彭殿政
青岛腾远设计事务所 山东省 266000
摘要：分析了变风量空调系统中风机的现有控制方法，提出了基于实测主风管风量的静压整定值的重置方法。在小型变风量系统实验室进行了静压法和静压复位法实验，并对两种控制方法进行了比较。针对实验室实验的局限性，在仿真平台上进行了一系列仿真实验。最后，从系统稳定性、风机节能潜力和应用范围等方面对静压复位法进行了评价。
关键词：变风量空调系统；风机控制；静压重置
引言：变风量空调系统的突出特点是风量随负负荷的变化而变化。系统运行和节能的关键是风机的控制。在实际工程中，通常从简单、可靠、稳定和节能的角度来评价风机控制方法。目前常用的控制方法有:恒静压法、最小阻力法、总风量法等。在节能和稳定性方面存在一些问题，还有优化的空间。 静压复位法的理论分析及相关讨论
1.1静压复位方法
如引言中所述，静压复位法本质上是对恒定静压法的改进，其目的是使系统静压设定点跟踪负荷变化 ，以避免系统管道中的静压在部分负荷下仍保持在较高值，并且风扇头在下降阀上消耗过多。
实现静压复位需要解决两个主要问题:
1)如何表征系统负载变化；
2)静压设定值如何随着负负荷的变化而变化？本文的这一部分针对这两个问题 行详细讨论。
1.2静压复位依据和复位功能
1.2.1静压复位的依据
由于负荷变化不能直接测量，考虑到变风量系统的总风量随负荷变化而变化，主风管中实测风量与设计风量之比称为相对风量(或部分负荷率)，它是系统负荷变化的特征量，其定义公式为R = L′L0(1)
总风管测量风量的l型，m3/s；L0是主风管的设计风量，m3/s。
静压设定值的复位功能是
pset =f(R) (2)
其中pset为静压设定值。
1.2.2关于复位功能的讨论
假设每端的相对空气量相等(即，每端的部分负荷率与系统的总部分负荷率一致)。在设计条件下，恒静压法和静压复位法的工作状态点均为1；当系统负荷为部分负荷L1和L2时，定静压法是保证定静压点的静压值PS，风力发电机的工作点分别为2和3，风机阻力曲线上升；和对于静压复位法，静压点的静压值可以根据测得的主风道风量来改变，这样系统的阻力曲线可以尽可能保持不变。从以上分析可以看出，在变风量系统中要克服的阻力损失大约与风量L的n次方(n ≥ 1)成正比，静压设定值可以写成ln的函数，即rn。
根据n值，本文主要讨论了两种形式的复位功能:一次复位功能(静压设定值与相对风量之间)
它是线性的，见公式(3))和二次重置函数(静压设定值和相对空气量的二次幂之间存在线性关系，见公式(4))。
pset1 =a1 +b1R (3)
pset2 =a2 +b2R2 (4)
考虑到复位功能的取值范围，当额定工况(R = 1)时，复位一次
p0 set1 =a1 +b1 (5)
二次复位
p0 set2 =a2 +b2 (6)
当系统处于最小风量时，重置一次
pmin set1 =a1 +b1Rmin (7)
二次复位
pmin set2 =a2 +b2Rmin2 (8)
在公式(3)-(8)中，a1、B1、a2和B2分别是假定系数；
P0set是设计条件下静压的设定值(最大风量时)；Pmin设定值是静压设定值的下限；Rmin是相对空气量的下限。
通过将等式(5)至(8)代入等式(3)和(4)，可以获得初级和次级静压复位函数:
pset 1 = R-Rmin 1-Rmin(P0 set 1-pmin set 1)+pmin set 1(9)
PSE T2 = R2-Rmin 2 1-Rmin 2(P0 set 2-pmin set 2)+pmin set 2(10)
1.3复位点位置和复位功能参数的选择
当采用恒静压法时，为了尽可能减少部分负荷下的超静压，理想静压设定点位置应取在全风中主管距风扇[6]2/3，如图2中P1所示。采用静压复位法后，设定点的静压值不再固定，位置要求也不再严格。如果是新系统，设定点可以放在主风管的上游，如图2中p2点所示；如果重建恒定静压系统，传感器在原始恒定静压点的位置可以保持不变。
