VAV變風量自控系統(tǒng)的工程應用探討

張堅畏 蔣凱

摘要：近年來，智能建筑的發(fā)展以及全球范圍內的能源問題越來越嚴重，受關注度也越來越高，節(jié)能逐漸發(fā)展成為了人們所關注的焦點。同時，隨著VAV變風量空調系統(tǒng)的應用日益廣泛，該領域的研究也逐漸成為了空調自控系統(tǒng)研究的熱點。變風量自控系統(tǒng)的目標是提高室內舒適度和提高室內空氣品質，它具有非常重要的現(xiàn)實意義，它采用的高效空氣調節(jié)方式來降低空調系統(tǒng)中風機的巨大能耗將最大限度減少風機的動力，節(jié)約能量。本文主要針對這一系統(tǒng)的實際應用進行探討。

關鍵詞：VAV 變風量； 自控系統(tǒng) ；品質； 節(jié)能

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

現(xiàn)代高檔新建樓宇的空調系統(tǒng)隨空調負荷特性而分內外區(qū)； 全封閉固定窗構造，無法開窗通風，要求全年空調運行，而且保證足夠的新風量；要求房間分割靈活，并能局部區(qū)域溫度控制和個別啟停；保持合適的室內溫濕度； 保持足夠的空氣潔凈度，無異味，無霉菌； 無凝結水水害； 空調系統(tǒng)能耗大，所以要充分考慮節(jié)能；全面實現(xiàn)空調自控和BA系統(tǒng)監(jiān)控。

變風量空調系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng)的一種空調方式，它是通過改變進入房間的風量來滿足室內變化的負荷需求，當房間實際空調負荷低于設計負荷時，系統(tǒng)隨之減少送風量，使設備的運行能耗大為降低，同時室內溫度控制更加方便靈活。故變風量系統(tǒng)比較適合多房間且負荷有一定變化的場合，如辦公、會議、展廳等，許多新建的高級寫字樓都采用此方案，達到舒適節(jié)能的目的。目前最先進的“變風量”系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：1）空調品質高于常規(guī)空調系統(tǒng)，根據不同空調區(qū)域提供舒適、衛(wèi)生的空調環(huán)境，防止空調病的發(fā)生。2）大幅度降低運行能耗及空調運行費用。3）全空氣系統(tǒng)，空調水管基本不進入房間，解決常規(guī)空調系統(tǒng)凝結水隱患。4）系統(tǒng)全自動化運行，維護管理方便，節(jié)約日常維修維護費用。

1、VAV 變風量控制系統(tǒng)原理概述

通常來說，對于一些空調負荷率變化大而頻繁的場所，都應該使送風量能隨著空調負荷的變化而自動增減，做到最大限度的從根本上解決的節(jié)能，這就是變風量VAV 系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的風機盤管單元FCU相比較，因為VAV 全空氣空調系統(tǒng)近階段以來發(fā)展速度非常快并且具有節(jié)能的優(yōu)勢， 現(xiàn)如今已有大約40 %的辦公樓取消了FCU，這說明，人們越來越重視變風量系統(tǒng)的應用了。

VAV 系統(tǒng)包括的有變風量空調機、多區(qū)應用的VAV 控制箱兩部分，每個VAV 控制箱的風量都由房間的恒溫控制器控制，為了方便控制，多區(qū)末端VAV 箱改變風量會引起空調機組送風管道靜壓的變化，逢到靜壓傳感器發(fā)出的信號會改變送風機入口導葉的開度或改變風機的轉速，達到舒適、節(jié)能、穩(wěn)定的目的。對于VAV 系統(tǒng)變靜壓控制是指在使風閥盡可能全開和使風管中靜壓盡可能減小的前提下，通過調節(jié)風機轉速來改變空調系統(tǒng)的送風量。自動控制系統(tǒng)可以測量每個變風量末端機組的風門開度. 風道內的靜壓一般應使風門接近全開位置. 當最大開度的變風量末端機組的風門開度小于某一下限值時， 則減少風道的靜壓設定值，反之，當最大開度的變風量末端機組的風門開度大于某一上限值時， 則加大風道的靜壓設定值。 變風量控制系統(tǒng)連接示意如圖所示。

2、 VAV 變風量系統(tǒng)中高大空間場所的溫度均勻與局部溫度控制

辦公樓、酒店、展覽館、機場等公眾建筑，因為其功能特性，一般都具有高大的空間場所，導致其整體溫度及局部溫度控制都成為難題。

從控制原理上講，VAV 變風量空調系統(tǒng)對室內空氣溫濕度、CO2 濃度的控制都是通過送回風系統(tǒng)實現(xiàn)的，送回風系統(tǒng)是否能夠營造良好的室內氣流組織是決定室內環(huán)境能否達到預想的要求的關鍵，要想實現(xiàn)高大空間室內溫度場均勻分布，就要求空氣調節(jié)區(qū)的氣流組織必須良好。空氣調節(jié)區(qū)的氣流組織，是指通過合理地布置送風口和回風口，使空調機送出的空氣，由送風口不斷進入空調區(qū)，與室內空氣混合、置換，能夠均勻地消除空調區(qū)的余熱余濕，并由回風口連續(xù)抽走室內被置換的空氣，從而維持室內空氣平衡，使空調區(qū)內獲得符合設計要求的，比較均勻穩(wěn)定的溫濕度、氣流速度和潔凈度。較為常見的高大空間氣流組織形式和送風方式包括：

