(完整版)VAV系統(tǒng)控制策略

1、古北國際財富中心VAV系統(tǒng)控制方案上海延華智能科技股份有限公司2010年12月17日VAV系統(tǒng)控制方案目錄1概述12 系統(tǒng)設(shè)計說明12.1 標(biāo)準(zhǔn)層監(jiān)控點表32.2 VAV末端溫控器設(shè)計說明53 控制方案描述53.1 末端控制53.2 空調(diào)機(jī)組控制103.3 系統(tǒng)控制163.4 系統(tǒng)控制權(quán)限164 對其它承包商的配合要求165綜述16古北國際財富中心工程VAV系統(tǒng)控制方案1概述傳統(tǒng)定風(fēng)量（CAV）空調(diào)系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)的一成不變：只有活水，沒有活風(fēng)，談不上節(jié)能和環(huán)保。而變風(fēng)量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)的獨特魅力：活風(fēng)，活水，還有活電，同時還要節(jié)能和環(huán)保。本工程（即古北國際財富中心）辦公區(qū)域采用

2、的就是VAV系統(tǒng)，在滿足用戶舒適性的同時，充分體現(xiàn)了建筑節(jié)能和環(huán)保的理念。VAV系統(tǒng)作為本項目空調(diào)系統(tǒng)的核心，其控制也是BMS的核心組成部分，采用何種控制方案，將影響到本系統(tǒng)的運行效果。本文將詳細(xì)介紹本工程VAV系統(tǒng)的控制方案。2 系統(tǒng)設(shè)計說明為了更清晰的說明VAV系統(tǒng)控制與本項目BMS的關(guān)系，請看下圖（即本項目BMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖）：4/17通風(fēng)系統(tǒng)S古北國際財富中心BM辦公區(qū)域BMS商業(yè)區(qū)域BMS圖陰影部分就是VAV系統(tǒng)。本項目VAV系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用范圍為辦公區(qū)域。除門廳等大空間區(qū)域采用單風(fēng)管定風(fēng)量全空氣低速空調(diào)系統(tǒng)，并在周邊玻璃幕墻加設(shè)地面送風(fēng)系統(tǒng)外，辦公區(qū)域采用全空氣變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)辦公層

3、每層分為四個空調(diào)區(qū)域（頂層會所為兩個空調(diào)區(qū)域），每個空調(diào)區(qū)域設(shè)置兩臺薄型變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組分別為內(nèi)、外區(qū)服務(wù)，變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組處理后的送風(fēng)經(jīng)中壓風(fēng)管、單風(fēng)道變風(fēng)量風(fēng)箱和送風(fēng)口分別送至內(nèi)、外區(qū)，回風(fēng)通過回風(fēng)口、吊頂回到空調(diào)機(jī)組。設(shè)計變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)采用變靜壓控制方式?？照{(diào)箱均設(shè)有初、中效空氣過濾器、空氣凈化裝置等功能段。下圖為標(biāo)準(zhǔn)層VAV系統(tǒng)示意圖：al1*1X標(biāo)準(zhǔn)層VAV示意圖IEtSA'HJ-J-l新風(fēng)排鳳外區(qū)送鳳外區(qū)回園內(nèi)區(qū)送園內(nèi)區(qū)回風(fēng)下文VAV系統(tǒng)控制方案中，舉例說明所采用的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)層（9F）東南區(qū)域相關(guān)參數(shù)。21標(biāo)準(zhǔn)層監(jiān)控點表見下頁：古北國際財富中心工程辦'公機(jī)示準(zhǔn)帥臨數(shù)表I

4、數(shù)1)0ADDI啟?？刂谱冿L(fēng)董調(diào)節(jié).箱控制加濕閥控制孌頻控制彎貳閥控制熱氷閥控制風(fēng)量調(diào)節(jié)信號月H-閥調(diào)節(jié)扌一.ff.對+1-.并4列用+運行狀態(tài)故障報警手自動狀態(tài)變頻器故障創(chuàng)P扌中藏濾網(wǎng)報警盤管拎凍警報風(fēng)閥幵度超限信號rrk-IT丘一F,.貝-匚-7it.fETSF匚CrL564一匚rC01定43L-C433333CHSHHE4Z233CH0頻.變/|鳳Lt-4L4Zn-4-Ho機(jī)16-.n0S0rL0412gO62總計692古北國際財富中心工程2.2VAV末端溫控器設(shè)計說明本項目VAV末端溫控器的形式初期考慮全部頂裝，內(nèi)含溫度傳感器。溫控器的實際安裝形式可在二次裝修時，根據(jù)實際需求進(jìn)行更改。

