變風量空調自控系統的設計選型

【摘 要】本人在深圳從事消防工作多年，現結合工作實踐，對變風量空調自控系統選型進行簡要說明 ，供同行參考。

【關鍵詞】變風量 自控 系統選型

1 VAV空調系統的分析

VAV即變風量空調系統，屬于全空氣系統的一種，房間的冷熱負荷完全由空氣來擔負，通常空氣的冷卻、去濕處理完全集中由空調機房的空氣處理機來完成，但可在房間內對輸送進房間的冷空氣再加熱。

變風量系統主要是利用改變送入室內的送風量來實現對室內溫度調節的全空氣系統，這種空調系統的送風狀態基本保持不變。

由于不同朝向的房間會在不同的時刻達到最大冷負荷，而不會同時達到最大送風量，因此采用變風量空調系統可以選用較小風量的空調機組。我們需要對各個房間做逐時負荷分析，為我們的變風量末端BOX選型和控制提供依據。

變風量空調系統的設計是真正基于逐時負荷的設計，系統可以根據需要隨時調節分配到各個區域內的送風量和供冷量（或供熱量）。系統總送風量為各時段中所有區域要求風量之和的最大值，而不是所有區域在合時段中要求風量最大值之和。前者通常只占后者的70%90%，因此變風量空調系統可以顯著減少系統的總送風量。

2、VAV的控制方法

變風量末端裝置按風量調節方式有壓力無關型和壓力有關型。壓力有關型是由室內的溫度傳感器直接控制風門的角度，但系統中一個末端裝置調節會改變整個風管的阻力特性，因此會影響其他末端裝置的風門的變化。壓力無關型是，DDC將房間溫度傳感器測量的溫度值與設定溫度值進行比較，計算得出需要的風量，根據此風量值來調節風門的角度，這類末端裝置通常在入口處設風量傳感器，可以測流速。

系統的總風量的控制方法主要有以下幾種：

①定靜壓控制法

所謂定靜壓控制，就是在風管靜壓最不利點（一般經驗建議在風管2/3處）安裝靜壓傳感器，測量該點的靜壓，并調節風機的轉速，使該點的靜壓恒定在變風量末端的最低工作壓力。

這種控制方法的好處是控制方式比較簡單，穩定，容易實現，但風機要維持風管最不利點的靜壓，因此節能效果并不好。

此方法還有一個關鍵點是風管的最不利點不易找到，它會因風管的施工工藝以及末端的多少有關，增加或減少末端時此不利點會發生偏移。

靜壓的設定值也不易掌握，設定值偏低時，高負荷區域的VAV末端無法滿足需求，即使風閥全開也無法達到溫度設定；設定值偏高時，使空調機提供過量的風，造成電能的浪費。

②變靜壓控制法

所謂變靜壓控制，根據風閥開度控制送風機的轉速，使任何時候系統中至少有一個變風量末端裝置的風閥是接近全開（90%）的，這樣系統局部阻力變化很小，可近似看作工況點沿管路綜合阻力曲線變化。

這種控制方法的好處是節能效果明顯。

但這種方法的缺點是風管的靜壓一直在變化，會影響變風量末端風閥的開度，很容易出現系統負荷不平衡，在系統低負荷時為保證最不利點風量需求，風機頻率據高不下，達不到節能效果。

③總風量控制法

總風量控制法即累加所有變風量末端的風量需求的總和，根據現場測量得到的風機頻率對應風量的曲線，計算得出風機所需的運行頻率。

這種方法更簡單直接，由于不需要做變靜壓控制法中的閥位控制，在系統低負荷時，比定靜壓法要節能更易實現，具有更好的節能效果。但是由于各閥門關小后，管道的阻力曲線不易確定，因此導致風機性能曲線的不易確定。

④總風量加變靜壓控制法

總風量加變靜壓控制方法將總風量系統與變靜壓控制法相互結合，由室內實測溫度與設定溫度值計算出變風量末端裝置的送風量，將各變風量末端裝置的送風量求和，根據空調風機的風機特性得到風機的轉速。風機的轉速確定后，送風量確定了，各變風量末端風閥微調，實現室內送風量的恒定。再根據各變風量末端風閥的位置反饋微調風機的轉速。

