【摘要】本文試圖建立一小套VAV空調(diào)系統(tǒng)全面數(shù)字化控制理論,并將之成功地應(yīng)用于具體的工程項(xiàng)目實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】全面數(shù)字化控制，總風(fēng)量控制

一、VAV系統(tǒng)控制的現(xiàn)狀與發(fā)展

VAV系統(tǒng)在中國(guó)一直運(yùn)行不太良好的原因是什么？我們經(jīng)常被問(wèn)到這樣的問(wèn)題。為慎重起見(jiàn)，我們調(diào)查了北京，上海，杭州，蘇州等十幾個(gè)項(xiàng)目，有如下二個(gè)方面原因值得引起我們國(guó)人的重視：

1：可能不僅國(guó)內(nèi)，而是在世界范圍之內(nèi)，空調(diào)與自控***之間存在的空白與鴻溝，致使在工程設(shè)計(jì)，施工，安裝，調(diào)試等各個(gè)方面存在有明顯的脫節(jié)與敷衍。由此可見(jiàn)，VAV系統(tǒng)還不是一門(mén)非常成熟的技術(shù)，我們有責(zé)任將其變成一門(mén)更加成熟的科學(xué)。

2：除了小部分項(xiàng)目在以總風(fēng)量控制方式運(yùn)行外，許多項(xiàng)目事實(shí)上一直以定靜壓或定風(fēng)量方式在運(yùn)行。這很有可能是一種國(guó)際范圍內(nèi)的普遍現(xiàn)象，因?yàn)槲覀儾](méi)有理由相信國(guó)外的工程技術(shù)采用了更為先進(jìn)的技術(shù)，很有可能他們也與我們一樣在探索之中。

對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，我們認(rèn)為還是比較好解決的，通過(guò)二個(gè)***的彼此拓展，再建設(shè)幾座互通的橋梁（也就是幾個(gè)相關(guān)的數(shù)學(xué)方程式）就可以了，事實(shí)上我們已經(jīng)解決得差不多了。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，就比較復(fù)雜了，盡管在技術(shù)上我們已找到了解決的答案，但牽涉到商業(yè)利益和國(guó)家尊嚴(yán)。但至少告訴我們：先進(jìn)的變風(fēng)量“雕蟲(chóng)小技”的發(fā)展恐怕還得靠自己。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與在暖通空調(diào)的應(yīng)用，VAV系統(tǒng)控制技術(shù)找到了一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展平臺(tái)，在2000年之前，至少在國(guó)內(nèi)，人們主要關(guān)注的仍然是單一的送風(fēng)量控制環(huán)節(jié)，我們不妨總稱之為VAV系統(tǒng)的部分控制策略，按時(shí)間發(fā)展次序，可簡(jiǎn)單的分為三代，即：

第一代基本控制策略：始于上世紀(jì)60年代，被稱為定靜壓法控制；

第二代基本控制策略：始于上世紀(jì)80年代，被稱為變靜壓法控制；

第三代基本控制策略：始于上世紀(jì)90年代末，被稱為總風(fēng)量法控制。

以上三種控制，忽視了送風(fēng)溫度，節(jié)能循環(huán)與系統(tǒng)風(fēng)量平衡等其他環(huán)節(jié)的控制，因而是不全面的。但隨著我們?cè)诳茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐二方面對(duì)VAV系統(tǒng)控制認(rèn)識(shí)的不斷深入，我們認(rèn)為也許現(xiàn)在正是描繪一個(gè)全面而完整的學(xué)術(shù)體系的時(shí)候了，我們不妨稱之為VAV系統(tǒng)的全面數(shù)字化控制理論，簡(jiǎn)稱為T(mén)DC理論，不妨稱之為第四代基本控制策略，始于2006年，由中國(guó)上海大智科技公司率先提出并進(jìn)行有效的工程實(shí)踐，全面地涉及到房間溫度控制，系統(tǒng)送風(fēng)量，送風(fēng)溫度，節(jié)能循環(huán)與系統(tǒng)風(fēng)量平衡等五大基本環(huán)節(jié)的控制。在暖通空調(diào)***的發(fā)展史上，希望通過(guò)我們的努力把變風(fēng)量技術(shù)由經(jīng)驗(yàn)變成一門(mén)科學(xué)，或者由對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)的依賴變成對(duì)科學(xué)技術(shù)的信心。

1.1：第一代基本控制策略：定靜壓法控制

所謂定靜壓控制，是在送風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)的適當(dāng)位置（常在離風(fēng)機(jī)2/3處）設(shè)置靜壓傳感器，在保持該點(diǎn)靜壓一定值的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)受電頻率來(lái)改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。

