变风量和低温送风技术+傅艳+15S027069

2015年秋季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:变风量和低温送风技术学生所在院（系）:市政环境工程学院学生所在学科:供热供燃气通风及空调工程学生姓名:傅艳学号:15S027069学生类别:学术型考核结果阅卷人变风量空调系统的控制策略傅艳+15S027069摘要空调系统运行能耗研究是一个比较复杂的问题,它涉及到工程热力学，传热学以及通风工程和空气调节等多个学科领域,其中尤以变风量系统更为复杂，再本文中我将主要从变风量系统的基本工作原理以及控制方式进行简要的陈述，重点介绍变风量空调系统的定静压控制，变静压控制以及总风量控制。然后再根据实际应用中变风量系统出现的回风系统的平衡处理方式和对噪声的控制给出一些解决办法，来谈谈我对变风量空调系统的控制策略的认识，关键词变风量定静压变静压平衡噪声控制AbstractAir-conditioningsystemenergyconsumptionresearchisamorecomplicatedproblem,itinvolvesengineeringthermodynamics,heattransferandtheventilationandairconditioningengineering,andotherdisciplines,notablythevariableairvolumesystemismorecomplex,andinthispaperIwillmainlyfromthebasicworkingprincipleandcontrolmethodofvariableairvolumesystemabriefstatement,focusonvariableairvolumeairconditioningsystemofconstantstaticpressurecontrol,variablestaticpressurecontrolandtotalairvolumecontrol.Thenaccordingtothepracticalapplicationofreturnairsystemofvariableairvolumesysteminbalanceandsomesolutionisprovidedfornoisecontrol,totalkaboutmyunderstandingofthecontrolstrategiesofvavsystem,keywordsVariableairvolumeconstantstaticpressurevaryingnoisecontrolstaticbalance基本工作原理：虽然变风量空调机组的结构种类很多.但基本的控制原理分为压力相关型控制和压力无关型控制:(1)压力相关型控制:顾名思义是指受压力变化影响的VAVBOX变风量控制系统。这种控制方式出现在上世纪80年代早期,主要因为当时集成电路和芯片技术还未得到深入发展.很难准确测量VAVBOX进风口风量的细微变化.即使能够测量也不容易将此信号转换成控制信号实现VAV控制器的反馈调节。因此.VAV控制器只能实现根据设定温度和检测温度来进行风量调整的单级控制算法.从而使得其出风口的风量极易受到风道内压力变化的影响.其控制逻辑图如图8所示。(2)压力无关型控制:指的是不受压力变化影响的VAVBOX变风量控制系统。这种控制方式出现在上世纪。年代后期.由于集成电路和芯片技术得到广泛的发展.可以很容易的测量到VAVBOX进风口风量的细微变化并且在高速微处理器的帮助下.非常容易的将此信号转换成控制信号以实现VAV控制器的反馈调节.使得VAV控制器在根据设定温度和检测温度实现风量调节的基础上.再根据监测的风量变化对VAVBOX送风量进行适时微量的调整.实现风量串级控制.达到出风口风量恒定不受风道内压力变化影响的目的,其控制逻辑图如图8和图9所示。