连载· 29|《变风量空调系统》——5.2 新型变风量空调智慧控制柜设计选型
2018-01-12
5.2.2 新型变风量系统控制策略
变风量控制策略是实现系统舒适节能的重要环节，但由于以下多种因素，国内大部 分实施的变风量系统都无法实现节能的变静压控制。
（1）实际运行时，每个房间的负荷都是动态的，会受到天气、朝向、人为因素、设 备等因素的影响，每个房间或区域设计负荷与实际负荷很难保证完全匹配，同一时间各 房间负荷变化趋势也会有较大差异。按照传统额变静压控制理论很难实现变静压控制。
（2）由于国内建筑规模一般都较大，每台 ahu 承担的供冷面积相对较大，末端装 置数量往往超过 20 台以上，控制目标阀位数量多、变化多样性，对控制系统要求非常高。
（3）直接数字控制（ddc）无法满足如此复杂的控制策略，系统设计、控制策略、 控制系统没有协同匹配，完全脱节。
根据多年的实践经验，研究出适合国内需求的变风量系统、能够解决目前存在的问题、实现变风量节能舒适运行的变风量系统——第四代变风量技术“集成模糊自适应控制变风量”，从硬件到软件全面升级。
【源牌变风量空调智慧控制柜】
5.2.2.1 夏季制冷工况
1. 开、关机程序
开机分为软启动和正常启动两种模式。
（1）低温送风软启动模式。假定送风温度设计值为 9℃。机组开启时，先关闭新风 阀，关闭加湿器，打开回风阀，将送风温度设定值设为 15℃，开启静电除尘杀菌装置， 延时 5s 后开启送风机。送风机频率根据选择的静压控制模式（定静压、可变定静压或 变静压）来进行 pid 结合模糊控制，电动调节水阀根据送风温度设定值与实测值的比较 来进行 pid 调节。
延时 15min 后，将送风温度设定值设定为 12℃，电动调节水阀根据送风温度设定 值与实测值的比较来进行 pid 调节。
再延时 15min 后，将送风温度设定值设定为 9℃，电动调节水阀根据送风温度设定 值与实测值的比较来进行 pid 调节；同时新风调节阀开始根据回风 co2 浓度设定值与 实测值比较来进行 pid 调节。
（2）正常启动模式。机组开启时，关闭加湿器，打开回风阀，开启静电除尘杀菌装 置，延时 5s 后开启送风机。送风机频率根据选择的静压控制模式（定静压、可变定静 压或变静压）来进行 pid 调节，电动调节水阀根据送风温度设定值与实测值的比较来进 行 pid 调节。
（3）关机程序。机组关闭时，先关闭送风机，再关闭静电除尘杀菌装置、关闭电动 调节水阀、关闭新风阀，同时向所有 vav-tmn 发出停机命令。
2. 系统报警风机故障报警、过滤网压差报警、加湿器故障报警和杀菌装置故障报警。
3. 系统监测内容
所有传感器信号，如室外温湿度 ot/h、送风温度 sat、送风静压 sap、回风 co2 浓度、回风温湿度 rat/rah 等以及冷冻（热）水流量、供回水温度和供冷（热）量计量； 所有阀门、风机、vav-tmn 等设备状态。
4. 变风量控制策略
（1）静压控制模式。静压控制模式分为定静压控制模式、可变定静压控制、变静压 控制模式，三者可由操作者自由选择。
1）定静压控制模式。风管静压初设值为 p（150pa±10pa），送风机频率根据静压 设定值与实测值比较来进行 pid 调节。
2）可变静压控制模式。
a）投入运行后，自控系统根据初始静压设定值 p0（150pa±10pa）与实测值的比较， pid 变频调节风机频率（同定静压控制）。
b）控制系统随时监测 vav-tmn 各风阀的开启状态，并决定是否调整静压设定值。
vav-tmn 风阀阀位定义见表 5-16。
表 5-16 vav-tmn 风阀阀位定义表
● 静压增加。当正常工作的 100% 阀位 vav 数量，nh 满足条件 nh ≠ 0 时，且维持 5min，则静压增加；调整后静压设定值 p1=p0（原静压设定值）δp1，其中 δp1=k×50×
（∑ 100% 阀位 vav-tmn 风量 / ∑开启的 vav-tmn 风量），k 值默认为 1（可修改）。
● 静压降低。当同时满足如下两个条件时：
一是，正常工作的 100% 阀位 vav 数量满足条件：nh=0。
二是，低阀位 vav 数量 nl 与开启 vav 的数量 n0 及非正常工作的 100% 阀位 vav数量 n2 之间满足条件：nl/（n0-n2）≥ 0.85。
维持 5min，则静压值降低，调整后静压 p1= 当前静压值 -δp2，δp2=5（ 默认， 可修改）。
● 其余情况，维持当前频率。
第一，为保证系统稳定，静压设定值更改后需有 15min 的稳定时间，即 15min 内静 压设定值不变。
第二，系统运行时，自动设定的静压均在静压上限 pmax（400pa 该值可修改）和静 压下限 pmin（90pa 该值可修改）之间，自动运行的频率也在频率上限 fmax（50hz，该值 可修改）和频率下限 fmin（25hz，该值可修改）之间。
3）变静压控制模式。
a）投入运行后，自控系统根据变静压控制策略进行风机变频调节，以保证大部分风阀都在高开度状态。
b）控制系统随时监测 vav-tmn 各风阀的开启状态，并决定是否调整风机频率。
