陈向阳
本文作者陈向阳先生，日本山武霍尼韦尔公司BS事业部系长。
一前言
变风量空调技术诞生以来，如何设定系统的送风温度一直没有很好地得到解决。本文提出一种崭新的决定送风温度设定值的方法，即投票决定送风设定温度法。这个方法不但解决了同一系统的不同末端同时要求冷气暖气时设定送风温度的决策问题，还可以实现控制决策的可视化。因此，该方法较以往的各种方法都要先进，具有很高的实用价值。
变风量空调系统的风机转数控制方法中，最先进的是最小静压控制，即送风机提供的静压至少使系统中有一个以上末端装置的风阀为全开。但这个所谓最小静压控制是针对某个送风温度而言的。以送冷气为例，若要向房间输送相同大小的冷量，降低送风温度势必导致送风量减小。针对某个送风温度的最小静压，对另一个送风温度来说就不能说是最小静压。因此，变风量空调系统的风机转数控制和送风温度设定应是相互匹配的。有了一个合适的送风温度，才可以实现最小静压控制。
对于一个空调系统，各房间的负荷变化不一定是同步的。时常会出现有的房间要求降低送风温度，有的
房间要求提高送风温度。有时，甚至会出现同一时刻同一系统中，有的房间要求冷气，有的房间要求暖气。
送风温度设定的问题与送风机转速设定的问题一样，很长一段期间里一直使用了试错法。根据系统构成的不同，试错法送风温度控制的应用也各不相同。譬如重视换气次数的空调系统，要求尽量提高送风温度以增加换气次数。而重视低温送风的空调系统，则要求尽量降低送风温度以减小送风量。但不论控制准则如何，试错法送风温度控制只能以某一恒定的变化率沿着某一方向(增大或减小)改变送风温度，而且没有目标值。当某个参照变量达到临界值时，试错法送风温度控制方才改变方向。例如以末端装置的送风量为参照变量，以设计最大送风量和最小送风量为临界值的试错法送风温度控制的冷气状况; 当系统中有一个以上的末端达到或超过最小送风量时，以一定的速率(可不同于降温速率)提高送风温度。但当这两种状况同时出现时，试错法送风温度控制便不知所措。不少系统采用了“宁可过头，避免不足”的处理方法。这种处理往往迫使空调运行管理人员手动设定送风温度。试错法还有一个很大的缺陷，就是调试送风温度变化速率需要花
费大量的时间。
二基本原理
为了解决这个问题，我们研究出了投票设定送风温度法。其原理是对于某一空调显热负荷，若该末端
存在送风量允许范围，则势必相应地存在送风温度允许范围。若系统中各末端的允许送风温度范围存在共同区间，则该区间内的任意一个送风温度均可使各末端满足负荷要求。若不存在共同区间，则可在最高得票温度范围内选择送风温度以求满足多数末端的负荷要求; 或折中选择送风温度以使系统中各个末端平摊损失。不可忘记的是，重新设定送风温度有可能影响最小静压控制(见图1)。 适合于投票法送风温度控制的变风量空调系统须具备以下几个条件: 各房间设有温度传感器，各末端装置里设有风量计，流经空调机的冷温水量可控制，控制器可进行数字计算。投票法送风温度控制按以下两个步骤进行:
1. 计算出各末端的允许送风温度范围并投票
根据各末端的显热负荷和最大最小送风量计算允许送风温度范围，并对此温度范围投赞成票。最大送风量的定义可为: 对应于送风机最大转数，各末端风阀全开时的实测风量。最小送风量的定义可为: 对应于送风机最大转数，各末端风阀全闭时的实测风量与设计最小风量两者中较大的一方。对于全开全闭，并不限于用风阀的全动程来定义。由于自控上的要求，也可以用风阀动程的一部分来定义，譬如定义85%开度为全开，30%开度为全闭。
由空调显热负荷计算式，各末端的当前空调负荷为
Q=L·c·∆t ｜dt｜≤ε(1)
式中Q——当前空调显热负荷，kW(kcal/h，非SI单位);
L——当前末端要求风量，m3/s(m3/h，非SI单位);
c——空气比热，kJ/m3K (kcal/m3℃，非SI单位);
∆t——当前送风温差(℃)。
∆t =t s-t z
t s——当前送风温度(℃);
t z ——当前所辖空调区域的空气温度(℃);
dt ——当前所辖空调区域的空气温度偏差(℃)。
dt=t sp -t z
t sp ——当前所辖空调区域的空气温度设定值(℃); ε——空调自控误差(℃)。
对于末端的最大送风量L max ，存在最小送风温差∆t min
∆t min =C L Q
⋅max (2)
对于末端的最小送风量L min ，则存在最大送风温差∆t max
∆t max =C L Q
⋅min (3)
在最大送风温差和最小送风温差之间的送风温度范围即为允许送风温度范围。根据所辖空调区域的室温，可以算出各末端的允许送风温度范围。
t s ,min =t z +∆t max
对于送冷气 t s ,max =tz+∆t min (4)
t s ,min ≤ t's ≤t s ,max
t s ,min =t z +∆t min
对于送暖气 t s ,max =tz+∆t max (5)
t s ,min ≤ t's ≤t s ,max
石笼护坡
