(暖通空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制管理(2))
摘要從新風(fēng)機(jī)組的控制開始,至全空氣定風(fēng)量系統(tǒng)、變風(fēng)量系統(tǒng),逐漸深入地討論各種空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制,討論的內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能,實(shí)現(xiàn)這些功能所要求的硬件設(shè)備,控制方案實(shí)際的運(yùn)行效果及可能出現(xiàn)的問題。
關(guān)鍵詞控制、監(jiān)測、空氣處理、變風(fēng)量
AbstractDealswiththecontrolandmonitoringwithcomputersofthefreshairhandlingunit,allairCAV(constantairvolume)systemandVAV(variableairvolume)system.Studiesthehardwareconfigurationforthefreshairunit,givesthealgorithmforcoolingcoilandsteamhumidifier,anddiscussesairprocessschemesforanairhandlingunit,pressurecontrolinVAV,etc.
Keywordscontrol,monitoring,air-handling,VAV
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2.1新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)測控制
空氣--水換熱器夏季通入冷水對(duì)新風(fēng)降溫除濕,冬季通入熱水對(duì)空氣加熱。干蒸汽加濕器則在冬季對(duì)新風(fēng)加濕。對(duì)于這樣一臺(tái)新風(fēng)機(jī)組,要用計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面監(jiān)測控制管理,可以實(shí)現(xiàn)如下功能:
(1)監(jiān)測功能
·檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài),確定是處于"開"還是"關(guān)";
·測量風(fēng)機(jī)出口空氣溫濕度參數(shù),以了解機(jī)組是否將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài);
·測量新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差,以了解過濾器是否需要更換;
·檢查新風(fēng)閥狀況,以確定其是否打開。
(2)控制功能
·根據(jù)要求啟/停風(fēng)機(jī);
·控制空氣--水換熱器水側(cè)調(diào)節(jié)閥,以使風(fēng)機(jī)出口空氣溫度達(dá)到設(shè)定值;
·控制干蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥,使冬季風(fēng)機(jī)出口空氣相對(duì)濕度達(dá)到設(shè)定值。
(3)保護(hù)功能
冬季當(dāng)某種原因造成熱水溫度降低或熱水停止供應(yīng)時(shí),為了防止機(jī)組內(nèi)溫度過低,凍裂空氣--水換熱器,應(yīng)自動(dòng)停止風(fēng)機(jī),同時(shí)關(guān)閉新風(fēng)閥門。當(dāng)熱水恢復(fù)供應(yīng)時(shí),應(yīng)能重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī),打開新風(fēng)閥,恢復(fù)機(jī)組的正常工作。
集中管理功能:
一座建筑物內(nèi)可能有若干臺(tái)新風(fēng)機(jī)組,這樣就希望采用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),通過通訊網(wǎng)將各新風(fēng)機(jī)組的現(xiàn)場控制機(jī)與中央控制管理機(jī)相聯(lián)。中央控制管理機(jī)應(yīng)能對(duì)每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)如下管理:
·顯示新風(fēng)機(jī)組啟/停狀況,送風(fēng)溫濕度,風(fēng)閥水閥狀態(tài);
·通過中央控制管理機(jī)啟/停新風(fēng)機(jī)組,修改送風(fēng)參數(shù)的設(shè)定值
·當(dāng)過濾器壓差過大、冬季熱水中斷、風(fēng)機(jī)電機(jī)過載或其它原因停機(jī)時(shí),通過中央控制管理機(jī)報(bào)警。
2.1.1根據(jù)要求的功能確定硬件配置
為實(shí)現(xiàn)上述四大類功能,首先要選擇合適的傳感器、執(zhí)行器,并配置相應(yīng)的現(xiàn)場控制機(jī)。
為監(jiān)測風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài),將風(fēng)機(jī)電機(jī)交流接觸器的輔助觸點(diǎn)作為開關(guān)量輸入信號(hào),接到DCU的DI輸入通道上。選擇如第1講介紹過的以占空比形式信號(hào)輸出的溫度變送器,接至DCU的一個(gè)DI輸入通道上。選用具有4~20mA電流信號(hào)輸出的濕度變送器,接在DCU-AI通道上,也可以選擇2個(gè)都是4~20mA電流輸出的溫濕度變送器,接至2路AI輸入通道上。為準(zhǔn)確地了解新內(nèi)機(jī)組工作狀況,溫度傳感器的測溫精度應(yīng)<±0.5℃,濕度傳感器測量相對(duì)濕度的精度應(yīng)<±0.5%。
用微壓差開關(guān)即可監(jiān)視新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差。當(dāng)過濾器阻力增大時(shí),微壓差開關(guān)吸合,從而產(chǎn)生"通"的開關(guān)信號(hào),通過一個(gè)DI輸入通道接入DCU。微壓差開關(guān)吸合時(shí)所對(duì)的應(yīng)的壓差可以根據(jù)過濾器阻力的情況預(yù)先設(shè)定。這種壓差開關(guān)的成本遠(yuǎn)低于可以直接測出壓差的微壓差傳感器,并且比微壓差傳感器可靠耐用。因此,在這種情況下一般不選擇昂貴的可連續(xù)輸出的微壓差傳感器。