定靜壓法控制原理圖

1.2：第二代基本控制策略：變靜壓法控制

所謂變靜壓控制，就是在保持每個(gè)VAV末端的閥門(mén)開(kāi)滿在85%-100%之間，即使閥門(mén)盡可能全開(kāi)和使風(fēng)管中靜壓靜可能減小的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)受電頻率來(lái)改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。

變靜壓法控制原理圖

1.3：第三代基本控制策略：總風(fēng)量法控制

總風(fēng)量法控制又分為單一總風(fēng)量法控制和雙重總風(fēng)量法控制。在這里我們不妨介紹Hony-2001總風(fēng)量法，即大智科技總風(fēng)量法，我們通過(guò)抓住兩個(gè)非常有用的參數(shù)，其一是我們大智科技計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)最佳需求風(fēng)量值，即我司根據(jù)溫差（積分比例等）計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)最佳需求風(fēng)量，我們不妨稱之為Gi-demand，我們據(jù)此可以方便地計(jì)算出VAV系統(tǒng)實(shí)時(shí)最佳需求總風(fēng)量，即∑Gi-demand。其二是VAV控制器計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)運(yùn)行風(fēng)量值，我們不妨稱之為Gi-run，我們同樣可以據(jù)此計(jì)算出VAV系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行總風(fēng)量，即∑Gi-run。抓住了這兩個(gè)總風(fēng)量值，就可以方便地實(shí)現(xiàn)總風(fēng)量法控制了。以上控制***稱Hony-2001總風(fēng)量控制法。

Hony-2001總風(fēng)量法控制原理圖

1.4：第四代基本控制策略：全面數(shù)字化控制法（專利號(hào)：ZL2007100263527）

1.4.1：TDC法的概念

所謂TDC法就是:1：基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在樓宇自控系統(tǒng)的應(yīng)用；2：通過(guò)全面收集并計(jì)算變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)在房間溫度，系統(tǒng)送風(fēng)量，送風(fēng)溫度，節(jié)能循環(huán)和風(fēng)量平衡等五個(gè)控制環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)；3：采取盡可能科學(xué)而非經(jīng)驗(yàn)的控制手段；4：達(dá)到舒適而節(jié)能的控制目的的***。

1.4.2：TDC法的系統(tǒng)控制模型（平面圖）

1.4.3：TDC法的系統(tǒng)控制模型（系統(tǒng)圖）

1.4.4：TDC法的五個(gè)基本控制環(huán)節(jié)

1：房間溫度控制（Spacetemperature）：VAVBOX周邊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2：系統(tǒng)送風(fēng)量控制（Supplyfanvolume）：AHU周邊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3：送風(fēng)溫度控制（Supplyairtemperature）：AHU周邊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4：經(jīng)濟(jì)循環(huán)控制（Economycyclecontrol）：BA控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5：系統(tǒng)風(fēng)量平衡控制（proportioningSAandRA）：BA控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

二、第一個(gè)控制環(huán)節(jié)——VAVBOX的溫度控制

2.1：VAVBOX的溫度控制模型

T_room：控制的溫度T_set：各房間的溫度

Gi-run：末端所測(cè)的流量Gi-demand：末端需求流量

L0=∑Gi-run：所測(cè)的總風(fēng)量Ld=∑Gi-demand：需求的總風(fēng)量

2.2：VAVBOX的基本控制參數(shù)

nT_room：被控房間的實(shí)時(shí)溫度

nT_set：被控房間的設(shè)定溫度

nGi-run：VAVBOX末端所測(cè)的流量

nGi-demand：VAVBOX末端需求流量

Gi-demand=QMIN+(QMAX-QMIN)*(T_room-T_set)/3

這里，設(shè)定比例積分帶為3。

nL0=∑Gi-run：所有VAVBOX實(shí)測(cè)風(fēng)量之和

nLd=∑Gi-demand：所有VAVBOX需求風(fēng)量之和

2.3：流量傳感器的增益系數(shù)（專利號(hào)：ZL2007100263543）

2.3.1：畢托管的風(fēng)量增益系數(shù)K

定義畢托管的風(fēng)量增益系數(shù)為

式中，QDDC為DDC面板顯示一次風(fēng)量，m3/h；Q為噴嘴等標(biāo)定設(shè)備實(shí)測(cè)一次風(fēng)量，m3/h。

對(duì)于某VAV末端的一次風(fēng)量測(cè)試記錄如下表所示。

某VAV末端一次風(fēng)量測(cè)試記錄

工況

噴嘴前后靜壓差（Pa）

噴嘴實(shí)測(cè)風(fēng)量

（m3/h）

DDC顯示風(fēng)速

（ft/min）

DDC顯示風(fēng)量

（m3/h）

K

1

77

314

1355

437

1.39

2

118

390

1610

519

1.33

3

165

462

1852

599

1.30

4

228

544

2092

676

1.24

注：（1）工況1-4采用φ100的標(biāo)準(zhǔn)流量噴嘴；

（2）各工況下噴嘴前后靜壓差及DDC動(dòng)壓、DDC風(fēng)量均為三組測(cè)量值的平均值。

由上表的結(jié)果可以看出，DDC的風(fēng)量增益系數(shù)K隨一次風(fēng)量的增大而逐漸減小，利用最小二乘法，回歸得到K與QDDC的關(guān)系式為