（1）頂部送風，頂部回風，送風方式有噴口送風、旋流送風；

（2）側向送風，上送下回，送風方式有噴口送風、百葉送風；

（3）下部送風，包括置換通風、地板送風、崗位送風等，風口型式有置換通風口、地板散流器。

具體來講，高大空間場所局部溫度控制采取的方法如下：現(xiàn)實情況下，高大空間的小范圍局部溫度控制調節(jié)很難通過上部送風的方式實現(xiàn)，其中的原因是上部送風并非直接送風至工作區(qū)，局部改變某個末端的送風狀態(tài)對此風口負責區(qū)域的空氣參數(shù)有一定影響，但同時此區(qū)域也受到了大空間其他區(qū)域的影響，所以不能很好的進行精確控制。不過，對大空間內一定區(qū)域的整體控制是完全可以實現(xiàn)的。

第一，應在設計時明確哪些區(qū)域有獨立控制的要求，將整個大空間按照控制要求劃分不同的區(qū)域，對不同區(qū)域分別布置送風主管、回風主管（只在不同區(qū)域可能有臨時隔斷時分設，如大空間始終是一個整體，則對大空間統(tǒng)一回風即可），并在送風主管、回風主管上設置電動風閥，根據區(qū)域使用情況確定電動風閥的啟閉，同時使空調機送、回風機根據電動風閥開啟狀況變頻運行。

第二，區(qū)域電動風閥的開度也可根據區(qū)域溫度傳感器測得的溫度進行調節(jié)，可在一定程度上實現(xiàn)區(qū)域的獨立溫度控制。需要指出的是，當大空間所有區(qū)域中的空調機組DDC 控制器均檢測到電動閥開度減小現(xiàn)象時，應通過空調機變頻統(tǒng)一減小送風量，以節(jié)約風機耗電；或通過空調機統(tǒng)一調整送風溫度，維持穩(wěn)定的送風量保證氣流組織。

3、VAV 變風量新風系統(tǒng)控制的基本原則

在空調季應當盡量減小新風處理負荷，具體措施是保持最小新風量運行，并通過轉輪回收裝置進行全熱回收。在過渡季保持最大新風量運行，盡量利用天然冷源給室內供冷。在空調季中，以最小新風比運行時，因負荷減小，如果由于總送風量減少導致新風量偏低、CO2 濃度超標，需調整新、排風比例，提高新風比，保證新風量。此項目具體的全年新風系統(tǒng)控制策略如下：

空調季節(jié)，當回風溫度低于室外新風溫度4℃且回風焓值低于新風焓值4kJ/kg. 干時，啟動轉輪熱回收裝置，進入排風熱回收工況；當回風溫度低于室外新風溫度不足4℃的情況持續(xù)一段時間后，停止運行轉輪熱回收裝置，轉入旁通新風工況。

空調季節(jié)，新風機、排風機維持最小新風比運行。當回風的CO2 濃度高于設定值時，提高新、排風定風量閥風量（CAV）設定值，增加新風量；當回風CO2 濃度低于設定值下限時，減小新、排風定風量閥（CAV）風量設定值，減小新風量。

當室外空氣焓值低于啟動全新風的設定焓值（室內設計焓值減5kJ/kg. 干）時，進入全新風工況，開啟空調機過渡季新風閥，關閉回風閥，連鎖開啟全部總新風機、總排風機，當全新風不能完全消除室內余熱時，根據室內溫度控制空調機水閥開度；當全新風可完全消除室內余熱時，關閉空調機水閥。當新風溫度過低時，根據室內溫度值調節(jié)新風閥、回風閥，減少新風量，增加回風量，新風機、送風機變頻運行。（4）在全新風工況運行時，若室外空氣焓值高于啟動全新風的設定焓值，則停止全運行，轉入最小新風量運行，進入空調季節(jié)工況。對全新風、最小新風工況的轉換不宜過于頻繁，每天不應超過一次，系統(tǒng)切換策略需保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、結語

社會的發(fā)展腳步越來越快，人們的關注目標在逐步更新，舊的觀念不斷被否定，新的又不斷被提出。環(huán)保和節(jié)能，是社會發(fā)展到一定階段必須要面臨的問題，是技術上的改革，更是觀念上的創(chuàng)新，VAV變風量自控系統(tǒng)在未來的應用市場是不可估量的，空調技術的更新?lián)Q代就在眼前，而任何新技術的應用過程都是在不斷的探索中發(fā)展的，所以，此系統(tǒng)的具體普及還需要進一步的探索和努力，這是接下來要做的。

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