变风量空调系统控制方法研究

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变风量空调系统的几种控制方法

作者：张红娣

来源：《中国新技术新产品》2008年第22期

摘要：本文介绍了变风量空调系统的三种控制方法的控制原理、特点及其优缺点。

关键词：变静压控制法；直接数字控制法变风量；风机总风量控制法

一个好的变风量空调系统，除了精确的设计计算，合理的系统布置，到位的施工安装外，选择一个最佳的控制方法也很关键。在工程实际运用中，采用较多的有：定静压控制法；变静压控制法；直接数字控制法（DDC）；风机总风量控制法。以下将就这四种方法加以一一论证。

1 变静压控制法

1.1 变静压控制方法

所谓变静压控制，就是使用带风阀开度传感器，风量传感器和室内温控器的变风量末端，根据风阀开度控制送风机的转速，使任何时候系统中至少有一个变风量末端装置的风阀是全开的。变静压控制法的控制原理图如下所示：

从变静压控制法的控制原理图中，我们可以推知其控制方法：

变风量末端装置的风阀是全部处于中间状态→系统静压过高→调节并降低风机转速。变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量等于温控器设定值→系统静压适合。变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量低于温控器设定值→系统静压偏低→调节并提高风机转速。

1.2变静压控制方法的优点

与定静压控制方法相比，节能效果明显我们知道，

其中，N为风机的功率Q为风机输送的风量，P为风机所产生的风压，n为风机的转速。当空调负荷变小时，风量Q从正常工况点Q1减少到Q2时，如图所示：

很明显，由于变静压控制法的n2小于定静压控制法的n1，风机功率N与风机转速n成3次方关系，故变静压控制法的节能效果比定静压控制法好。

变风量(VAV)空调系统施工工法

变风量（VAV）空调系统施工工法

一、前言变风量（VAV）空调系统是一种节能、智能的空调系统，它可以根据实际需要自动调节风量和温度，以提供舒适的室内环境。本文将介绍变风量空调系统施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。

二、工法特点1. 节能高效：变风量空调系统可以通过自动调节风量和温度，实现精确的能量控制，节约能源，提高能源利用效率。2. 灵活可调：可以根据实际使用需求，自动调节风量和温度，以适应不同的室内环境需求。3. 统一控制：通过集中控制系统，可以对整个系统进行集中监控和控制，提高整个系统的运行效率。4. 安装方便：变风量空调系统采用集中供风和分散回风的方式，减少了管道和设备的数量，简化了安装工程。5. 维护便捷：系统的运行和维护都可以通过集中控制系统进行，减少了维修和保养的难度和成本。

三、适应范围变风量空调系统适用于各种建筑类型，包括办公楼、商业综合体、酒店、医院、工厂和学校等。特别适合需要经常变化的室内环境需求的场所，如会议室、餐厅和展馆等。

四、工艺原理变风量空调系统通过在风机和送风口之间设置变风量盒，实现对风量的调节。根据室内需要和设定的温度值，集中控制系统会自动调节变风量盒的开度，从而调节风量和温度。

五、施工工艺1. 设计方案确定：根据建筑设计和室内环

境需求，确定变风量空调系统的供回风位置和管道走向。2.

材料准备：采购所需的管道、管件、变风量盒和控制系统等材料。3. 管道铺设：根据设计方案，按照规范要求进行管道的

变风量（vav）系统空调调试工法[精彩]

变风量(V A V)系统空调调试工法

1 前言

变风量(V A V)空调系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的空调系统。变风量空调系统60年代起源于美国，自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展，最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。

而在我国，随着国民经济的快速发展，人们的生活品质正在逐步提高，对室内的空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要，建筑物空调系统正在快速的普及和发展。与此同时，建筑物的能耗也越来起大。然而全球气候变暖，因此，在满足人们需要的同时，必须利用现代先进的自动控制系统，大力开发节能型空调系统。

应对于新型空调系统，采用新型的检测调试方法。为了不影响工程交工验收和数据的准确性，总结了个别工程的经验，为我公司的变风量(VAV)系统的检测调试提供依据。特编制本工法。

2 工法特点

变风量空调系统由空调机组和末端装置(V A V BOX)组成，末端装置(V A V BOX)箱安装于吊顶内，与末端风口采用带强度的保温软管进行连接。一般VA V BOX均带2-5个风口，风量的调节全部在吊顶内完成，因此检测时，需要其它专业施工到位，方能编制检测调试方案以及平衡调整。