5、末端控制器除接受溫控器自帶溫度信號外，還可接入另外一個室內(nèi)溫度傳感器信號，對室內(nèi)溫度進(jìn)行冗余檢測，但需額外增加成本。3 控制方案描述3.1末端控制311常見VAV系統(tǒng)控制策略通常VAV系統(tǒng)的控制方式分為三種：定靜壓控制、變靜壓控制、總風(fēng)量控制；三種方式對比如下：定靜壓控制變靜壓控制總風(fēng)量控制控制思想穩(wěn)定風(fēng)管靜壓恒定減小末端之間干擾使相對開度最大風(fēng)門穩(wěn)定在適當(dāng)區(qū)間，最大程度節(jié)約送風(fēng)能源建立風(fēng)管模型通過總需求風(fēng)量直接確定風(fēng)機(jī)頻率節(jié)能效果差最好介于定靜壓與變靜壓之間調(diào)試難度簡單困難容易產(chǎn)生誤差可結(jié)合定靜壓提咼可靠性建設(shè)成本低高中了解了上述三種控制方式后，我們發(fā)現(xiàn)，無論使用哪種控制方式都存在優(yōu)點和缺點

6、，那么能不能根據(jù)三種控制方式各自的特點，充分發(fā)揮三種控制方式的優(yōu)點，同時又相互彌補各自的缺點呢？根據(jù)本項目的特點，結(jié)合我司多年VAV系統(tǒng)施工經(jīng)驗，我們推薦采用：混合控制法。312本項目VAV系統(tǒng)控制策略一混合控制法混合控制法可描述為：“總風(fēng)量+變靜壓”原理圖如下：孵H7需求騒值對應(yīng)頻車根據(jù)閥位員饋傲調(diào)后最適宜頻率總風(fēng)量法|咖法t第一步:利用總風(fēng)量法前饋控制的優(yōu)點，使系統(tǒng)迅速達(dá)到平衡（從原點點到達(dá)A點）.通過累加VAV總的實際需求風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)量對應(yīng)頻率的風(fēng)機(jī)曲線（需空調(diào)廠家提供）迅速計算出風(fēng)機(jī)此時需要運行的頻率，并控制風(fēng)機(jī)迅速達(dá)到，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)速度比VAV風(fēng)閥調(diào)節(jié)要快得多。第二步:利用變靜壓法精確控

7、制的優(yōu)點，微調(diào)風(fēng)機(jī)頻率，進(jìn)一步使系統(tǒng)運行在最節(jié)能的狀態(tài).（從A點到達(dá)B點）由于總風(fēng)量法的風(fēng)量曲線難免存在誤差，我們很難直接把系統(tǒng)控制到最節(jié)能的狀態(tài)，此時我們通過變靜壓法（即閥位控制），檢測VAV各個末端風(fēng)閥開度,并微調(diào)風(fēng)機(jī)頻率,使系統(tǒng)中所有VAV末端風(fēng)閥開度達(dá)到70%90%（此參數(shù)將在VAV專題會議中討論決定）之間，此時，表明系統(tǒng)既運行在最節(jié)能的狀態(tài)，又可以滿足所有VAV的風(fēng)量需求。補充說明：上述控制策略描述了系統(tǒng)在正常運行情況下的工作流程，那么在非正常情況發(fā)生時，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定是怎樣保證的呢？對于本系統(tǒng)，我們設(shè)想的最不利狀況為：系統(tǒng)運行時，末端風(fēng)閥開度同時存在過大和過小現(xiàn)象，且數(shù)量超過了末端

8、總數(shù)的30%（可討論）【在風(fēng)平衡調(diào)試成功后一般不會發(fā)生此種情況，但不排除此種情況在未來發(fā)生的可能性】針對此種情況，我們設(shè)定：當(dāng)發(fā)生此情況時，系統(tǒng)發(fā)出警報信息，同時自動聯(lián)動空調(diào)主機(jī)進(jìn)入安全運行模式，此模式下，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)為定靜壓控制，根據(jù)安裝在風(fēng)管內(nèi)的靜壓傳感器反饋信號，結(jié)合設(shè)定靜壓值，保證系統(tǒng)在非正常情況下的安全運行。此時，系統(tǒng)維護(hù)人員應(yīng)盡快排除故障，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行?！径o壓安全模式運行的詳細(xì)參數(shù)，將在后續(xù)VAV專題會議上討論】本項目采用的是協(xié)力空調(diào)株式會社（KAK）壓力無關(guān)型VAV末端。對于單個VAV末端而言，其基本運行流程圖如下：計算需求風(fēng)量實際需求風(fēng)量實際風(fēng)量對于單個VAV末端而言，系統(tǒng)

