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本文介绍了变风量空调系统的四种控制方法的控制原理、特点及其优缺点。定静压控制简单，但节能效果差；变静压控制方法的与定静压控制方法相比，节能效果明显，但增加了阀开度控制，使控制更加复杂，风阀开度信号的反馈对风机转速的调节有一个滞后的过程。直接数字控制法通过末端装置的风阀全开时的开度—压差—流量特性，风管的流量—阻力特性，风机的转速—扬程—流量特性，满足最小静压控制的送风机转速。风机总风量控制法的基本原理是根据风机相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速是一个正比关系，并使用误差理论中的均方差，来消除相对风量Ri的不一致。
关键词：变静压 变风量 节能 相对风量

　　一个好的变风量空调系统，除了精确的设计计算，合理的系统布置，到位的施工安装外，选择一个最佳的控制方法也很关键。在工程实际运用中，采用较多的有：定静压控制法；变静压控制法；直接数字控制法（DDC）；风机总风量控制法。以下将就这四种方法加以一一论证。

1 定静压控制法

1.1 定静压控制方法
　　所谓定静压控制，就是在风管静压最低点安装静压传感器，测量该点的静压，并调节风机的转速，使该点的静压恒定在变风量末端的最低工作压力。定静压控制法的控制原理图如下所示：

从定静压控制法的控制原理图中，我们不难看出，这种控制方法的优点是控制简单。

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1.2 定静压控制法存在不少缺点
1.2.1 定静压控制的节能效果差
　　笔者将在变静压控制这部分加以分析和比较。
1.2.2 静压传感器的设置位置
　　对这个问题，尚存不同的观点，有些人认为将静压传感器设于风机出口后管路的1/2处，更多的人认可将静压传感器设于风机出口后管路的2/3处。笔者认为，还应考虑流体流场的分布，如下图所示

　在图a.中，流体质点受到与流动方向一致的正压差作用，成为一个减压增速区，紧接减缩管之后，出现一个不大的旋涡区。图c.所示的分流三通上的旋涡区，也是这种减速增压过程造成的。图b.中，虽然过流断面沿程不变，但弯管内流体质点受到离心力作用，弯管前半段沿外壁是减速增压的，弯管外侧出现旋涡区；在弯管的后半段，由于惯性作用，弯管内侧出现旋涡区。因此，在设置静压传感器时，至少应离开这些部位4D，并尽量避免离静压传感器最近的VAV Box流量变化对传感器的影响。
1.2.3 静压传感器的设置数量
　　在复杂的管路，应设置一个还是多个静压传感器，如果设多个静压传感器，他们之间的关系应该怎样，是取最大值，或最小值，还是平均值，或赋予不同的权重系数，是值得商榷的。

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2 变静压控制法

2.1 变静压控制方法
　　所谓变静压控制，就是使用带风阀开度传感器，风量传感器和室内温控器的变风量末端，根据风阀开度控制送风机的转速，使任何时候系统中至少有一个变风量末端装置的风阀是全开的。变静压控制法的控制原理图如下所示：

从变静压控制法的控制原理图中，我们可以推知其控制方法：
　　（1）变风量末端装置的风阀是全部处于中间状态→系统静压过高→调节并降低风机转速。
　　（2）变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量等于温控器设定值→系统静压适合。
　　（3）变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量低于温控器设定值→系统静压偏低→调节并提高风机转速。

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2.2变静压控制方法的优点

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2.3变静压控制方法的缺点
　　（1）增加了阀开度控制，相应增加了投资成本，使控制更加复杂，调试更加麻烦。
　　（2）风阀开度信号的反馈对风机转速的调节有一个滞后的过程，房间负荷变化后要达到房间设定值有一段小幅波动过程。

3 直接数字控制法（DDC）

　　所谓直接数字控制法（DDC）就是计算机在参加闭环的控制过程中，不需要中间环节（调节器），而用计算机的输出去直接控制调节阀、风机等执行机构。用数字式自动控制器进行最小静压控制时，如果知道了末端装置的风阀全开时的开度—压差—流量特性，风管的流量—阻力特性，风机的转速—扬程—流量特性，就可以根据风量求的满足最小静压控制的送风机转速。其步骤如下：
　　（1）给出各末端要求风量。
　　（2）计算风管的阻力。
　　（3）选择最不利环路和计算最小静压状态的送风机扬程；计算送风机转速。
　　（4）计算送风机的转速，送风机风量为各末端装置要求风量之和各末端。
　　（5）控制，根据送风机转速的设定值控制送风机的转速，并对风机转速的变化率加以限制，以免电机过载。

4 风机总风量控制法

4.1 风机总风量控制方法
　　风机总风量控制法的基本原理是根据风机相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速是一个正比关系：
　　（1）
　　要得到λ，先引出相对设定风量R_i的概念：
　　（2）
　　式中，G_s,i为第i个末端的设定风量，由房间温度PID控制器输出的控制信号设定；G_d,i为第i个末端的设计风量。使用误差理论中的均方差，来消除相对风量R_i的不一致。
　　(3)
　　σ=(4)
　　(5)
　　式中，N_s为运行工况下风机设定转速；N_d为设计工况下风机设计转速，K为自适应的整定参数，缺省值为1.0。

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4.2 风机总风量控制法的优点
　　（1）直接根据设定风量计算出要求的风机转速，具有某种程度上的前反馈控制，对房间负荷变化作出的反应较快。
　　（2）避免使用压力测量装置，减少了风机的一个闭环控制环节。
　　（3）不需要变静压控制法中的阀位控制。

4.3 风机总风量控制法的缺点
　　（1）增加了末端之间的耦合程度。
　　（2）风机和房间的末端阀位同时调节，极大的改变了系统阻力特性。

5 结束语

　　总之，变风量空调系统的各种控制方法，都有其各自的特点，在具体工程运用中，不论是从节能的角度，还是系统稳定性角度，都要加以仔细考虑，从而找到一种适合自己的控制方法。

参考文献

　　[1] 戴斌文，狄洪发，江亿．暖通空调，1999，3，变风量空调系统风机总风量控制法
　　[2] 陈向阳．暖通空调，1997，3，变风量空调系统的自动控制
　　[3] 李克欣，叶大法，杨国荣．《暖通空调》，1999 ，3，变风量空调系统的VPT控制法及其运用
　　[4] 殷平． 1997年全国空调新技术和蓄冷空调新技术交流大会报告，国内外变风量空调系统的现状与发展
　　[5] 蔡增基．流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社，2003