根據(jù)上表測(cè)試記錄，作出VAV末端裝置一次風(fēng)的特性曲線如下圖所示。

圖：某VAV末端裝置一次風(fēng)特性曲線

2.4：VAVBOX的特征方程式（專利號(hào)：ZL2007100263559）

在實(shí)際使用中，我們認(rèn)為最好用另一個(gè)系數(shù)直接輸入DDC中，這個(gè)系數(shù)可以被稱為調(diào)試系數(shù)，是連接暖通與自控***的“橋梁”，定義如下：

其中，Q為噴嘴等標(biāo)定設(shè)備實(shí)測(cè)一次風(fēng)量，m3/h；為畢托管實(shí)測(cè)動(dòng)壓，Pa。

三、第二個(gè)控制環(huán)節(jié)——VAV系統(tǒng)送風(fēng)量控制

3.1：?jiǎn)我豢傦L(fēng)量控制法——比率法

所謂比率法，就是根據(jù)VAVBOX末端所測(cè)風(fēng)量之和L0(L0=∑Gi-run)與設(shè)計(jì)最大風(fēng)量QMAX之比來(lái)確定某一時(shí)刻空調(diào)箱變頻器的頻率f。具體過(guò)程如下：

1：確定在一定管路特性曲線下（比如風(fēng)閥全開(kāi)），空調(diào)箱送風(fēng)量Q=F(f，QMAX)的函數(shù)關(guān)系；

2：計(jì)算VAVBOX末端某一時(shí)刻所測(cè)風(fēng)量之和L0(L0=∑Gi-run)；

3：根據(jù)L0/QMAX的比例，確定某一時(shí)刻空調(diào)箱變頻器的頻率f

該***是一種非常實(shí)用，而且簡(jiǎn)單可靠的控制***。盡管精確度不是很高，但是用于VAV系統(tǒng)的舒適控制已經(jīng)足夠了，其節(jié)能效果一定比第一代定靜壓控制好，比第二代變靜壓控制可能要差一點(diǎn)，但是切實(shí)可行！

3.2：雙重總風(fēng)量控制法——步長(zhǎng)法與內(nèi)插法

3.2.1：Hony-2001雙重總風(fēng)量法（專利號(hào)：ZL2005100246553）

其一是我們大智科技計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)最佳需求風(fēng)量值，即我司根據(jù)溫差（積分比例等）計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)最佳需求風(fēng)量，我們不妨稱之為Gi-demand，我們據(jù)此可以方便地計(jì)算出VAV系統(tǒng)實(shí)時(shí)最佳需求總風(fēng)量，即∑Gi-demand。

其二是VAV控制器計(jì)算出來(lái)的實(shí)時(shí)運(yùn)行風(fēng)量值，我們不妨稱之為Gi-run，我們同樣可以據(jù)此計(jì)算出VAV系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行總風(fēng)量，即∑Gi-run。抓住了這兩個(gè)總風(fēng)量值，就可以方便地實(shí)現(xiàn)總風(fēng)量法控制了。

3.2.2：Hony-2001雙重總風(fēng)量法控制環(huán)路圖

要確定實(shí)際轉(zhuǎn)速f，關(guān)鍵在于如何確定f0和△f。

3.2.3：預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)速f0的確定

理論上f0的確定應(yīng)從變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)的L-f曲線中得出（即流量與頻率）得出，但在實(shí)際工程中，這根曲線是不存在的，我們所悉知的管路特性曲線也一直在“無(wú)序而頻繁”的變動(dòng)，即使是在某個(gè)固定頻率下，也不能在理論上確定其運(yùn)行工況點(diǎn)。

