基于按需供冷和末端调节的VAV实用控制程序研究

    1 问题的提出

    HVAC设备的控制算法是BA(vuilding au-tomation)系统的要害部位之一。VAV空调系统问世以来,其控制系统的发展经历了定静压定温度法、定静压变温度法、变静压变温度法及风机总风量控制方法等。定静压定温度法为模拟式控制,现已基本不采用。定静压变温度法是一种国内常规的简单易行的控制方法,但风机能耗较高,末端阀位多处于偏小状态,还存在系统稳定性的问题。变静压控制方法是节能效果最好的控制方法,能最大限度地节省风机能耗,但系统增加了阀位开度传感器,阀位信号须通过通讯网反馈到静压控制器,控制方法较复杂,实现较为困难。风机总风量控制方法是基于压力无关型的VAV末端研究出的一种新的简单易行的VAV空调系统的控制方法,根据总风量和风机转速的正比关系,来调节风机转速。总风量控制法的节能效果介于定静压和变静压方法之间。由于控制手段不采用压力控制,因此控制系统较稳定。但是市场上的控制装置基本上都不提供变静压和总风量的控制算法,需要控制人员现场编程、调试,难度和工作量都很大。因此,开发一种既节能和稳定又能够应用市场主流控制装置的控制模块库实现的实用控制程序十分必要。

    笔者参考美国作者T.B.Hartman提出的末端调节控制TRAV(terminal regulated air volume)理念,结合ASHRAE的典型做法,提出基于按需供冷和末端调节的控制策略,并采用美国奥莱斯公司的控制模块库,进行了控制算法的编制和实验研究。

    2 按需供冷和末端调节的控制策略原理

    2.1 按需供冷控制原理

    按照需求供冷(cooling on demand)是指在满足用户对冷量需求的条件下,对供冷设备实行节能控制,控制系统利用网络控制技术,对末端设备、冷水用户和冷源进行监控,冷需求和用冷时间请求呈链状传递,见图1。

    末端VAV-BOX根据控制区域温度及风阀的开度状况,计算冷需求和用冷时间请求,传递给上级空调机组。空调机组根据下级冷需求设定送风温度;根据下级用冷时间请求确定是否启动空调机组,并对上级冷源提出用冷时间请求;根据实际送风温度及盘管水阀开度状况计算对上级冷源的冷需求。冷源统计来自所有冷水用户的冷需求和用冷时间请求,确定是否启动制冷机,重新设定冷冻水的供水温度,或调整加压泵的转速。

    2.2 末端调节控制原理

    末端调节控制(TRAV)是指根据空调房间的工作状况、末端装置实时的风量需求和风阀门开关状态,采用先进的控制软件,直接对送风机进行控制。具体控制方式为:根据VAV末端风量测定值总和与风量设定值总和之差,按反向PID算法,控制风机变频器从而控制风机风量。采集VAV末端的风阀全开和全关个数,如果所有风阀全关,则对风机频率进行反向反馈调节,即减小风机变频器频率;如果最少有一个风阀是全开,则对风机频率进行正向反馈调节。末端调节控制原理见图2。