关于变风量空调系统室内温度控制的分析

　一、变风量空调系统的基本概述
在室内冷热负荷不断变化的过程中，室内温度会逐渐偏离设定值，为确保室内温度与设定值的一致性，在送风温度固定不变的基础上，有效调整送入室内的空气量，此类空调系统就叫做变风量空调系统，即VAV。该系统是以室内温度设定值为基准，来实现对变风量系统末端设备送风量的控制，与送风温度没有关系。所以此类风机输送的空气量是根据负荷变化而发生改变的，风机能耗相应减少，从而实现节能目的。
二、变风量空调系统在室内温度控制中应用的重要价值
大多数情况下空调系统都处于部分负荷运行状态，而变风量空调系统可按照室内温度参数要求，基于空调负荷变化情况，利用改变送风量的方式对室温进行合理调整，以满足实际需要。在此过程中，空调与制冷设备只需根据实际负荷需求运行即可，从而将送风机能耗有效减少，进而降低了空调系统的运行成本，并且节约了较大冷量。与此同时，变风量空调属于全空气系统，不存在风机盘管凝结水以及霉菌等问题。此类系统末端装置具有风量调节平衡功能，不需要对送风系统进行复杂的风量平衡调试作业，就能获得良好的平衡效果。如果采用计算机联网集中控制方式，将其与楼宇自控系统相连接，可有效提升楼宇智能化水平。
三、基于变风量空调系统的室内温度控制分析
（一）控制算法分析
空调室温变化的动态模型可通过下列公式描述出来：

上述公式中，θｚ表示室温，θｓ表示空调系统送风温度，θr表示室温设定参数值，Cz表示空调室内空气热容，ca表示空气比热容，ρa表示空气密度，Vz表示空调室内体积，qz表示空调室内实时变化的冷负荷，f表示风机运行频率，f表示风机额定频率，一般为50赫兹，vs表示送风量，vs表示送风量最大值，也就是额定频率下风机送风量，a1与a2都是修正系数。
公式（1）表示室温变化过程，公式（2）表示f与vs之间的关系。
在变风量空调系统运行过程中，送风温度不受控制，其温度会随着送风量变化而发生改变，特别是在负荷相对较低的情况下，热泵机组的启停次数较多，空调系统的送风量也随之出现频繁波动现象。面对此类情况，本文在改进的基础上获得了一种简便的双线性控制算法。该算法法是在上述公式（1）与公式（2）描述出的动态模型的基础上提出来的。
先把公式（1）分解成下面式子：

公式（3）中，h1表示采样间隔时间，k表示现在时间。如果在k时刻的追踪误差是ek，那么，此时送风量则能表示成：

在上述公式中，z,kˆζ表示k时刻冷负荷的估算值，γ表示自定义参数。
按照这种温度控制规律，闭合环路的动态过程可通过公式
（6）表示出来。从这里能够得知，若γ达到公式（7）的要求，
 
和zkq,非常接近的情况下，追踪误差会无线接近于0。如果从公式（5）计算得出送风量，那么k时刻的送风机运行频率fk可通过公式（8）计算出来。
冷负荷始终处于变化状态中，很难对其进行精准预测。对于冷负荷的估算，本文运用了一个相对简便的方法，上述公式中，λ表示遗忘因子，能够从公式（10）给定的区间内取值。ζz,k表示k-1时刻的冷负荷，能够通过公式（11）计算获得。通过公式（9）可将冷负荷估算出来，同时遗忘因子的运用，能够保证估算出的冷负荷误差的稳定性。
（二）控制模拟及成果分析
在负荷相对较高的情况下，热泵机组不间断运行，其送风温度始终保持平稳状态，本文简化后的双线性控制方法能够有效控制室温。在负荷相对较低的情况下，从简化后的双线性控制效果能够看出，虽然室温在热泵机组开启与停止的过程中出现微小波动，但该控制方法仍可对室温设定值进行有效追踪，在热泵机组启动过程中，送风温度会相应下降，所送冷量比室内实际需求要高，这时室温会逐渐下降，而风机运行频率则在此基础上逐渐降低，以使所送冷量减少，从而保证室温稳定在设定值。在热泵机组停机的过程中，送风温度会相应上升，所送冷量比室内需求要少，此时室温逐渐上升，而风机运行频率则在此基础上逐渐增高，但冷冻水冷量很难满足室内实际需要，即使风机频率提升到最高，室温则不断上升，该状态一直持续到热泵机组的下次启动。
四、结语和思考
从本文所用控制方法的室温控制效果能够得知，简化的双线性控制方法，能够进一步增强变风量空调系统的抗干扰能力，并能提高对室内温度追踪的精准程度。除此之外,简化的双线性控制算法拥有两个自定义控制参数,在负荷情况出现变化后,这两个参数值都不需要调整，降低了控制算法的难度，对变风量空调系统室内温度控制效率的提升有非常大的促进作用。