對變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計原理及應用的幾點探討

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變風量(VAV)空調(diào)系統(tǒng)是一種全空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)風量來滿足室內(nèi)的負荷變化及人體的舒適度需求。同時，變風量空調(diào)系統(tǒng)具有設計系統(tǒng)靈活，無凝結(jié)水害、節(jié)能高效等特點得到廣泛的應用。國外對于VAV 系統(tǒng)的研究從上世紀70 年代開始，主要圍繞VAV 系統(tǒng)的節(jié)能性、送風量控制及變風量控制著三個方面。我國對VAV 系統(tǒng)的認知研究較晚，但隨著設計技術(shù)及施工技術(shù)的提高發(fā)展，我國對VAV 系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化、系統(tǒng)控制、監(jiān)測及故障診斷方面均有了較為深入的研究。

1 變風量系統(tǒng)簡介

VAV 系統(tǒng)的原理是通過專用的VAV 末端裝置設備來改變空調(diào)區(qū)域內(nèi)的送風量。因此，VAV 系統(tǒng)與其他空調(diào)系統(tǒng)相比，他的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個方面:第一，VAV 系統(tǒng)可以隨著室內(nèi)負荷的變化而改變送風量，其經(jīng)濟性較強;第二，VAV 具有較好的靈活性，適合于格局多變的建筑;第三，VAV 系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng)的一種，不再需要風機管盤的水系統(tǒng)，不僅解決風機管盤系統(tǒng)凝水滴漏的問題，使其在安裝、維護的工作更為簡單方便。

2 控制系統(tǒng)組成

2.1 變風量末端裝置控制

變風量末端裝置是VAV 系統(tǒng)中的核心裝置，主要用于調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的送風量和維持室溫，一個末端裝置的功能直接影響到VAV 系統(tǒng)的正常工作。變風量末端裝置在室內(nèi)溫度發(fā)生變化時，由室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)向末端裝置發(fā)出調(diào)節(jié)送風量的指令，末端裝置則依據(jù)制定對風閥的開度進行相應的調(diào)整，對送入室內(nèi)的風量進行改變，從而達到了滿足室內(nèi)符合需求的目的。

2.2 靜壓控制

靜壓控制也成為壓力控制，目的在于保持VAV 系統(tǒng)風管中最佳的靜壓。在VAV 系統(tǒng)中，需要根據(jù)靜壓傳感器發(fā)出的信號來對系統(tǒng)的風量變化進行感知，然后通過控制器來調(diào)節(jié)風機系統(tǒng)的送風量。在靜壓控制值，預設點的選擇是十分重要的，最佳設定點不能預先計算，而是要在現(xiàn)場進行分析判斷，若設定點的選擇過低，則導致最大風量不能滿足全部房間的需求，若設定點選擇過高，則導致能耗、噪音增加，也不利于控制送風量。

3 新風系統(tǒng)控制設計影響因素

3.1 變風量比

在新風系統(tǒng)的入口處可設計有風速傳感器，根據(jù)傳感器測量的風速值與設定值相比，在經(jīng)由風機傳感器對風閥的開度進行控制，以維持新風恒定的風速。可在新風系統(tǒng)內(nèi)隨時設定最小新風量的值，根據(jù)季節(jié)變化進行控制，不但達到了室內(nèi)空氣質(zhì)量標準，還節(jié)省了耗能。

3.2 新風問題

在新風問題上，現(xiàn)有較多的設計多采用在新風系統(tǒng)風管設計中可設置CO2傳感器來解決，通過CO2傳感器對新風系統(tǒng)回風管中的CO2的濃度進行實時監(jiān)測后轉(zhuǎn)化為標準電信號傳達至風機控制器，通過傳感器測量值與設定值計算比較，由風機控制對新風閥門進行控制，輸出控制信號，調(diào)節(jié)閥門的開度。CO2傳感器設置的原理較為簡單，操作也容易得到實現(xiàn)，但這種設計方法的缺陷在于，在室內(nèi)人員較多的情況下，傳感器無法判斷是人為因素或是其他有害物質(zhì)所需的新風量，而且導致空氣質(zhì)量降低的因素有多種，CO2只是其中的一種，因此在VAV系統(tǒng)設計中需要設計開發(fā)出一種空氣綜合傳感器來解決新風問題。