3 适用范围

本工法适用于负荷变化较大的建筑物，如：办公大楼，多区域控制的建筑物以及公用回风通道建筑物。

3.1 负荷变化较大的建筑物

由于变风量可以减少送风机和供冷、暖的能量(因为可利用灯光及人员等热量)，故负荷变化较大的建筑物可以采用变风量系统。

若建筑物的玻璃窗面积比例小，外墙传热系数小，室外气候对室内影响较小，则不适合采用变风量系统。因为部分气候时的负荷能量较小。

浅谈VAV空调系统控制方式和方法

浅谈V A V空调系统控制方式和方法

在一个负荷变化大的建筑物中，以往的定风量空调系统已经无法满足现代的需求了，需要建立能满足分区控制，根据实际情况能够定制个性化条件的空调系统，然而VAV空调系统就是这样的一个系统。之前由于VAV空调系统的尾端设备中的机构是比较复杂的，系统的整体控制要求高，我国在运用的过程中会受到一定程度的限制。跟随着我国技术在不断的发展中，人们的节能意识不断的提高，对于VAV空调系统运用成功的案例也越来越多，VAV空调系统中的优势也不断日益明显。因此对VAV空调系统控制的研究越来越深入，将现代的控制技术，运用在VAV空调系统中，能够实现其协调稳定和优化工作。推动VAV空调系统在国内的应用，充分的将其优势发挥出来。

一、变风量空调系统

VAV空调系统也被称之变风量空调系统，它是属于全空气空调系统。在室内的负荷发生变化的时候，它可以使用两种方法来对室内的温度进行控制：①改变对室内的送风温度的定风量系统。②改变对室内送风量的变风量系统。

将室内空调负荷与室内空气参数改变的时候，变风量空调系统会自动调节室内的送风量，使室内的人们感觉到舒适，这就是变风量空调系统的基本思想。自动调节室内的送风量，可以减少风机的动力，减少能量消耗，达到节约的目的。

变风量末端与变风量空调机组这两个部分是变风量空调系统组成结构。变风量末端是用来对区域的负荷变化进行控制的，用末端风阀的开度进行控制调节对室内的送风量，与此同时将变风量末端的状态反馈到变风量空调机组控制器中。变风量空调机组使用变速的驱动装置，根据变风量末端的要求来对风机的总送风量进行调节。

变风量空调系统(VAV)分析

变风量空调系统（VAV）分析

作者：施明新

来源：《商品与质量·学术观察》2013年第09期

摘要：本文主要介绍了变风量空调系统工作原理及其控制方法，并就变风量空调系统及不同控制方法提出其各自特点。

关键词：空调系统 VAV 控制方法

1、全空气变风量空调系统简介

全空气变风量空调系统是在全空气定风量系统基础上，增加了末端变风量装置，即融合了定风量系统和风机盘管的优点，又克服了他们各自的不足，形成了其独特的特点。

全空气变风量空调系统的优点：

（1）区域温度可控，通过对末端变风量装置的风量调节，可对区域温度实施控制。

（2）空调风机上采用变频调节装置，在部分负荷情况下，调节风机转速，大大降低了风机能耗。

（3）保持了定风量系统空气过滤效率高，室内空气品质好，室内相对湿度低，热舒适性好的特点，同时通过改变新风比，还可利用低温新风进行自然冷却，实现低温送风。

全空气变风量空调系统的缺点：

（1）因大量使用变风量末端装置及其控制设备，初期投资较大。

（2）风量调节时，区域内新风量分配可能会不均匀。

（3）末端装置较小风量时，室内气流组织分布状况较差。

（4）末端装置若采用内置风机，会产生噪音。

（5）设计、施工、管理较复杂。

2、变风量空调系统基本构成

变风量空调系统基本有四个部分组成：

（1）变风量末端装置

（2）空气处理及输送设备

（3）风管系统

（4）自动控制系统

变风量末端装置是变风量空调系统的特征设备，其基本功能是根据房间或区域内的显热负荷，调节送入该房间或区域的风量。

空气处理及输送设备（简称“空调器及风机”），其基本功能是对室内空气进行热湿处理，过滤和通风换气，并为空调系统的空气循环提供动力。风管系统包括送风管、回风管、新风管、排风管、末端装置上、下游支风管及各种送风静压箱和送、回风口。其基本功能是对系统空气进行输送和分布。