9、給定信號為：需求風(fēng)量信號（DC0-10V）；現(xiàn)場給定信號為：設(shè)定溫度、開機(jī)、關(guān)機(jī)；反饋信號：實際風(fēng)量（葉輪式風(fēng)速傳感器）、風(fēng)閥開度過大信號（干結(jié)點）、風(fēng)閥開度過小信號（干結(jié)點）、室內(nèi)溫度、設(shè)定溫度；其中風(fēng)閥開度過大（過?。┬盘柨稍诙ㄖ飘a(chǎn)品時設(shè)定。單個末端的控制流程說明：系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)反饋溫度與設(shè)定溫度PID運算出【計算需求風(fēng)量】，再根據(jù)【計算需求風(fēng)量】與【實際風(fēng)量】PID運算出【實際需求風(fēng)量】，VAVBOX根據(jù)【實際需求風(fēng)量】自動控制風(fēng)門開啟度。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，會保持在一個恒定的需求風(fēng)量值（即恒定風(fēng)門開度）。在系統(tǒng)試運行之前，需進(jìn)行系統(tǒng)最小風(fēng)量、最大風(fēng)量、風(fēng)量平衡調(diào)試，調(diào)試成功之后，系統(tǒng)可進(jìn)行正常

10、運行調(diào)試（此部分由上安負(fù)責(zé)完成，我司會在后續(xù)工作中提出界面要求）。當(dāng)處于非過渡季節(jié)模式時，處于一個空調(diào)機(jī)組作用范圍內(nèi)所有VAV末端的系統(tǒng)運行分三個階段：預(yù)冷或預(yù)熱運行模式：此時所有末端全開,空調(diào)機(jī)組滿頻運行；總風(fēng)量控制模式：此時系統(tǒng)按總風(fēng)量模式運行10分鐘；正常工作模式：此時系統(tǒng)按變靜壓模式運行?！具^渡季節(jié)系統(tǒng)工作模式在后續(xù)VAV專題會議討論】。系統(tǒng)框圖如下：18/17講入變靜壓模式注：圖中修正頻率計算按照PID控制給出，設(shè)定值為0，控制值為風(fēng)閥超限末端數(shù)量。圖中30HZ是為保護(hù)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)所設(shè)定的最低限制頻率，此值請上安提供并確認(rèn)。3.2空調(diào)機(jī)組控制3.2.1基本控制3.2.1.1機(jī)組啟停1

11、）系統(tǒng)啟動時，在服務(wù)器上點擊ON按鈕（或根據(jù)時間表自動運行）啟動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動聯(lián)鎖啟動相應(yīng)的熱水閥或冷水閥、新風(fēng)閥及回風(fēng)閥、送排風(fēng)機(jī)等相應(yīng)設(shè)備。2）系統(tǒng)停止時，在服務(wù)器上點擊OFF按鈕（或根據(jù)時間表自動運行）關(guān)閉系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動聯(lián)鎖關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備。3.2.1.2新風(fēng)閥控制新風(fēng)閥控制描述如下：1）在正常模式下，維持預(yù)設(shè)的最小新風(fēng)量。新風(fēng)閥開度不小于30%。2）在省能器模式下，強(qiáng)制新風(fēng)VAV的開度為100；3）在對應(yīng)的AHU停機(jī)時，強(qiáng)制新風(fēng)VAV的開度為0%。外區(qū)新風(fēng)CAV末端的控制邏輯如下：1）在AHU開機(jī)時，開啟CAV。2）在AHU停機(jī)時，關(guān)閉CAV。詳細(xì)新風(fēng)控制參數(shù)將在后續(xù)VAV專題會議