变风量系统控制方式:现在大家熟知的变风量系统控制方式总体上可以分为三种:(1)定静压控制工作原理:在系统中,VAVBOX控制器根据室内负荷变化来调整末端出风量满足负荷要求。出风量的变化引起系统管路中静压变化,静压传感器测量静压变化并传递给风机变频器DDC,变频器DDC根据静压变化信号，去控制空调机电机转.调整总出风量,维持送风管路系统的静压恒定。此方法为在风道上合适位置选定一个测点.测量该点静压调节风机转速保证该点静压不变。该方法一直存在着一些难于解决的问题:静压点的位置以及静压值的设定。可通过完善系统风道设计、尽量使主风道上静压一致等方法改善上述问题这样静压测点的放置和静压设定值的问题都可得到解决。但是,设计系统和实际系统总是存在着一定的差异实际运行和想象很难真正做到一致。具体做法通常是选主风道距风机出口2/3处(经验值)的静压为控制点,静压设定值取设计状况下的压力值并保持不变.这是为了保证每个末端在任何情况下都能调到最大设计风量。这种控制方法最为简单实用.基本能满足变风量系统的控制要求。但是,如果整个系统都处于部分负荷工况时,高静压设定值给风机增添了不必要的能耗,而且末端的风阀开度过小,导致噪声很大(2)变静压控制工作原理:系统在满足室内负荷变化要求的情况下.尽量使VAVBOX处于全开状态(既85%一100%),保持系统静压降至最底。变静压控制通行的思路是根据末端装置风阀的开度随时调整静压设定值使系统中至少有一个末端装置风阀的开度接近全开位置.以往的算法采用固定步长搜索法调整设定值。顾名思义.如果风阀没有达到开度设定值.就在压力设定值上增减一个固定数值.直到满意为止。然而步长大小难确定,选择太大易产生大的振荡.选择过小又导致调节过程太长。为此.可允许一定量(Nmax)的末端风阀全开,使第Nmax+1个末端风阀的开度接近全开。Nmax+1个末端风阀的开度超过某一上限设定值时.PID控制器根据偏差产生高静压的输出。相反,当其小于某一下限设定值时,PID控制器输出降低静压的命令。该算法的优点是采用PID算法搜索合适的静压设定值,比固定步长法响应速度快、精度高。不过,算法中的Nmax很难确定,而且当第Nmax+1个末端风阀的开度接近全开时.前N个末端的资用压力可能已经不足了。因此,将其改造为如下算法:1)设定末端风阀最大开度Lmaxset:2)协调并采集各末端风阀开度值3)从中选取开度最大的末端.以它的开度值Lmax与Lmax.set的差作偏差采用PID算法计算送风压力设定值。其最终送风压力仅为初始设定值的一半左右.所以可以大大降低风机功耗。这种方法不仅能够最大限度地降低风机能耗.而且不必考虑传感器的安放位置。但由于变静压控制方法存在强耦合性和非线性所以变风量系统的调试工作复杂、繁重,对系统的成败起到很大的作用。(3)总风量控制工作原理:VAV-BOX控制器根据室内负荷变化,来调整末端出风量满足负荷要求并将风量信号传递给变频器控制器。变频器控制器将所管辖范围内的每个末端风量搜集起来进行解偶分析计算后累加,去控制变频器调整空调机电机转速.使送风量等于总末端风量之和但多数技术人员没有明白以上三种控制方式的根本内在特点和关联关系,仅仅拘泥于其表面含义。根据我的认识则有以下观点:1）定静压控制方式是基于压力相关型控制原理的早期变风量控制方式.2）变静压控制方式是基于压力无关型控制原理属于总风量控制方式的最终结果表现形式。3）总风量控制方式属于真正意义上的变风量控制方式。因为在VAVBOX采用压力相关型控制的情况下.为了最大限度地降低因风道内部风压变化对VAVBOX风量控制的影响,采用定静压的控制方式就成为必然。而在VAVBOX采用压力无关型控制的情况下,总风量控制成为必然。在总风量的控制状态下.风道内静压处于变化的状态中安装静压传感器是为通过检测静压来核准送风量的准确性.从而使变风量系统实现串级控制实现最大限度的节能降耗。对于VAV变风量回风系统的风量平衡解决方法:国内常见的VAV变风量系统空调形式有:单风机空调箱+多层共用的总排风机和总新风机;双风机空调箱+多层共用的总排风机和总新风机。