梁轮文
（皇家空调设备工程（广东）有限公司广州）
摘要：通过变风量空调节能控制策略的应用闸述，深度开发该系统的节能潜力，打造舒适节能的变风量系统.
0引言
1风机变频控制策略
关键词：变风量；控制策略：应用：舒适：节能
变风量空调系统作为一种节能全空气系统在现代办公、工业、医疗行业，尤其在超高层高端写字楼得到了越来越广泛的应用.
空调系统是现代建筑的能耗大户，民用建筑集中空调能耗所占建筑整体能耗的一半左右.为了节能且兼顾舒适，暖通专业人士在变风量空调系统设计方面已采取多种措施，比如逐时负荷计算、负 荷转移配置、风机变频、新排风调节、排风冷量回收、冷水量调节、变送风温度、房间温度可调、自然冷源的利用、内外区混合得益、预冷预热、环形风管等，力求全系列过程均能按需供冷、供热、供新风.
分都需要依赖自控系统的控制策略来实现，控制策 而这些暖通设计中采用的技术措施，大部略应用良好与否，成为空调系统能否节能的关键.
本文结合超高层办公楼变风量空调系统闸述控制策略的应用，对变风量空调系统节能措施控制策略的应用进行系统归纳与总结，以期对变风量空 调系统的实施与运行管理有所帮助.
变风量系统有多种形式，如单风道系统、风机动力型系统、地台变风量系统等，总的原理万变不离其宗，以单风道为例，主要由空气处理机组，末端 VAVBox，送回风、新排风及其附件组成，变风量空调系统原理图见图1.由组合风柜过滤、加热或冷却处理后的送风经末端VAVBox送入空调房间，由温控面板独立调节控制每个房间（每个VAVBox）的送风量，实现变风量控制以适应房间空调 负荷的变化.
变风量空调系统节能运行的关键在于两方面：其一，以变应变：其二，需整体考虑系统的控制策略基于节能理念的变风量系统控制原理及其控制策略见图2.
图1变风量空调系统原理图
图2变风量空调系统控制策略
变风量空调风机变频控制一般有定静压、变静压、总风量和综合控制法.其中，定静压控制法原理简单，可不依赖网络，较为稳定，应用较多：总风 量控制法应用较少：综合控制法较为复杂，边界条件不易控制，本文重点阐述变静压控制策略.
变静压控制是在定静压控制运行的基础上，阶段性地改变风管中压力测点的静压设定值，在适应所需流量要求的同时，尽量使静压保持满足需要的 最低值，以最大限度减少风机的能耗，风机变频控制策略见图3.
由于变静压控制方法运行时的静压是系统需要的最小静压，因此这种方法也称为最小静压法. 变静压控制方法的出现，很大程度上归功于计算机
图3风机亚额控制策略
图4VAV控制策略
通信网络在控制系统中的广泛使用，一般来说要实现变静压控制，至少必须满足2个基本条件：末端能独立调节流量而与压力无关，即只能使用与压 力无关型的末端：各末端要能向静压设定控制器合适地给出压力应升高、降低或不变的信号，第一个条件由于与压力无关型末端的普遍使用，基本上不是问题，对于第二个条件，因为控制系统通信功能 的加强，各末端向控制器给出信号是完全可行的，但末端在什么状态下给出合理的信号是个问题，相应的解决方案是在每个末端流量达不到设定流量时，向静压设定控制器发出报警信号，当有足够多的末端处于报警状态时，将静压设定值增加一个预 定步长.同样地，当处于警报状态的末端数小于或等于某个数时，将静压设定值减小一个预定步长.判断流量是否达到要求，可以简单地通过测量流量与设定流量之差来实现.当选用的末端能够提供阀位信号时，也可以间接地通过阀位信号来判断
当房间功能或VAV实际负荷改变后，在出现长期过冷或长期过热的情况下，采用模糊控制方法热，则VAV最大风量自动调增，或将不受设计风 调整控制策略，如某VAVBox负责区域长期过量的限制，当某VAVBox负责区域长期过冷，自动调整VAV最小风量设定值，问题仍不能解决时向运维人员报警提醒
3变新排风控制策略
根据大量的案例统计结果，由新风产生的负荷约占空调整体负荷的30%，做好变新风的控制策略可以有效地降低新风负荷，对系统的节能具有重要意义.
和规范的新风指标计算新风量，在实际工程中，当 在暖通设计时，一般按建设方指定的人员密度人员密度小于设计人员密度时，如果新风量可以调节的话，就能减少新风负荷，根据卫生标准，可以用CO浓度来表征室内空气质量，用CO浓度为指标来控制新风量可以解决人员密度的统计问题. 当CO浓度低于设定值时，减少新风供应量；当CO浓度高于设定值时，增加新风供应量：浓度相当时，维持当前新风量供应.变新排风控制策略见图5.
变静压控制的工作原理为：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，保持系统静压降至最低.
变静压控制的优点为：与定静压控制方法相比，节能效果明显，特别是在低负荷时，节能10%~ 15%；控制精度高，最大程度地实现节能控制.
2房间变风量VAVBox控制策略
空调房间VAVBox的控制策略一般有2种：其一为压力相关控制，其二为压力无关控制.VAV控制策略见图4.由于压力相关控制受主风管压力变 化影响较大，实际应用中多用压力无关性控制策略.压力无关性控制策略是先根据房间实际温度与设定温度的差值，采用PID算法算出当前的需求风量，再根据需求风量与实际风量的差值，调节VAV风阔的开度，这种控制策略不受主风管风压变化的影响， 控制效果优于压力相关控制法.