那么我們Hony-2001是如何確定f0的呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，我們采用分頻法，即在變頻器的有效頻率范圍內(nèi)如20Hz-50Hz這一區(qū)間內(nèi)，在房間末端VAV風(fēng)閥全開(kāi)的前提下（即在風(fēng)管特性曲線不變的前提下），通過(guò)DDC計(jì)算出每個(gè)區(qū)間點(diǎn)的風(fēng)量。如果采用△f0=5Hz，那么，我們就將20Hz-50Hz分成20-25，25-30，30-35，40-45，45-50等6個(gè)分頻小區(qū)間，每一個(gè)區(qū)間點(diǎn)的風(fēng)量值可直接通過(guò)DDC計(jì)算出來(lái)，這實(shí)際上就是空調(diào)箱在末端風(fēng)閥全開(kāi)時(shí)，在某一頻率點(diǎn)的∑Gi-run值，由于此時(shí)VAV末端風(fēng)閥全開(kāi)，我們將這個(gè)值記為∑Gi0-run。

在具體的工程實(shí)踐中，在某一時(shí)刻，我們只需要比較確定真正的∑Gi-run風(fēng)量值落在某一分頻區(qū)間就可以了，如若∑Gi-run=8500m3/h，落在35-40Hz分頻區(qū)內(nèi)，我們就可以確定f0=35Hz。

3.2.4：步長(zhǎng)法—修正轉(zhuǎn)速△f的確定***之一

從f0的確定我們可以看出，f0只是一個(gè)粗略值，相當(dāng)于我們過(guò)去使用的礦石收音機(jī)的粗調(diào)頻率，是有一定誤差和出入的。因此我們需要修正轉(zhuǎn)速△f來(lái)予以不斷的修正。于是我們大智科技公司引入了最佳需求總風(fēng)量∑Gi-demand的概念，對(duì)于△f我們已經(jīng)探索或正在探索多種理論表達(dá)方式，如最直接而方便理解的理論表達(dá)式就是采用步長(zhǎng)法控制。計(jì)算如下：

若：（∑Gi-demand-∑Gi-run）/∑Gi-run＞1%

則：△f=-1f=f0+△f

若：-1%≤（∑Gi-demand-∑Gi-run）/∑Gi-run≤1%

則：△f=0f=f0+△f

若：（∑Gi-demand-∑Gi-run）/∑Gi-run＜-1%

則：△f=-1f=f0+△f

3.2.5：內(nèi)插法—修正轉(zhuǎn)速△f的確定***之二

修正轉(zhuǎn)速△f的計(jì)算公式如下：

△f=（∑Gi-demand-∑Gi-run）/（∑Gi0+1-run--∑Gi0-run）*△f0

則：f=f0+△f

3.3：高級(jí)控制策略——模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

3.3.1：模糊PID自整定控制***（有待進(jìn)一步研究）

3.3.2：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（有待進(jìn)一步研究）

3.4：復(fù)合控制法之一——定靜壓與總風(fēng)量的復(fù)合控制

定靜壓與總風(fēng)量雙重控制法，就是將定靜壓法的簡(jiǎn)單可靠與總風(fēng)量法的先進(jìn)直觀相結(jié)合，通過(guò)總風(fēng)量法來(lái)不斷“修正”定靜壓法的定靜壓值，使其具有一定的調(diào)節(jié)范圍而獲得相應(yīng)的節(jié)能效果。控制原理如圖所示：

Hony-2002定靜壓與總風(fēng)量雙重控制法原理圖

3.4.1：Hony-2002定靜壓與總風(fēng)量控制（專利號(hào)：ZL2005100251551）

被認(rèn)為較傳統(tǒng)的定靜壓控制***由于在理論上不能科學(xué)地確定靜壓點(diǎn)和定靜壓值，在實(shí)踐過(guò)程中往往被回風(fēng)溫度控制取而代之，失去原本變風(fēng)量系統(tǒng)的價(jià)值與意義，因而即將淘汰。被認(rèn)為較為先進(jìn)的變靜壓法在日本推廣一時(shí)后發(fā)現(xiàn)，一方面送風(fēng)溫度偏低，影響舒適效果。另一方面系統(tǒng)反應(yīng)速度遲緩，通訊速度低，因而即將揚(yáng)棄。因此，我司提出了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)定靜壓與總風(fēng)量雙重控制法：

其一是將由Hony-2001總風(fēng)量法計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速f1設(shè)置為初始轉(zhuǎn)速，完成第一重控制；

其二是根據(jù)定靜壓值Pj修正初始轉(zhuǎn)速，完成第二重控制。

3.4.2：系統(tǒng)控制環(huán)路

從上圖可以看出，f=f1+Δf2，f1=f0+Δf1

要確定實(shí)際轉(zhuǎn)速f，關(guān)鍵在于如何確定f0和Δf1、Δf2。

f0和?f1由總風(fēng)量控制法確定。

△f2由定靜壓控制法確定。

3.5：復(fù)合控制法之二——變靜壓與總風(fēng)量的復(fù)合控制

變靜壓與總風(fēng)量雙重控制法，就是將變靜壓的顯著節(jié)能與總風(fēng)量的先進(jìn)直觀相結(jié)合，通過(guò)變靜壓法來(lái)不斷“修正”總風(fēng)量法的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，使其獲得更好的節(jié)能效果。控制原理如圖所示：

