一、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的原理及特點

日常生活中，空調(diào)系統(tǒng)并不總是處于滿負(fù)荷運行狀態(tài)，其大部分時間的運行效率只有10％左右，因此，從節(jié)約能源的觀點，我們可以根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷隨時調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送風(fēng)量，只在高峰時，增大送風(fēng)量，以達到節(jié)約能源的目的。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)也正是基于這個原理而產(chǎn)生的。其主要優(yōu)點有以下幾個方面：

(1)通過調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的風(fēng)量來控制環(huán)境溫度，因此在裝機是可以選擇一定的峰值使用量，從而達到節(jié)約風(fēng)機能耗和裝機容量的目的。

(2)系統(tǒng)具有很大的靈活性，易于改建，擴建，增刪調(diào)節(jié)單元，個人可根據(jù)負(fù)荷的變化或舒適要求自動調(diào)節(jié)工作環(huán)境。這一點尤其適用于那些格局多變的建筑。

(3)變風(fēng)量系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，空氣品質(zhì)好，可以利用新風(fēng)消除室內(nèi)負(fù)荷，沒有風(fēng)機盤管凝水問題和霉變問題：在過渡季節(jié)，可以充分利用天然冷源甚至全新風(fēng)，節(jié)能效益好。

二、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的工程應(yīng)用

目前在工程中應(yīng)用的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要有兩種類型，一種是普通變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，一種是變頻變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。我們所采用的方案是后者。采用變頻變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)變頻變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和普通變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)一樣，具有變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的共同特點。不同的是，變頻變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)采用了末端風(fēng)機和空調(diào)機組風(fēng)機皆連續(xù)調(diào)速的技術(shù)，形成了變頻控制變風(fēng)量系統(tǒng)。

2．1工作原理

為獲得空調(diào)系統(tǒng)的實時負(fù)荷情況，我們在每個建筑單元內(nèi)裝設(shè)一個室內(nèi)溫控器，用來檢測室內(nèi)溫度，并與用戶設(shè)定的期望溫度值進行比較，當(dāng)二者出現(xiàn)差值時，溫控器改變變風(fēng)量風(fēng)機盒風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，減少或增加送入室內(nèi)的風(fēng)量從而調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，直到室內(nèi)溫度恢復(fù)為設(shè)定值為止。室內(nèi)溫控器在調(diào)節(jié)變風(fēng)量風(fēng)機盒風(fēng)機轉(zhuǎn)速的同時，通過串行通訊方式，將本身的負(fù)荷信號傳入空調(diào)機房的變頻控制器；變頻控制器接收各溫控器送來的負(fù)荷信號，計算所有風(fēng)機需要的風(fēng)量之和，并通過一定的運算規(guī)律得出變頻器需要的控制信號，通過變頻器控制空調(diào)機組送出的總風(fēng)量，使總送風(fēng)量滿足各單元的實際風(fēng)量需求。

2．2系統(tǒng)組成

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：新風(fēng)處理設(shè)備，室內(nèi)溫控器，變風(fēng)量風(fēng)機盒和智能變頻控制器 新風(fēng)處理設(shè)備即空調(diào)機組是由新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、送風(fēng)閥、預(yù)熱器、表冷器和送風(fēng)機組成。

室內(nèi)溫控器主要用來完成用戶溫度設(shè)定，控制本單元變風(fēng)量風(fēng)機送風(fēng)量，與智能變頻控制器交換數(shù)據(jù)等功能。其具有溫度傳感器，能夠?qū)崟r采集室內(nèi)溫度，根據(jù)室溫和設(shè)定值的偏差及溫差的變化率，算出所需風(fēng)量和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速值。風(fēng)機轉(zhuǎn)速值的輸出用來控制風(fēng)機送入房間的風(fēng)量，風(fēng)量值的輸出通過串行通訊反饋給變頻控制器，變頻控制器計算各個溫控器的總風(fēng)量，確定空調(diào)機組風(fēng)機的轉(zhuǎn)速以滿足各末端風(fēng)機的風(fēng)量需求。相對來說，室內(nèi)溫控器的功能比較簡單，主要用來提供用戶設(shè)定溫度和運行方式的鍵盤、顯示以及與上位機交換數(shù)據(jù)的通訊接口即可，其余控制，通訊協(xié)議等功能都可以由軟件來實現(xiàn)。由于溫控面板的安裝空間有限，因此我們將電源部分設(shè)置在變風(fēng)量風(fēng)機盒中，通過電纜線向溫控面板供電。在以上分析的基礎(chǔ)上，我們決定采用Philips公司生產(chǎn)的P87LPC767單片機。

