連載· 29|《變風量空調(diào)系統(tǒng)》——5.2 新型變風量空調(diào)智慧控制柜設計選型
2018-01-12
5.2.2 新型變風量系統(tǒng)控制策略
變風量控制策略是實現(xiàn)系統(tǒng)舒適節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，但由于以下多種因素，國內(nèi)大部 分實施的變風量系統(tǒng)都無法實現(xiàn)節(jié)能的變靜壓控制。
（1）實際運行時，每個房間的負荷都是動態(tài)的，會受到天氣、朝向、人為因素、設 備等因素的影響，每個房間或區(qū)域設計負荷與實際負荷很難保證完全匹配，同一時間各 房間負荷變化趨勢也會有較大差異。按照傳統(tǒng)額變靜壓控制理論很難實現(xiàn)變靜壓控制。
（2）由于國內(nèi)建筑規(guī)模一般都較大，每臺 AHU 承擔的供冷面積相對較大，末端裝 置數(shù)量往往超過 20 臺以上，控制目標閥位數(shù)量多、變化多樣性，對控制系統(tǒng)要求非常高。
（3）直接數(shù)字控制（DDC）無法滿足如此復雜的控制策略，系統(tǒng)設計、控制策略、 控制系統(tǒng)沒有協(xié)同匹配，完全脫節(jié)。
根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，研究出適合國內(nèi)需求的變風量系統(tǒng)、能夠解決目前存在的問題、實現(xiàn)變風量節(jié)能舒適運行的變風量系統(tǒng)——第四代變風量技術(shù)“集成模糊自適應控制變風量”，從硬件到軟件全面升級。
【源牌變風量空調(diào)智慧控制柜】
5.2.2.1 夏季制冷工況
1. 開、關(guān)機程序
開機分為軟啟動和正常啟動兩種模式。
（1）低溫送風軟啟動模式。假定送風溫度設計值為 9℃。機組開啟時，先關(guān)閉新風 閥，關(guān)閉加濕器，打開回風閥，將送風溫度設定值設為 15℃，開啟靜電除塵殺菌裝置， 延時 5s 后開啟送風機。送風機頻率根據(jù)選擇的靜壓控制模式（定靜壓、可變定靜壓或 變靜壓）來進行 PID 結(jié)合模糊控制，電動調(diào)節(jié)水閥根據(jù)送風溫度設定值與實測值的比較 來進行 PID 調(diào)節(jié)。
延時 15min 后，將送風溫度設定值設定為 12℃，電動調(diào)節(jié)水閥根據(jù)送風溫度設定 值與實測值的比較來進行 PID 調(diào)節(jié)。
再延時 15min 后，將送風溫度設定值設定為 9℃，電動調(diào)節(jié)水閥根據(jù)送風溫度設定 值與實測值的比較來進行 PID 調(diào)節(jié)；同時新風調(diào)節(jié)閥開始根據(jù)回風 CO2 濃度設定值與 實測值比較來進行 PID 調(diào)節(jié)。
（2）正常啟動模式。機組開啟時，關(guān)閉加濕器，打開回風閥，開啟靜電除塵殺菌裝 置，延時 5s 后開啟送風機。送風機頻率根據(jù)選擇的靜壓控制模式（定靜壓、可變定靜 壓或變靜壓）來進行 PID 調(diào)節(jié)，電動調(diào)節(jié)水閥根據(jù)送風溫度設定值與實測值的比較來進 行 PID 調(diào)節(jié)。
（3）關(guān)機程序。機組關(guān)閉時，先關(guān)閉送風機，再關(guān)閉靜電除塵殺菌裝置、關(guān)閉電動 調(diào)節(jié)水閥、關(guān)閉新風閥，同時向所有 VAV-TMN 發(fā)出停機命令。
2. 系統(tǒng)報警風機故障報警、過濾網(wǎng)壓差報警、加濕器故障報警和殺菌裝置故障報警。
3. 系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容
所有傳感器信號，如室外溫濕度 OT/H、送風溫度 SAT、送風靜壓 SAP、回風 CO2 濃度、回風溫濕度 RAT/RAH 等以及冷凍（熱）水流量、供回水溫度和供冷（熱）量計量； 所有閥門、風機、VAV-TMN 等設備狀態(tài)。
4. 變風量控制策略
（1）靜壓控制模式。靜壓控制模式分為定靜壓控制模式、可變定靜壓控制、變靜壓 控制模式，三者可由操作者自由選擇。
1）定靜壓控制模式。風管靜壓初設值為 P（150Pa±10Pa），送風機頻率根據(jù)靜壓 設定值與實測值比較來進行 PID 調(diào)節(jié)。
2）可變靜壓控制模式。
