連載· 29|《變風量空調系統》——5.2 新型變風量空調智慧控制柜設計選型
2018-01-12
5.2.2 新型變風量系統控制策略
變風量控制策略是實現系統舒適節能的重要環節，但由于以下多種因素，國內大部 分實施的變風量系統都無法實現節能的變靜壓控制。
（1）實際運行時，每個房間的負荷都是動態的，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。按照傳統額變靜壓控制理論很難實現變靜壓控制。
（2）由于國內建筑規模一般都較大，每臺 AHU 承擔的供冷面積相對較大，末端裝 置數量往往超過 20 臺以上，控制目標閥位數量多、變化多樣性，對控制系統要求非常高。
（3）直接數字控制（DDC）無法滿足如此復雜的控制策略，系統設計、控制策略、 控制系統沒有協同匹配，完全脫節。
根據多年的實踐經驗，研究出適合國內需求的變風量系統、能夠解決目前存在的問題、實現變風量節能舒適運行的變風量系統——第四代變風量技術“集成模糊自適應控制變風量”，從硬件到軟件全面升級。
【源牌變風量空調智慧控制柜】
5.2.2.1 夏季制冷工況
1. 開、關機程序
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，先關閉新風 閥，關閉加濕器，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 結合模糊控制，電動調節水閥根據送風溫度設定值與實測值的比較 來進行 PID 調節。
延時 15min 后，將送風溫度設定值設定為 12℃，電動調節水閥根據送風溫度設定 值與實測值的比較來進行 PID 調節。
再延時 15min 后，將送風溫度設定值設定為 9℃，電動調節水閥根據送風溫度設定 值與實測值的比較來進行 PID 調節；同時新風調節閥開始根據回風 CO2 濃度設定值與 實測值比較來進行 PID 調節。
（2）正常啟動模式。機組開啟時，關閉加濕器，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 調節，電動調節水閥根據送風溫度設定值與實測值的比較來進 行 PID 調節。
（3）關機程序。機組關閉時，先關閉送風機，再關閉靜電除塵殺菌裝置、關閉電動 調節水閥、關閉新風閥，同時向所有 VAV-TMN 發出停機命令。
2. 系統報警風機故障報警、過濾網壓差報警、加濕器故障報警和殺菌裝置故障報警。
3. 系統監測內容
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。
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），送風機頻率根據靜壓 設定值與實測值比較來進行 PID 調節。
2）可變靜壓控制模式。
a）投入運行后，自控系統根據初始靜壓設定值 P0（150Pa±10Pa）與實測值的比較， PID 變頻調節風機頻率（同定靜壓控制）。
b）控制系統隨時監測 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態，并決定是否調整靜壓設定值。
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 數量，NH 滿足條件 NH ≠ 0 時，且維持 5min，則靜壓增加；調整后靜壓設定值 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 數量滿足條件：NH=0。
二是，低閥位 VAV 數量 NL 與開啟 VAV 的數量 N0 及非正常工作的 100% 閥位 VAV數量 N2 之間滿足條件：NL/（N0-N2）≥ 0.85。
維持 5min，則靜壓值降低，調整后靜壓 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，為保證系統穩定，靜壓設定值更改后需有 15min 的穩定時間，即 15min 內靜 壓設定值不變。
第二，系統運行時，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，自控系統根據變靜壓控制策略進行風機變頻調節，以保證大部分風閥都在高開度狀態。
b）控制系統隨時監測 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態，并決定是否調整風機頻率。
● 頻率增加：當正常工作的 100% 閥位 VAV-TMN 數量，NH 滿足件 NH ≠ 0 時，且維持 5min， 則頻率增加。
調整后頻率設定值 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 數量滿足條件：NH=0；
二是，低閥位 VAV-TMN 數量 NL 與開啟 VAV 的數量 N0 及非正常工作的 100% 閥 位 VAV-TMN 數量 N2 之間滿足條件：NL/（N0-N2）≥ 0.85。
維持 15min，則靜壓值降低，調整后頻率 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，為保證系統穩定，頻率設定值更改后需有 15min 的穩定時間，即 15min 內頻 率設定值不變。
第二，系統運行時，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，自控系統根據末端 VAV-TMN 設定風量（即需求風量設定值）進 行風機變頻調節，以保證風機風量滿足末端需求風量的要求。
2）控制系統隨時監測 VAV-TMN 的設定風量，并決定是否調整風機頻率。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。
風機轉速控制關系式
式中 Hs ——運行工況下風機設定轉速；
Hd ——設計工況下的設計轉速；
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，默認值為 1.0；
n ——末端個數。
為保證系統穩定，頻率設定值更改后需有 15min 的穩定時間，即 15min 內頻率設定值不變。
系統運行時，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，根據送風溫度設定值與實測值比較 PI 調節電動調節水閥。
（2）變送風溫度控制模式。
1）當系統完成軟啟動模式后，自控系統根據初始送風溫度設定值與實測值的比較，
PI 調節電動調節水閥（同定送風溫度控制）。
2）控制系統每 15min 監測一次 VAV-TMN 各風閥的開啟狀態，并決定是否調整溫度設定值。
● 溫度增加：夏季供冷工況，當所有房間的室內溫度都低于設定值，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，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）。 電動調節水閥間歇開關，開 15min，關 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）
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、關閉回風閥、開起送風機，送風機頻率 根據設定的靜壓自動調節靜壓設定值為 150Pa（可修改），同時開起排風機與送風機頻 率聯動。
工況結束時，關閉送風機、關閉新風閥、打開回風閥，遠程關閉全部 VAV-TMN。
8. 過渡季全新風運行工況（適合帶排風機系統） 當室外新風焓值小于室內焓值時，投入全新風運行工況。
新風閥全開、回風閥關閉，送風機頻率根據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動。
工況結束時，關閉送風機、關閉新風閥、打開回風閥，遠程關閉全部 VAV-TMN。
9. CO2 濃度控制根據回風 CO2 濃度控制新風閥開度。
新風調節閥根據回風 CO2 濃度設定值與實測值比較來行PID 調節。 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閉。
10. 室內正壓控制（適合核心筒豎井新風排風系統）
根據新風 VAV-TMN 和排風 VAV-TMN 的連鎖控制，保證室內一定正壓值 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。
