，它必须依靠自动控制才能保证空调系统的最基本要求——适宜的室温、足够的新鲜空气、良好的气流组织、正常的室内压力。

比如在夏季，当某个房间的温度低于设定值时，温控器就会调节末端装置，风阀开度减少送入该房间的风量。

风阀关小引起系统阻力增加，送风静压会升高。

当超过设定值时，静压控制器会减少送风机转速。

可见，控制系统是变风量空调系统最主要的组成部分。

变风量系统之所以能够变工况运行，完全是依靠它的控制系统。

变风量的控制系统由若干个控制回路组成，它们要完成回路基本功能：

室温控制、送风机控制、送回风匹配控制和新排风控制。

其中最主要的是送风机控制。

因为送风机的控制方法的选定直接涉及到空调系统的方式和节能，而且也是此次技术方案重点说明的地方。

1.4本项目定变静压控制方法说明

一般而言，送风机的控制方法有三种：

定静压、变静压和总风量控制方法。

变定静压控制法是在定静压基础上优化得来的，可实现降低风机转速，实现风机节能运行。

但该系统控制方法比较复杂，适合于中等规模的变风量空调系统的场合。

该方法在送风系统管网的适当位置，通常在离送风机约1/3处，设置静压传感器，并根据末端阀门开度的位置，不断对静压值进行再设，来调节空调箱送风机的频率，以达到送风静压目标值。

其系统运行控制状态点会随静压设定值的改变，风机的运行点也会随之变化，改变风机动力。

对于变风量系统采用的离心式风机：

风量与转速的关系为Q1/Q2=n1/n2

风压与转速的关系为H1/H2=（n1/n2）²

风机所需轴功率与转速的关系为P1/P2=（Q1H1）/（Q2/H2）=（n1/n2）³

由上述关系可知，轴功率与转速的三次方成正比，这就是说，随着风量（或转速）的下降，轴功率将立方倍地下降。

例如，风量下降到50％时，轴功率将下降到12.5%，可见节约的能源相当可观。

因此，用调节风机转速是一种非常有效的节能措施。

1.4.1VAVAHU变定静压系统控制实施步骤：

变定静压控制法的关键在于对各末端阀位数据的读取与送风总管静压再设定，其步骤如下：

（1）读取每个变风量末端的风阀阀位。

（2）分析各末端阀位开度的最大值POSmax。

（3）如果有1-2个末端阀门开度的POSmax>90%，说明在当前系统静压下，具有最大阀门开度POSmax的末端装置的送风量刚好满足送风区域的负荷要求，因此，需要增大静压设定值，一般以10Pa为每个步进。