变风量空调系统控制方法研究

摘要：随着人们生活水平的提高，智能建筑越来越受到人们的欢迎。变风量（VAV）空调系统以其高效、节能、舒适等优点将逐步得到广泛应用，这对智能

控制系统解决VAV问题提出了更高的要求。通过不断的探索和研究，掌握精确的

控制技术，才可以起到发挥变风量空调系统的作用，更好地应用于人们的日常生

活学习和工作中。

关键词：变风量空调系统；控制方法；应用

1 前言

传统意义的空调系统虽然能够有效的调节室内环境温度，但是其存在能耗高、空气品质差等缺点诟病。变风量（VAV）空调系统是保持送风温度恒定，通过改

变进入空调区域的送风量来适应区域内负荷变化的一种空调系统；风量随着负荷

的变化而变化，自动分配平衡，房间温度能够单独控制，改善房间空气品质的效果；负荷变化较大时，节能效果尤为显著。

2 变风量空调系统的发展历史及现状

变风量（VAV）空调系统是根据室内负荷的变化或室内温度设定值的变化，

自动调节系统的送风量，使室内温度达到设计要求的全空气系统。变风量（VAV）空调系统诞生于上世纪60时年代的美国，80年代在欧美、日本等地得到广泛的

运用和发展，现在已成为世界发达国家和地区空调系统的主流。

3 变风量空调系统的分类及控制原理

3.1 变风量空调系统的分类

变风量空调系统一般由冷热源机组（负荷调节）、供水系统（变流量输送）、集中空气处理机组（变频控制风机）、送回风管路、变风量末端装置（调整每个

空调区送风量）及其控制系统（智能化控制和管理）组成。变风量空调系统的基

本原理是通过改变送风量以适应空调负荷的变化，维持空调房间的空气参数。变

变风量空调系统控制方法研究

就能适应各种室内舒适要求或工艺设计要求，完全消除再加热方式或双风管方式带来的冷热混合损失。② 由于
变风量空调系统能够自动调节送入各房间的风量，在考虑同时使用系数的情况下能够节约风机运行能耗和减少
风机装机容量。③ 变风量空调系统属于全空气系统，因此具有全空气系统的特点，可以利用新风消除室内负
若采用压力有关型末端装置，则只能实行单回路控制，根据室内温度实测值与设定值的偏差直接输出控制信号来调节末端装置的风阀，从而调节送风量，达到对
室内温度的控制。
变风量空调系统具有以下的特点：① 能实现局部区
域的灵活控制，可根据负荷的变化或个人的舒适要求自动调节自己的工作环境。不用再加热方式或双风管方式
细论述了变风量空调系统中的定静压控制方法、变静压控制方法和总风量控制方法的控制机理，并借助
ＭＡＴＬ仿真软件绘制出定静压控制的仿真曲线。ＡＢ关键词：变风量空调系统；末端装置；定静压控制；变静压控制；总风量控制中图分类号：Ｕ３．＊Ｔ８１３５文献标识码：Ｂ文章编号：０２３０２０）０ — ０１０１０ — ６７（０７７０３ — ２温控制就是依靠变风量末端装置对风量的控制来得以实

VAV空调系统控制原理及调试常见问题和对策

一、变风量空调系统（VAV）控制原理

变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制，采用室内温度为主控制量，空气流量为辅助控制量。

变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度，与设定温度比较差值，以此输出所需风量的调整信号，调节变风量末端的风阀，改变送风量，使室内温度保持在设定范围。

同时，风道压力传感器检测风道内的压力变化，采用PI或者PID 调节，通过变频器控制变风量空调机送风机的转速，消除压力波动的影响，维持送风量。

二、变风量空调系统（VAV）常用控制方式

1、定静压控制

工作原理：保证系统风道内某一点（或几点平均）静压一定的前提下，室内所需风量由VAVBOX风阀调节；系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节风机转速确定。同时，可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。

2、变静压控制

工作原理：在保证VAVBOX风阀尽可能的处于全开位置（85-100%），系统送风量由风道内所需静压来控制变频器工作，调节风机转速确定。同时，可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。