Hony-2003變靜壓與總風(fēng)量雙重控制法

3.5.1：Hony-2003變靜壓與總風(fēng)量控制（專利號(hào)：ZL2005100246553）

被認(rèn)為較傳統(tǒng)的定靜壓控制***由于在理論上不能科學(xué)地確定靜壓點(diǎn)和定靜壓值，在實(shí)踐過(guò)程中往往被回風(fēng)溫度控制取而代之，失去原本變風(fēng)量系統(tǒng)的價(jià)值與意義，因而即將淘汰。被認(rèn)為較為先進(jìn)的變靜壓法在日本推廣一時(shí)后發(fā)現(xiàn)，一方面送風(fēng)溫度偏低，影響舒適效果。另一方面系統(tǒng)反應(yīng)速度遲緩，通訊速度低，因而即將揚(yáng)棄。因此，我司提出了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)變靜壓與總風(fēng)量雙重控制法，

其一是將由總風(fēng)量法計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速f1設(shè)置為初始轉(zhuǎn)速，完成第一重控制；

其二是根據(jù)系統(tǒng)所有VAV-BOX的閥位反饋φ修正初始轉(zhuǎn)速，完成第二重控制。

3.5.2：系統(tǒng)控制環(huán)路

從上圖可以看出，f=f1+Δf2，f1=f0+Δf1

要確定實(shí)際轉(zhuǎn)速f，關(guān)鍵在于如何確定f0和Δf1、Δf2。

f0和?f1由總風(fēng)量控制法確定

△f2由變靜壓控制法確定

3.5.3：△f2的確定

當(dāng)：平均閥位<=85%時(shí)，開(kāi)度不足，Δf2=-1；

當(dāng)：85%<平均閥位<=95%時(shí)，開(kāi)度合適，Δf2=0；

當(dāng)：平均閥位>95%時(shí)，開(kāi)度全滿，Δf2=1。

3.6：三種基本風(fēng)量控制法的對(duì)比

比較

定靜壓控制

變靜壓控制

總風(fēng)量控制

發(fā)

展

歷

史

為第一代基本控制策略，起始于1960年，現(xiàn)歐美等國(guó)仍繼續(xù)采用，在日本80年代已拋棄。在中國(guó)常有采用，但使用效果一直不理想。

為第二代基本控制策略，起始于1980年，曾在日本廣泛采用，90年代初傳入中國(guó)，對(duì)中國(guó)暖通界有一定影響。殊不知，進(jìn)入2000年后，日本已逐步拋棄該策略，2006年4月日本山武公司在上海年展中宣布其最新控制策略為總風(fēng)量法。2006年12月江森公司在上海暖通年會(huì)上宣稱同時(shí)支持總風(fēng)量控制策略。

為第三代基本控制策略，起始于1998年，清華大學(xué)率先提出一種理論模型。上海大智科技自2001年成功地實(shí)施了20多項(xiàng)重大項(xiàng)目，取得良好的成績(jī)。在學(xué)術(shù)上，歐美日各大公司都公開(kāi)宣稱并支持總風(fēng)量法控制，但在商務(wù)上莫衷一是。

基

本

缺

點(diǎn)

1、不節(jié)能；

2、不能科學(xué)地確定定靜壓點(diǎn)與定靜壓值；

3、對(duì)風(fēng)管設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格。

1、送風(fēng)溫度偏低，影響舒適效果；

2、運(yùn)行速度緩慢，影響控制效果。

采用模糊邏輯控制的科學(xué)思想難以被接受。

基

本

優(yōu)

點(diǎn)

1、控制簡(jiǎn)單；

2、對(duì)于小型VAV項(xiàng)目或者不需要聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目仍不失為一種較好的選擇。

1、節(jié)能效果好；

2、對(duì)于20000m3/h以下的小型分散系統(tǒng)控制效果較理想，但在中國(guó)一直沒(méi)有幾個(gè)值得觀摩的業(yè)績(jī)。

1、節(jié)能效果好；

2、控制與操作直觀明了，思路清晰，代表技術(shù)的發(fā)展方向；

3、在國(guó)內(nèi)已成功實(shí)施了20多個(gè)重大工程項(xiàng)目。

3.7：變靜壓控制與總風(fēng)量控制的區(qū)別和聯(lián)系

哲學(xué)上說(shuō)，事物都是運(yùn)動(dòng)變化發(fā)展而又相互聯(lián)系的。在我們變風(fēng)量控制技術(shù)領(lǐng)域也一樣。我們理解：