（4）如果有1-2个末端阀门开度的POSmax<70%，说明在当前系统静压下，POSmax太小，系统静压值偏大，可以减小静压设定值，一般也以10Pa。

变定静压控制流程

本项目中，办公楼每层设置了1台AHU空调机组，从空调机房出来后，送风管分成2根总管，分别为两边的VAVBox末端送风。

整体上送风总管成“C”字型，空调机在中间位置。

一般建议在2根总管上各设置一个静压传感器，取其平均值作为静压控制值。

但该项目上，两边的风管不一样长，因此也可以只在较长的风管上安装静压传感器。

1.4.2空调机风机频率的优化实施过程

◆控制目标：

确保VAVBox的开度在70%~90%之间（可修改）。

◆计算公式前已叙述，现将控制的积分时间定为10分钟（可修改）

◆在此期间,异常工作VAVBox和停止状态VAVBox，应排除在控制之外

◆通过WEBs的DDC控制器编程程序，可实现上述功能，计算出风机的转速

例如：

当前风量8160CMH，依风机特性曲线对应频率为30Hz。

如有7个VAVBox处于高开度，则空调机马达频率修正比率为：

10/14*7=5%/Min。

积分参数为10分钟。

则修正频率为：

30*（1+5%/10）=30.15HZ

以后每分钟进行累加，可看出风机速度的变化情况，及相关VAVBox风门开度的变化。

风机的反馈频率也可从电脑上读取。

1.5送风温度的控制

1.5.1送风温度的一般控制

上述送风静压的改变是对某一个固定的送风温度而言的，因此针对某个送风温度的静压值对另一个送风温度来说就不能说是合理的静压了。

所以送风温度的设定问题与送风静压的设定问题一样，也是此次工程需解决的问题之一。

本案选择了统计法的控制方法。

其原理是，对于某一空调的显热负荷，若该末端存在送风量允许范围，则势必相应地存在送风温度允许范围。

若系统中各末端的允许送风温度范围存在共同区间，则该区间内的任意一个送风温度均可使各末端满足负荷要求。

若不存在共同区间，则可在最多的统计区间内选择送风温度以满足多数末端的要求，或折中选择送风温度以使系统中各末端平摊损失。

这时，重新设定送风温度可能影响静压的设定。

这两者之间的参数有一种耦合关系。

工程上的作法一般是当送风静压稳定后一段时间（如10min~15min），再来改变送风温度值。

1.5.2空调机送风温度的优化实施过程

下图为空调机送风温度优化实施过程。

从图中我们可以很清楚的观察到控制的实行。

读取VAVBox负荷最大值

送风温度优化实施过程图

1）高负荷----空调机温度设定值的变化

为看到高负荷的效果，我们可人为调高VAVBox温度的设定点，则系统负荷升高，此时增大风机速度仍无法满足系统要求。

空调机温度设定值将升高。

如：

有一个VAVBox处于最大负荷,（现控制为冬季模式/舒适控制），重置值为:

+5度，积分时间为10分钟，增加温度偏差为：

0.5度,送风温度设定值加上偏差0.5度/Min。

2）低负荷----空调机温度设定值的变化

为看到低负荷的效果，我们可人为让一个VAVBox关闭，此时总风量需求将会减少，风机速度将会减小。

空调机温度设定值将降低。

如：

有一个VAVBox处于低负荷,（现控制为冬季模式/舒适控制），重置值为:

-5oC，积分时间为10分钟，减少温度偏差为：

-0.5oC,送风温度设定值减去偏差0.5oC/MIN。

3）控制模式的变化

在系统中，可应用软件来实现并指示系统工作模式的变化。

4）对于不定时使用的VAVBox在系统中，可应用软件来处理

VAVBox在使用时，参数计入VAVAHU系统；VAVBox不使用时，参数可不预考虑，这样可以不影响整个系统的运行。

5）控制系统应主意的问题

空调机组的预冷/热时间要适当调正。

（半小时/一小时）

VAVzones有不同的优先级。

让低优先先级的VAVBox首先承担困难。

一个简单的数据库,叫作“VAVBox报告”,用历史数据来维护BAS系统。

VAVBox的起动/停止，不能影响系统的运行。

风阀位置报告---应用分析所有BOX阀位的历史数据，做一个报告指示最频繁开启的阀门和阀门开度最大和最小的阀门。

管理系统能够就这些报告建立一个固定的模型。

如果VAVBox报告认定一个阀门长期常开,可建议重做风平衡,增大VAVBox的尺寸或者再安装一个。

1.6空调机的其他控制

送风温度的最佳控制：

根据与VAV控制器的通信，收集至VAV的控制信号，达到室内的制冷要求度/采暖要求度，根据最高制冷要求度/采暖要求度，变更送风温度设定值。

每一分钟将复位值的1/10的值加给送风温度设定值，进风温度的下限值为11度。

供冷时，如果有一个VAVBOX风门全开，该区域温度高于上限，则增加供冷温度0.50C，如果该区域温度低于下限，则降低供冷温度0.50C。

◆连锁控制，风机启动：

水阀执行器自动调节；风机停止：

水阀关闭，在冬季水阀则保持30%的开度，以保护热水盘管，防止冻裂。

◆预冷和预热控制：

空调机启动时，关闭新风和排风阀，全开各个VAV箱，风机频率设为100%，根据回风温度对冷\热水盘管的二通阀进行比例积分控制。

停机时，全部关闭合电动二通阀和新风管上的电动风阀，冷热水盘管上的电动二通阀全闭采用时限控制（10min左右）。

◆根据室外温度决定AHU和VAVBOX的冬/夏自动转换模式。

具体的冬/夏季节的温度设定可参考：

南京的夏季一般需要连续5天日平均温度高于22℃，冬季是连续五天平均气温低于10℃。

◆模式控制：

在过渡季节，应该尽可能利用室外空气焓值较低的条件，以降低空调能源消耗，此时空调机组运行在全新风模式。

除此之外，空调机组均运行在最小新风模式。

这两种模式下，新风均来自地库的新风机组。

根据暖通设计，模式切换式，控制相应的风阀的开闭。

另外空调机组的排烟模式由消防报警系统控制，该模式下BAS