图5新排风控制策略
同样，在排风侧由室内微压传感器SP控制楼
层的排风量，当新风供应量加大、室内微压大于设定值时，排风量增大：当新风供应量减小时，室内压力减小，为保持室内正压，减小排风量，起到减少排风能耗的作用.
4变水量与送风温度控制策略
变风量系统根据送风温度控制冷水量供应，维持送风温度恒定，当送风温度高于设定送风温度时比例积分两通阀开度增大，反之关小，达到控制冷水量与节能目的.
空调房间的负荷随气候变化而变化，而VAVBox因通风换气的需求，需要保持一定风量，当室外气候变化导致大部分或空调房间最小风量运行仍过冷，即回风温度低于设定值范围时，当前 的送风温度设定值已不适应整体负荷的变化，此时控制程序自动调整送风温度设定值，使送风温度与整体负荷变化相适应，送风温度升高，减少了冷水供应，可节约冷源侧的能耗，同时冷源侧也可根据负荷情况调节供水温度，提升冷源主机的能效.变 水量与变送风温度控制策略见图6.
图6变水量与变运风温度控制策略
5预冷预热控制策略
6排风热回收控制策略
以制冷季为例，暖通设计根据设计日逐时负荷计算的系统最大负荷确定组合风柜的容量，在实际运行中经常存在这样的情况：工作人员早上上班， 虽然空调开了，但在较长时间内，甚至存在0.5~1.0h内还凉不下来的情况，尤其是办公建筑在周一或公共假期结束后的第一天更加明显，造成此现象的原因是建筑周末或假期的蓄热不在负荷计荷，周末和假期后的负荷超出了末端设备的负担能 算范围内，冷源和末端设备选型均不考虑此蓄热负力，以致无法在短时间内降温到舒适温度.
变风量空调系统通过设定时间表和转换条件，采用自动预冷模式来解决这个问题：在系统启动 前，室外温度（比）低于室内温度（比燃）时，采用通风换气模式，利用室外低温新风作免费冷源给系统预冷兼换气，当室外新风温度（比燃）高于室内温度（比燃）时，关闭新风，全回风运行，冷水阔全开，送风口全开，以最快速度给室内降温，等到回风温 度达到舒适温度后，转为正常制冷模式，最适宜的预冷时间控制是预冷模式结束时就是上班开始时.
冬季预热模式反之，不过没有冷空气换热通风的环节.
在设计工况下，排风热回收能有效降低新风负荷，回收形式见图7，排风经转轮热回收机组与新风换热后排出室外，新风则经转轮回收排风的冷量到各楼层的组合风柜. 后再预处理至室内等燃状态送至新风管井，再分配
图7全新风模式控制策略
但室外气候是多变的，很多时候新风与排风的温差小于设计工况，当新排风温差小于2C时，排风已无回收价值，因为回收减少的费用少于增加的运行电费，此时排风管路打开旁通阀M9，开启直 排模式，新风管路开启旁通阀M7，不经过转轮和新风机组的表冷器，直接送至新风管井，可减少新排风的输送能耗.
7过渡季全新风控制策略
低于室内回风比燃时，增加新风供应，利用自然冷 在过渡季，当根据室外新风温湿度计算的比燃源，直至全新风运行，不足部分由室内冷源补充，节约冷源侧的能耗
全新风控制策略见图7.
要实现最大限度的节能，不仅要节约冷源侧能耗，在风系统输送能耗上还可以在变风量系统组合风柜、全热回收机组的新排风侧设置旁通阀，如图中M5、M7和M9，在空调机房设置过渡季新风阀，当新风冷量完全满足空调负荷时控制阀门运行：新 风侧M2、M4、M5、M6、M7开，新风不经过转轮盘，不经新风表冷器和组合风柜表冷器，排风侧通路：M3、M8M9开，不经热回收转轮盘.
以新风侧估算，采用旁通方式可减小约300~阻. 400Pa风阻排风侧可减小约100~150Pa的风
8环形风管控制策略
现代办公建筑中有大量的回形建筑，其中间是核心筒，外围是办公区域.由于系统规模和容量的 制约，或防火分区的因素，标准办公层多采用2台组合风柜即每层有2个变风量系统的设计.
2个变风量系统分别由组合风柜AHU1和AHU2系统组成，主风管通过联通阀1和2连接
9结语
参考文献：
成环形，这种做法的好处是AHU可按整层楼的逐时最大负荷选型，可以实现负荷转移，减少AHU的装机容量.
阔1和2常开，主风管的静压传感器P1和P2满足 正常运行时，按整层为1个大系统考虑，联通各自的静压设定值，当有需要时，2个系统可以独立控制
环形风管控制策略见图8.
图8环形风管控制策略
系统负荷、整个大厦的负荷，房间内空气质量、室外 变风量空调系统的核心在于“变”，房间负荷、空气状态、室外气候都变化的，变风量系统设计初衷是以变应变，因势利导，按需供应，从系统和全局的角度制定全方位的控制策略，并在楼宇自控系统的全面调试与试运行中实现这些控制策略，给用户 打造一个集恒温、舒适、可靠、高效、节能、智能于一体的空调系统.
[1]陆耀庆，实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中 国建筑工业出版社.2018：1857，[2]叶大法，杨国荣.变风量空调系统设计[M].北京：中国建筑工业出版社.2007;303304