3、总风量控制

工作原理：通过改变送风量调整室内温度，并使送风与回风的差值保持恒定，以满足构筑物排风的需求。

三、变风量（VAV）系统基本构成

1、室内变风量温控器

2、变风量末端（VAVBOX）——带有控制器、传感器、风阀、BOX箱体及其他辅助设施

3、风道静压测量装置

4、变风量空调机（带有变频器）

四、调试常见问题和对策

1送风量不足：

主要原因：1.主风道风阀没打开，2.VAV末端一次风阀失灵，3.管道制造安装不合要求，4.漏风量大，5.系统的定静压值设定偏低，6.风柜风机反转

变风量智能空调控制方案

第一节系统特点

1、集成一体化结构VAV控制器

江森公司的VAV控制器采用先进的集成一体化结构VMA控制器，它集DDC控制器、压差变送器、风门驱动器为一体，直接安装于末端单元风阀轴上，省却了外置接线及安装时间。

2、增强型步进电机驱动器

VMA的风门驱动器率先采用增强型步进电机驱动器，驱动马达反应快捷，由全开至全关只需30秒，大大节省了调节及平衡VAV末端单元的时间，电机运行宁静（小于35Db）、精确圆滑（23k位置）。步进电机快捷及准确地因需求控制风阀位置，减少位置震荡及运行时间。

VMA具有真实的阀位反馈，可以清楚的知道阀门是否卡住，或在轴连接处产生滑动。同时真实的阀位反馈信息又是实现变静压控制的最基本条件。

3、专利技术PRAC和P-adaptive算法

江森公司独家发明的自动调试-专利技术（比例自适应控制算法P-adaptive）及自动校验-独特的检测功能（模式识别适应控制算法PRAC）在美国获得专利技术，代表了目前VAV 末端控制领域最高水平。

许多HVAC控制厂家在控制器上采用缺省的PI控制参数，这些参数不一定合适，使用它们可能会导致较差的控制性能。并且，由于HVAC系统有时间动态特性，许多控制环路需要经常的再调整。这些动态特性是因HVAC系统的非线形特性及时间引起的负荷波动而产生的。HVAC系统的负荷随时间和季节的改变而改变。

PRAC的专利技术能自适应控制和调整PI反馈环路，从过程变化和设定点所感受到的值及PID控制环路的输出自动调整PI控制环路的比例带和积分时间。利用系统的阻尼范围和

基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告

一、引言

空调控制系统在现代建筑中起着至关重要的作用。随着节能减排的要求不断提高，变风量空调控制系统应运而生。本实验旨在研究基于串级控制的变风量空调控制系统的性能。

二、变风量空调控制系统概述

变风量空调控制系统是一种根据室内外环境及用户需求自动调节空调送风量的系统。该系统通过调节空调送风机的转速来实现变风量控制，以达到节能的目的。

三、串级控制原理及实现

3.1 串级控制原理

串级控制是将多个控制环节串联起来，通过级联控制的方式来提高系统的性能。串级控制可分为前馈串级和反馈串级两种。在变风量空调控制系统中，我们采用了反馈串级的方式。

3.2 串级控制实现

串级控制实现需要借助控制算法和传感器。首先，通过传感器获取室内外温度、湿度等环境参数。然后，将这些参数传入控制算法中，计算出合适的送风量设定值。最后，将设定值传入变风量空调控制器中，控制其输出的变风量。

四、实验设计及方法

4.1 实验目标

本实验的目标是验证基于串级控制的变风量空调控制系统的性能，并与传统控制系统进行对比。

4.2 实验流程

1.设置室内外环境参数；

2.激活空调控制系统；

3.采集变风量空调控制系统的输出变风量数据；

4.采集传统空调控制系统的输出变风量数据；

5.分析和比较两种控制系统的性能。

五、实验结果与分析

5.1 变风量空调控制系统的输出变风量数据

时间变风量

00:00:00 2000 m³

00:05:00 1800 m³

00:10:00 1600 m³

00:15:00 1400 m³

00:20:00 1200 m³

VAV变风量空调系统三种控制方式

V A V变风量空调系统三种控制方式

V A V变风量空调系统的基本原理正是通过改变送入各房间的风量（改变风量调节温度）来满足室内人员对房间不同温湿度的要求，确保室内温度保持在设计范围内，从而使得空气处理机组在低负荷时的送风量下降，空气处理机组的送风机转速也随之而降低，并自动适应室外环境对建筑物内温湿度的影响，真正达到所需即所供，据国外多年成熟工程案例测算，总能耗相比FC+新风空调系统可节约30%～40%，节能效果非常显著。

