变风量空调系统发展状况

行了模拟， 结果表明该模型
暖通空调 Ｈ Ａ ２０ 年第 ３ 卷第 １ Ｖ Ｃ ０７ ＆ ７ 期
表 １ 最小新风且控制法
方 法 Ｃ： Ｏ 浓度检测法
人数直接控制法
科技综述
・３ ５・
原
１ 只 ０ ｉ ０ １ －ｆ ０ ０
理
控制回风（ 或室内空气） Ｃ ： 中 Ｏ 体积分数不大于
根据直接测得的实际人数决定实际所需的新风量 根据风机的全速和最低速设定最大、 最小风阀开度
法。
Ｆｄｒ ｉ 等人发展了传统的变静压控制法， ｅｅ ｐ ｌ ｓｅ 提出 了带 Ｉ ＴＴ的 Ｓ Ｖ ａｃ ｓ ｒ ａ ｕｔｅｔ ｎ ｅ Ｃ Ｍ Ａ （ ｔ ｐｅ ｕｅ ｓ ｎ ｓ ｉ ｒｓ ｄ ｍ ｔ ｊ
ｆ ｍ ｌ ｅ ｗ 静压控制， ｒ ｖｕ ｆ ） ｏ ｏｍ ｌ ｏ 指出该控制方式节 能性很好， 而且不会影响房间的热舒适性和室内空
好〔１ 加州能源委员会总结多年的Ｖ Ｖ设计经 ｓ。 － ｓ Ａ 验， 认为风机的调节方式对能耗的影响比 风机类型 的影响大， 而且指出变转速调节与变静压控制方式 结合节能效果显著叫。 １２ Ａ ． Ｖ Ｖ系统送风量的控制研究 Ｖ Ｖ系统是通过改变送人室内的送风量来 Ａ
实现对室内温度调节的空调系统， 因此风量控制是
测量送风机和回风机的流量， 并控制回风量， 以使 二者之间保持一个固定的差值， 该差值即为送风 机通过新风阀吸入的新风量 在新风引人口 设置一个检测点， 对新风流量进行测 量， 通过该测量值来调节新风阀开度
专门铺设一条新风管道
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在保证室内空气质量的前提下尽量节能， 但增加了监测人 数的设备， 投资较大， 且不适于人员密度较小的场合 不能保证整个变化范围内都精确， 尤其在具有压力波动 时， 但成本较低 此法的测量非常简单， 但当混风温度传感器的精度不高或 回风温度与新风温度接近时， 误差较大 两种风量测量的累积误差较大， 特别是当送风／ 回风量比
收稿 日 ２０－ １ ０ 期： ６ ０－ ９ ０ 一次修回：０６ ０－ ６ ２０－ ３ ０ 二次修回：０６ １－ ６ ２０－ ２ ０
・３ ４・ 科技综述
暖通空调 Ｈ ８ Ｃ ２０ 年第 ３ 卷第 Ｉ Ｖｒ Ａ ０７ ７ 期
Ｖ Ｖ系统控制的关键环节， Ａ 它关系着整个系统的 能耗情况和系统的稳定性和可靠性。目 前总送风 量的控制方法主要有两种： 静压控制法和风量控制
１ 新风量控制研究 ． ３
一 Ｖ Ｖ系统节能效果显著， 尽管 Ａ 但是在实际应 用的过程中， 人们也发现变风量系统中负荷的变化
会导致风量变化， 这使得室内气流组织发生改变，
从而影响室 内的热舒适性〕 。在 １８ 的 〕 ９４年
ＡＨ Ａ Ｓ Ｒ Ｅ会议上， 大家一致认为设 Ｖ Ｖ空调系 Ａ