1：總風(fēng)量控制是變靜壓控制的一種，或者說(shuō)是一種數(shù)字化的變靜壓控制策略而不是閥位式的變靜壓控制策略。

2：總風(fēng)量控制是傳統(tǒng)閥位式變靜壓控制的進(jìn)步，是對(duì)變靜壓控制的發(fā)展與提高。

這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的變靜壓控制基于閥位狀況的ON/OFF反饋，受制于上世紀(jì)80年代的電動(dòng)控制技術(shù)水平的局限，而總風(fēng)量控制基于風(fēng)量的實(shí)時(shí)反饋，受益于20年后先進(jìn)的直接數(shù)字式控制技術(shù)的發(fā)展，是合乎事物運(yùn)動(dòng)變化發(fā)展規(guī)律的。

四、第三個(gè)控制環(huán)節(jié)——VAV系統(tǒng)送風(fēng)溫度控制

在VAV系統(tǒng)中，除了要控制VAVBOX的溫度、送風(fēng)量之外，還有必要對(duì)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度進(jìn)行控制，以維持房間較好的氣流組織，避免因送風(fēng)量偏少而產(chǎn)生冷氣流脫落的現(xiàn)象，使VAV系統(tǒng)的控制體系更加完善。當(dāng)然不可忘記的是重新設(shè)定送風(fēng)溫度有可能影響最小靜壓控制，有必要隨時(shí)檢驗(yàn)兩者的銜接度。

送風(fēng)溫度有如下幾種控制***：

4.1：最小送風(fēng)量法

所謂最小送風(fēng)量法，對(duì)夏季工況而言，是指以某一個(gè)風(fēng)量值作為臨界值，當(dāng)實(shí)際送風(fēng)量小于該臨界值時(shí)，就提高送風(fēng)溫度以維持室內(nèi)較好的氣流組織的控制***。工程實(shí)際中多采用最大送風(fēng)量的60％作為臨界值，即當(dāng)某一時(shí)刻的實(shí)際送風(fēng)量小于最大送風(fēng)量的60％時(shí)，就根據(jù)需要將送風(fēng)溫度提高1℃或0.5℃，其原理圖見(jiàn)下。

該***在VAV系統(tǒng)控制中經(jīng)常采用，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，易于編程和實(shí)現(xiàn)控制目的。

4.2：試錯(cuò)法

利用試錯(cuò)法進(jìn)行送風(fēng)溫度控制與該***控制最小靜壓的原理相仿，一般以設(shè)計(jì)最大送風(fēng)量和最小送風(fēng)量作為臨界值，檢測(cè)各個(gè)末端的實(shí)際送風(fēng)量并與該臨界值進(jìn)行校核，從而確定送風(fēng)溫度的變化方向。

例如以末端裝置的送風(fēng)量為參照變量，以設(shè)計(jì)最大送風(fēng)量和最小送風(fēng)量為臨界值的試錯(cuò)法送風(fēng)溫度控制的冷氣狀況，當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè)以上的末端達(dá)到或超過(guò)最大送風(fēng)量時(shí)，以一定的速率降低送風(fēng)溫度；當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè)以上的末端達(dá)到或超過(guò)最小送風(fēng)量時(shí)，以一定的速率（可不同于降溫速率）提高送風(fēng)溫度。但當(dāng)這兩種狀況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，試錯(cuò)法送風(fēng)溫度控制則不知所措。這也是該***的最大缺憾，不少現(xiàn)場(chǎng)采用了寧可過(guò)頭避免不足的處理***。

4.3：投票法

為了彌補(bǔ)試錯(cuò)法的缺陷，產(chǎn)生了投票法送風(fēng)溫度控制。其原理是，對(duì)于某一空調(diào)顯熱負(fù)荷，若該末端存在送風(fēng)量允許范圍，則勢(shì)必相應(yīng)地存在送風(fēng)溫度允許范圍。若系統(tǒng)中各末端的允許送風(fēng)溫度范圍存在共同區(qū)間，則該區(qū)間內(nèi)的任意一個(gè)送風(fēng)溫度均可使各末端滿足負(fù)荷要求。若不存在共同區(qū)間，則可在最高得票溫度范圍內(nèi)選擇送風(fēng)溫度以求滿足多數(shù)末端的負(fù)荷要求，或折中選擇送風(fēng)溫度以使系統(tǒng)中各個(gè)末端平攤損失。

