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连载· 29|《变风量空调系统》——5.2 新型变风量空调智慧控制柜设计选型

2018-01-12



5.2.2 新型变风量系统控制策略

 

     变风量控制策略是实现系统舒适节能的重要环节,但由于以下多种因素,国内大部 分实施的变风量系统都无法实现节能的变静压控制。

1)实际运行时,每个房间的负荷都是动态的,会受到天气、朝向、人为因素、设 备等因素的影响,每个房间或区域设计负荷与实际负荷很难保证完全匹配,同一时间各 房间负荷变化趋势也会有较大差异。按照传统额变静压控制理论很难实现变静压控制。

2)由于国内建筑规模一般都较大,每台 AHU 承担的供冷面积相对较大,末端装 置数量往往超过 20 台以上,控制目标阀位数量多、变化多样性,对控制系统要求非常高。

3)直接数字控制(DDC)无法满足如此复杂的控制策略,系统设计、控制策略、 控制系统没有协同匹配,完全脱节。

    根据多年的实践经验,研究出适合国内需求的变风量系统、能够解决目前存在的问题、实现变风量节能舒适运行的变风量系统——第四代变风量技术“集成模糊自适应控制变风量”,从硬件到软件全面升级。



【源牌变风量空调智慧控制柜】

 

5.2.2.1 夏季制冷工况

1. 开、关机程序

    开机分为软启动和正常启动两种模式。

1)低温送风软启动模式。假定送风温度设计值为 9℃。机组开启时,先关闭新风 阀,关闭加湿器,打开回风阀,将送风温度设定值设为 15℃,开启静电除尘杀菌装置, 延时 5s 后开启送风机。送风机频率根据选择的静压控制模式(定静压、可变定静压或 变静压)来进行 PID 结合模糊控制,电动调节水阀根据送风温度设定值与实测值的比较 来进行 PID 调节。

    延时 15min 后,将送风温度设定值设定为 12℃,电动调节水阀根据送风温度设定 值与实测值的比较来进行 PID 调节。

    再延时 15min 后,将送风温度设定值设定为 9℃,电动调节水阀根据送风温度设定 值与实测值的比较来进行 PID 调节;同时新风调节阀开始根据回风 CO2 浓度设定值与 实测值比较来进行 PID 调节。

2)正常启动模式。机组开启时,关闭加湿器,打开回风阀,开启静电除尘杀菌装 置,延时 5s 后开启送风机。送风机频率根据选择的静压控制模式(定静压、可变定静 压或变静压)来进行 PID 调节,电动调节水阀根据送风温度设定值与实测值的比较来进 行 PID 调节。

3)关机程序。机组关闭时,先关闭送风机,再关闭静电除尘杀菌装置、关闭电动 调节水阀、关闭新风阀,同时向所有 VAV-TMN 发出停机命令。

2. 系统报警风机故障报警、过滤网压差报警、加湿器故障报警和杀菌装置故障报警。

3. 系统监测内容

    所有传感器信号,如室外温湿度 OT/H、送风温度 SAT、送风静压 SAP、回风 CO2 浓度、回风温湿度 RAT/RAH 等以及冷冻(热)水流量、供回水温度和供冷(热)量计量; 所有阀门、风机、VAV-TMN 等设备状态。

4. 变风量控制策略

1)静压控制模式。静压控制模式分为定静压控制模式、可变定静压控制、变静压 控制模式,三者可由操作者自由选择。

1)定静压控制模式。风管静压初设值为 P150Pa±10Pa),送风机频率根据静压 设定值与实测值比较来进行 PID 调节。

2)可变静压控制模式。

a)投入运行后,自控系统根据初始静压设定值 P0150Pa±10Pa)与实测值的比较, PID 变频调节风机频率(同定静压控制)。

b)控制系统随时监测  VAV-TMN 各风阀的开启状态,并决定是否调整静压设定值。

    VAV-TMN 风阀阀位定义见表 5-16

表 5-16 VAV-TMN 风阀阀位定义表

● 静压增加。当正常工作的 100% 阀位 VAV 数量,NH 满足条件 NH 0 时,且维持 5min,则静压增加;调整后静压设定值 P1=P0(原静压设定值)+ΔP1,其中 ΔP1=K×50×

100% 阀位 VAV-TMN 风量 / ∑开启的 VAV-TMN 风量),K 值默认为 1(可修改)。

● 静压降低。当同时满足如下两个条件时:

    一是,正常工作的 100% 阀位 VAV 数量满足条件:NH=0

    二是,低阀位 VAV 数量 NL 与开启 VAV 的数量 N0 及非正常工作的 100% 阀位 VAV数量 N2 之间满足条件:NL/N0-N2)≥ 0.85

    维持 5min,则静压值降低,调整后静压 P1= 当前静压值 -ΔP2,ΔP2=5( 默认, 可修改)。

● 其余情况,维持当前频率。

第一,为保证系统稳定,静压设定值更改后需有 15min 的稳定时间,即 15min 内静 压设定值不变。

第二,系统运行时,自动设定的静压均在静压上限 Pmax400Pa 该值可修改)和静 压下限 Pmin90Pa 该值可修改)之间,自动运行的频率也在频率上限 Fmax50Hz,该值 可修改)和频率下限 Fmin25Hz,该值可修改)之间。