在換熱器水盤管出口安裝水溫傳感器,測量出口水溫。一方面供控制機(jī)用來確定是熱水還是冷水,以自動(dòng)進(jìn)行工況轉(zhuǎn)換;同時(shí)還可以在冬季用來監(jiān)測熱水供應(yīng)情況,供防凍保護(hù)用。水溫傳感器可使用占空比信號(hào)輸出的溫度變送器,這時(shí)接到DCU的DI輸入通道,也可選取用4~20mA電流輸出的溫度變送器,但要接到AI通道上。
以上為必需測量的參數(shù)。為了更好地了解機(jī)組工作情況,在經(jīng)費(fèi)允許時(shí),還可以在過濾器前、新風(fēng)閥后安裝溫度傳感器,測量室外新風(fēng)的溫度;在換熱器水盤管的供水側(cè)安裝水溫傳感器測量供水水溫,在風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道上安裝風(fēng)速開關(guān),以確認(rèn)風(fēng)機(jī)是否開啟,新風(fēng)閥或風(fēng)道中其它風(fēng)閥是否打開。
由于新風(fēng)閥不用來調(diào)節(jié)風(fēng)量,僅為冬季停機(jī)后防止盤管凍結(jié)用,因此可選擇通斷式風(fēng)閥控制器,通過一路DO通道來控制,當(dāng)輸出為高電平時(shí),風(fēng)閥控制器打開風(fēng)閥,低電平時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥。為了解風(fēng)閥實(shí)際的狀態(tài),此時(shí)還可以將風(fēng)閥控制器中的全開限位開關(guān)和全關(guān)限位開關(guān)通過2個(gè)DI輸入通道接入DCU。
水閥應(yīng)為連續(xù)可調(diào)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以控制風(fēng)溫。為了解準(zhǔn)確的閥位還通過一路AI輸入通道測量閥門的閥位反饋信號(hào)。如果閥門控制器中安裝了閥位定位器,也可以通過AO輸出通道輸出4~20mA或0~10mA的電流信號(hào)直接對(duì)閥門的開度進(jìn)行控制。
2.1.2通過軟件實(shí)現(xiàn)要求的功能
定型的現(xiàn)場控制機(jī)產(chǎn)品,都帶有通用的輸入輸出程序,并提供一些編程方法。不論采用哪種編程方法。不論采用哪種諧和方法,其目的都是要描述具體使用場合的特殊性,使現(xiàn)場控制機(jī)了解其特點(diǎn)和任務(wù),實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指定的功能。這種特殊性的描述一般包括對(duì)輸入輸出的描述及對(duì)各種控制、保護(hù)功能的描述兩部分。
2.1.2.1輸入輸出描述例
輸入通道:
fan:風(fēng)機(jī)狀態(tài),由DI1通道測出,高電平為風(fēng)機(jī)開,低電平為關(guān)。
temp-air:送風(fēng)溫度,由DI2通道測出,為占空比信號(hào),需要以表的形式定義不同占空比所對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值。
ψ-air:送風(fēng)相對(duì)濕度,由AI1通道測出,為4~20mA信號(hào),相對(duì)濕度與電流信號(hào)的關(guān)系為:ψ=6I-20,
I為測出的電流信號(hào),mA,ψ為轉(zhuǎn)換的相對(duì)濕度,%。
Δp過濾器壓差報(bào)警開關(guān),由DI3通道測出,高電平為壓差過大,低電平為正常。
d-air新風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài),由DI4通道測出,高電平為全開,低電平為全關(guān)。
temp-water:空氣--水換熱器出口水溫,由DI5通道測出,為占空比信號(hào)。
V-water電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥閥位,由AI2通道測驗(yàn)出,其閥位為:V-water=0.06I-0.2,I為測出的電流,mA。
V-steam:電動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥閥位,由AI3通道測出,其閥位為:V-steam=0.06I-0.2,I為測出的電流,mA。
輸出通道:
fan-on:控制風(fēng)機(jī),與DO1通道連接,高電平風(fēng)機(jī)開,低電平風(fēng)機(jī)關(guān)。
V-water-on:控制電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥開大,與DO2通道連接。
V-water-off:控制電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥關(guān)小,與DO3通道連接。
V-steam-on:控制電動(dòng)蒸汽閥開大,與DO4通道連接。
V-water-off:控制電動(dòng)蒸汽閥關(guān)小,與DO5通道連接。
d-air-on:控制新風(fēng)閥,與D06通道連接,高電平打開,低電平關(guān)閉。
以上給出上例新風(fēng)機(jī)組監(jiān)測驗(yàn)控制所要求的輸入輸出通道全部信息,根據(jù)這些信息可按照現(xiàn)場控制機(jī)具體的編程要求描述輸入輸出通道,也可以將這些信息提交給控制機(jī)的供應(yīng)商,委托其代為編程。
2.1.2.2自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)控制
風(fēng)機(jī)的啟/停及各個(gè)閥的調(diào)節(jié)可以由現(xiàn)場機(jī)根據(jù)控制及保護(hù)的要求確定,也可以由中央控制管理機(jī)通過通訊下命令進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)。為了不使現(xiàn)場控制機(jī)的控制與中央控制管理機(jī)的命令發(fā)生沖突,就要增設(shè)一個(gè)"遠(yuǎn)動(dòng)/自動(dòng)"標(biāo)志Auto。Auto為1時(shí),各設(shè)備由現(xiàn)場控制機(jī)自選控制;Auto為0時(shí),則現(xiàn)場控制機(jī)不做與控制有關(guān)的分析計(jì)算,各設(shè)備均直接由中央控制管理機(jī)發(fā)出的命令控制。標(biāo)志Auto為貯存在現(xiàn)場控制機(jī)中的一個(gè)變量,其數(shù)值可以由中央控制管理機(jī)通過通訊網(wǎng)直接設(shè)定修改。這樣,各設(shè)備動(dòng)作的邏輯關(guān)系為:
