淺析空調風量的控制裝置

段華鋒　景陽陽

【摘 要】變風量空調系統中，使用變風量末端裝置來有效控制風機的運行速度和送風量，具有運行穩定、節約能耗、方便調節的特點，滿足了空調系統的舒適性要求。本文介紹了變送風溫度的必要性，對變風量末端裝置的控制進行了分析，闡述了變風量空調系統的控制方法及其控制原理。

【關鍵詞】空調風量；變風量；控制方法

0 前言

隨著我國社會市場經濟的不斷發展，科學技術水平得到了提升，人們生活質量進一步提高，對空調系統提出了更高的要求，促進了變風量空調的應運而生。變風量空調系統通過改變負荷來調節送風量，與傳統定風量空調相比，在調節風量和節約能耗方面具有明顯的優勢，已廣泛應用于人們的日常生活中。在變風量空調系統的設計中，要體現舒適性和經濟性的特點，充分考慮變風量末端裝置的特殊性和復雜性，選擇適宜的施工方法和設備，提高空調系統的整體性能。

1 變送風溫度的必要性

變風量空調系統中的象征性設備是變風量末端控制裝置，通過此裝置可調節送風機的風量，保證室內的溫度適宜，同時變頻調節風機的運行速度，維持空調系統的穩定工作，是一種高效的全空氣系統。變風量空調系統的風道設計決定了變風量末端裝置性能的優劣。變風量溫度的控制是通過變風量末端裝置實現的。為了維持室內溫度的恒定，通常在變風量末端裝置上安裝再熱器。變風量末端裝置的可調比越大，變風量空調的舒適性越好，冷熱抵消的熱損失則越小，能量消耗越小。因此，在設計變風量空調系統時，必須要考慮變送風溫度的影響，嚴格控制空調系統的變送風的溫度。

2 變風量末端裝置的控制

2.1 變風量空調系統風道的特征

變風量空調系統是基于定風量系統而發展起來的，具有與定風量空調系統相同的風道系統特征。變風量空調系統風道的設計要遵循定風量空調系統風道的設計方法，不能讓空調變風量末端裝置承擔阻力平衡功能。在驗收時，將變風量系統的末端裝置的閥位全部打開，通過測量風量的變化情況，可以確定空調系統的設計風量。變風量末端裝置的功能是在非設計工況條件下，起到系統風量調節的作用。由于變風量末端承擔的阻力與風道的靜壓分布密切相關，通過靜壓復得方法，可計算出風道的阻力值。在定壓差條件下，變風量系統系統的風量是額定的。在實際工況下，應保持壓差不變，以維持末端裝置的行程恒定，這也是變風量空調系統風道的特征。此外，變風量空調系統的風道設計引進了分區設計方法，將風機負荷變化一致的空調區域歸為同一個變風量系統中，不需要考慮使用系數。變風量末端裝置的風量值有一個下限，當達到此下限時，可在末端裝置上附加一個再熱裝置來進一步調節系統負荷，或通過提高空調系統機組的送風溫度來實現空調負荷調節的目的。

2.2 變風量末端裝置的可調比

變風量空調系統末端裝置的可調比被定義為最大可控風量與最小可控風量的比值。變風量末端裝置的可調比越大，則末端再熱器的運行頻率越小，有利于變風量空調系統的節能。可調比是表征變風量末端裝置調節性能的一個重要指標。選用設計風量大的末端裝置可使該裝置的可調比相應變小。變風量末端裝置通常采用比例積分調節來控制系統風量，細分步距角承擔的風量對末端裝置的比例積分調節有直接的影響。為了增加變風量末端的控制器出廠預設比例積分調節參數的適應性，在變風量末端裝置的設計過程中，往往不承擔空調系統的阻力平衡功能。變風量末端裝置的細分步距角的實際風量變化受到空調系統的主風道靜壓影響。過高的靜壓會減少末端裝置的可用細分步距角，不利于空調的節能。因此，要控制變風量空調系統的主風道靜壓盡量小，不僅能有效提升變風量末端裝置的調節能力，還能夠降低風機的運行能耗。