3)变静压控制模式。

a)投入运行后,自控系统根据变静压控制策略进行风机变频调节,以保证大部分风阀都在高开度状态。

b)控制系统随时监测  VAV-TMN 各风阀的开启状态,并决定是否调整风机频率。

● 频率增加:当正常工作的 100% 阀位 VAV-TMN 数量,NH 满足件 NH 0 时,且维持 5min, 则频率增加。

    调整后频率设定值 F1=F0(原频率设定值 25Hz+ΔF1,其中 ΔF1=K×10×(S100%阀位 VAV-TMN 风量 /S 开启的 VAV-TMN 风量),K 值默认为 1(可修改)。

● 频率降低: 当同时满足如下两个条件时:

    一是,正常工作的 100% 阀位 VAV 数量满足条件:NH=0

    二是,低阀位 VAV-TMN 数量 NL 与开启 VAV 的数量 N0 及非正常工作的 100% 阀 位 VAV-TMN 数量 N2 之间满足条件:NL/N0-N2)≥ 0.85

    维持 15min,则静压值降低,调整后频率 F1= 当前频率值 -ΔF2,ΔF2=2.5(默认, 可修改)。

● 其余情况,维持当前频率。

    第一,为保证系统稳定,频率设定值更改后需有 15min 的稳定时间,即 15min 内频 率设定值不变。

    第二,系统运行时,自动设定的频率也在频率上限Hmax50Hz,该值可修改)和频 率下限 Hmin25Hz,该值可修改)之间,自动运行的静压均在静压上限 Pmax400Pa 该 值可修改)和静压下限 Pmin90Pa,该值可修改)之间。

2)总风量控制模式。

1)投入运行后,自控系统根据末端 VAV-TMN 设定风量(即需求风量设定值)进 行风机变频调节,以保证风机风量满足末端需求风量的要求。

2)控制系统随时监测 VAV-TMN 的设定风量,并决定是否调整风机频率。每个末端定义一个相对设定风量的概念

 

    式中为第 i 个末端的设定风量,由房间温控器设定温度与实测温度的偏差计算的需 求风量设定值;Gdi 为第 i 个末端的设计风量。

    风机转速控制关系式

式中 Hs ——运行工况下风机设定转速;

Hd ——设计工况下的设计转速;

Gsi ——运行工况下的第 i 个末端的设计风量;

σ ——所有末端相对设定风量比的均方差;

R ——各个末端相对设定风量的平均值;

K ——自适应的整定参数,默认值为 1.0

n ——末端个数。

    为保证系统稳定,频率设定值更改后需有 15min 的稳定时间,即 15min 内频率设定值不变。

    系统运行时,自动设定的频率也在频率上限 Fmax50Hz,该值可修改)和频率下限 Fmin25Hz,该值可修改)之间,自动运行的静压均在静压上限 Pmax400Pa 该值可修改) 和静压下限 Pmin90Pa,该值可修改)之间。

5. 送风温度控制模式

    送风温度控制模式分为定送风温度控制模式和变送风温度控制模式,两者可由操作者自由选择。

1)定送风温度控制模式。

    送风温度设定值为上位机设定值,不变,根据送风温度设定值与实测值比较 PI 调节电动调节水阀。

2)变送风温度控制模式。

1)当系统完成软启动模式后,自控系统根据初始送风温度设定值与实测值的比较,

PI 调节电动调节水阀(同定送风温度控制)。

2)控制系统每 15min 监测一次 VAV-TMN 各风阀的开启状态,并决定是否调整温度设定值。

● 温度增加:夏季供冷工况,当所有房间的室内温度都低于设定值,且超过 85%VAV-TMN 的风量均处于最小风量时,且维持 30min,则送风温度设定值增加 1℃。 温度最多增加 3℃(可修改)。

● 温度降低:夏季供冷工况,当正常工作的 100% 阀位 VAV-TMN 数量,NH 满足条件 NH 0 时,且维持 10min,则温度设定值减小 1℃(可修改)。

    温度最小减到初始设定值。

6. 夏季过渡季除湿工况

    在春夏相交的季节,可投入除湿工况。 风机频率按定静压控制模式运行,静压设定值为150Pa(可修改)。 电动调节水阀间歇开关,开 15min,关 15min,打开时按定送风温度模式,送风温度设定值为 12℃(可修改)。

7. 夏季夜间全新风通风工况(适合带排风机系统)

    在制冷模式下,周一至周五工作日的每天凌晨 400,自动投入全新风运行工况, 运行时间长度为 1h(可修改)。

    先远程启动 VAV-TMN,然后开起新风阀、关闭回风阀、开起送风机,送风机频率 根据设定的静压自动调节静压设定值为 150Pa(可修改),同时开起排风机与送风机频 率联动。

    工况结束时,关闭送风机、关闭新风阀、打开回风阀,远程关闭全部  VAV-TMN

 8. 过渡季全新风运行工况(适合带排风机系统) 当室外新风焓值小于室内焓值时,投入全新风运行工况。

    新风阀全开、回风阀关闭,送风机频率根据选定静压控制策略进行变频控制,同时开启排风机与送风机频率联动。

    工况结束时,关闭送风机、关闭新风阀、打开回风阀,远程关闭全部 VAV-TMN

9. CO2 浓度控制根据回风 CO2 浓度控制新风阀开度。

    新风调节阀根据回风 CO2 浓度设定值与实测值比较来行PID 调节。 CO2 浓度设定值初始设置为 1000×10-6ppm),设定值可修改。 新风阀与风机连锁,风机停止后新风阀关闭。

10. 室内正压控制(适合核心筒竖井新风排风系统)

    根据新风 VAV-TMN 和排风 VAV-TMN 的连锁控制,保证室内一定正压值 5~10Pa(可修改)。

    新风机与排风机均采用变频控制,采用可变静压控制策略。