不論Auto為何值,風(fēng)機(jī)都可以由中央控制管理機(jī)啟/停,在需要防凍保護(hù)時(shí),也都可以由現(xiàn)場控制機(jī)停止。當(dāng)Auto為1時(shí),現(xiàn)場控制機(jī)可以在防凍保護(hù)解除后,重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。
新風(fēng)閥完全根據(jù)風(fēng)機(jī)狀態(tài)而定,開風(fēng)機(jī)后開新風(fēng)閥,關(guān)風(fēng)機(jī)后關(guān)閉新風(fēng)閥。
Auto為1時(shí),水閥、蒸汽閥由現(xiàn)場控制機(jī)根據(jù)送風(fēng)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié),Auto為0時(shí),這兩個(gè)閥門根據(jù)中央控制管理機(jī)發(fā)來的命令動(dòng)作。
2.1.2.3送風(fēng)參數(shù)的控制
當(dāng)Auto為1時(shí),水閥、蒸汽閥的控制邏輯如下:
如果水溫temp-water低于20℃,初步判定為夏季工況,此時(shí)關(guān)閉蒸汽閥門,調(diào)節(jié)水閥開度使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值。這時(shí)可按照比例積分調(diào)節(jié)方式(PI)。進(jìn)行調(diào)節(jié)由于計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)是以一定的時(shí)間步長一步步進(jìn)行,因此需要用離散的PI算法。
通過噴蒸汽向空氣加濕,在h-d圖中可近似為一個(gè)等溫增d的過程。也就是說調(diào)整蒸汽閥改變噴蒸汽的量,僅影響送風(fēng)空氣的絕對(duì)含溫量d,而基本上不影響送風(fēng)溫度。本例新風(fēng)機(jī)組的控制中,用的是相對(duì)濕度的濕度測量元件,如果直接用實(shí)測送風(fēng)相對(duì)濕度與設(shè)定值之差作為控制變量,則調(diào)節(jié)水閥改變加熱量會(huì)使相對(duì)濕度降低,開大蒸汽閥增加噴汽量會(huì)使相對(duì)濕度上升。為了避免這種相互影響,可以根據(jù)測出的送風(fēng)溫度和相對(duì)濕度計(jì)算出送風(fēng)的絕對(duì)含濕量d,通過調(diào)節(jié)蒸汽閥控制d,通過調(diào)節(jié)熱水閥控制t,這樣兩個(gè)控制環(huán)節(jié)可以相互獨(dú)立地進(jìn)行。具體的控制算式可以采用PI調(diào)節(jié)器。選擇線性流量特性的調(diào)節(jié)閥,使蒸汽的噴射量基本上與開度成線性關(guān)系,Δd與閥位間即為線性,使用PI調(diào)節(jié)可以得到較好的控制效果。
2.1.2.4防凍保護(hù)的實(shí)現(xiàn)
冬季有三種情況可以凍裂水盤管:熱水循環(huán)泵停,熱水不流動(dòng),繼續(xù)開風(fēng)機(jī),使盤管溫度不斷下降、盤管凍結(jié);熱源停止(如使用蒸汽--水換熱器產(chǎn)生熱水,蒸汽停供)水溫降低,繼續(xù)開風(fēng)機(jī)使盤管凍結(jié);無熱水供應(yīng),新風(fēng)機(jī)亦停止,但新風(fēng)閥未關(guān)閉,外界冷風(fēng)進(jìn)入機(jī)組內(nèi),使盤管凍結(jié)。在第二種情況下,水盤管出口水溫會(huì)很低,如果水盤管出口水溫測驗(yàn)點(diǎn)距盤管較遠(yuǎn)(距離大于0.5m),且機(jī)房內(nèi)有供暖設(shè)施,熱水停止流動(dòng)后,該點(diǎn)測出的溫度不一定很低,不可完全依照它來進(jìn)行判斷。第三種情況送風(fēng)溫度與盤管出口水溫可能都不會(huì)太低,不能通過溫度來判斷,只能設(shè)定為關(guān)風(fēng)機(jī)時(shí)必須關(guān)風(fēng)閥。對(duì)于第一、二兩種情況,可設(shè)定為當(dāng)盤管出口水溫temp-water小于5℃或送風(fēng)溫度temp-air小于10℃(考慮了風(fēng)機(jī)溫升、風(fēng)道影響等各種因素)時(shí),都應(yīng)停止風(fēng)機(jī),關(guān)閉風(fēng)閥。同時(shí)還應(yīng)該將水閥全開,以盡可能增加盤管內(nèi)與水系統(tǒng)間水的對(duì)流,同時(shí)還可排除由于水閥堵塞或水閥誤關(guān)造成的降溫。由于是保護(hù)動(dòng)作,因此不論系統(tǒng)處在自動(dòng)還是遠(yuǎn)動(dòng)狀態(tài),即不論Auto為1或0,發(fā)現(xiàn)降溫都有需要執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。
保護(hù)后,如果熱水恢復(fù)供應(yīng),應(yīng)重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī),恢復(fù)正常運(yùn)行。為此需設(shè)一防凍保護(hù)標(biāo)志Pt,當(dāng)產(chǎn)生防凍動(dòng)作后,將Pt置為1。當(dāng)測出盤管出口水溫temp-water大于35℃,并且Pt為1時(shí),可認(rèn)為熱水供應(yīng)恢復(fù),應(yīng)重新開啟風(fēng)機(jī),打開新風(fēng)閥,恢復(fù)控制調(diào)節(jié)動(dòng)作,同時(shí)將標(biāo)志Pt重置為0。由于不論Auto為1或0都進(jìn)行了保護(hù),因此恢復(fù)動(dòng)作也不應(yīng)考慮Auto的狀態(tài)。
如果風(fēng)道內(nèi)安裝了風(fēng)速開關(guān),還可以根據(jù)它來預(yù)防上述第三種情況的凍裂危險(xiǎn)。當(dāng)風(fēng)機(jī)電機(jī)由于某種故障停止、而風(fēng)機(jī)開啟的反饋信號(hào)仍指示風(fēng)機(jī)開通時(shí),如果風(fēng)速開關(guān)指示出風(fēng)速過低,也應(yīng)關(guān)閉新風(fēng)閥,防止外界冷空氣進(jìn)入。
2.2全空氣空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)測控制
與上一節(jié)的新風(fēng)機(jī)組相比,從控制調(diào)節(jié)的角度看,有如下3點(diǎn)不同:
(1)控制調(diào)節(jié)對(duì)象是房間內(nèi)的溫度、濕度,而不是送風(fēng)參數(shù);
(2)要求房間的溫濕度全年均處于舒適區(qū)范圍內(nèi),與上一例相比,在夏季也要考慮濕度控制,同時(shí)還要研究系統(tǒng)省能的控制方法;
(3)有回風(fēng)回到空調(diào)機(jī)組,不再是全新風(fēng)系統(tǒng),尤其是新回風(fēng)比還可以變化,因此可盡量利用新風(fēng)降溫,但這會(huì)引出許多新的問題。
上述問題主要是控制調(diào)節(jié)問題。系統(tǒng)的監(jiān)測管理、遠(yuǎn)動(dòng)、防凍保護(hù)等與前面討論的新風(fēng)機(jī)組類似,此節(jié)不再介紹。
2.2.1傳感器與執(zhí)行器的配置
與新風(fēng)機(jī)組相比,需要增加被調(diào)房間或被調(diào)區(qū)域內(nèi)溫濕度傳感器。如果被調(diào)房間較大,或是由幾個(gè)房間構(gòu)成一個(gè)區(qū)域作為調(diào)控對(duì)象,則可安裝幾組溫濕度測點(diǎn),以這些測點(diǎn)溫濕度的平均值或其中重要位置的溫濕度作為控制調(diào)節(jié)參照值。房間的溫濕度參數(shù)A直接反饋到控制空調(diào)機(jī)組的現(xiàn)場控制機(jī)上,以便直接用來作為參照值進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。當(dāng)被控房間距空調(diào)機(jī)房較遠(yuǎn)、需測的房間溫濕度參數(shù)又較多時(shí),可再設(shè)一臺(tái)數(shù)據(jù)采集用現(xiàn)場控制機(jī),安裝在被控區(qū)域附近,專門與各溫濕度傳感器連接,將測量信息處理后再通過通訊網(wǎng)把作為參照值的溫濕度參數(shù)送至空調(diào)機(jī)組的現(xiàn)場控制機(jī)。
由于存在回風(fēng),需增加新風(fēng)與回風(fēng)的溫濕度測點(diǎn)?;仫L(fēng)的溫濕度參數(shù)是供確定空氣處理方案時(shí)參考的?;仫L(fēng)道存在較大慣性,有些系統(tǒng)還采用走廊回風(fēng)等方式,這都使得回風(fēng)空氣狀態(tài)不完全等同于室內(nèi)平均空氣狀態(tài),因此不宜直接用回風(fēng)參數(shù)作為被控房間的空氣參數(shù)(除非系統(tǒng)很小,回風(fēng)從室內(nèi)直接引至機(jī)組)。
新回風(fēng)混合后的空氣狀態(tài)對(duì)空氣處理室的調(diào)節(jié)有很大的指導(dǎo)意義,但由于混合室內(nèi)空氣流動(dòng)混亂,溫度亦很不均勻,很難真正得到混合后的空氣參數(shù)。因此一般不測量混合空氣狀態(tài)。
為了調(diào)節(jié)新回風(fēng)比,對(duì)新風(fēng)、排風(fēng)、混風(fēng)三個(gè)風(fēng)閥都要進(jìn)行單獨(dú)的連續(xù)調(diào)節(jié),因此分別安裝電動(dòng)執(zhí)行器,每個(gè)風(fēng)閥都用2個(gè)DO輸出通道控制其開大或關(guān)小,并用一個(gè)AI輸入通道測量其閥位,如同上一節(jié)中的電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥。當(dāng)然也可以安裝閥門定位器,通過AO輸出通道直接輸出4~20mA電流信號(hào)來控制風(fēng)閥的開度。
其它的測量與控制同上一節(jié)新風(fēng)機(jī)組。由于增加了3個(gè)連續(xù)調(diào)節(jié)的風(fēng)閥,需用啟/停控制并監(jiān)測驗(yàn)回風(fēng)機(jī)狀態(tài)及測量室溫、新風(fēng)回風(fēng)溫濕度,所需要的輸入輸出通道遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于新風(fēng)機(jī)組。
2.2.2送風(fēng)參數(shù)的確定
與新風(fēng)機(jī)組不同,影響空氣處理室工作的有兩個(gè)干擾源:室外空氣狀態(tài)的變化和室內(nèi)熱濕負(fù)荷的變化。此外房間一般都有較大的熱慣性,加之空氣處理室內(nèi)各種閥門調(diào)節(jié)的非線性,導(dǎo)致直接通過風(fēng)閥、水閥控制房間溫濕度有一定困難。比較好的方法是采用"串級(jí)調(diào)節(jié)",即根據(jù)房間溫度的變化確定要求的送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值,及類似于新風(fēng)機(jī)組的控制,根據(jù)要求的送風(fēng)參數(shù)與實(shí)測的送風(fēng)狀態(tài)之差調(diào)節(jié)空氣處理室。
2.2.3空氣處理室的控制
確定了要求的送風(fēng)狀態(tài),接著就是如何調(diào)節(jié)空氣處理室內(nèi)各設(shè)備,使處理后的空氣達(dá)到要求的設(shè)定值。對(duì)于新回風(fēng)比不可調(diào)的固定新風(fēng)量系統(tǒng),當(dāng)只要求控溫時(shí),可以采用與新風(fēng)機(jī)組控制相同的方法;當(dāng)溫濕度都有所要求,如圖2-11那樣分別有冷水盤管、熱水盤管時(shí),則可以判斷當(dāng)需要加濕時(shí),用冷水盤管或熱水盤管控制送風(fēng)溫度,用蒸汽加濕器控制送風(fēng)的d,當(dāng)需要除濕時(shí)則靠調(diào)整冷水盤管中的冷水量控制送風(fēng)的d,用調(diào)整熱水閥來控制二次加熱量以保證送風(fēng)溫度。
與新風(fēng)機(jī)組的控制相比,帶有回風(fēng)的空氣處理室的主要問題是按照什么原則控制新回風(fēng)比使空氣處理室耗能最小。文獻(xiàn)[1]中給出所謂"最小能耗法"的分析方法。
2.2.4從節(jié)能角度確定室內(nèi)空氣的最佳狀態(tài)
對(duì)于舒適性建筑,并非要求室內(nèi)空氣狀態(tài)恒定于一點(diǎn),而是允許在較大范圍內(nèi)浮動(dòng),例如溫度為20~27℃,相對(duì)濕度在40%~70%內(nèi),均滿足舒適性要求。這樣,當(dāng)室外狀態(tài)偏低時(shí),室內(nèi)相應(yīng)靠近此域的下限;室外狀態(tài)偏高時(shí),室內(nèi)則靠近此域的上限。當(dāng)室外處于此域附近時(shí),則盡可能多用新風(fēng),使室內(nèi)狀態(tài)隨外界空氣狀態(tài)變化。這樣既可最大限度地節(jié)能,又可提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和舒適程度。