a）投入運行后，自控系統(tǒng)根據(jù)初始靜壓設定值 P0（150Pa±10Pa）與實測值的比較， PID 變頻調(diào)節(jié)風機頻率（同定靜壓控制）。
b）控制系統(tǒng)隨時監(jiān)測 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態(tài)，并決定是否調(diào)整靜壓設定值。
VAV-TMN 風閥閥位定義見表 5-16。
表 5-16 VAV-TMN 風閥閥位定義表
● 靜壓增加。當正常工作的 100% 閥位 VAV 數(shù)量，NH 滿足條件 NH ≠ 0 時，且維持 5min，則靜壓增加；調(diào)整后靜壓設定值 P1=P0（原靜壓設定值）+ΔP1，其中 ΔP1=K×50×
（∑ 100% 閥位 VAV-TMN 風量 / ∑開啟的 VAV-TMN 風量），K 值默認為 1（可修改）。
● 靜壓降低。當同時滿足如下兩個條件時：
一是，正常工作的 100% 閥位 VAV 數(shù)量滿足條件：NH=0。
二是，低閥位 VAV 數(shù)量 NL 與開啟 VAV 的數(shù)量 N0 及非正常工作的 100% 閥位 VAV數(shù)量 N2 之間滿足條件：NL/（N0-N2）≥ 0.85。
維持 5min，則靜壓值降低，調(diào)整后靜壓 P1= 當前靜壓值 -ΔP2，ΔP2=5（ 默認， 可修改）。
● 其余情況，維持當前頻率。
第一，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，靜壓設定值更改后需有 15min 的穩(wěn)定時間，即 15min 內(nèi)靜 壓設定值不變。
第二，系統(tǒng)運行時，自動設定的靜壓均在靜壓上限 Pmax（400Pa 該值可修改）和靜 壓下限 Pmin（90Pa 該值可修改）之間，自動運行的頻率也在頻率上限 Fmax（50Hz，該值 可修改）和頻率下限 Fmin（25Hz，該值可修改）之間。
3）變靜壓控制模式。
a）投入運行后，自控系統(tǒng)根據(jù)變靜壓控制策略進行風機變頻調(diào)節(jié)，以保證大部分風閥都在高開度狀態(tài)。
b）控制系統(tǒng)隨時監(jiān)測 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態(tài)，并決定是否調(diào)整風機頻率。
● 頻率增加：當正常工作的 100% 閥位 VAV-TMN 數(shù)量，NH 滿足件 NH ≠ 0 時，且維持 5min， 則頻率增加。
調(diào)整后頻率設定值 F1=F0（原頻率設定值 25Hz）+ΔF1，其中 ΔF1=K×10×（S100%閥位 VAV-TMN 風量 /S 開啟的 VAV-TMN 風量），K 值默認為 1（可修改）。
● 頻率降低： 當同時滿足如下兩個條件時：
一是，正常工作的 100% 閥位 VAV 數(shù)量滿足條件：NH=0；
二是，低閥位 VAV-TMN 數(shù)量 NL 與開啟 VAV 的數(shù)量 N0 及非正常工作的 100% 閥 位 VAV-TMN 數(shù)量 N2 之間滿足條件：NL/（N0-N2）≥ 0.85。
維持 15min，則靜壓值降低，調(diào)整后頻率 F1= 當前頻率值 -ΔF2，ΔF2=2.5（默認， 可修改）。
● 其余情況，維持當前頻率。
第一，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，頻率設定值更改后需有 15min 的穩(wěn)定時間，即 15min 內(nèi)頻 率設定值不變。
第二，系統(tǒng)運行時，自動設定的頻率也在頻率上限Hmax（50Hz，該值可修改）和頻 率下限 Hmin（25Hz，該值可修改）之間，自動運行的靜壓均在靜壓上限 Pmax（400Pa 該 值可修改）和靜壓下限 Pmin（90Pa，該值可修改）之間。
（2）總風量控制模式。
1）投入運行后，自控系統(tǒng)根據(jù)末端 VAV-TMN 設定風量（即需求風量設定值）進 行風機變頻調(diào)節(jié)，以保證風機風量滿足末端需求風量的要求。
2）控制系統(tǒng)隨時監(jiān)測 VAV-TMN 的設定風量，并決定是否調(diào)整風機頻率。每個末端定義一個相對設定風量的概念
式中為第 i 個末端的設定風量，由房間溫控器設定溫度與實測溫度的偏差計算的需 求風量設定值；Gd，i 為第 i 個末端的設計風量。
