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浅谈中央空调VAV变风量系统节能技术

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浅谈中央空调VAV变风量系统节能技术

发布日期:2018-07-16 作者: 点击:

贵州空调节能浅谈中央空调VAV变风量系统节能技术


变风量系统(Variable Air Volume System, VAV系统)于20世纪60年代诞生在美国,根据室内负荷变化或室内要求参数的变化,保持恒定送风温度,自动调节空调系统送风量,从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行,所以,风量的减少带来了风机能耗的降低。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。

与常规全空气系统的区别

VAV系统最主要的特点就是每个房间的送风入口处装一个VAV末端装置,该末端装置实际上是一个风阀,调整此风阀以增大/减少送入房间的风量,从而实现对各个房间温度的单独调节。

适用场合

当一套全空气空调系统所带各房间的负荷变化情况彼此不同,或各房间要求的设定值彼此不同时,VAV是一种解决问题的有效方式。

优缺点

降低风机能耗

有效降低再热量

系统灵活性高

控制系统复杂

系统稳定性较差

2 VAV系统控制策略

第一代基本控制策略 - 定静压法

所谓定静压法控制,是在送风系统管网的适当位置(常在风机到系统末端的2/3处)设置静压传感器,在保持该点静压值一定的前提下,贵州空调节能通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量。

第二代基本控制策略 - 变静压法

所谓变静压法控制,就是在保持每个VAV末端的阀门开度在85%-100%之间,即在使阀门尽可能全开和风管中静压尽可能减小的前提下,通过调节风机频率来改变空调系统的送风量。

第三代基本控制策略 - 总风量法

总风量控制法是根据各个VAV末端的最佳需求风量之和作为系统需求总风量,与系统实时运行总风量进行对比修正,从而控制风机转速,以改变系统送风量。

以上三种控制法忽视了送风温度、节能循环与系统风量平衡等其它环节的控制,因而是不全面的。随着我们对VAV系统控制认识的不断研究和深入,第四代VAV系统基本控制策略即TDC理论被提出,贵州空调节能进行了有效的工程实践。该控制策略全面地涉及到房间温度控制、系统送风量、送风温度、节能循环和系统风量平衡五大基本环节的控制。

3TDC法:全面数字化控制法

概念

基于现代计算机网络控制技术在楼宇自控系统的应用

通过全面收集并计算变风量空调系统在房间温度、系统送风量、送风温度、节能循环和风量平衡五个控制环节的技术参数

采取尽可能科学而非经验的控制手段

达到舒适而节能的控制目的

4五大控制环节

一、房间温度控制

通过VAV BOX周边控制来实现。

房间中温度传感器采集到的房间温度Troom与设定温度Tset通过温度控制器计算出房间所需风量,该风量与设置在VAV BOX中的流量传感器采集到的测量流量作为VAV BOX控制器的输入,输出信号控制变风量阀开度。

二、系统送风量控制

通过AHU周边控制来实现,这里介绍变静压与总风量双重控制法,贵州空调节能通过变静压法来不断修正总风量法的设计转速。

其一:根据温差(积分比例等)计算出来的各个房间的实时最佳需求风量,从而得到VAV系统的实时最佳需求总风量,进而计算出修正转速Δf1;通过VAV控制器计算出来的实时运行风量,从而得到VAV系统实时运行总风量,进而得出预测转速f0。f1=f0 + Δf1,此为第一重控制。

其三:根据系统所有VAV BOX的阀位反馈修正初始转速Δf2,为第二重控制。

风机实际转速应为f=f0 + Δf1 + Δf2。

三、送风温度控制

通过AHU周边控制来实现。这里介绍最小送风量法,所谓最小送风量法,对夏季工况而言,是指以某一个风量值作为临界值,当实际送风量小于该临界值时,就提高送风温度以维持室内较好的气流组织的控制方法。工程实际中多采用最大送风量的60%为临界值,即当实际风量小于该值时,将送风温度提高0.5℃或1℃。

四、经济循环控制

通过BA系统控制来实现。VAV系统之所以被称为节能型空调系统,主要体现在其三个节能途径:

通过变频节省风机能耗

通过新、排风全热交换器回收热(冷)量

利用室外低温低焓空气供冷,实现自然冷却 (Free Cooling)

五、系统风量平衡控制

通过BA系统控制来实现。在大型VAV系统中,经常采用回风顶棚静压箱的方式,此时空调箱的选型与设计尤为关键。具体的工程设计中,通常有如下三种选择:

独立送风机加排风机空调系统

送风机加减压风机空调系统

送风机加回风机空调系统

5 VAV末端设备

变风量末端装置VAV Box是变风量空调系统的关键设备之一,空调系统通过末端装置调节送风量,跟踪负荷变化,维持室温。VAV Box的品种繁多,按送风方式可分为单风道型、(串、并联)风机动力型、诱导型、旁通型变风量末端等,一般我国建筑VAV系统多使用单风道型和风机动力型末端装置。

6小结

中央空调变风量系统通过调节末端送风量来适应不同房间或区域负荷的变化,从而调整系统总送风量,配合余热回收装置以及(空气、水)节能器,具有较大的节能潜力。但VAV系统的控制难度比较大,采用TDC法结合先进的BA系统技术可较全面地实现对中央空调变风量系统的数字化控制,在近年的工程中也得到了普遍应用。


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