投票法送風(fēng)溫度控制分為兩步，首先計(jì)算各末端的允許送風(fēng)溫度范圍并投票，然后根據(jù)投票決定送風(fēng)溫度。

得到各個(gè)末端的允許送風(fēng)溫度后，空調(diào)管理人員可以繪制送風(fēng)溫度決策圖，標(biāo)注出每個(gè)末端的送風(fēng)溫度范圍，并最終根據(jù)共同得票溫度范圍或最高得票溫度范圍選定送風(fēng)溫度。在繪圖時(shí)，對(duì)于各末端的權(quán)重分配，最常用的是以面積比為權(quán)，也有以負(fù)荷比為權(quán)的，分配原則是全系統(tǒng)的權(quán)總和為1。

五、第四個(gè)控制環(huán)節(jié)——VAV系統(tǒng)風(fēng)量平衡控制

這個(gè)一個(gè)控制環(huán)節(jié)的重要性我們就不加以闡述了。

在大型VAV系統(tǒng)中，我們經(jīng)常采用回風(fēng)頂棚靜壓箱的方式，這時(shí)候空調(diào)箱的設(shè)計(jì)與選型尤為關(guān)鍵，在具體的工程設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常有如下三種可能的選擇。

5.1獨(dú)立送風(fēng)機(jī)加排風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

Qs=送風(fēng)量；Qf=新風(fēng)量；Qr=回風(fēng)量；Qd=排風(fēng)量

該系統(tǒng)的風(fēng)量平衡方程為：Qs=Qf+Qr+Qd;

Qs=L0=∑Gi-run：所測(cè)的總風(fēng)量

5.2送風(fēng)機(jī)加減壓風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

5.3送風(fēng)機(jī)加回風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

六、第五個(gè)控制環(huán)節(jié)——VAV系統(tǒng)的節(jié)能控制

6.1：實(shí)現(xiàn)VAV系統(tǒng)節(jié)能的途徑

眾所周知，VAV系統(tǒng)是一種目前被普遍看好與追求的節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)節(jié)能的途徑有三：

1：通過(guò)風(fēng)機(jī)變頻節(jié)省系統(tǒng)輸送能耗；

2：通過(guò)新排風(fēng)全熱交換器回收能量；

3：利用室外低溫低焓空氣供冷，實(shí)現(xiàn)免費(fèi)冷卻（FreeCooling）。

下面主要介紹空氣節(jié)能器和水節(jié)能器二種主要免費(fèi)冷卻方式。

6.2：空氣節(jié)能器

直接利用室外低溫、低焓空氣供冷，簡(jiǎn)稱為空氣節(jié)能器（AirEconomizers）。

6.2.1：空氣節(jié)能器的控制

空調(diào)自控系統(tǒng)根據(jù)室外新風(fēng)狀態(tài)，判別是否需要啟動(dòng)空氣節(jié)能器模式運(yùn)行。

1：判別控制***——ASHRAE能源標(biāo)準(zhǔn)90.1-2001

Ⅰ、全新風(fēng)五種判別控制***：

l焓差法（DifferentialEnthalpy）

l固定焓法（FixedEnthalpy）

l電子焓法（ElectronicEnthalpy）

l溫差法（DifferentialDryBulb）

l固定溫度法（FixedDryBulb）

Ⅱ、變新風(fēng)比控制

2：氣候分區(qū)與判別控制法

氣候條件

允許的判別控制***

禁止的判別控制***

干燥地區(qū)

Twb＜21℃或

（Twb＜24℃且Tdb≥38℃

固定干球溫度法

干球溫度差法

電子焓法

焓差法

固定焓法

適中地區(qū)

21℃≤Twb≤23℃

Tdb＜38℃

固定干球溫度法

干球溫度差法

固定焓法

電子焓法

焓差法

潮濕地區(qū)

Twb>23℃

固定干球溫度法

固定焓法

電子焓法

焓差法

干球溫度差法

注：Twb是1%空調(diào)設(shè)計(jì)濕球溫度，Tdb是1%夏季空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度

6.2.2：空氣節(jié)能器控制原理

對(duì)于全年供冷的內(nèi)區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，全（變）新風(fēng)供冷的空氣節(jié)能器方式是一種簡(jiǎn)單有效、節(jié)能舒適、易于普及的節(jié)能技術(shù)。在現(xiàn)有公共建筑空調(diào)設(shè)計(jì)***上只需稍加改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)。空氣節(jié)能器的基本條件是空調(diào)機(jī)房要靠外墻，關(guān)鍵技術(shù)是合適的判別***、可靠的檢測(cè)元件和有效的自動(dòng)控制。

6.3：水節(jié)能器

利用室外低溫空氣冷卻空調(diào)冷水，再由冷水盤(pán)管間接冷卻空調(diào)送風(fēng)，簡(jiǎn)稱為水節(jié)能器（WaterEconomizers）。

a.利用冬季部分閑置的冷卻塔和冷卻水泵，通過(guò)板式換熱器制備≤15℃的空調(diào)冷水供空調(diào)箱使用。

b.利用新風(fēng)空調(diào)箱的預(yù)冷卻盤(pán)管，使低溫新風(fēng)與空調(diào)水熱交換，既冷卻了水，又加熱了新風(fēng)。