而对于Comifo康美风做的VAV变风量系统控制方式总体上可以分为三种：

一、定静压控制：其工作原理是在系统中由于VAV BOX 控制器根据室内负荷变化来调整末端出风量满足负荷要求。出风量的变化引起系统管路中静压变化，静压传感器测量静压变化并传递给风机变频器DDC，变频器DDC根据静压变化信号，去控制空调机电机转速，调

整总出风量，维持送风管路系统的静压恒定。

二、变静压控制：其工作原理是系统在满足室内负荷变化要求的情况下，尽量使VAV BOX处于全开状态（85-100%），保持系统静压降至最底。

三、总风量控制：其工作原理是让VAV BOX 控制器根据室内负荷变化，来调整末端出风量满足负荷要求，并将风量信号传递给变频器控制器。变频器控制器将所管辖范围内的每个末端风量搜集起来进行解偶分析计算后累加，去控制变频器，调整空调机电机转速，使送风量等于总末端风量之和。

变风量空调系统的控制介绍

变风量空调系统的控制简介

变风量空调系统的控制对于变风量空调系统能否正常工作具有非常关键的作用，一般来讲，变风量空调系统的控制可以分为三个环节：

·室内温度控制环节

·风机风量控制环节

·新风量控制环节

变风量空调系统的室内温度控制

变风量空调系统的室温控制环节主要是利用变风量末端装置和室内温度控制器来对室内温度进行控制。变风量末端装置按照补偿系统压力来

分类，一般有:

·压力有关型末端

·压力无关型末端

压力有关型末端装置直接受到室内温度控制器的控制，送入室内的风量除了和室内负荷有关外，还受到空调系统内的压力变化的影响；

压力无关型末端比压力有关型末端多了一套风量测量装置进行副控制，有时采用串级控制系统使得空调系统送风量与室内负荷相匹配，即根据空调房间室内温度实测值和设定值来计算房间当前送风量设定值然后根据送风量设定值和送风量实测值的差值来控制风阀的动作。

从实际使用结果来看，压力无关型末端比压力有关型末端在末端数量较多，各个末端使用状态经常变化的过程中，对于室内温度的控制具有超调，震荡小的优点.

下图为压力无关型室内温度控制环节示意图：

变风量空调系统的送风量控制

送风量控制环节是指利用控制信号来调节送风机频率，从而使得空调箱的送风量能够和各个末端的送风量需求相匹配。

变风量空调系统送风机的控制方法主要有:

·风机总风量控制法

·定静压控制法

·变静压控制法

风机总风量控制法是指直接将各个末端的送风量设定值之和作为送风机风量的设定值，然后将实测送风机送风量和设定值比较，利用差值来调整送风机转速控制送风量。采用风机总风量控制法的关键是能够得到空调箱在各种情况下的风机曲线，准确的直接对转速调整达到需要的风量.

变风量空调及其控制系统的研究

该系统节能高效运行的关键。本文通过对于变风量空调（Ａ）其控制系统各方面的探讨，指出变频调速与变静压控制的ＶＶ及
结合能有效提高变风量空调的节能水平。关键词：变风量空调；末端控制装置；控制模型
ＡｓｒｃｂｔａｔｌＴｈｐｒｔｎｏａｉｏｄｔｎｎｙｔｍｔｏｄｃａｇｎｈａｇ，ｏｉｆｓｅ，ｏｅｃｏｅｙａｄｅｏｅａｉｆｖｖａｒｃｎｉｏｉｇｓｓｅｗｉｌａｈｎｅａｄｃｎｅｈｗｓａｔｒｏｉｈｍｒｌｓｌｎ
根据变风量空调系统的特点结合控制技术在不断
改进ＰＤ控制算法的基础上积极寻找其它更为高Ｉ
级的控制方式，通过实践，逐步将最优控制、自
域的不同温度参数要求；能够根据负荷变化自动调节送风主机的运行频率以降低空调系统运行能
关于ＰＤ参数自整定的方法也相继问世，但随着Ｉ控制理论及应用范围的不断发展，控制对象也日
趋复杂，有些系统的过程模型难以建立，并且具

