智能弱电工程设计与应用-5.4.9变风量空调控制系统

变风量（VAV）空调系统是根据室内负荷变化，采用改变送风量的方式来维持室内温度平衡的方法。它的主要特点是节能，可根据建筑特点灵活分布，不会发生像风机盘管冷凝水和霉变等问题，设备维护工作量较小。

图5-24所示的VAV变风量空调系统由变风量空调机组（VAVAHU）和VAV末端装置（VAV Terminal）两部分组成。VAV末端根据控制区域的热负荷，通过开启PID比例积分控制器控制末端的送风量。

图5-24 变风量（VAV）空调控制系统

变风量空调机组根据各VAV末端的需求，通过变频风机控制总的送风量。本方案提供的APOGEE系统使用西门子ATEC专用控制器来实现对VAV末端装置的控制，而使用MEC或MBC控制器来控制变风量空调机组（VAV AHU）。

采用VAV空调系统可显著节约风机耗能。因为在全年空调的建筑物里，大部分时间，空调系统都不在满负荷状态下工作，而采用末端变风量系统，控制系统根据热负荷调节风机总的送风量，则风机耗能将大大减少。除此之外，VAV末端都有隔离噪声的作用。

图5-25是VAV末端装置的控制系统，由压差传感器Δp、调节风阀、VAV专用控制器、室内温度传感器等组成。

图5-25 VAV末端装置的控制系统(https://www.daowen.com)

VAV控制器根据压差监测值和风管面积计算实际送风量，与送风量设定值比较，通过风阀调节送风量。而室内温度传感器及其控制回路的作用是修订送风量设定值的作用。根据不同的室内温度设置，重新调节风量的设定点。如夏季室内较冷时，即室内的热负荷较低时，减小送风量的设定值；室内热负荷较大时，则增大送风量的设定值。

图5-26是典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图。

图5-26 典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图

图中温度传感器（T_sensor）反映的是房间的实际温度，设定温度T_set是各房间设定的温度要求，也是控制系统最终要实现的目的，由用户给出或系统管理人员根据实际情况分别设定。流量测量传感器G_sensor为VAV末端测量的流量，由VAV控制器内置的对照表及修正系数转换而来。设定流量G_set是由温度PID控制回路根据房间温度偏差设定的一个合理的房间要求风量。由设计人员给出该房间最大、最小设计风量，并存入VAV控制器的数据库中。数据库中的G_max、G_min即分别对应于最大、最小风量。房间需要的风量G_set可用下式确定：

式中，G_max为VAV控制器数据库中的最大风量；G_min为VAV控制器数据库中的最小风量；K_t为房间温度偏差，转换为PID比例积分控制器的输出信号，范围是0～100。

从VAV末端装置的控制原理图可以看出，VAV末端的控制实际上使用了一个串级控制。整个串级控制环路中共有两个实时测量值，即温度、流量测量值；一个直接设定参数，即房间设定温度T_set；一个中间变量，即设定风量G_set；以及输出给VAV末端的阀位控制信号。