智能建筑的發展，是建筑技術與信息技術相結合的產物，是電子技術、通信技術、網絡技術、計算機技術、自動控制技術、傳感技術等一系列先進技術飛速發展的結果，它是隨著科學技術的進步而逐步發展和充實的。眾所周知，節能可以說是智能建筑樓宇自動控制系統的出發點和歸宿。在智能建筑中，HVAC(采暖、通風和空調)系統所消耗的能量要占到大樓消耗的總能量的極大部分[1] ，而變風量系統由于其降低了設備和系統的能耗, 而被得以大量采用, 變風量系統運行工況是隨時間變化的, 它的運行工況是隨時間變化的,它的運行必須依靠自動控制給以保證. 變風量空調系統(VAV)及其計算機控制系統是緊密結合的.
1 變風量空調系統介紹
   變風量空調系統是以節能為目的發展起來的一種空調系統形式，它的設計是真正基于逐時負荷的設計，系統可根據需要隨時調節分配到各區域的送風量或供冷、供熱量，系統總送風量（冷、熱負荷）為各時段中所有區域要求的風量（冷、熱量） 這和的*大值，而不是通常定風量空調系統設計中所有區域在各時段要求的風量（冷、熱量）的*大值之和。前者通常只占后者的70%-90%。因此，變風量空調系統可顯著減少系統總送風量和裝機容量，達到節能和減少投資的目的.
       變風量空調系統的特點如下:
      (a) 節能效果明顯
      與定風量空調系統相比較, 采用變風量的方法, 可以節約再熱量及與之相當的冷量.  由于各房間內設置的VAVBOX 可以獨立控制房間風量, 計算空調系統總負荷時, 可以適當考慮各房間負荷發生的同時性, 而不是象定風量系統那樣, 總負荷是各房間*大冷量或熱量之和. 這可以適當減少風機裝機容量,降低能源耗量. 當各房間的負荷減少時, 響應末端的風量將自動減少, 系統對總風量的需求也就必然會下降, 通過適當的控制手段, 可以降低風機的轉速, 使其能耗得以降低.
      (b)  控制靈活
     通常, 全空氣定風量系統只能控制某一特定區域的溫度,對于一個帶有多個房間的風系統, 由于送風溫度相同, 送入房間的風量也相同,當各房間負荷發生變化時是不可能對每個房間溫度都進行控制的, 而只能控制某個房間的溫度, 或者在大多數情況下, 控制一個綜合的回風溫度, 這樣勢必造成部分房間過冷或過熱, 也不利于節能.采用VAV系統, 由于各個房間的VAVBOX可隨該區域溫度的變化自動控制送風量, 因此能保證各區域或房間溫度按使用要求進行溫度控制.基于此,這一特點, 有利于房間的靈活分隔, 對于目前大規模建造的**寫字樓來說是更為有益的.
     (c) 空調高品質 
     VAV系統屬于全空氣系統, 在過渡季可以充分利用全新風送風, 所以空氣品 質與新風加風機盤管系統相比要好, 還節省了能耗, 另外, 與風機盤管相比, 吊頂內沒有冷凍水管和凝結水管, 可減少排除凝結水的困難, 特別是避免了凝結水盤中滋生的**帶入室內風循環的弊病, 提高了室內空氣的衛生質量.
     從以上幾點看,變風量空調系統的優點突出, 因此取得了越來越廣泛的應用. 但在選擇變風量空調系統形式中, 應該同時注意到,變風量空調一次性投資有所增加, 控制相對復雜, 管理水平較高, 而且更需要對變風量空調系統精心設計, 精心選擇產品等, 否則有可能產生新風不足, 房間氣流組織不好, 房間正壓或負壓過大,室內噪聲偏大等等問題[2]
2 變風量空調系統的分類如下
        2.1 根據變風量末端類型
        2.1.1單風道變風量末端
這是*簡單的變風是末端，僅有一條送風道通過末端設備和送風口向室內送風。這種組合只能對各房間同時加熱工冷卻，無法實現在同一時期內，對有的房間加熱，有的房間冷卻。當顯熱負荷減少時，室內相對濕度也不易控制。因此，僅適用于室內負荷比較穩定。室內相對濕度無嚴格要求的場合。
目前市場上,常用的單風道變風量末端類型為:
(a) 節流風閥型
采用節流機構（如風閥）調節風量, 按照是否補償壓力變化，又分壓力有關型 和壓力無關型。
從控制角度看，前者由溫控器直接控制風閥；后者除了溫控器外，還有一個風量傳感器和一個風量控制器，溫控器為主控器，風量控制器為副控器，構成串級控制環路，溫控器根據溫度偏差設定風量控制器風同歸于盡控制器根據風量偏差調節末端裝置內風閥。當末端入口壓力變化時，通過末端的風量會發生變化，壓力無關型末端可以較快地補償這種壓力變化維持原有的風量；而壓力有關型末端則要等到風量變化改變了室內溫度才動作，在時間上要滯后一些。價格上，壓力無關型要比壓力有關型高一些
(b) 風機動力型
    按照風機和一次風的關系，帶風機的末端又可分為帶并聯風機的末端裝置和帶串聯風機的末端裝置. 再根據末端是否有再加熱裝置分為再加熱型和非再加熱型.
     串聯型：由于進風口、風機、出風口直接連通，故稱為串聯型，又因其出風口 總風量是固定的，只能通過位于進風口處的風閥進行一次風量的變化調節，所以也被俗稱為固定風量的VAVBOX；
并聯型：由于進風口、出風口直接連通，風機和回風口并在VAVBOX的一側，故稱為并聯型。并聯型VAVBOX的風機在夏季不運行，冬季才運行，采用進風口處風閥進行一次風量變化調節，導致出風口風量的變化.