变风量系统基本原理与控制策略

一、变风量系统基本原理

变风量系统是一种能够根据室内环境需求自动调节送风量的空调系统。其基本原理是通过控制送风机的转速或风门的开度来实现送风量的调节，从而满足室内温度、湿度和新风需求。

1. 传感器采集室内环境参数

变风量系统中，通常会安装温度传感器、湿度传感器和二氧化碳传感器等，用于实时监测室内的温度、湿度和空气质量等参数。这些传感器将采集到的数据传输给控制系统。

2. 控制系统分析室内需求

控制系统会根据传感器采集到的室内环境参数，通过算法进行分析和计算，判断当前室内的温度、湿度和空气质量是否符合设定的要求。如果不符合要求，控制系统将根据设定的控制策略进行相应的调节。

3. 调节送风量

根据控制系统的分析结果，变风量系统会通过调节送风机的转速或风门的开度来调节送风量。如果室内温度过高，系统会增加送风量；如果室内温度过低，系统会减少送风量。通过不断调节送风量，系统可以使室内环境保持在一个舒适的范围内。

4. 实现新风控制

除了调节送风量，变风量系统还可以实现新风控制。新风是指从室外引入的新鲜空气，用于保持室内空气的质量。通过控制系统的指令，变风量系统可以自动调节新风量的大小，以满足室内的新风需求。

二、变风量系统的控制策略

变风量系统的控制策略主要包括温度控制、湿度控制和新风控制。

1. 温度控制策略

温度控制是变风量系统最基本的控制策略之一。系统会根据设定的温度范围，通过调节送风量来控制室内的温度。当室内温度超过设定的上限时，系统会增加送风量；当室内温度低于设定的下限时，系统会减少送风量。

浅谈变风量空调系统的控制方法

改变其开度来调节送风量。由于变风量系统中各末端装端装置阻力损失两部分组成。为保证所有的变风量末端置都在不断地调节各自的送风量，因而整个系统的静压装置在任何时候都能正常工作，管内各点的静压都应风是在不断变化着的。随压力变化的末端装置只要配以较大于变风量末端装置的最低工作压力。风机变风量方式灵敏的室内温度调节器，以将室温控制在舒适范围以主要有出口风阀节流调节、口导叶调节与变转速调＝可入
控制精度可以提高，够更好地满足使用要求，由于能但房间温度控制是通过变风量末端装置对风量的控它的结构较复杂，格也较贵，常使用在控制要求较价通制来实现的。是变风量系统的基本控制环节。由于变这高的场合。风量末端装置的送风量不仅取决于风阀的位置（开度），实现上述控制模式的技术方法主要有气动控制、电子控制和ＤＣ控制（接数字控制，ｉｅｔＤｇｔＪＤ直Ｄｒｃｉｉａ变时，口静压的增高会使送风量增大。当系统中有其Ｃｎｒ１。入ｏｔｏ）他末端装置做调节时，这会引起风道内的静压发生变化，因而末端装霞的送风量也会改变。所以从变风量末实际上还与入口处风道内的静压有关。当风阀的位置不

基于VAV变风量空调系统设计的探讨研究

基于V A V变风量空调系统设计的探讨研究

发布时间：2023-02-02T08:32:07.898Z 来源：《工程建设标准化》2022年第18期作者：黎宇

[导读] 本文着重对服务于多个空调区的变风量空调系统的缺陷进行设计优化分析。旨在为V A V变风量空调系统设计和调试优化控制提供一些参考。

黎宇

广东博意建筑设计院有限公司(广东佛山 528000)

摘要：V A V变风量空调系统因空气品质好、温控准确快速、舒适性好、节能性好、维修成本低越来越受市场欢迎。但V A V变风量空调系统也存在着造价高、安装调试复杂的问题。近些年来，就V A V变量空调系统的优化设计研究课题热度较高。本文着重对服务于多个空调区的变风量空调系统的缺陷进行设计优化分析。旨在为V A V变风量空调系统设计和调试优化控制提供一些参考。

关键词：变风量空调系统；设计；控制；节能

引言

变风量空调系统最初诞生于美国，相对普通的定风量空调系统，它的节能效果提升了30%～70%。由于能保持恒定送风温度，舒适度更高。变风量空调系统原理是利用温度传感器、DDC控制器、风阀驱动器等核心部件来自动控制风阀风量，进而实现对房间内温度和风量的控制。V A V变风量空调系统采用一次回风或多变量集中设计，在每个空间内各设一个回风口，以及多个变风量送风口，由室内温度控制器控制末端装置送风量依据各送风口的送风量调节风机转速，节能效果明显。研究V A V变风量空调系统设计优化对提升其节能效果和调试控制优化有着重要的意义。