● 频率增加：当正常工作的 100% 阀位 vav-tmn 数量，nh 满足件 nh ≠ 0 时，且维持 5min， 则频率增加。
调整后频率设定值 f1=f0（原频率设定值 25hz）δf1，其中 δf1=k×10×（s100%阀位 vav-tmn 风量 /s 开启的 vav-tmn 风量），k 值默认为 1（可修改）。
● 频率降低： 当同时满足如下两个条件时：
一是，正常工作的 100% 阀位 vav 数量满足条件：nh=0；
二是，低阀位 vav-tmn 数量 nl 与开启 vav 的数量 n0 及非正常工作的 100% 阀 位 vav-tmn 数量 n2 之间满足条件：nl/（n0-n2）≥ 0.85。
维持 15min，则静压值降低，调整后频率 f1= 当前频率值 -δf2，δf2=2.5（默认， 可修改）。
● 其余情况，维持当前频率。
第一，为保证系统稳定，频率设定值更改后需有 15min 的稳定时间，即 15min 内频 率设定值不变。
第二，系统运行时，自动设定的频率也在频率上限hmax（50hz，该值可修改）和频 率下限 hmin（25hz，该值可修改）之间，自动运行的静压均在静压上限 pmax（400pa 该 值可修改）和静压下限 pmin（90pa，该值可修改）之间。
（2）总风量控制模式。
1）投入运行后，自控系统根据末端 vav-tmn 设定风量（即需求风量设定值）进 行风机变频调节，以保证风机风量满足末端需求风量的要求。
2）控制系统随时监测 vav-tmn 的设定风量，并决定是否调整风机频率。每个末端定义一个相对设定风量的概念
式中为第 i 个末端的设定风量，由房间温控器设定温度与实测温度的偏差计算的需 求风量设定值；gd，i 为第 i 个末端的设计风量。
风机转速控制关系式
式中 hs ——运行工况下风机设定转速；
hd ——设计工况下的设计转速；
gs，i ——运行工况下的第 i 个末端的设计风量；
σ ——所有末端相对设定风量比的均方差；
r ——各个末端相对设定风量的平均值；
k ——自适应的整定参数，默认值为 1.0；
n ——末端个数。
为保证系统稳定，频率设定值更改后需有 15min 的稳定时间，即 15min 内频率设定值不变。
系统运行时，自动设定的频率也在频率上限 fmax（50hz，该值可修改）和频率下限 fmin（25hz，该值可修改）之间，自动运行的静压均在静压上限 pmax（400pa 该值可修改） 和静压下限 pmin（90pa，该值可修改）之间。
5. 送风温度控制模式
送风温度控制模式分为定送风温度控制模式和变送风温度控制模式，两者可由操作者自由选择。
（1）定送风温度控制模式。
送风温度设定值为上位机设定值，不变，根据送风温度设定值与实测值比较 pi 调节电动调节水阀。
（2）变送风温度控制模式。
1）当系统完成软启动模式后，自控系统根据初始送风温度设定值与实测值的比较，
pi 调节电动调节水阀（同定送风温度控制）。
2）控制系统每 15min 监测一次 vav-tmn 各风阀的开启状态，并决定是否调整温度设定值。
● 温度增加：夏季供冷工况，当所有房间的室内温度都低于设定值，且超过 85%vav-tmn 的风量均处于最小风量时，且维持 30min，则送风温度设定值增加 1℃。 温度最多增加 3℃（可修改）。
● 温度降低：夏季供冷工况，当正常工作的 100% 阀位 vav-tmn 数量，nh 满足条件 nh ≠ 0 时，且维持 10min，则温度设定值减小 1℃（可修改）。
温度最小减到初始设定值。
6. 夏季过渡季除湿工况
在春夏相交的季节，可投入除湿工况。 风机频率按定静压控制模式运行，静压设定值为150pa（可修改）。 电动调节水阀间歇开关，开 15min，关 15min，打开时按定送风温度模式，送风温度设定值为 12℃（可修改）。
7. 夏季夜间全新风通风工况（适合带排风机系统）
在制冷模式下，周一至周五工作日的每天凌晨 4：00，自动投入全新风运行工况， 运行时间长度为 1h（可修改）。
先远程启动 vav-tmn，然后开起新风阀、关闭回风阀、开起送风机，送风机频率 根据设定的静压自动调节静压设定值为 150pa（可修改），同时开起排风机与送风机频 率联动。
工况结束时，关闭送风机、关闭新风阀、打开回风阀，远程关闭全部 vav-tmn。
8. 过渡季全新风运行工况（适合带排风机系统） 当室外新风焓值小于室内焓值时，投入全新风运行工况。
新风阀全开、回风阀关闭，送风机频率根据选定静压控制策略进行变频控制，同时开启排风机与送风机频率联动。
工况结束时，关闭送风机、关闭新风阀、打开回风阀，远程关闭全部 vav-tmn。
9. co2 浓度控制根据回风 co2 浓度控制新风阀开度。
新风调节阀根据回风 co2 浓度设定值与实测值比较来行pid 调节。 co2 浓度设定值初始设置为 1000×10-6（ppm），设定值可修改。 新风阀与风机连锁，风机停止后新风阀关闭。
10. 室内正压控制（适合核心筒竖井新风排风系统）
根据新风 vav-tmn 和排风 vav-tmn 的连锁控制，保证室内一定正压值 5~10pa（可修改）。
新风机与排风机均采用变频控制，采用可变静压控制策略。