3.3 房間正壓度

VAV 系統(tǒng)等風閥風量與風閥前后的壓力差的平方根是呈正比關(guān)系的，因此，在理論上認為，只要保持VAV 系統(tǒng)風閥前后的壓力差恒定即可保持新風量的恒定。因此，在VAV 系統(tǒng)的設計當中，要保持風閥前后的壓力差恒定則要使新風閥的開度保持不變，在設計過程中需要時控制器來對回風閥的開度進行調(diào)節(jié)，使空氣處理機管道內(nèi)的負壓不變，滿足室內(nèi)對最小新風量的需求，但這種設計方法在實際中并不適用，由于空氣處理機混合管道中的氣流較為混亂，而且也較難選擇一種合適的靜壓監(jiān)測點。

3.4 末端裝置的選擇

末端裝置是VAV 系統(tǒng)的關(guān)鍵設備，也是VAV 系統(tǒng)區(qū)別于其他其他空調(diào)系統(tǒng)的不同之處。VAV 系統(tǒng)通過末端裝置來實現(xiàn)對送風量的變化控制。在VAV 系統(tǒng)設計中對末端裝置的選擇上，則可以根據(jù)實際需求，是否與壓力相關(guān)。是否帶風機及風機的種類進行選擇。在北美地區(qū)的VAV 新風系統(tǒng)中廣泛推崇使用風機動力型末端裝置，這種末端裝置建立在節(jié)流型的基礎上內(nèi)置加壓風機。風機動力型末端裝置可以保持送風量保持一個較為恒定的水平，若室內(nèi)溫度發(fā)生變化，風閥根據(jù)需求可以調(diào)整回風量和新風量。

4 變風量系統(tǒng)的控制設計

4.1 VAV 控制系統(tǒng)的組成

VAV 系統(tǒng)有多種類型，但都具有四個基本部分，分別為空氣處理單元、風管系統(tǒng)、變風量末端裝置及自控控制系統(tǒng)。空氣處理單元由新風閥、新風柵格、回風閥、送風機、空氣過濾器、表冷器、加熱器組成，一般安裝在獨立的空調(diào)區(qū)域。風管系統(tǒng)是連接送風機和各個末端裝置之間的管路系統(tǒng)，要求風管系統(tǒng)具有良好的密封性和強度，防止送風管內(nèi)出現(xiàn)有空氣滲透的現(xiàn)象出現(xiàn)，管內(nèi)靜壓不穩(wěn)，同時也減弱或消除了由于管內(nèi)風速過快而導致的噪音。VAV 系統(tǒng)與定風量空調(diào)相比不同之處在于末端裝置。末端裝置的種類多種，構(gòu)造不一，其主要功能為在接受室溫調(diào)節(jié)器的電流信號指令后調(diào)節(jié)東風量，滿足新風量和室內(nèi)氣流組織的要求。

4.2 系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性

在實際項目工程中，采用定靜壓控制辦法，在風管系統(tǒng)內(nèi)設計有風壓傳感器，監(jiān)控風管道靜壓的變化從而控制風機風閥的變頻調(diào)節(jié)，以控制風管系統(tǒng)降壓來保持VAV 系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。在項目中，將定靜壓控制方法的思想轉(zhuǎn)化應用在靜態(tài)參數(shù)的設定中，將房間內(nèi)的室溫設定在26℃，是VAV 系統(tǒng)在工作時現(xiàn)處于最大送風量的狀態(tài)下，待系統(tǒng)處于穩(wěn)定后，根據(jù)系統(tǒng)末端裝置的風閥開度對送風機的轉(zhuǎn)速進項逐步的降低。在這種設計下，室溫可以得到控制，傳感器實時監(jiān)測到的風管內(nèi)的靜壓值則為設定值。除此以外，電動風閥、回風機和送風機聯(lián)鎖，若其中一項關(guān)閉，則另外兩項均關(guān)閉。機房處理器就可以對回風機和送風機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，顯示送風機的運行時間，維持室內(nèi)在正壓狀態(tài)下，以保證VAV 系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性

5 結(jié)論

綜上所述，本文對變風量(VAV)系統(tǒng)的概念、組成及設計原理進行說明，介紹其在實際工程中的設計與應用，在項目工程中需要控制好系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)，完善設計內(nèi)容，在施工中遵守施工標準做好接口、保溫等細致中作，調(diào)試人員需要對末端風量進行仔細核準，計算風機系統(tǒng)的送風量，最后通過合理調(diào)試送風溫度來實現(xiàn)室溫的控制。

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