一、V A V变风量空调系统构成

V A V变风量空调系统由一次风处理空调机组、消音器、回风机（需要时设置）、变风量末端装置、DDC数字控制器等构成。简言之由一次风处理空调机组与变风量末端装置构成，主要部件包括风速传感器、箱体及附件、控制器、温控器、风阀/驱动器等。其末端装置分为多种类型：单风道型V A V末端装置由温度传感器、风速传感器、电动调节风门、控制器及金属箱体等构成，通过调节风门控制室内温度。再热型V A V末端装置在单风道型V A V末端基础上增加了再热装置。风机动力型V A V末端装置是在其箱体中内置了增压风机。末端装置类型的不同也决定了V A V变风量空调系统设计的节能效果和调式控制的方式方法不同。

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7期总170期

July.2007 No.7

Total No.170

变风量空调系统控制方法研究

摘要:简要介绍了变风量空调系统的概念及特点，对变风量末端装置和变风量系统的一些控制方法作了分析，详

细论述了变风量空调系统中的定静压控制方法、变静压控制方法和总风量控制方法的控制机理，并借助MATLAB仿真软件绘制出定静压控制的仿真曲线。

关键词:变风量空调系统；末端装置；定静压控制；变静压控制；总风量控制

中图分类号:TU831.3+5 文献标识码:B 文章编号:1002-3607（2007）07-0031-02

（1.西安建筑科技大学，西安 710055；2.陕西省设备安装工程公司，西安 710068）

李传东1 田应丽1 李松2 冯璐2

1 概述

变风量空调系统（VAV）是通过变风量末端装置调节送入房间的风量或新回风混合比来保证房间温度的，同时相应变频调节送、回风机来维持有效、稳定运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源的一种高效的全空气系统[1]。

变风量空调系统具有以下的特点：①能实现局部区域的灵活控制，可根据负荷的变化或个人的舒适要求自动调节自己的工作环境。不用再加热方式或双风管方式就能适应各种室内舒适要求或工艺设计要求，完全消除再加热方式或双风管方式带来的冷热混合损失。②由于变风量空调系统能够自动调节送入各房间的风量，在考虑同时使用系数的情况下能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。③变风量空调系统属于全空气系统，因此具有全空气系统的特点，可以利用新风消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉变问题。

变风量空调系统比定风量空调系统多了末端装置和风量调节功能，也使其有了一整套由若干个控制回路组成的控制系统。至少有这样两个闭合的控制环路：根据室内温度偏差调节风阀以保证合适的支路流量；根据风道内静压偏差调节风机转速或入口导叶阀来保持主风道压力。其中支路流量控制可由变风量末端来实现，而送风机的控制则因为和机组内回风、混风、排风控制的相互影响及风机能耗问题，存在着不同的控制方法。

2 变风量末端装置的控制

变风量末端装置是变风量系统的一个主要设备。室

温控制就是依靠变风量末端装置对风量的控制来得以实现的。根据末端装置类型的不同，控制方式分为压力有关型和压力无关型。

若采用压力有关型末端装置，则只能实行单回路控制，根据室内温度实测值与设定值的偏差直接输出控制信号来调节末端装置的风阀，从而调节送风量，达到对室内温度的控制。

若采用压力无关型末端装置，则可进行温度的串级控制。根据室温测定值和设定值的偏差向风量控制回路给出设定风量，风量控制回路再根据设定风量和测定风量的偏差给出风阀的阀位信号，从而调节送风量，达到对室温的控制。其中温度控制器为主控制器，风量控制器为副控制器，二者构成串级控制环路。当房间温度变化时，室内温度控制器输出偏差信号不再直接调整风阀开度，而是去修正风量设定值，这样就不会产生采用压力有关型变风量末端装置时，由于控制器根据温度偏差直接对风阀进行调整所引起的VAV系统的振荡。

在部分负荷时，系统内变风量末端装置调节的结果使整个管道系统的阻力增加，系统的风量减少了，这时管道内的静压将增加，而导致系统漏风增加，还可能使风机处于不稳定状态工作，变风量末端装置还因阀门关得小而调节失灵，另外过度节流会导致噪声增加。因此在VAV末端装置调节的同时，还应对送风量与送风机进行有效的控制。