统的很多建筑运行效果并不好， 问题在于送风量不 装置的风量调节（ ｒｉ ｌ ｌｅ ａ ｖｌ ｅ 足［ ｏ ｍ ｌ 指出，Ａ ｔｍｎ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｍ ， ｅ ａ ｅ ａ ｄ ｕ ｇ ｒ ［ Ｔ ｂｎ １ ａ ｙ ｓ ７ Ｖ Ｖ系统室内空气循环不 Ｔ Ａ ）０ Ｔ Ａ Ｒ Ｖ ［ ｏ Ｖ基于末端装置实时的风量要 Ｉ Ｒ 好， 无法满足人们对空气质量的要求， 为此， 他提出 以在能耗不升高的 求， 用 进 控 软 实 风 控 。 基 采 先 的 制 件， 施 机 制 其 本 了温度补偿和内部分区的方法， 原理是， 将末端装置送风温度、 温控器读数、 风量及 情况下保证必要的空气循环［ ｏ ｃｌ 指出， ［ Ｍ ｋｒ ＇ ＇ ｅ ｅ ］ 阀位信号都送人一个中央控制器， 由它计算后再调 Ｖ Ｖ空调系统风量分配不均容易导致室内空气 Ａ 节送风状态点（ 不仅变送风量而且要变送风温度） 。 质量很差， 从而使病态建筑综合症出现的概率大大 Ｈ ｒ ａ 用计算机对一幢典型办公楼内的 Ｖ Ｖ 增加［ 。 ａｔ ｎ ｍ Ａ １ ａ ］ 系统进行了 模拟， 结果表明， Ｔ Ａ 采用 Ｒ Ｖ控制， 风 为保证室内空气质量， 各国学者一直在探索最 机能耗可以降低 ５％。 ０ 但这种控制方法需要解决 小新风量的控制方法， 现主要有表 １ 列举的几类方
将阀门控制和变静压控制相结合 的控制方法 （ ｔ ｒ ｅ ｄｍ ｅ ａｄ ｓ ｒ ｒ ｅ， Ｒ ， ｉ ｅ ａ ｄ ｐｒ ｐｅ ｕｅ ｔＩＰ ）并 ｎｇｔ ａ ｎ ｒｓ ｅ Ｄ ｓ 用实验的方法对比研究了几种不同控制方法的节 能效果。实验结果表明， 当系统运行良 好时， Ｐ Ｉ Ｒ Ｄ 法与Ｔ Ａ Ｒ Ｖ法对风机转速的调节基本一致， 当系 统出现故障时， Ｐ Ｉ Ｒ法控制的风机能耗较低〔 ａ Ｄ １ ２ １
这些控制方式能否成功执行取决于 Ｖ Ｖ末 Ａ 端装置内流量传感器能否对流量进行精确测量。 因此， 提高流量测量的精度是改善 Ｖ Ｖ ｘ Ａ ｂ 性能 ｏ 的关键技术。
Ｔ ｎ 和Ｗａｇ ｎ 等人介绍了变静压 ｕｇ 控制策略，
并分别用实验研究和计算机模拟的方法对两种控 制策略的节能情况进行了比较， 结果都表明变静压 控制方式比 定静压控制方式节能效果好， 。 一 习 １２２ 风量控制法 ．． 为了全面提高系统的稳定性， 最大限度地节约 能量， ａ ｍ ｎ Ｈ ｒ ａ 提出了一个新的概念， ｔ 即基于末端
两个关键的问题 ， 即送风状态点的预测和所需送风 状态的实现。如果能比较好地解决这两个问题， 就 可以避免多个环路之间的相互作用， 从而提高系统 的稳定性。此外 Ｔ Ａ Ｒ Ｖ要求从建筑到 Ｖ Ｖ ｘ Ａ ｂ ｏ 法［１６ ７－ 。 ，２ ９１
１ Ｖ Ｖ系统的动态建模和仿真研究 ． Ａ ４
随着研究的深入， 一方面， 人们逐渐认识到 Ｖ Ｖ系统是一个高度非线性的动态系统， Ａ 用稳态 的测量和控制技术无法真实反映其实际运行情况； 另一方面， 随着计算机技术的发展， 模糊控制、 神经 网络技术和各种商业软件被引人 Ｈ Ａ Ｖ Ｃ系统的研 究中， 这就使得对 Ｖ Ｖ 系统的研究逐渐转向 Ａ Ｖ Ｖ空调系统的动态特性和计算机仿真和优化 Ａ
★ Ｔｎｊ ｎ ｅ ｉ， ｎｈｉＣ ｉ ｏｇ Ｕ ｉ ｒｔ Ｓａｇａ， ｎ ｉ ｓｙ ｈ ｖ ｈａ