研究表明，二種水節(jié)能器都需要室外空氣干球溫度低于10℃，濕球溫度低于7℃才能達(dá)到100%完全的自然冷卻，不然則需要開(kāi)啟冷水機(jī)組，并與部分自然冷卻的水混合供水。

七、工程實(shí)例：廣州天河城東塔樓VAV系統(tǒng)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)

7.1：工程概況

廣州天河城東塔辦公大樓，總建筑面積約11.3萬(wàn)m2，其中地上9.9萬(wàn)m2，地下1.4萬(wàn)m2，地上45層，地下二層，建筑高度195m。

該項(xiàng)目業(yè)主單位非常重視，組織了一次又一次的仔細(xì)考察，詳細(xì)對(duì)比了各種可能的控制策略，實(shí)事求是，講真求理，不信邪，不崇洋。最后看中了我們的總風(fēng)量控制策略，認(rèn)為切實(shí)可行，效果顯著。在不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們最后將其提升到全面數(shù)字化控制理論水平，在業(yè)主單位的充分信任與支持下，我們得以全心全意地在廣州天河城東塔樓項(xiàng)目中予以工程實(shí)踐。業(yè)主單位的這種積極性真是不多見(jiàn)，這也許正是我們這個(gè)民族難以被滅亡的原因之一，在此我們謹(jǐn)表崇高的敬禮！中國(guó)人的這種積極性（被***同志認(rèn)為的二種優(yōu)秀的積極性之一）正是西方人難以理解中國(guó)何以不能被滅亡的真正原因。我們相信：只要這種實(shí)事求是的精神意志存在于一天之中或存在于一人之內(nèi)，我們的國(guó)家和民族就有希望！（看在上帝的份上，希望尊貴的主審和主編先生不要把這句話簡(jiǎn)單刪掉，你們既然一而再地要我寫(xiě)出來(lái)，我相信你們一定希望知道得更多，傳播得更遠(yuǎn)，你們太厲害了，我感覺(jué)一切都逃不過(guò)你們的眼睛）。

7．2：對(duì)原設(shè)計(jì)的優(yōu)化改動(dòng)要點(diǎn)

由于原設(shè)計(jì)方案由境外公司提供，招標(biāo)時(shí)只停留在擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段，在招標(biāo)過(guò)程中我們對(duì)原設(shè)計(jì)優(yōu)化改動(dòng)要點(diǎn)如下：

1、風(fēng)管系統(tǒng)全面重新設(shè)計(jì)

2、高低區(qū)空調(diào)箱及板式熱交換器選型重新分別考慮

3、空調(diào)外區(qū)加設(shè)窗邊風(fēng)機(jī)

4、采用燈具組合送回風(fēng)口代替散流器

5、采用Hony-2003總風(fēng)量與變靜壓法雙重控制策略

6、增加了VAV系統(tǒng)支管與連接軟管的設(shè)計(jì)

7、回風(fēng)管做適當(dāng)延長(zhǎng)，并在回風(fēng)管管側(cè)開(kāi)回風(fēng)口

8、主送風(fēng)管增加了消音器等

7．3：室內(nèi)主要舒適指標(biāo)

7。4：全面數(shù)字化控制策略設(shè)計(jì)

天河城東塔樓全面數(shù)字化控制策略實(shí)施一覽表

7.4：優(yōu)化設(shè)計(jì)平面圖

7.5：試運(yùn)行情況匯報(bào)

該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)一年多來(lái)的試運(yùn)行，情況非常良好，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)均達(dá)到業(yè)主招標(biāo)合同要求。在這一年里，我們與業(yè)主及監(jiān)理單位眾志成城，一切以數(shù)據(jù)說(shuō)話，嚴(yán)格要求各項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容。

八、結(jié)論與建議

1：VAV系統(tǒng)工程在我們中國(guó)是完全可以做好的，但可能需要激發(fā)我們自己的智慧與努力。

2：基于本文倡議的第四代全面數(shù)字化控制技術(shù)，VAV系統(tǒng)將走上全面數(shù)字化因而全面科學(xué)化的道路，并且就像自動(dòng)檔汽車(chē)一樣，逐步減少對(duì)駕駛員換檔經(jīng)驗(yàn)的依賴，也就是說(shuō)將逐步減少對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)的依賴。

3：就像其它任何科學(xué)一樣，只有在不斷地科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐過(guò)程之中，我們才能得以發(fā)展與進(jìn)步。