3 变风量空调系统的控制方法

3.1 定静压控制法

·通风空调安装技术·

第7期No.7

3.1.1 控制方法的理论依据。所谓定静压控制，就是在送风系统管网的适当位置设置静压传感器，测量该点的静压。送风机的风量控制以送风管的静压为目标值，通过调节风机的运转频率，维持送风管的静压恒定。

在定静压控制中，静压传感器的安装位置即压力测点的位置决定系统的能耗和稳定性。测压点距风机出口越近，当负荷减小时，不利于风机的节能运行，同时由于此时末端装置在较大进出口的压差下工作（即较小风阀开度下工作），会使系统的噪音增大；如果测压点靠近系统的末端，当系统负荷减小时，由于定压点前管路阻力随风量减小，风机实际工作静压小，故该方式有利于节约风机能耗。但这时如定压点前的末端装置仍在设计负荷工况下工作，由于其风机入口处静压低于设计值，有可能会造成这部分区域的送风量不足，综合考虑在实际工程应用中，定压点的位置通常选择在该点之前管路阻力是总阻力的2/3处，压力大致为250～375Pa左右。[2][3]

3.1.2 控制特性分析。

①定静压控制法是变风量空调系统最早发展起来的比较成熟的一种控制方法，控制比较简单，易于实现。

②静压传感器的设置位置很难确定，往往是根据经验值来定，科学性差。③在复杂管路上，如双风管系统时，静压传感器的设置数量也很难确定，以及它们之间的关系怎样也值得商榷。④由于系统送风量由某点静压值来控制，不可避免会使得风机转速过高，达不到最佳节能效果。

3.2 变静压控制法

3.2.1 控制方法的理论依据。变静压控制同样需要对风管静压进行检测，但其静压设定值是随负荷变化而改变的，在适应所需风量要求的同时，尽量使静压保持允许的最低值，以最大限度节省风机的能耗，也称为最小静压法。

变静压控制方法的关键是如何确定静压设定值的算法，一般静压设定值的变化是由变风量末端阀位信号来决定，具体控制方法如下：①变风量末端装置有一个（或二个）阀位大于95%→系统静压偏低→调节并提高风机转速。②变风量末端装置有一个阀位信号处于75%～95%→风量满足，系统静压适中。③变风量末端装置所有阀位均小于75%→系统静压过高→调节并降低风机转速。

3.2.2 控制特性分析。

①节能效果明显：变静压控制方法的控制思想是尽量使VAV空调系统的风阀处于全开状态，把系统的静压降至最低，因而能最大限度地降低风机转速，达到节能的目的。

②由于最大限度地降低了风管内静压，使得各VAV装置的入口静压保持最低，提高系统节能效率的同时可降低VAV装置的噪声。

③对风管的分布设计，即对系统的静压分布没有任何要求，适用于各种送风管网系统。

④由于必须使用风阀开度传感器，增加了投资成本的同时也使控制更加复杂，调试更加麻烦。

⑤风阀开度信号的反馈对风机转速的调节有一个滞后的过程，因此必须确定合理的延迟时间，以保证风机转速调节效果已对末端的流量调节产生作用。

3.3 总风量控制法

3.3.1 总风量控制法的提出。传统的变风量空调系统控制方法一直视静压为调节风机转速的唯一参数，但无论是定静压和变静压两者均存在许多不足之处，定静压方法控制简单，但风机能耗较高，末端阀位多处于偏小状态，相应地带来了噪声问题；变静压方法虽然能最大限度地节省风机能耗，但控制算法复杂，实现较为困难。此外，这两种方法均使用压力控制，系统就必然有不稳定的因素。

在变风量控制系统中，排除机组的控制环节后，风系统中只有房间温度控制环节和风机转速控制环节，风机转速如果不使用静压控制，可能的方法就是对风机实行某种前馈控制。故充分利用计算机的强有力的计算功能，算出风机合适的转速来直接控制风机。

3.3.2 总风量控制法的基本原理。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空调系统的控制方法。

根据风机相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速是一个正比关系。根据这一正比关系，在设计工况下有一个设计风量和设计转速，在运行过程中有一要求的运行风量自然可以有对应这一要求

变风量空调系统控制方法研究