跟刀架式中t's 是允许送风温度。
确定送冷气还是送暖气，是根据当前空调负荷Q 来判断的。Q 为正时送暖气，Q 为负时送冷气。
当某个V A V 末端的所辖空调区域的室温逸出空调自控误差范围时，按式(1)算出的当前空调显热负荷显然不符合房间空调要求，必须对其进行修正; 并以此修正显热负荷作为该末端的所需空调显热负荷。
Q=L ·C ·∆t+C ·
τd dt ｜dt ｜>e (6) 式中
C — —所辖空调区域的热惰性系数，kJ/K(kcal/℃，非SI 单位); d τ——偏差纠正时间，s(h ，非SI 单位)。
热惰性系数C 为一调节系数，由用户设定。对于变风量系统，严格地说它应是风量(换气次数)的函数。但对于权宜投票，也可作常数处理。实际工程中可用式(7)计算热惰性系数。
C =k ·c ·V (7)
机床顶针
式中V —— 所辖空调区域的体积，m 3;
k —— 无因次系数，一般可用k=10; c —— 空气比热，kJ/m 3K (kcal/m 3℃，非SI 单位)。
无因次系数k 为实验值，它也应是风量(换气次数)的函数。对于送风温度控制，其大小仅影响室温偏差纠正速度。因此，实际工程中k 作为常系数处理，没有任何问题。
偏差纠正时间d τ实际上也可作为一个自动控制的调节系数。依照我们的经验可用下式计算。 dt max max t c L C
∆⋅⋅≤ε (8)
5-氯-2-戊酮2. 根据投票决定送风温度
用式(1)或式(6)的计算结果对系统送风温度允许范围进行投票。然后对各末端的投票进行加权求和，从中出最高得票温度范围。若存在共同得票温度范围，则可在此范围内根据控制准则选定送风温度(如图2); 若不存在共同温度范围，则在最高得票温度范围内选择送风温度，或折中选择送风温度(如图3)。投票法的宗旨是最大限度地满足整个系统的需要。因此投票法可以解决同一系统的不同末端同时要求冷气暖气时设定送风温度的决策问题。
用式(6)的计算结果对系统送风温度允许范围进行的投票为权宜投票，因为它并不能确切地反映其实际送风温度允许范围，而只正确地提供了一个改变送风温度的方向，其投票的允许送风温度范围仅仅是一个近似值。尽管如此，只要沿着权宜投票提供的方向改变送风温度设定值，就可以使其末端的所辖区域的室温控制在误差范围内。光刻法
空调系统启动时，因为送风量为零，算不出当前空调显热负荷，所以不能用投票法进行送风温度控制。一般以当前平均室温为启动期送风设定温度。
对于各末端的权力分配，最常用的是以面积比为权，也有以负荷比为权的。一些工程还在权力分配时对重要空调房间加分，以提高其权力。全系统的权的总
和为1。
计算各末端的空调显热负荷不可避免地使用了风量实测值。这个数值如果不准确，将会影响允许送风温度范围计算的精度。因为用要求风量算出的是允许送风温度范围，而不是送风温度本身，所以即便风量实测值不够准确，对于投票法送风温度控制来说不是致命的缺陷。但是，当用风量实测值进行系统水力特性辨识时，这个数值如果不准确则将是一个致命的缺陷。
用投票法得出的最高得票温度范围可能是连续的，也可能是不连续的。对于连续最高得票温度，其范围有时会很宽。因此，在最高得票温度范围内选择送风温度设定值仍然有很多处理方法。
火油草
3. 送风温度变化率
用投票法得出的最高得票温度范围是时刻变化的，当调节系数选择不是很好时，最高得票温度范围会不稳定。调节系数选择不当时，最高得票温度范围甚至会剧烈摆动。而送风温度对房间空调影响很大，因此必须对送风温度变化率加以限制。允许送风温度具有较大的变化率极限可使系统的追随性好，具有较小的变化率极限可使系统的稳定性好。关键还是要选择合适的调节系数，尽量使最高得票温度范围稳定。这样才可允许送风温度选择较大的变化率极限，使得系统既有良好的稳定性，又有良好的追随性。
三送风温度决策的可视化
投票法送风温度控制涉及送风温度的决策。为使空调管理人员理解这一决策，有必要显示其结果。图2、图3为具有四个末端的变风量系统的送风温度设定决策图。横轴为送风温度，纵轴为得票率。各末端在同一温度范围投票的迭加为该范围的得票率。各末端投票范围的柱高等于其投票权势。图2中1#末端的允许送风温度范围为20～24℃，权为0.2; 2#末端的允许送风温度范围为18～23℃，权为0.3; 3#末端的允许送风温度范围为17～21℃，权为0.3; 4#末端的允许送风温度范围为18～22℃，权为0.2。该图存在共同得票送风温度范围20～21℃，故此可在此区间选择送风温度。空调管理人员可直观地从该图中读取各末端的允许送风温度范围、投票权大小、系统的送风温度上下极限(细虚线)、现在送风温度(细实线)和送风设定温度(粗实线)共五个信息。
如果控制系统可以进行图象屏幕控制操作，移动送风设定温度线便可改变送风温度设定值。这种方式在系统操作上不但非常方便，而且可以作手动/自动操作
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议