12、上討論。省能器模式是當(dāng)室外空氣溫度接近設(shè)定送風(fēng)溫度時，用室外新風(fēng)替代回風(fēng)送至冷卻盤管。這將使機(jī)械制冷的用能要求降低。對于本項目，我們初步考慮：當(dāng)室外溫度處于20°C至24°C之內(nèi)時，開啟省能器循環(huán)；此時，內(nèi)區(qū)VAV新風(fēng)閥開啟100%，回風(fēng)閥開啟30%。當(dāng)室外溫度處于20C至24°C之外時，跳出省能器循環(huán)。此時，內(nèi)區(qū)VAV新風(fēng)閥開啟30%，回風(fēng)閥開啟90%。上述風(fēng)閥開度數(shù)據(jù)設(shè)定依據(jù)將在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.1.3 排風(fēng)機(jī)控制排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)新風(fēng)量進(jìn)行控制，要滿足控制區(qū)域內(nèi)的正壓需求，但不能過大，以免冷量外泄，控制方案及風(fēng)量參數(shù)請暖通單位提出，在后續(xù)VAV專

13、題會議上討論。3.2.1.4 室內(nèi)濕度控制按空調(diào)設(shè)計，根據(jù)回風(fēng)濕度來控制加濕閥的開關(guān)。本項目濕度控制參考值為50%（可修改），在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.1.5機(jī)組保護(hù)控制3.2.1.5.1濾網(wǎng)堵塞報警空調(diào)機(jī)組過濾網(wǎng)堵塞會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行效果，維護(hù)人員應(yīng)定期清理過濾網(wǎng)，為保證系統(tǒng)良好運行，空調(diào)機(jī)組設(shè)置了濾網(wǎng)堵塞報警裝置，分別在初效濾網(wǎng)及中效濾網(wǎng)加裝壓差開關(guān)，其壓差設(shè)定值請暖通設(shè)計單位提供，濾網(wǎng)阻塞報警時，由維護(hù)人員手動停機(jī)后，進(jìn)入設(shè)備維修狀態(tài)。3.2.1.5.2風(fēng)機(jī)壓差保護(hù)由于一般情況下，BMS系統(tǒng)只檢測空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)接觸器信號作為運行信號反饋，當(dāng)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)接觸器動作而風(fēng)機(jī)未啟動時，B

14、MS系統(tǒng)不能及時作出反應(yīng)，針對此種情況，本項目設(shè)置了風(fēng)機(jī)壓差保護(hù)開關(guān)，以確保送風(fēng)機(jī)的安全運行，當(dāng)該開關(guān)關(guān)閉時，表明送風(fēng)機(jī)運行安全，當(dāng)開機(jī)后30秒，該開關(guān)仍未關(guān)閉，強(qiáng)制停止系統(tǒng)并報警。3.2.1.5.3表冷器防凍保護(hù)本項目BMS系統(tǒng)在空調(diào)機(jī)組新風(fēng)段表冷器上設(shè)置防凍開關(guān)，確保表冷器運行安全，當(dāng)防凍開關(guān)動作時，優(yōu)先加大熱水閥到最大開度，并報警；當(dāng)防凍開關(guān)仍處動作狀態(tài)，則強(qiáng)行關(guān)閉空調(diào)機(jī)組3.2.1.6回風(fēng)機(jī)控制每個分區(qū)設(shè)置了4臺回風(fēng)機(jī)，控制方式為聯(lián)動控制，當(dāng)該區(qū)域空調(diào)機(jī)組啟動時，聯(lián)動4臺回風(fēng)機(jī)啟動運行，末端關(guān)閉時，聯(lián)動4臺回風(fēng)機(jī)關(guān)閉。3.2.2運行模式選擇系統(tǒng)正常運行模式分為：制冷模式、制熱模式和過渡

15、季節(jié)模式。同時，當(dāng)室內(nèi)外溫差比較大時，為了能夠保證用戶的舒適性，系統(tǒng)會在用戶進(jìn)入大樓工作之前進(jìn)行預(yù)冷預(yù)熱。3.2.2.1制冷模式一般是在夏季時運行此模式，此模式下系統(tǒng)主要依靠調(diào)節(jié)冷水閥降低送風(fēng)溫度。3.2.2.2制熱模式一般是在冬季時運行此模式，此模式下系統(tǒng)主要依靠調(diào)節(jié)熱水閥提高送風(fēng)溫度。3.2.2.3過渡季節(jié)模式此模式下冷水機(jī)組及鍋爐系統(tǒng)將不提供空調(diào)水，系統(tǒng)依靠新風(fēng)閥及回風(fēng)閥來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。此模式具體控制方法將在后續(xù)VAV專題會議上討論。3.2.2.4 預(yù)冷模式目的：在上班前通過大功率輸出冷風(fēng)將建筑物夜間集聚的熱量和散發(fā)污染物排到室外，使室內(nèi)空氣質(zhì)量和溫度滿足用戶需求?？刂疲捍四Ｊ絾拥臅r候