將空氣處理到該點(diǎn),這樣做最節(jié)省冷量。
·如果Ωs不與Ⅱ區(qū)及I區(qū)相交,僅與Ⅲ區(qū)相交,則應(yīng)取相交域最右側(cè)的最下部作為送風(fēng)點(diǎn)S,以節(jié)省冷量及二次加熱量。
·如果Ωs不與Ⅱ區(qū)及I區(qū)相交,與Ⅳ相交時(shí),應(yīng)取相交域的最左側(cè)的中點(diǎn)。
·如果Ωs僅與Ⅳ區(qū)相交,則應(yīng)取相交域的左下角。
·如果Ωs僅與Ⅴ區(qū)相交,則應(yīng)取相交域的左上角。
按照上述方式,可以在每個(gè)時(shí)刻根據(jù)新、回風(fēng)狀態(tài)及室內(nèi)狀態(tài)確定最適宜的送風(fēng)狀態(tài),既保證房間空氣狀態(tài)處于舒適區(qū),又使空氣處理能耗最小。這樣的幾何計(jì)算看起來很復(fù)雜,但利用計(jì)算機(jī)卻并不十分困難。當(dāng)房間允許的舒適域范圍較大時(shí),與固定的室內(nèi)設(shè)定狀態(tài)相比,這樣做節(jié)能效果十分顯著。這是采用計(jì)算機(jī)控制空調(diào)系統(tǒng)遠(yuǎn)比常規(guī)電子式調(diào)節(jié)器控制節(jié)省運(yùn)行能耗的主要原因之一。
2.2.5各空氣處理裝置的調(diào)節(jié)
在上述討論中,涉及到控制新風(fēng)、排風(fēng)和混風(fēng)三個(gè)風(fēng)閥以調(diào)節(jié)新回風(fēng)比,控制表冷器、加熱器的水閥以調(diào)節(jié)冷熱量以及控制加濕器蒸汽閥以調(diào)節(jié)加濕量。在控制方案確定后,它們的調(diào)節(jié)都是以送風(fēng)空氣的溫度或絕對(duì)濕度為目標(biāo),這時(shí)需根據(jù)控制調(diào)節(jié)裝置的特性不同分別采用相應(yīng)的調(diào)節(jié)算法。
新回風(fēng)比的變化與送風(fēng)參數(shù)(d和t)的變化成正比,因此可用PI形式的算法,根據(jù)送風(fēng)d或t的偏差控制這三個(gè)風(fēng)閥,其中新風(fēng)、排風(fēng)風(fēng)閥應(yīng)同向同步調(diào)節(jié),混風(fēng)閥則按相反方向調(diào)節(jié)。
2.3變風(fēng)量系統(tǒng)的控制
變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)是目前在國內(nèi)開始試用的方式。所涉及的各種問題在《暖通空調(diào)》雜志有專文介紹,這里僅討論采用計(jì)算機(jī)控制時(shí)的一些做法。
當(dāng)一套全空氣空調(diào)系統(tǒng)所帶各房間的負(fù)荷變化情況彼此不同,或各房間要求的設(shè)定值彼此不同時(shí),VAV是一種解決問題的有效方式。每個(gè)VAV末端裝置需要一套控制器。最簡單的控制方式是根據(jù)房間溫度實(shí)測值與設(shè)定值之差,直接調(diào)整末端裝置中的風(fēng)閥。這樣做,當(dāng)某個(gè)房間溫度達(dá)到要求值時(shí),由于其它房間風(fēng)量的變化或總的送風(fēng)機(jī)風(fēng)量有所變化導(dǎo)致連接末端裝置風(fēng)道處的空氣壓力有變化,從而使這個(gè)房間的風(fēng)量變化。由于房間熱慣性較大,在此瞬間房間溫度并不變化。待房間溫度發(fā)生足夠大的變化后,再對(duì)風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)整,又會(huì)反過來影響其它房間的風(fēng)量,并引起溫度變化,這樣各房間風(fēng)閥不斷調(diào)節(jié),風(fēng)量和溫度不斷變化,導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。一種改進(jìn)的方法是采用"壓力無關(guān)"(Pressureindependent)末端裝置。此種末端上裝有風(fēng)量測量裝置,房間溫度的變化不再直接改變風(fēng)閥開度,而是去修正風(fēng)量設(shè)定值。風(fēng)閥則根據(jù)實(shí)測的風(fēng)量與風(fēng)量設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。這樣,當(dāng)某房間風(fēng)量由于風(fēng)道內(nèi)壓力變化而變化時(shí),末端控制裝置會(huì)直接調(diào)整風(fēng)閥,以維持原來的風(fēng)量,房間溫度不會(huì)由此引起波動(dòng)。簡單的末端控制器和"壓力無關(guān)"方式的末端控制器都可以由常規(guī)模擬電路構(gòu)成或以計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成。
2.3.1具有獨(dú)立的末端控制器的VAV系統(tǒng)
此種VAV末端控制器是與VAV末端裝置配套的定型產(chǎn)品,它包括掛在室內(nèi)墻壁上的溫度設(shè)定器及安裝在末端裝置上的控制器兩部分,設(shè)定器內(nèi)裝有溫度傳感器以測量房間溫度。溫度實(shí)測值與設(shè)定值之差被送到控制器中去修正風(fēng)量設(shè)定值或直接控制風(fēng)閥。對(duì)于"壓力無關(guān)"的末端裝置,重要的是要測準(zhǔn)風(fēng)速或風(fēng)量。一般都需要在出廠前逐臺(tái)標(biāo)定,將標(biāo)定結(jié)果設(shè)置到控制器中。有的末端控制器產(chǎn)品還要求在現(xiàn)場逐臺(tái)標(biāo)定,這在選用產(chǎn)品的訂貨時(shí)要十分注意。
除VAV末端裝置外就是對(duì)空調(diào)機(jī)的控制了。與前一節(jié)討論過的空氣處理室的控制相比,VAV系統(tǒng)的新的控制問題為:①由于各房間風(fēng)量變化,空調(diào)機(jī)的總風(fēng)量將隨之變化,如何對(duì)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制使之與變化的風(fēng)量相適應(yīng)?②如何調(diào)整回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使之與變化了的風(fēng)量相適應(yīng),從而不使各房間內(nèi)壓力出現(xiàn)大的變化?③如何確定空氣處理室送風(fēng)溫濕度的設(shè)定值?④如何調(diào)整新回風(fēng)閥,使各房間有足夠的新風(fēng)?