風機轉(zhuǎn)速控制關(guān)系式
式中 Hs ——運行工況下風機設定轉(zhuǎn)速；
Hd ——設計工況下的設計轉(zhuǎn)速；
Gs，i ——運行工況下的第 i 個末端的設計風量；
σ ——所有末端相對設定風量比的均方差；
R ——各個末端相對設定風量的平均值；
K ——自適應的整定參數(shù)，默認值為 1.0；
n ——末端個數(shù)。
為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，頻率設定值更改后需有 15min 的穩(wěn)定時間，即 15min 內(nèi)頻率設定值不變。
系統(tǒng)運行時，自動設定的頻率也在頻率上限 Fmax（50Hz，該值可修改）和頻率下限 Fmin（25Hz，該值可修改）之間，自動運行的靜壓均在靜壓上限 Pmax（400Pa 該值可修改） 和靜壓下限 Pmin（90Pa，該值可修改）之間。
5. 送風溫度控制模式
送風溫度控制模式分為定送風溫度控制模式和變送風溫度控制模式，兩者可由操作者自由選擇。
（1）定送風溫度控制模式。
送風溫度設定值為上位機設定值，不變，根據(jù)送風溫度設定值與實測值比較 PI 調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)水閥。
（2）變送風溫度控制模式。
1）當系統(tǒng)完成軟啟動模式后，自控系統(tǒng)根據(jù)初始送風溫度設定值與實測值的比較，
PI 調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)水閥（同定送風溫度控制）。
2）控制系統(tǒng)每 15min 監(jiān)測一次 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態(tài)，并決定是否調(diào)整溫度設定值。
● 溫度增加：夏季供冷工況，當所有房間的室內(nèi)溫度都低于設定值，且超過 85%VAV-TMN 的風量均處于最小風量時，且維持 30min，則送風溫度設定值增加 1℃。 溫度最多增加 3℃（可修改）。
● 溫度降低：夏季供冷工況，當正常工作的 100% 閥位 VAV-TMN 數(shù)量，NH 滿足條件 NH ≠ 0 時，且維持 10min，則溫度設定值減小 1℃（可修改）。
溫度最小減到初始設定值。
6. 夏季過渡季除濕工況
在春夏相交的季節(jié)，可投入除濕工況。 風機頻率按定靜壓控制模式運行，靜壓設定值為150Pa（可修改）。 電動調(diào)節(jié)水閥間歇開關(guān)，開 15min，關(guān) 15min，打開時按定送風溫度模式，送風溫度設定值為 12℃（可修改）。
7. 夏季夜間全新風通風工況（適合帶排風機系統(tǒng)）
在制冷模式下，周一至周五工作日的每天凌晨 4：00，自動投入全新風運行工況， 運行時間長度為 1h（可修改）。
先遠程啟動 VAV-TMN，然后開起新風閥、關(guān)閉回風閥、開起送風機，送風機頻率 根據(jù)設定的靜壓自動調(diào)節(jié)靜壓設定值為 150Pa（可修改），同時開起排風機與送風機頻 率聯(lián)動。
工況結(jié)束時，關(guān)閉送風機、關(guān)閉新風閥、打開回風閥，遠程關(guān)閉全部 VAV-TMN。
8. 過渡季全新風運行工況（適合帶排風機系統(tǒng)） 當室外新風焓值小于室內(nèi)焓值時，投入全新風運行工況。
新風閥全開、回風閥關(guān)閉，送風機頻率根據(jù)選定靜壓控制策略進行變頻控制，同時開啟排風機與送風機頻率聯(lián)動。
工況結(jié)束時，關(guān)閉送風機、關(guān)閉新風閥、打開回風閥，遠程關(guān)閉全部 VAV-TMN。
9. CO2 濃度控制根據(jù)回風 CO2 濃度控制新風閥開度。
新風調(diào)節(jié)閥根據(jù)回風 CO2 濃度設定值與實測值比較來行PID 調(diào)節(jié)。 CO2 濃度設定值初始設置為 1000×10-6（ppm），設定值可修改。 新風閥與風機連鎖，風機停止后新風閥關(guān)閉。
10. 室內(nèi)正壓控制（適合核心筒豎井新風排風系統(tǒng)）
根據(jù)新風 VAV-TMN 和排風 VAV-TMN 的連鎖控制，保證室內(nèi)一定正壓值 5~10Pa（可修改）。
新風機與排風機均采用變頻控制，采用可變靜壓控制策略。
