变风量空调系统因其良好的节能性而被广泛使用于商业和办公建筑中.目前的变风量空调系统普遍采用定静压定送风温度控制方法[1].在部分负荷下，变静压控制使末端装置内风阀处于最大开启状态，同时使系统维持一个较低的静压设定值，因而比定静压控制节约风机能耗[2].合理的静压设定值对系统的节能效果和室内热舒适性起到关键作用，这对控制方法提出了更高的要求.
传统的变静压控制采用阀位控制法[3-6]，即根据末端风阀全开的个数来调节静压设定值：当风阀全开的个数低于设定值（一般取一个）时，系统通过减小静压设定值使阀门开度增大，从而满足风量的要求，反之则增大静压设定值.这一方法实现简单，但并没有考虑空气流量是否满足负荷和新风量的需求，可能导致风量不足或通风不够.实际上，当空调负荷很小时，不断降低送风静压，可能导致送风量过低而不能送入足够的新风量，这样会使室内空气品质变差；又如在负荷分布不均匀，且有一个阀位全开时，送风静压不增不减，这时需求风量可能大于实际送风量，导致风量不能满足负荷需求.若按现有控制方法单纯为了保证风阀全开的个数不断地增大或减小静压设定值，可能引起部分区域过冷或过热.因此，良好的空调系统应该是在保证室内热舒适性的前提下尽量节约能源[7].基于这种思想，本文提出的变风量空调系统优化控制方法主要包括空气处理机组风机的送风静压和送风温度优化控制两部分，即根据室内负荷的变化实时改变送风静压和送风温度的设定值，从而实现对空气处理机组的控制.本文分别通过模拟分析和现场实测来比较分析新提出的VAV系统控制优化方法.
1变风量空调系统控制优化方法
通过分析VAV系统的运行特点，本文分别提出了VAVAHU的送风静压和送风温度控制优化方法.
1.1送风静压控制优化
本文提出的静压优化控制方法——总风量阀位控制方法，可同时根据总送风量与总需风量的差值和风阀的全开个数来优化静压设定值.当风阀全开个数满足设定要求，同时总风量的差值保持在某一范围内时，则可认为系统达到稳定状态，此时维持静压设定值不变，否则要调整静压设定值的大小以达到这种稳定状态.其控制方法流程图如图1所示.对于实际建筑的空调系统，风阀长时间运行时可能出现堵死、卡位等硬故障，从而引起输出信号有误，导致总送风量和总需求风量相差很大，将会影响优化结果，因此控制方法设定了一个上限值，若这种情况连续出现的次数超过该上限值，则认为末端风阀存在硬故障，静压设定值将自动恢复为初始设定值.
图1送风静压优化控制流程图
Fig.1Flowchartforoptimizationofsupply
airstaticpressurereset
1.2送风温度控制优化
当系统负荷减少时，变静压控制通过降低风机转速，减小系统管道静压以增大末端装置阀门开度来满足风量的要求.当负荷减少到一定程度时，系统所需的风量过少，可能会造成室内空气流动性差和新风量不足等问题，这时可提高送风温度以增大送风量；相反，当负荷很大时则要降低送风温度来减少送风量.
每个末端都有一个恒定的最大风量（MXFL），在不同时刻对应一个需求风量（RFL），同一末端的需求风量/最大风量的比值定义为该末端的负荷率.负荷率越大，说明需求风量越大，此时有的末端的需求风量可能满足不了室内热舒适性的要求，这时则要降低送风温度设定值.在冬季或者过渡季负荷较小的情况下，AHU送风量减少，此时需要通过提高送风温度来增大送风量，解决由于风量过小造成的不利影响.本文提出的送风温度优化控制方法——“最大负荷率最小风量法”如图2所示，考虑了末端的负荷率和最小风量2个参数，实现送风温度设定值的重新设定.
理论上为了防止局部区域过热或过冷，实际送风量小于最小送风量的末端个数（j）和负荷率≥0.9的末端个数（i）的设定值应该为1，但由于空调系统在实际运行过程中个别VAV末端可能产生故障不能正常工作，或者用户的特殊要求等原因，i和j的设置应综合考虑实际操作和控制精度要求.送风温度设定值为13.5～18℃.
2变风量系统模拟建模
本文以一座位于香港岛的办公建筑的变风量空调系统作为模拟和试验研究对象.该建筑共有36层，其典型层的空调系统控制原理如图3所示.典型层负荷由一个AHU负担，制冷量为118.9kW，风机的设计风量为20160m3/h，功率为11kW，共有37个末端装置，送风管道为枝状管道.
该建筑需要全年供冷，变风量空调系统原先采用定静压定送风温度控制方法.变风量系统大部分时间在部分负荷下运行，而静压设定值是在系统最大设计风量下确定的，因此剩余的静压值要通过调小末端装置的风阀消耗掉，造成能源浪费.下面通过建立VAV系统模型，模拟分析采用本文提出的变静压变送风温度优化控制方法的节能潜力.
2.1模型简化及假设
本文建立仿真器的目的在于分析研究优化前后AHU风机的能耗情况，而每层AHU子系统是相对独立运行的，只需要以典型层为研究对象即可达研究目的.为此本文对典型层空调系统进行简化，如图4所示.
在系统模型中，变风量系统可以看作是一个由许多相互连接的部件组成的回路.这些部件包括空气处理机组、管段及阀门等.为简化计算，本文对系统模型进行如下假设：
1）空气为不可压缩气体，密度为1.29kg/m3；
2）管道内空气流动为一维流动；
3）不考虑执行机构的滞后现象；
4）在变风量空调系统中，除了空气处理机中的风机，系统中的其他部件，如各管段、弯头、三通、过滤器及表冷器等，其阻力系数均简化为定值；而VAV末端由于阀门开度是变化的，因此其流动阻力系数是变化的.
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