对于保持变风量系统风量平衡的可以采取如下措施:(1)单风机空调箱:保持总新风管道正压值、总排风管道负压值(通过压力测点压力值控制总新、排风机的变频实现).并通过设定新风管排风管定风量阀(CAV)设定值控制系统新风量、排风量:则回风量根据送风机频率同步波动。通过室内外压差传感器测量值.调整排风管定风量阀设定值.维持室内正压。新风管定风量阀设定值大于排风管定风量阀设定值保证室内微正压。(2)双风机空调箱:通过总新、排风机的控制,保证总新、排风管道的压力稳定;空调箱送风机、回风机连锁控制.同开同关同步变频控制.同时根据室内外压差传感器测量值调整回风机频率,当室内外压差大于10Pa时.提高回风机频率,当室内外压差小于5Pa时,降低回风机频率。对于VAV变风量系统的噪声问题的解决措施：空调风系统的噪声包括风机噪声，声和气流噪声。对于变风量系统其风机噪声又包含了空调机房内的空调箱总风机和风机动力型末端的风机。气流噪声指气流经过管道、管件、阀门、风口时产生的噪声。那么控制变风量系统的噪声需解决以下问题:控制机房风机噪声、控制气流噪声(包括送、回风系统)、控制VAV末端噪声。1易实现的空调机房风机噪声的控制方法1.1优先选用低噪声风机.必要时可调整系统规模,减小风机型号：1.2机房墙体要隔声,墙面、屋顶设吸声材料：1.3风机设减振,风机与管道软连接：1.4进出机房的风管设置消声器,消声器宜设置于机房外，且应紧临机房隔墙安装。2针对送、回风系统均有可能产生气流噪声的控制方法：2.1）均管道布置合理(避免出现阻力损失很大的接管箱、弯头、小开度阀门)2.2)控制合理的管道风速、过阀风速;2.3)控制合理的送风口、回风口风速.3对于VAVB0X末端噪声的控制方法:由于VAV末端箱体直接放置于空调区域其噪声控制尤为重要。VAV末端产生的噪音可通过送风和外壳传入室内,包括VAV末端的调节风阀在高速气流作用下产生的气流噪声和风机动力型末端本体的风机噪声。末端噪声可经风管、风口传播到室内也会透过末端箱体.经房间吊顶辐射到室内。对VAV末端噪声.应根据末端样本的噪声数据认真分析、计算和处理。解决末端噪声有如下措施:3.1)用低噪音的VAV末端从源头上降低辐射噪音。低噪音末端包含隔声、吸声的箱体设计和设置减振的低噪音风机3.2)设计时合理选择VAV末端的最小最大风量.减小阀门的气流噪声合理布置末端与风口位置.减小风阻噪声;3.3)优先选用型号较小的末端,如入口直径不大于300mm的VAV末端;3.4)末端安装采用隔震吊架.VAV末端优先安装在非工作区(如走廊);3.5)VAV末端进出口加装消声器或使用消声软管消音器尽量选择阻力损失小,中高频噪音均有良好吸音作用的广谱消音器.如阻抗复合式消音器;3.6)采用吸音效果好的吊顶材料。结论变风量空调系统的优势十分明显，节能并且适应性很强，在实际应用中出现的平衡以及噪声问题也很好解决，但是变风量空调系统对自动控制系统的要求比较高，在定风量，变风量以及总风量方面，总风量控制控制性能上具有快速、稳定的特点不像压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡.其主要原因是因为总风量控制方法取消了压力控制环节.而传统控制方式下由于压力测量压差的存在,导致风机做出一些无谓的微小调节使系统总不可避免地出现小幅波动现象。而且实际系统中压力测量误差更大,控制算法往往要对其进行简单的滤波处理.再用来控制风机.否则系统稳定不下来正因为总风量控制的这个优点.使得控制系统不仅减少了初投资而且在初调试期还可以大大减少工作量,并提高控制系统的可靠性。所以，总风量的应用前景非常好。如在自动控制方面可以跟得上进度，那么变风量的前景不可限量。参考文献：[1]VAV变风量系统控制的研究与探索_姜永东2008年9月，总第97期INTELLIGENTBUILDING[2]VAV变风量系统控制的研究与探索二_姜永东[3]VAV空调系统总风量控制方法探讨_李巧第30卷第10期2014年10月