１ 国外 Ｖ Ｖ系统的研究和应用现状 Ａ
变风量（ａａｌ ｉ ｏ ｍ ， ） ｒｂ ａ ｖｌ ｅＶ Ｖ 空调系统 ｖ ｉ ｅ ｕ ｒ Ａ ２世纪６ 年代中期产生于美国， ０ ０ 凭借它节能、 舒 适、 灵活等特点在美国、 本及欧洲一些发达国家 日
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｖ ｒ ｂｅ ｒ ｌｍｅ Ｖ Ｖ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａｉ ｌ ａ ｖ ｕ （ Ａ ） ｆ ａ ｉ ｏ ａｒ ｎ ｉｏ ｉｇ ｓ ｍｓ ｉｃ ｄｔ ｎｎ ｓ ｔ ｏ ｉ ｙｅ
Ｂ Ｍ Ｓｚｅ＊ ｄ Ｃｕ ｊ ｙ ｕｈ ａ Ｌ ｈｏ ｕ ｏ ｎ ｎ ｉ ｕ ｎ
ｕ ｈ Ａ ｓ ａｔ ｓ ｔｔｅ ｒ ｔ ａ ｈ ａｐｃｔｎ ｕ ｆ ｓ ｅ ａａｒａ． ｏｎｓ ｔ Ｐｅ ｎｓ ｃｒ ｎ ｒ ｅｒ ａｄ ｌａｏ ｓ ｔ ｏ Ｖ Ｖ ｔ ｓ ｂｏｄ Ｐ ｉｔ ｏ ｔ ｅ ｂｔ ｃ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ｅ ｃ ｎ ｐ ｉ ｉ ｔ ｓ Ａ ｙ ｍ ｔ ｒ ｓ ａ ｓ ｈ ｕ ｐｏｌ ｓ ｓ ｄ ｓ ｄ ａｄ ｐｃｔ ｎ ｉ Ｃ ｉ ， ｗ ｌａ ｔ ｄｖｌ ｍ ｎ ｄ ｅｔ ｎ ｉ ｔ ｅ ｔｒ ． ｒｂ ｍ ｅｉｅ ｉ ｔ ｙ ａ ｌａ ｏｓ ｈ ａ ａ ｅ ｓ ｅｅ ｐ ｅｔ ｃｏｓｎ ｆ ｕ ｅ ｅ ｘ ｔ ｎ ｕ ｎ ｐ ｉ ｉ ｎ ｎ ｓ ｌ ｈ ｅ ｏ ｉ ｉ ｒ
☆ 马素贞， １８ 年 ７ 女， ３ 月生， ９ 在读博士研究生 ２１０ ４ 上海市曹安公路 ４０ 号同济大学嘉定校区 １－ １ ０８ ８０ ３ ４７
信箱
（ ２ ） ５ ４ ４ ９ ８ ９ ５ ０１ ６
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得到了广泛应用。Ｖ Ｖ空调系统在国外已有多 Ａ 年设计运行实践， 随着国内各种商务建筑和办公大 楼智能化程度的提高， 要求相应的空调系统更加舒 适、 安全、 节能， 同时具备智能化功能， 这为 Ｖ Ｖ Ａ 空调系统在国内的推广应用提供了广阔的天地。 国外对 Ｖ Ｖ系统的研究始于 ２ 世纪 ７ 年 Ａ ０ ０ 代， 研究内容主要包括以下几方面。
特 点 可以有效控制人为产生的污染物， 对非人为产生的污染物 难以有效控制， 适合于人员密度较大的场合（ 如餐厅）
最大、 最小送风量两 点控制法
能量平衡法 回风机跟踪检测法
在新风口、 风口 回 和混风口 设置温度传感器来确定
送风中新风的百分比， 新风量由公式计算得出
检测新风量法 专设新风机法 压差检测法
变转速调节要比采用调节风机进口导流叶片角度 节能 ３％， ０ 而且变转速调节与 Ｄ （结合效果会更 Ｄ一
１１ Ａ ． Ｖ系统的节能研究 Ｖ ２ 世纪 ７ 年代到 ９ 年代， ０ ０ ０ 主要集中研究它 的能耗情况， 即与定风量（Ａ ） Ｃ Ｖ 空调系统和风机
盘管系统比较节能效果。与 Ｃ Ｖ空调系统相比， Ａ
