(1)送风量调节
图B1-2/14为一典型的VAV系统:
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一般楼宇的VAV系统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或变频调速风机。调整风阀的阀位或风机的转速以增大/减少送入房间的风量,从而实现增加或减少对房间冷量的供应。当一套全空气空调系统所带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。每个VAV末端装置需要一套PID回路调节。*简单的控制方式是根据房间温度实测值与设定值之差,直接调整末端装置中的风阀。这样做,当某个房间温度达到要求值时,由于其它房间风量的变化或总的送风机风量有所变化导致连接末端装置风道处的空气压力有变化,从而使这个房间的风量变化。由于房间热惯性较大,在此瞬间房间温度并不变化。待房间温度发生足够大的变化后,再对风阀进行调整,又会反过来影响其它房间的风量,并引起温度变化,这样各房间风阀不断调节,风量和温度不断变化,导致系统不稳定。一种改进的方法是采用“压力无关”的末端装置。此种末端上装有风量测量装置,房间温度的变化不再直接改变风阀开度,而是去修正风量设定值。风阀则根据实测的风量与风量设定值进行调整。这样,当某房间风量由于风道内压力变化而变化时,PID回路调节会直接调整风阀,以维持原来的风量,房间温度不会由此引起波动。
图B1-2/15为广州地铁五号线车站大系统的VAV系统示意图。
可以看出广州地铁站大系统的VAV系统和以往的VAV系统相比,AFB0424SHB具有一定的特殊性,这个特殊性为我们的系统带来了极大的简化。其调节的房间是站厅和站台,由于站厅和站台相通,因此采用一个PID回路调节,可认为调节的房间只有一个。这样,就不会出现上面多房间调节所说的因为压力的变化而导致的不稳定,所以我们没有必要去考虑风量的测量,我们可以直接认为风量只和风机的转速有关(其论证方法参见关于图 B1-2/19A的论证),具体风量公式参见回排风控制的方法一。
(2)回风机的控制
地铁车站大系统 VAV还应*保*车站里不会出现太大的负压或正压,因此,回风机的转速也需要调节使回风量与变化的送风量相匹配。回风量调节方法有二:
方法一,在送风道和回风道分别安装一个压力变送器,具体算法如下表B1-2/10:
参数: (注意,KQ的设定值必须大于1)
表B1-2/10:
2)送排风量与各参数关系(K为常量)
送风量与各参数关系: SF_Q=K×SF_P1×SF_P2×SF_V
排风量与各参数关系: PF_Q=K×PF_P1×PF_P2×PF_V
3)计算
送排风量比: KQ= SF_Q/ PF_Q
送排风口压力比: KP1=SF_P1/ PF_P1
送排风机功率比: KP2=SF_P2/ PF_P2
送排风机转速比: KV= SF_V/ PF_V
KQ= KP1×KP2×KV
由上式可得:AFB0424SHB
KV=KQ/(KP1×KP2)= SF_V/ PF_V
因此:PF_V=(KP1×KP2/ KQ)×SF_V (公式2-1)
回路调节如图 B1-2/16示:
方法二:在室内安装一个压力变送器,具体算法是通过回路调节,*保*室内稍有正压。回路调节如图 B1-2/17示:
建议广州地铁五号线设风量或风压检测装置,应用上述的方法之一。
如果广州地铁不设风量或压力检测装置。此时,不能直接按照室内压力对回风机进行控制,由于送风机在维持送风道中的静压,其工作点如图 B1-2/18(定出口压力时风机工况的变化)那样随转速变化而变化,送风量并非与转速成正比。而回风道中如果没有可随时调整的风阀,回风量基本上与回风机转速成正比。因此不能简单地让回风机与送风机同步地改变转速。实际工程中可行的方法是同时测量总送风量和总回风量,调整回风机转速使总回风量总是略低于总送风量,即可维持各房间稍有正压。
在这种工程环境下,我们可以忽略风压,采用“随动”的方法来实现(即排风机转速按比例随送风机转速动作),为什么可以忽略风压?请参见图 B1-2/19A的实验结果(图 B1-2/19A、图 B1-2/19B、图 B1-2/19C是以往工程中空调系统的实验结果),然后再作具体分析。
图 B1-2/19A (风量和转速关系实验结果)
图 B1-2/19B(风机定风量控制时的转速调节曲线)
图 B1-2/19C(风机定风量控制时压力曲线)
图 B1-2/19A中,模拟通过置末端风阀为全开位,改变风机转速,得到一系列系统总风量与转速的对应关系, 从图中也可以清楚地看出两者之间的正比关系。广州地铁大系统的末端没有这些风阀限制,因此可以认为和上述实验结果类似。
综上所述,我们得到了一个很重要的结论:那就是风道的阻力特性变化不大的情况下,可以认为风量与风机转速成正比关系。
再看图 B1-2/19B和图 B1-2/19C,这是模拟恒定风量时的转速和压力曲线,恰好证明了我们的结论的准确性。
具体算法如下:
控制回风机转速与送风机转速同时按比例变化。这时,风道内静压不是恒定而是随风量变化,但风道的阻力特性变化不大,送风机的工作点变化不大,因此送风机风量近似与转速成正比,于是回风机转速即可与送风机同步。由于总风量近似正比于送风机转速,由此可估计出不同转速下所需要的*小新风比,以*保*系统有足够的新风量,用这个*小新风量即可作为新排风机此时刻转速的下限。
具体公式算法见公式2-1,即PF_V=(KP1×KP2/ KQ)×SF_V,如果忽略压力的影响,那么KP1=1,所以PF_V=(KP2/ KQ)×SF_V。
令a= KP2/ KQ,那么PF_V=a×SF_V,即排风机的转速随送风机的转速按比例随动。
上述控制效果当然不如带有风量或风压测量装置的系统,但如果送回风道设计恰当,变频风机选择合适,一样可以获得较好的运行品质。(图 B1-2/20是某风机在不同控制方式下性能曲线图,仅供参考)