16、： 全新風(fēng)運行10分鐘后關(guān)閉新風(fēng)閥；（全新風(fēng)運行時，會開啟相應(yīng)排風(fēng)機(jī)） 冷水閥開啟到最大值； 所有VAV末端按最大風(fēng)量模式運行； AHU的送風(fēng)機(jī)按最大風(fēng)量需求頻率運轉(zhuǎn)； 當(dāng)回風(fēng)溫度達(dá)到22度時，自動進(jìn)入正常工作模式?！救嘛L(fēng)運行時間由暖通設(shè)計單位提供】3.2.2.5 預(yù)熱模式目的：在上班前通過大功率輸出熱風(fēng)使室內(nèi)空氣質(zhì)量和溫度滿足用戶需求?？刂疲捍四Ｊ絾拥臅r候： 全新風(fēng)運行10分鐘后關(guān)閉新風(fēng)閥；（全新風(fēng)運行時，會開啟相應(yīng)排風(fēng)機(jī)） 熱水閥開啟到最大值； 所有VAV末端按最大風(fēng)量模式運行；AHU的送風(fēng)機(jī)按最大風(fēng)量需求頻率運轉(zhuǎn)；當(dāng)回風(fēng)溫度達(dá)到22度時，自動進(jìn)入正常工作模式?！救嘛L(fēng)運行時間由暖通設(shè)

17、計單位提供】3.2.2.6模式選擇我們設(shè)定本系統(tǒng)平時的正常運行時間為8:00-20:00（可修改）。調(diào)試階段，我們會在每天7:00-20:00時間段內(nèi)設(shè)定溫度參考值：7:00室外氣溫；當(dāng)天室外平均氣溫；當(dāng)天室外最高氣溫；上述數(shù)值會自動存儲進(jìn)入數(shù)據(jù)庫7天。在正式運行時，系統(tǒng)將每天檢測到的數(shù)據(jù)自動存儲進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)會自動根據(jù)前一周的室外氣溫判定第二天是否進(jìn)入過渡季節(jié)運行模式?！九卸ㄔ敿?xì)情況會在后續(xù)VAV專題會議討論】在非過渡季節(jié)模式時，我們用室內(nèi)氣溫作為參考值，用RT表示：當(dāng)RT-227時，系統(tǒng)將在7:00開始預(yù)冷模式運行；當(dāng)RT22W7時，系統(tǒng)將在7:00開始預(yù)熱模式運行；當(dāng)一7V【RT22】

18、V7時，系統(tǒng)將在7:30開始預(yù)冷模式或預(yù)熱模式運行;3.2.3運行流程圖否否否是是是是是否系統(tǒng)停止時間到否是是是|ST-OT|W2過渡季節(jié)模式運行否系統(tǒng)停止時間到r;:RT表示室內(nèi)溫度7HT表示回風(fēng)溫度:ST表示送風(fēng)溫度OT表示室外溫度-一:進(jìn)入正常運行模式進(jìn)入省能器運行模式進(jìn)入過渡季節(jié)工作模式進(jìn)入正常工作階段4系統(tǒng)關(guān)閉，提供第二天運行模式參數(shù)延時30分鐘啟動預(yù)冷或預(yù)熱模式啟動預(yù)冷模式啟動預(yù)熱模式&00自動跳轉(zhuǎn)下一步7:00系統(tǒng)啟動溫度采集及存檔3.3系統(tǒng)控制3.3.1按時間表確定的運行模式系統(tǒng)運行時間：7：0020：00（可改）；正常運行時間：8：0020：00（可改）；3.3.2手動運行模式系統(tǒng)可通過電控箱的開關(guān)選擇設(shè)備的自動或手動模式。智能管理系統(tǒng)在手動模式下仍有連續(xù)監(jiān)控的功能。（1）手動模式主要用于設(shè)備檢修、調(diào)試；（2）在手動模式下，各設(shè)備可根據(jù)情況繞過中央監(jiān)控系統(tǒng)單獨開、停。在系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束進(jìn)入正常運行后，不建議用手動模式。3.4系統(tǒng)控制權(quán)限本項目采用的BA控制系統(tǒng)具有多級控制權(quán)限，可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。下面列取常用權(quán)限：1）管理員權(quán)限（最高）：可最大權(quán)限控制系統(tǒng)，設(shè)定運行時間表等；2）值班員權(quán)限（二級）：可對系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制