2.3.1.1送風(fēng)機(jī)的控制
為了保證系統(tǒng)中每個(gè)VAV末端裝置都能正常工作,要求主風(fēng)道內(nèi)各點(diǎn)的靜壓都不低于VAV末端裝置所要求的最低壓力。在主風(fēng)道壓力最低處安裝靜壓傳感器,根據(jù)此點(diǎn)測出的壓力,調(diào)整送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使該點(diǎn)的壓力恒定在VAV末端裝置所要求的最小壓力值,即可保證各VAV末端裝置正常工作。對(duì)于僅一條風(fēng)道的系統(tǒng),將壓力傳感器裝在風(fēng)道的最遠(yuǎn)處,根據(jù)它的壓力調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,即可保證各VAV末端裝置都在足夠的壓力下工作,然而在實(shí)際工程中會(huì)出現(xiàn)問題:當(dāng)主風(fēng)道前半部分風(fēng)速較高,尾部風(fēng)速較低時(shí),最遠(yuǎn)處的靜壓比近處某些位置的靜壓還高,導(dǎo)致近處一些VAV裝置不能正常工作。當(dāng)主風(fēng)道分為兩支或多支(如圖2-11)時(shí),若裝有壓力傳感器的分支A內(nèi)各變風(fēng)量裝置的風(fēng)閥因需要的風(fēng)量小而關(guān)小,分支內(nèi)總風(fēng)量減少,而另一支要求的風(fēng)量大,則壓力傳感器測出的壓力接近于風(fēng)道分叉處點(diǎn)a的壓力,但由于分支B內(nèi)風(fēng)量大,壓降大,點(diǎn)C的壓力遠(yuǎn)低于點(diǎn)a,從而也就低于點(diǎn)b的壓力,這樣,當(dāng)控制送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使點(diǎn)b于額定壓力時(shí),點(diǎn)c及其附近的壓力就會(huì)偏低,使連接于這些位置的VAV末端裝置不能正常運(yùn)行。鑒于這種情況,國外一些文獻(xiàn)建議將參考測壓點(diǎn)前移至總風(fēng)道上距末端1/3處,如圖2-21中d點(diǎn)。在歐洲有些工程師干脆將測點(diǎn)設(shè)在風(fēng)機(jī)出口,使風(fēng)機(jī)出口壓力恒定。此時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整過程如圖2-22所示。這樣,部分負(fù)荷時(shí)VAV末端裝置壓力過大,使得風(fēng)閥關(guān)得很小,噪聲增加,同時(shí)小風(fēng)量時(shí)風(fēng)機(jī)電耗節(jié)省不多。這樣,雖然測壓點(diǎn)越接近風(fēng)機(jī),系統(tǒng)越可靠,但風(fēng)機(jī)節(jié)能效果就越差。這些分析都是采有一個(gè)壓力測點(diǎn)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速這種單回路的簡單控制方式,而使用DDC控制,可以多裝幾個(gè)壓力測點(diǎn)來解決上述矛盾。例如圖2-11例中,在點(diǎn)b、c處均安裝壓力傳感器,調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使這兩個(gè)壓力中的最小者不低于VAV末端裝置要求的最低壓力。還可以在有可能出現(xiàn)最高風(fēng)速的風(fēng)道處裝壓力測點(diǎn),以保證該點(diǎn)壓力不低于額定值。當(dāng)然在保證可基本了解風(fēng)道內(nèi)壓力分布的前提下,應(yīng)盡可能減少壓力測點(diǎn),以減少投資。在何處設(shè)壓力測點(diǎn)是出現(xiàn)了VAV系統(tǒng)以后國外長期爭論、且尚未圓滿解決的問題。但采用計(jì)算機(jī)控制的,增加這種"哪里壓力最低"的邏輯判斷功能,問題就變得很容易解決了。
2.3.1.2回風(fēng)機(jī)的控制
回風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也需要調(diào)節(jié),以使回風(fēng)風(fēng)量與變化了的送風(fēng)量相匹配,從而保證各房間不會(huì)出現(xiàn)太大的負(fù)壓或正壓。由于不可能直接測量每個(gè)房間的室內(nèi)壓力,因此不能直接按照室內(nèi)壓力對(duì)回風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。由于送風(fēng)機(jī)在維持送風(fēng)道中的靜壓,其工作點(diǎn)如圖2-22那樣隨轉(zhuǎn)速變化而變化,因此送風(fēng)量并非與轉(zhuǎn)速成正比。而回風(fēng)道中如果沒有可隨時(shí)調(diào)整的風(fēng)閥,回風(fēng)量基本上與回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。因此也不能簡單地使回風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)同步地改變轉(zhuǎn)速。實(shí)際工程中可行的方法是同時(shí)測量總送風(fēng)量和總回風(fēng)量,調(diào)整回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使總回風(fēng)量總是略低于總送風(fēng)量,即可維持各房間稍有正壓。再一種方式是測量總送風(fēng)量和總回風(fēng)道接近回風(fēng)機(jī)入口處的靜壓,此靜壓應(yīng)與總送風(fēng)量的平方成正比,由測出的總送風(fēng)量即可計(jì)算出回風(fēng)機(jī)入口靜壓的設(shè)定值,調(diào)整回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使回風(fēng)機(jī)入口靜壓達(dá)到該設(shè)定值,即可保證各房間內(nèi)的零壓。
2.3.1.3送風(fēng)參數(shù)設(shè)定
對(duì)于第二節(jié)中討論的定風(fēng)量系統(tǒng),總的送風(fēng)參數(shù)可以根據(jù)實(shí)測房間溫濕度狀況確定。對(duì)于變風(fēng)量系統(tǒng),由于每個(gè)房間的風(fēng)量都根據(jù)實(shí)測溫度調(diào)節(jié),因此房間內(nèi)的溫度高低并不能說明送風(fēng)溫度偏高還是偏低。只有將各房間溫度、風(fēng)量及風(fēng)閥位置全測出來進(jìn)行分析,才能確定送風(fēng)溫度需用調(diào)高或降低,這必須靠與各房間變風(fēng)量末端裝置的通訊來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各變風(fēng)量末端間無通訊功能的控制系統(tǒng),送風(fēng)參數(shù)很難根據(jù)反饋來修正,只能根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算或總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),根據(jù)建筑物使用特點(diǎn)、室內(nèi)發(fā)熱量變化情況及外溫確定送風(fēng)溫度設(shè)定值。根據(jù)一般房間內(nèi)溫濕度要求計(jì)算出絕對(duì)濕度d,取d-(0.5~1)g/kg作為送風(fēng)絕對(duì)濕度的設(shè)定值。為了滿足各房間溫度要求,這樣確定的送風(fēng)溫度設(shè)定值一般總是偏保守,即夏天偏低,冬天偏高,從而使經(jīng)過末端裝置調(diào)節(jié)風(fēng)量后,各房間溫度都能滿足要求。但有時(shí)各VAV末端裝置都關(guān)得很小,增加了噪聲。此外還減少了過渡期利用新風(fēng)直接送風(fēng)降溫的時(shí)間,多消耗了冷量。