風機轉速的微調：

a、至少有一個末端裝置風閥開度過高（開度為100%），微調后風機轉速提高。

b、全部的末端裝置風閥開度過低（開度低于85%），微調后風機轉速降低。

c、沒有一個末端裝置風閥開度過高（開度為100%），且至少有一個末端裝置風閥開度適中（開度為85%～99%之間），風機轉速不變。

3、變風量末端和變風量控制器的選型

3.1、變風量末端的選型

目前市場上比較好的變風量末端廠家有：大智、妥思、皇家、江森等。

變風量末端主要有節流型、風機動力型、雙風道型、旁通型和誘導型幾種。

節流型是通過節流機構（如風門）來調節風量的。

風機動力型是在節流型變風量箱中內置加壓風機，根據加壓風機與變風量閥的排列方式又分為串聯風機型和并聯風機型。串聯風機型即風機與閥門串聯，一次風既通過風門，也通過風機加壓；并聯型一次風只通過風門，風機的作用是誘導室內空氣。

雙風道型由冷熱兩個變風量箱組合而成，在雙風道系統中使用，因其初投資昂貴，控制復雜而不常使用。

旁通型將部分送風旁通到回風道中去而減少送入室內的風量，但空調機組的總風量是不變的，不是具有節能特點的真正意義上的變風量系統，因此較少使用。

誘導型是通過一次風誘導室內回風混合后再送入房間，這種方式可以采用低溫送風，但空調機組的動力有所增加。

單風道變風量末端的選型：

如果空調機組的選型采用低溫送風的方式，則要選風機動力型和誘導型，特別是空調機組的提供的風壓較大時可優先選擇誘導型。但選擇這種變風量末端時，空調機組的總送風量可減少，但一定要提高其新風比，保證室內衛生環境。

3.2、變風量控制器的選型

控制器主要包括兩部分：變風量末端的控制器和空調機組的控制器。目前控制器的廠家主要有霍尼韋爾、西門子和江森，江森公司既生產變風量末端，又生產控制器，在變風量末端出廠標定時可直接安裝于末端單元風閥軸上，省卻了外置接線及安裝時間，變風量末端與控制器實現無縫配合，建議選擇江森公司產品。

變風量末端的控制由DDC控制器、風閥驅動器和壓差變送器來實現，江森VMA系列控制器集DDC控制器、風閥驅動器和壓差變送器為一體。變風量末端控制器監測以下點位：

1、末端一次風量測定；2、-室內/區域溫度測定；3、-室內/區域溫度設定；4、末端風門開度控制；5、末端實際風門開度反饋。

3.3、空調機組的控制

VAV系統空調機組通常采用變頻空調機組。

1、根據事先設定的時間程序表自動啟停機組；在某些特別情況下， 如加班情況，風機有需要在預先設定時間程序表之外的時間啟動，用戶可選擇在BAS操作站上手動點擊鼠標來實現對機組的啟停，時間程序表根據建筑的使用功能來設定。

2、根據設定的送風溫度傳感器實測的溫度值與設定溫度值的比較，調節水路電動閥開度，以維持恒定送風溫度恒定。

3、在變風量末端已經達到設定的最小風量時，如果室內溫度依舊低于設計的溫度，調節水路電動閥開度，提高送風溫度。

4、壓差保護開關確定風機是否安全運行，當該開關關閉時，表明風機運行安全，如開機后30秒，該開關仍未關閉，風機應停止運行。

5、冷水閥應與風機狀態聯動， 在風機停止狀態下， 將冷凍水閥關閉

6、在夏季和冬季，在正常上班時段提前半小時至一小時，提前對空調區域進行預冷或預暖，使空調區域盡快進入舒適狀態，提高空調區域的舒適性。當風機處于預冷、預熱模式時，其新風閥關閉，此時不僅保證了其設備容量的減少，同時還保證了能量損耗的減少。

7、根據新風豎井內靜壓傳感器檢測值決定新風量運行模式。當新風豎井內靜壓低于設定值時，采用定新風量運行，以保證室內的新風量需求；當新風豎井內靜壓高于設定值時，采用CO2濃度控制。采用室內CO2濃度來控制新風閥的開啟度。優點是及時的反應室內新鮮空氣的需求量，根據室內實測的濃度和設定值進行比較，不斷的補充新風使實測的濃度低于設定值，是較常見有效的一種新風控制方式。

8、當室外空氣焓值低于室內空氣焓值時，全開新風閥，關閉回風閥，采用全新風模式。

9、過濾網壓差監測：風機啟動后，過濾網前后將建立起一個風壓差值，當風壓差值大于某一個設定值時，表明過濾網堵塞，則壓差開關將輸出報警信號，用于提醒有關工作人員及時清洗過濾網，以長期保持空調機組的工作效果。

結束語：

變風量空調系統在中國多個項目中已有應用，但由于控制技術和控制策略以及施工水平的限制，并未得到大力推廣，隨著國家節能減排計劃和綠色建筑的大力推行，變風量空調系統將會得到更多的應用，更全面的推廣。

參考文獻

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