变风量空调控制系统的设计

郭建军 曹振华

摘 要 本文简要介绍了变风量中央空调系统自动化控制系统的设计种类、运行特点等，并根据其特点说明了其自动化控制系统对空调节能的重要性。

关键词 变风量中央空调系统；自动化控制；节能

引言

随着高层建筑的不断增加，中央空调的使用量也不断增加，在整个建筑能耗中的比重越来越大，在日常运行中的实际负荷大部分时间里只是设计负荷的65%，因此节能运行就显得格外重要。商场、办公楼等区域的空调负荷随着时间变化会有较大不同，空调自动控制就是通过对空气状态参数的自动检测和调节，保持空调系统处于最优工作状态并通过安全防护装置，维护设备和建筑物的安全。主要的环境状态参数有温度、湿度、清洁度、流速、压力和成分等。并最大可能的达到节能要求。本文就变风量空调系统的控制系统设计作一简要介绍，希望同行提出宝贵意见和建议。

1 变风量空调控制系统的构成

由于变风量空调控制系统的类型很多，例如节流或旁通型末端装置、单或双风道、定或变静压控制方式等等。因此VAV空调系统设计方案可供选择的很多。总而言之，变风量空调系统是送风量随负荷变化而变化的系统，只要送风量发生改变，就可认为是变风量空调系统[1]。

如图1所示[1]，该图是一简单的单风道变风量空调控制系统图。新、回风和排风阀门、变风量空调箱、变风量末端装置及管网组成了该空调系统的管路。控制房间室内温度，控制送风量，控制送风温度及控制新风、回风和排风阀门等控制部分组成了该空调系统的控制回路。

变风量空调控制系统是需要控制房间室内温度，控制送风量，控制送风温度及控制最小新风量四个控制回路，其控制过程相对较为复杂。在实际工程运行中，每个回路单独工作时都很正常，但当几个控制系统同时工作时整个系统就出现不稳定现象，这时系统处于一种频繁的调节当中，原因是各个控制系统之间会相互影响。

2 变风量空调控制系统的设计

2.1 控制房间温度的控制回路设计

图3.1是变风量空调系统控制房间温度的控制回路方框图，由该方框图可知，该回路是一个串级控制回路。采用串级控制回路的原因是因为房间温度是通过风量调节来保持不变的，当风量发生改变时，管路压力变化，同时也会干扰被调量温度使之发生变化。当然，當温度发生变化时温度传感器立即就可以检测出来，同时把信息反馈到温度控制器。温度控制器便立即能够产生相应的娇正动作，使其温度立即返回到设定值。在此过程中，压力的变化已经作用于该过程并干扰了被调量[2]。

2.2 控制送风量的控制回路设计

图3.2为变风量空调系统控制送风量的控制回路方框图，由该方框图可知，该控制回路是通过静压传感器的信号来感知系统风量的变化，然后由变频器改变风机的转速，来恒定静压控制点的静压值，以满足末端装置及送风口的压力损失。可采用一简单的反馈控制回路来控制管路静压，实现变风量空调系统送风量的控制[2，3]。

3.3 控制送风温度的控制回路设计

图3.3为变风量空调系统控制送风温度的控制回路方框图，因为变风量空调系统是采用送风温度保持不变，送风量随空调房间室内负荷的变化而改变的方式，因此使送风温度保持不变是该空调系统的目标。要实现对送风温度的控制可采用温度传感器来对空调机组的实际送风温度测量并与给定送风温度的做比较，通过两者的差值来调节水阀的供水量 [2，3]。

3.4 控制新风量的控制回路设计

图3.4为变风量空调系统控制新风量的控制回路方框图，变风量空调系统最小新风量的控制的最主要的目的是保证室内的空气质量，目前控制最小新风量的方法在变风量空调系统中很多，其中分别有二氧化碳浓度测量法、新风量直接测量法、送风、回风量测量法、新风风机新风量控制法等等。该方法控制新风阀门的开度大小是通过测量进入空调系统的二氧化碳浓度值与给定的最小浓度值相比较来控制的，最终实现对新风量大小的控制[3]。

3 总结

综上所述，变风量空调控制系统是需要控制房间室内温度，控制送风量，控制送风温度及控制最小新风量四个控制回路，其控制过程相对较为复杂。怎样协调好四个控制过程的关系，保持空调系统处于最优工作状态是其最大可能的达到节能要求。这是我们当前空调工作者面临的一个问题，通过本文的简要介绍，希望能对各位有所启发。

参考文献

[1]张祯，周治胡.空调自控设计基础及图例集[M].北京：中国建筑工业出版社，1993：122-124.

[2]施俊良.室温自动调节原理和应用[M].北京：中国建筑工业出版社，1983：229-234.

[3]王建明，李训铭.变风量空调系统的协调控制策略研究[J].南京建筑工程学院学报（自然科学版），2001，（2）：40-45.

作者简介

郭建军，男，陕西宝鸡人，1973年9月生，助教，最高学历：毕业于陕西师范大学计算机科学与技术专业本科学历.现主要从事锅炉原理和运行教学研究工作 。

曹振华，男（1978-），陕西蒲城人，副教授，硕士，主要研究方向为暖通空调。