变风量(VAV)空调系统是根据室内负荷变化,采用改变送风量的方式来维持室内温度平衡的方法。它的主要特点是节能,可根据建筑特点灵活分布,不会发生像风机盘管冷凝水和霉变等问题,设备维护工作量较小。
图5-24所示的VAV变风量空调系统由变风量空调机组(VAVAHU)和VAV末端装置(VAV Terminal)两部分组成。VAV末端根据控制区域的热负荷,通过开启PID比例积分控制器控制末端的送风量。
图5-24 变风量(VAV)空调控制系统
变风量空调机组根据各VAV末端的需求,通过变频风机控制总的送风量。本方案提供的APOGEE系统使用西门子ATEC专用控制器来实现对VAV末端装置的控制,而使用MEC或MBC控制器来控制变风量空调机组(VAV AHU)。
采用VAV空调系统可显著节约风机耗能。因为在全年空调的建筑物里,大部分时间,空调系统都不在满负荷状态下工作,而采用末端变风量系统,控制系统根据热负荷调节风机总的送风量,则风机耗能将大大减少。除此之外,VAV末端都有隔离噪声的作用。
图5-25是VAV末端装置的控制系统,由压差传感器Δp、调节风阀、VAV专用控制器、室内温度传感器等组成。
图5-25 VAV末端装置的控制系统(www.daowen.com)
VAV控制器根据压差监测值和风管面积计算实际送风量,与送风量设定值比较,通过风阀调节送风量。而室内温度传感器及其控制回路的作用是修订送风量设定值的作用。根据不同的室内温度设置,重新调节风量的设定点。如夏季室内较冷时,即室内的热负荷较低时,减小送风量的设定值;室内热负荷较大时,则增大送风量的设定值。
图5-26是典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图。
图5-26 典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图
图中温度传感器(Tsensor)反映的是房间的实际温度,设定温度Tset是各房间设定的温度要求,也是控制系统最终要实现的目的,由用户给出或系统管理人员根据实际情况分别设定。流量测量传感器Gsensor为VAV末端测量的流量,由VAV控制器内置的对照表及修正系数转换而来。设定流量Gset是由温度PID控制回路根据房间温度偏差设定的一个合理的房间要求风量。由设计人员给出该房间最大、最小设计风量,并存入VAV控制器的数据库中。数据库中的Gmax、Gmin即分别对应于最大、最小风量。房间需要的风量Gset可用下式确定:
式中,Gmax为VAV控制器数据库中的最大风量;Gmin为VAV控制器数据库中的最小风量;Kt为房间温度偏差,转换为PID比例积分控制器的输出信号,范围是0~100。
从VAV末端装置的控制原理图可以看出,VAV末端的控制实际上使用了一个串级控制。整个串级控制环路中共有两个实时测量值,即温度、流量测量值;一个直接设定参数,即房间设定温度Tset;一个中间变量,即设定风量Gset;以及输出给VAV末端的阀位控制信号。
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