3 變風量空調系統的送風溫度控制

在變風量空調的設計中，系統負荷的降低會引起風機的氣流減少，當氣流速度不能滿足風量要求時，無法產生貼附射流效應，阻礙了空氣的氣流組織，室內的有效溫差將變大，變風量空調系統的性能隨之降低。因此，若空調系統中存在較大的負荷變動的情況下，要通過調節系統的送風溫度，保證風量值達到最小。變風量空調系統的送風溫度的控制不僅能使系統的送風量維持最小，空調的重新換氣也需要提高空調系統的送風溫度。通過降低空調系統的送風溫度，可實現空調系統的低溫送風。變風量空調系統的送風溫度的計算，以變風量末端裝置的送風量為變量，在允許的最小送風量與最大的送風量變化內，確定系統送風溫度的范圍，再以末端裝置的允許送風溫度為參考根據，進行空調送風溫度的分析，最后確定變風量空調系統的實際送風溫度。

4 變風量空調系統的控制方法

4.1 定靜壓控制法

在變風量空調系統中，應用定靜壓控制技術，選擇適宜的點安裝靜壓傳感器，并記錄靜壓傳感器的示數，將其作為送風機風量控制的目標值，改變空調風機的轉速，使送風管的靜壓保持不變。靜壓傳感器的設置點決定了空調系統的穩定性和能耗。當系統的負荷增加時，壓力測點與送風機的之間距離越遠，則空調變風量末端裝置的工作環境壓差較小，降低了風機的運行能耗，此時空調系統的噪音較小。當系統壓力測點與變風量末端裝置的距離較遠，則負荷增加時，風機的工作靜壓隨之增加，不利于風機系統的節能運轉。但此時如變風量末端裝置的工作狀態仍然處于設計負荷，由于風機的實際工作靜壓小于設計值，將會導致送風量較小，無法達到要求。在實際的空調系統應用中，壓力測點的位置一般設置為250帕至375帕之間，此處管路的阻力為總阻力的三分之二。

4.2 變靜壓控制法

變風量空調系統的變靜壓控制法是指末端裝置的靜壓設定值受到系統負荷的影響，在滿足所需風量需求的基礎上，維持靜壓的值盡可能小，進而達到降低風機的能耗的目的。這種控制方法的關鍵在于定靜壓的計算，通常系統靜壓設計值是通過末端閥位信號確定的。當末端裝置中的閥位信號超過95%時，由于此時空調系統的靜壓值過低，需要調節風管的靜壓，進而提高風機的運轉速度。當末端裝置中的閥位大于75%且小于95%時，說明系統的靜壓適中。當末端裝置中閥位信號都低于75%時，說明空調系統的靜壓偏高，應降低風機的運轉速度。

4.3 總風量控制法

變風量空調系統中總風量控制法是一種新的空調控制方法，這種方法基于變風量空調的末端設計，根據風機相似率的原理，系統末端裝置阻力不變時，風機運行轉速和總風量成正比。在這種情況下，空調系統運行過程中，每個運行風量都對應相應的風機轉速。雖然在實際工況下，空調系統的阻力會有變化，但風機轉速和總風量仍可近似為正比的關系。由此可以看出，與靜壓控制不同，總風量控制法是依據設計風量的值來計算風機的運行轉速，控制方法和設計結構更加簡單，在節省能耗和控制系統穩定性方面都有較大的優勢。

5 結語

變風量空調系統中引進了風量調節裝置和變風量末端裝置，能夠實現室內溫度的有效調節。變風量空調系統的控制方法，主要有3種：定靜壓控制法、變靜壓控制法和總風量控制法，其中定靜壓控制法和變靜壓控制法的應用已經比較成熟，總風量控制法更加有利于空調系統的穩定運行，且能夠節約能源。

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[責任編輯：王楠]