它是一種基于C51 內(nèi)核的高集成度，低功耗，寬電壓范圍的20引腳芯片。其具有內(nèi)部可編程的時鐘，內(nèi)置LED驅(qū)動電路和看門狗電路，復(fù)用4通道8位A／D轉(zhuǎn)換器，8個鍵盤中斷輸入。具有4KEPROM代碼空間，128字節(jié)RAM，2個16位計數(shù)器，兩個模擬比較器，并可編程端口。在實際應(yīng)用中，由于按鍵數(shù)量很少，采用端口口線直接擴展鍵盤，并采用內(nèi)部集成AD對放大后的溫度信號進行采樣，并用單片機的串行口擴展外部通訊端口。我們采用的通訊物理鏈路是RS485方式，采用了MAXIM公司的MAX487E通訊芯片來驅(qū)動信號。

由于某些樓層有走廊大廳等大空間場所，在這些地方，氣流流動性較強，因此溫控器采用一控多的方式，可根據(jù)具體情況為多個個變風(fēng)量風(fēng)機盒設(shè)一個溫控器。這樣為平時調(diào)節(jié)室溫提供了方便，而且以后空間分隔時，也可以靈活進行。

變風(fēng)量風(fēng)機盒是變頻變風(fēng)量空調(diào)可以根據(jù)溫控系統(tǒng)的末端裝置，主要由風(fēng)機、風(fēng)機電機和機箱組成。變風(fēng)量風(fēng)機盒負(fù)責(zé)對變頻后的電源信號進行過零檢測，并將信號提供給溫控器，溫控器根據(jù)過零信號向風(fēng)機盒上的可控硅發(fā)出觸發(fā)信號，對室內(nèi)風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行控制，以調(diào)節(jié)室內(nèi)送風(fēng)量達到調(diào)節(jié)室溫的目的。為防止強電信號通過信號線傳至溫控面板，采用光耦對信號進行隔離。為防止在小風(fēng)量時，風(fēng)機發(fā)生蠕動，我們在軟件設(shè)計中用定時器對可控硅的導(dǎo)通時間進行了控制，限制導(dǎo)通時間在一定范圍內(nèi)，避免發(fā)生風(fēng)機蠕動時損壞風(fēng)機。

智能變頻控制器由交流電機變頻調(diào)速器和變頻控制器組成。由于功能相對簡單，選用Winbond公司推出的W77E58單片機實現(xiàn)與下位溫控器的通訊和對變頻調(diào)速器的控制。W77E58是一種高速51兼容單片機，它具有4個8位端口，12個中斷源，片內(nèi)時鐘振蕩器，2個優(yōu)化全雙工串口且內(nèi)部有32KFLASH EPROM和可編程看門狗電路。由于智能控制器沒有鍵盤顯示等模塊，因而其外圍電路比較簡單，只需要擴展通訊模塊和控制量輸出模塊即可。

單片機在工作過程中巡回檢測各個溫控器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)累加后按一定規(guī)律進行運算，通過DA轉(zhuǎn)換器輸出模擬量實現(xiàn)對變頻器的運行控制，直接輸出數(shù)字量對變頻器進行啟?？刂?。為在某些建筑中實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的集中控制，我們還擴展了一個串行通訊接口，需要時可以將多個智能控制器連接至PC機，實現(xiàn)對溫控器的集中控制。PC機能夠能實時查看和控制各溫控器的各種運行狀況。

考慮到風(fēng)道的壓力損失等因素，我們在控制規(guī)律中對此進行了補償。

三、結(jié)束語

變頻變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是一種比較先進的空調(diào)系統(tǒng)，其在節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)運行能耗、減少裝機容量和提高舒適性方面都有顯著的效果，而且與普通變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相比還具有以下優(yōu)點：

(1)由于末端風(fēng)機帶有一定余壓，可減小空調(diào)機組所需余壓和送風(fēng)管道尺寸。

(2)由于采用了數(shù)字控制系統(tǒng)，風(fēng)量平衡方便，系統(tǒng)易于調(diào)節(jié)，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

此系統(tǒng)已經(jīng)在某集團公司辦公樓空調(diào)系統(tǒng)中得到成功運用，由于不具備條件，其16個樓層的智能控制器獨立工作，暫時沒有集控功能，實驗證明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。但在實際安裝調(diào)試過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了許多不足之處，如：溫控器的識別碼是燒寫在溫控器中的，不利于現(xiàn)場安裝；風(fēng)機葉窗等易損部件容易損壞等。相信隨著加工工藝的提高和產(chǎn)品開發(fā)的不斷進行，其不足之處將會逐步改進，提高其可靠性，它必將得到更加廣泛的應(yīng)用。