(c) 文丘里型
文丘里型VAVBOX由于其結構的特殊性，無需配置風量檢測機構，此功能由其迎風面完成
2.1.2 雙風道變風量末端
機組具有冷熱兩個風道，當房間的送風量隨著冷負荷的減少而達到*小風量時，開啟熱風閥，向房間補充熱量，使系統的負荷得到有效的調節。這種組合，對房間的負荷適應性強，能滿足有的房間加熱，有的房間冷卻的要求。由于負荷得到補償，*小風量得到控制，室內的相對濕度可保持在較好的水平上，但系統需增加一條風道，設備費和運行費將有所提高。
2.2 根據系統控制策略
2.2.1靜壓控制法
靜壓控制法分為定靜壓控制法和變靜壓控制法。在對現有的VAV系統中這二種控制法的研究和實例分析表明：二種方法均能完成VAV系統的控制要求，但同 時也存在不少問題：定靜壓方法控制簡單，但為保持空調送風管道中有較大的壓力，使得風機耗能偏高，同時由于末端閥位多處于偏小狀態，噪聲問題比較突出；變靜壓方法能節省風機能耗，但控制較為復雜，調試難度大，并需要專業技術人員進行多次換季調試等。
此外大量使用壓力控制，耦合現象很難避免，系統就會存在不穩定的因素。加之風閥、執行器價格較高，機械連接部位多，故障率較高。
采用變靜壓控制法的空調系統，設計人員要嚴格設計主風道、支風道的壓力分配，對管道的長度、尺寸、走向、分布等都有嚴格的要求。但建筑物的結構、裝修等對風道的設計有一定的限制，導致風道不能完全按設計施工圖施工，增大了VAV系統的調節難度，影響了系統的正常運行。
2.2.2 總風量控制法
    總風量控制方式的變風量系統，不同于靜壓控制法，它是根據系統各末端風量之和與系統當前總風量相匹配的原理設計而成的。末端采用風機代替風閥的方式，不采用靜壓調節，而是由末端實時的風量需求，采用數字信號傳輸及先進的控制軟件，實施對風機的控制，避免使用壓力檢測裝置，也不需要變靜壓控制時的末端閥位信號，容易實現控制系統的解耦.
3 西門子變風量空調末端控制策略介紹
在實際的變風量末端控制系統中，我們通常采用三種VAV末端控制技術
1)壓力相關型變風量末端空調
2)壓力無關型變風量末端空調
3)并聯/串聯風機 (帶輔助加熱) 壓力無關型變風量末端控制
1)當控制系統為制冷模式時，風機一直保持開啟狀態，加熱裝置始終關閉。通 過室內溫度與設定溫度的PID運算，調節VAVBOX內的風閥來實現對房間溫度的控制。其中風閥在*小開度和*大開度之間調節，風閥開度大小設置來源于變風量空調系統的設計參數和衛生需求。
2)當控制系統為供熱模式時，風機一直保持開啟狀態，通過室內溫度與設定溫度的PID運算，調節VAVBOX內的風閥來實現對房間溫度的控制。此時對風閥和加熱裝置的控制策略有四種（圖3）。
(a)維持*小新風量即始終保持*小風閥開度，根據控制器輸出控制加熱裝置開啟大小。
(b)風閥和加熱裝置的調節呈現順序控制。
(c)風閥和加熱裝置的調節呈現并行控制。
(d)風閥和加熱裝置的調節呈現跳躍控制。
3)當控制系統為制冷模式時，并聯風機關閉，加熱裝置始終關閉。通過室內溫度與設定溫度的PID運算，調節VAVBOX內的風閥來實現對房間溫度的控制。其中風閥在*小開度和*大開度之間調節，風閥開度大小設置來源于變風量空調系統的設計參數和衛生需求。
4)當控制系統為供熱模式時，通過室內溫度與設定溫度的PID運算，調節 VAVBOX內的風閥來實現對房間溫度的控制。此時對風閥和加熱裝置的控制策略有四種(圖3)。
(a)維持*小新風量即始終保持*小風閥開度，根據控制器輸出控制加熱裝置開啟大小。
(b)風閥和加熱裝置的調節呈現順序控制。
(c)風閥和加熱裝置的調節呈現并行控制。
(d)風閥和加熱裝置的調節呈現跳躍控制。
    供熱時，并聯風機的控制策略為：當加熱裝置（如熱水閥）的開度超過10%（默認值），同時管道內送風流量小于20%*大風量（意味著沒有足夠的風量帶走加熱裝置產生的熱量）時，并聯風機將關閉。反之，并聯風機將開啟。
    以上是結合西門子變風量末端產品，對變風量系統控制邏輯進行分析及介紹。西門子變風量末端控制產品TEC和ATEC已經很成熟的應用于諸多工程項目中, 諸如新建美國駐華大使館、廣州國際匯展中心、上海花旗大廈等。

4．結論

本文通過對變風量系統的簡述,以西門子專用的變風量末端控制器產品為出發點, 闡述了其工作邏輯及原理, 這對今后的變風量系統工程實踐及調試有一定的借鑒及指導作用.
參考文獻：
[1] 變風量空調系統末端調節控制法, 宋靜 賈衡 李炎鋒智能建筑
[2] 基于BACnet技術的VAV空調系統末端控制, 陳志新李惠升.
[3] 西門子Apogee設計手冊