研究上， 美国的 Ｌ 等人建立了单管 Ｖ Ｖ系统的 ｉ Ａ 动态模型， 较了采用各类算法如Ｐ 算法、 适 并比 Ｉ 自 应算法和优化控制算法时的能耗特性， 结果表明，
优 控制 法比 化 算 传统的Ｐ算法节 ０ ， ｏ ｉ Ｉ 能３％１ Ｍ １ ｅ １ １
等人分别建立了Ｖ Ｖ系统的Ａ Ｎ风机模型和非 Ａ Ｎ 线性 Ｖ Ｖ ｘ Ａ ｂ 模型， ｏ 并在 Ｈ Ａ ＳＭ＋平台上进 Ｖ ＣＩ
Ｖ Ｖ系统可以不需或减少再热量， Ａ 降低送风量， 从而减小风机能耗， 降低制冷负荷等。此外， Ａ ＶＶ 系统还可以通过消除过冷、 回收灯光的热量而节 能Ｃ７ Ｗａａ 等人提出， １ 。 ｌｃ － ｌ ｅ ｓ 在高层建筑的Ｖ Ｖ系 Ａ 统中引人建筑能耗监控系统和计算机控制， 可以优 化节能效果［。 ］ ’ 风机能耗在 Ｖ Ｖ系统中占很大的比重， Ａ 因此
都应采用先进的Ｄ Ｃ Ｄ 控制。 １ ． 其他控制法 ．３ ２
随着研究的深人， 人们开始研究更先进可靠的 控制方法，ｙｒ 提出了风机压力优化的概念， Ｂｅ ｓ 指 出它是部分负荷工况下控制静压的节能措施， 也是
控制Ｖ Ｖ ｘ Ａ ｂ 的可靠手段［ ｏ ｉ ｏ ［ Ｗｅ等人提出了 １ １ ７
Ｓｍ ｒ ｓ ｔ ｎｓ ｋｙ ｈ ｉ ｅ ｏ Ｖ Ｖ ｓ ｍ ． ｕ ｍａｉ ｔｅ ｄ ａｄ ｔ ｎ ｕｓ Ａ ｓ ｔ ｓ ｅ ｈ ｒ ｅ ｎ ｅ ｅ ｑ ｃ ｆ ｙｅ
Ｋｙ ｏ ｓ ｒｂ ａ ｖｌ ｅ ｅ ， ａ ｈ ａ ｌａｏ， ｅ ｐ ｅｔ ｃｏ ｅｗ ｒ ｖ ｉ ｌ ｉ ｏ ｍ ｓ ｔ ｒ ｅ ｃ， ｉｔｎ ｄｖｌ ｍ ｎ ｄｅｔｎ ｄ ａａ ｅ ｕ ｙ ｍ ｅ ｒ ｐ ｃ ｉ ｅ ｏ ｒ ｓ ｓ ｐ ｉ ｉ ｒ
暖通空调 Ｈ ＆ Ｃ ０７ Ｖ Ａ ２０ 年第 ３ 卷第 １ ７ 期
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变风量空调系统发展状况
同济大学 马素贞☆ 刘传聚
摘要 介绍了国 外变风量（ Ａ ） 统的研究和应用现状。分析了国内Ｖ Ｖ系 Ｖ Ｖ系 Ａ 统研究和
应用中存在的问题， 指出了其发展方向。总结了变风量空调系统的发展趋势和技术关键。 关键词 变风量系统 研究 应用 发展方向
１２１ 静压控制法 ．． 静压控制法又分为定静压法和变静压法。 定静压控制由于简单、 运行可靠， 前仍作为 目 一种主要的控制方法在变风量系统中 得到普遍采 用， 但不利于风机节能。变静压法可以最大限度地 降低能耗， 节能效果显著。
气质量［ 。 ［ 加拿大的Ｎ ｓｆ １ ３ １ ａｉ ｓ 等人利用双目 标遗传 算法对 Ｈ Ａ Ｖ Ｃ系统的控制方式进行了 优化［ １ ４ ］
对风机采取有效的调节措施， 降低风机能耗是增强 Ｖ Ｖ系统节能效果的重要途径。 Ａ
目 风调 要 用 节 机 导 叶 主 采 调 风 人口 流 前，机 节
片角度和变风机转速两种方法， ｎｌ ｄ： Ｅ ｇ ｎｅ 和 ａ Ｎ ｒｒ 比 ｏｆ ｄ 较了二者的节能效果， ｏ 并用动态模拟软 件 Ｈ Ａ ＳＭ＋ Ｖ Ｃ Ｉ 进行了模拟计算， 结果表明， 采用