2.3.1.4保證足夠的新風(fēng)
當(dāng)新、排、混風(fēng)閥處于最小新風(fēng)位置時(shí),降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使總風(fēng)量減小,新風(fēng)入口處的壓力就會(huì)升高,從而使吸入的新風(fēng)的百分比不變,但絕對(duì)量減少。對(duì)于舒適性空調(diào),這使各房間新風(fēng)量的絕對(duì)量減少,空氣質(zhì)量變差。為避免這一點(diǎn),在空氣處理室的結(jié)構(gòu)上可采取許多措施。就控制系統(tǒng)來說,可在送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)適當(dāng)開大新風(fēng)和排風(fēng)閥,轉(zhuǎn)速增加時(shí)再將它們適當(dāng)關(guān)小。更好的辦法是在新風(fēng)管道上安裝風(fēng)速傳感器,調(diào)節(jié)新風(fēng)和排風(fēng)閥,使新風(fēng)量在任何情況都不低于要求值。
2.3.2各末端控制器具有通訊功能的VAV系統(tǒng)
當(dāng)各個(gè)末端控制器均為DDC控制、空氣處理室的現(xiàn)場控制機(jī)可以與各末端控制器通訊時(shí),前面討論的那些VAV控制調(diào)節(jié)中的問題就較容易解決了。此時(shí)的主題是充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算分析能力,盡可能少使用各種壓力和風(fēng)量/風(fēng)速傳感器,通過計(jì)算機(jī)使各末端裝置相互協(xié)調(diào),解決上述問題。此是的控制策略取決于采用"壓力無關(guān)"型末端裝置還是簡單的電動(dòng)風(fēng)閥裝置。下面分別進(jìn)行討論。
2.3.2.1使用"壓力無關(guān)"型末端裝置
此時(shí)空調(diào)處理室的現(xiàn)場控制機(jī)可得到各末端裝置風(fēng)量實(shí)測值、風(fēng)量設(shè)定值、對(duì)應(yīng)的房間溫度和房間溫度設(shè)定值。有些控制器不可得到閥位信息。末端裝置控制器調(diào)節(jié)的速度很快,一般情況下風(fēng)量實(shí)測值應(yīng)接近風(fēng)量設(shè)定值。如果某個(gè)末端裝置在連續(xù)一段時(shí)間內(nèi)(1~2min)實(shí)測的風(fēng)量低于風(fēng)量設(shè)定值較多,則說明風(fēng)道內(nèi)壓力偏低,因此可增加送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。各末端裝置風(fēng)量設(shè)定值之和與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速有一對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于各風(fēng)量設(shè)定值之和所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速,則說明風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏高,各變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥可能都關(guān)得較小,因此需降低轉(zhuǎn)速??傦L(fēng)量和轉(zhuǎn)速的關(guān)系可在初調(diào)節(jié)時(shí)通過實(shí)測得到:將幾個(gè)最末端的變風(fēng)量裝置的風(fēng)量設(shè)定到最大值(或?qū)⒎块g溫度設(shè)定值調(diào)到很低)。近端的變風(fēng)量裝置設(shè)定到最小值,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使這些風(fēng)量設(shè)定值基本上得到滿足。記下此時(shí)實(shí)測風(fēng)量之和及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,再增加幾個(gè)設(shè)定風(fēng)量為最大值的末端裝置,再次調(diào)整轉(zhuǎn)速。這樣即可得到一組最不利條件下總風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之關(guān)系,作為控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的依據(jù)。此關(guān)系可通過同樣的思路根據(jù)風(fēng)道阻力情況預(yù)先計(jì)算得到。當(dāng)末端裝置的風(fēng)閥閥位信息也可向空氣處理室的現(xiàn)場控制機(jī)提供時(shí),可以根據(jù)是否有閥位開到90%以上來確定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使任何時(shí)候系統(tǒng)中至少有一個(gè)VAV末端裝置的風(fēng)閥閥位大于90%。
由各變風(fēng)量裝置實(shí)測的風(fēng)量之和即可確定回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。只要使轉(zhuǎn)速與總風(fēng)量成正比,房間內(nèi)基本上可保證正常的壓力范圍。比例系數(shù)可在調(diào)節(jié)時(shí)實(shí)測確定。
最適合的送風(fēng)參數(shù)亦可由各末端裝置的風(fēng)量設(shè)定值確定:當(dāng)各末端裝置的風(fēng)量設(shè)定值都低于各自的最大風(fēng)量,說明送風(fēng)溫差過大,應(yīng)升溫(夏季)或降溫(冬季),以減小送風(fēng)溫差。若有的裝置風(fēng)量設(shè)定值等于或高于其最大風(fēng)量,則說明送風(fēng)溫差偏小,應(yīng)降溫(夏季)或升溫(冬季)。這種控制的結(jié)果,系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)至少有一個(gè)末端裝置其風(fēng)量設(shè)定值高于90%的最大風(fēng)量。這種用房間控制信息反饋來確定送風(fēng)參數(shù)的方法比沒有通訊時(shí)前饋方法要可靠、省能,亦可避免大量風(fēng)閥關(guān)小引起的噪聲。掌握了各房間風(fēng)量的實(shí)測值,還可以更準(zhǔn)確地保證各房間的新風(fēng)量。每個(gè)房間都有事先定義的最小新風(fēng)量要求(根據(jù)人員數(shù)量),由各房間實(shí)測風(fēng)量與該房間額定最小新風(fēng)量之比即得到此時(shí)要求的最小新風(fēng)比。新風(fēng)、排風(fēng)閥閥位開度近似于新風(fēng)比,因此可簡單地根據(jù)這種計(jì)算出的最小新風(fēng)比檢查和調(diào)整新風(fēng)、排風(fēng)閥。為使新風(fēng)量更準(zhǔn)確,也可以在新風(fēng)管道上測量新風(fēng)量,再用計(jì)算出的實(shí)測總風(fēng)量乘以最小新風(fēng)比作為最小新風(fēng)量的設(shè)定值.