静压复位的上限值与定静压法的静压设定值相同，因此有必要保证系统能提供额定工况下最不利端所需的入口静压；下限值与变风量系统相对风量的最小值有关。对于实际工程，下限值可以是在初始调试阶段，通过手动改变风机频率，使系统风量达到最小值。
2静压控制方法的效果评价
目前，风机控制方式的评价主要包括以下指标。
1)风机的节能效果
由于风机的能耗与风机的静压和风量有关，在相同的系统负荷条件下，降低风机的静压实际上是降低
风机的能耗，该指标用于评价风机的节能效果。
2)对终端的要求和控制系统的复杂性
目前，根据阀门控制方式的不同，常用的变风量末端可以分为两种类型:压力相关型和压力无关型。压
与力相关的末端装置仅包含一个温度反馈调节；压力无关终端设备引入空气量作为子控制器的控制对类似地，它形成一个级联控制回路，与压力相关型相比，该回路更能抵抗由管道静压变化引起的扰动。不同的风机控制方式对终端形式有不同的要求。恒定静压法只需要与压力相关的终端，而最小阻力法和总气流法要求终端必须与压力无关。相对复杂的终端不仅会增加成本，还会对系统的稳定性产生不利影响。
3)确定静压设定值的难度
静压设定点位置对风机控制效果有很大影响，设定点位置不当可能导致风机能耗过大。在实际工程中，风管的形式是不断变化的，因此很难得到一种通用的方法来确定静压设定值。可以认为静压点位置对风机控制方法的影响越小，其适用性越高。
4)系统稳定性
变风量系统中风机的运行状态直接关系到室内空气供应量和室内温度控制。实际运行空调系统不可能假设每端的部分负荷率与系统的总部分负荷率相同，但彼此不同。对于恒定静压法，为了在部分负荷下保持恒定的静压值，系统中总是有多余的压头，末端空气阀可以根据控制区域的需求调节风量；对于静压复位法，需要尽可能降低风机的压头，以保持系统的风量。如果两端的负荷差异较大，某些区域的风量可能不足。为了避免这种情况，实际使用的复位功能可以通过引入安全系数或直接增加公式(9)和(10)中pminset的值来解决这个问题。
本文通过实验和仿真对静压复位方法进行了研究，并与其他静压控制方法进行了比较，得出了对静压复位方法的评价。
变风量系统风机控制方法的实验研究
3.1实验平台介绍
两个空调房间各有一个变风量末端。控制器1是鼓风机控制器，采用恒定静压法或静压复位法作为控制策略。l是安装在风机出口主风道上的风量传感器。控制器2是回风风机控制器，它接收总风量信号(或风机频率信号)，并根据总风量(或风机频率)与初调试验中得到的回风风机频率之间的关系，输出频率信号给回风风机，以保证回风风机的风量与风机的风量之间有一个固定的比值。
3.2实验结果和分析
3.2.1不同端点对复位方法的影响
无论采用何种端部形状，一次复位法和二次复位法的实验结果是相似的；与恒定静压法相比，风量越小(负荷越低)，风机频率(转速)下降越大。
3.2.2静压设定点位置对控制方法的影响
对于恒静压法，在相同风量下，当静压传感器安装在风道后面时，风机的频率比风道前面明显降低，因此合理的静压设定点位置对风机频率控制非常重要。当合理选择复位范围时，静压点的位置对送风与风机频率的关系影响不大。
结论
静压复位法是以测得的变风量空调系统总风量作为静压设定值复位的依据，该设定值可根据负荷变化而变化风道中的静压值可以确保端阀始终处于大开度。与恒静压法相比，系统阻力更低，风机能耗更低；静压复位法对静压设定值要求不高，只要复位上限和下限合理，无论设定值是在风管的上游还是下游，风机都能得到良好的节能效果；与变静压法相比，它对终端的要求更低，控制系统设计更简单。静压复位法不仅可用于新型空调系统，也可用于恒静压控制变风量系统的改造。随着实际项目的积累，应用前景广阔。
参考文献：
[1]叶大法，杨国荣．变风量空调系统设计［Ｍ］．北京：中 国建筑工业出版社，２００７
［2］ 蔡增基，龙天渝．流体力学泵与风机［Ｍ］．北京：中国 建筑工业出版社，２００３