從上面的分析可以看到,采用各末端裝置有通訊功能的控制系統(tǒng),可以使風(fēng)道壓力控制、室內(nèi)壓力控制、送風(fēng)參數(shù)設(shè)定和新風(fēng)控制這4個(gè)問題得到較妥善的解決,并且除VAV末端裝置內(nèi)的風(fēng)量測量外,不再需要其它測點(diǎn),免去了無通訊功能時(shí)需要對(duì)風(fēng)道壓力、總風(fēng)量、回風(fēng)機(jī)入口壓力及新風(fēng)量的測量。通訊功能所需要增加的投資可以從省下的這些傳感器投資中得到。而系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)品質(zhì)卻會(huì)大大改善。
2.3.2.2使用無風(fēng)量測量的末端裝置
即使不采用"壓力無關(guān)"型末端裝置,直接通過調(diào)風(fēng)閥控制房間溫度,依靠各DDC控制器通過通訊網(wǎng)的相互聯(lián)系,也能獲得較好的控制效果。
采用"壓力無關(guān)"末端裝置的主要原因是為了避免鄰近末端裝置及送風(fēng)機(jī)的調(diào)整造成的風(fēng)量變化。當(dāng)具有通訊功能時(shí),每個(gè)末端裝置要對(duì)風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),同時(shí)將要調(diào)整的開度變化通知鄰近的各末端裝置。各鄰近末端裝置可根據(jù)預(yù)定的權(quán)系數(shù)對(duì)自己的風(fēng)閥同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。例如某末端裝置為使房間溫度降低,要將風(fēng)閥開大10%,則最鄰近的兩個(gè)末端裝置同時(shí)也將自己的風(fēng)閥開大3%~4%,次鄰近者同時(shí)開大1%~2%,這樣就可避免在風(fēng)量減小、引起溫度變化后再進(jìn)行調(diào)整了。送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí),則所有的風(fēng)閥都應(yīng)自行進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。這種調(diào)整量的權(quán)系數(shù)可通過"自學(xué)習(xí)"的方法逐漸修正。此種控制調(diào)節(jié)的效果可接近"壓力無關(guān)"型末端裝置(詳細(xì)討論與模擬實(shí)驗(yàn)分析見文獻(xiàn)[3])。
對(duì)于這種末端裝置,空調(diào)室的現(xiàn)場控制機(jī)應(yīng)知道各末端裝置的閥位,根據(jù)各末端裝置的閥位狀態(tài)確定送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及空調(diào)機(jī)送風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)所有末端裝置的閥位均小于80%時(shí),說明風(fēng)道內(nèi)靜壓偏高,應(yīng)降低送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。反之,若發(fā)現(xiàn)有開度大于90%的末端裝置,說明有可能風(fēng)道內(nèi)靜壓偏低,應(yīng)加大送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這樣可以用各末端裝置中閥門開度最大值來控制送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使得在任何時(shí)候系統(tǒng)內(nèi)至少有一個(gè)末端裝置風(fēng)閥開度在80%~90%之間,沒有風(fēng)閥開度超過90%。
根據(jù)各末端裝置風(fēng)閥開度,同樣也可確定適宜的送風(fēng)溫度:
若各風(fēng)閥開度在20%~90%之間,而送風(fēng)機(jī)未達(dá)到最大轉(zhuǎn)速,則應(yīng)減小送風(fēng)溫差,這將導(dǎo)致各末端裝置風(fēng)閥相繼開大。最大都超過90%后,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,最終的結(jié)果使各末端裝置風(fēng)閥開度范圍在40%~90%之間。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大,各風(fēng)閥間開度仍較大時(shí),就不能再調(diào)整。
若各風(fēng)閥開度在70%~90%之間,則可適當(dāng)加大送風(fēng)溫差,各風(fēng)閥就會(huì)相繼關(guān)小,此時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)降低,最終的結(jié)果也可使各末端裝置風(fēng)閥開度范圍在40%~90%之間。這樣做還要注意送風(fēng)溫差的最大值,當(dāng)送風(fēng)溫差設(shè)定值達(dá)到其最大值時(shí),就不能再減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可能控制成基本上與送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)按比例變化。由于風(fēng)道內(nèi)靜壓不是恒定而是隨風(fēng)量變化,各末端裝置的風(fēng)閥開度范圍基本不變,因此風(fēng)道的阻力特性變化不大,送風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)變化不大,因此送風(fēng)機(jī)風(fēng)量近似與轉(zhuǎn)速成正比,于是回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可與送風(fēng)機(jī)同步。這與風(fēng)道內(nèi)維持額定正壓的控制不同。對(duì)于后者,即使所有的風(fēng)閥全關(guān)小,總風(fēng)量降到50%,風(fēng)道風(fēng)測壓點(diǎn)的壓力仍不變,于是風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)偏移,總風(fēng)量與轉(zhuǎn)速不成正比.
由于總風(fēng)量近似正比于送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,由此可估計(jì)出不同轉(zhuǎn)速下所需要的最小新風(fēng)比,以保證系統(tǒng)有足夠的新風(fēng)量,用這個(gè)最小新風(fēng)量即可作為新排風(fēng)閥此時(shí)刻的開度下限。
由上述初步的定性分析與討論,可以看出來用計(jì)算機(jī)控制后,尤其是采用帶有通訊功能的計(jì)算機(jī)可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作情況進(jìn)行全面分析,確定控制策略,可使VAV控制中的一些困難問題得以較好地解決,同時(shí)可以減少傳感器使用數(shù)量。上述最后一例,無任何風(fēng)量傳感器使用數(shù)量。上述最后一例,無任何風(fēng)量傳感器和壓力傳感器,完全依靠各變風(fēng)量末端風(fēng)閥閥位的信息,即解決了VAV系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的控制??刂菩Ч?dāng)然不如帶有"壓力無關(guān)"末端裝置的系統(tǒng),但如果送回風(fēng)道設(shè)計(jì)恰當(dāng),變風(fēng)量末端裝置選擇合適,也可以獲得較好的運(yùn)行品質(zhì)。
2.4參考文獻(xiàn)
1李吉生,彥啟森.空調(diào)系統(tǒng)最小能耗控制.制冷學(xué)報(bào),1993,(1).
2朱偉峰.變風(fēng)量系統(tǒng)的解耦控制[學(xué)位論文].北京:清華大學(xué)熱能系,1996.
3ThomasBHartman.DirectdigitalcontrolsforHVACsystem.McGraw-Hill,inc.