VAV变风量自控系统的工程应用探讨

张坚畏 蒋凯

摘要：近年来，智能建筑的发展以及全球范围内的能源问题越来越严重，受关注度也越来越高，节能逐渐发展成为了人们所关注的焦点。同时，随着VAV变风量空调系统的应用日益广泛，该领域的研究也逐渐成为了空调自控系统研究的热点。变风量自控系统的目标是提高室内舒适度和提高室内空气品质，它具有非常重要的现实意义，它采用的高效空气调节方式来降低空调系统中风机的巨大能耗将最大限度减少风机的动力，节约能量。本文主要针对这一系统的实际应用进行探讨。

关键词：VAV 变风量； 自控系统 ；品质； 节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

现代高档新建楼宇的空调系统随空调负荷特性而分内外区； 全封闭固定窗构造，无法开窗通风，要求全年空调运行，而且保证足够的新风量；要求房间分割灵活，并能局部区域温度控制和个别启停；保持合适的室内温湿度； 保持足够的空气洁净度，无异味，无霉菌； 无凝结水水害； 空调系统能耗大，所以要充分考虑节能；全面实现空调自控和BA系统监控。

变风量空调系统是全空气系统的一种空调方式，它是通过改变进入房间的风量来满足室内变化的负荷需求，当房间实际空调负荷低于设计负荷时，系统随之减少送风量，使设备的运行能耗大为降低，同时室内温度控制更加方便灵活。故变风量系统比较适合多房间且负荷有一定变化的场合，如办公、会议、展厅等，许多新建的高级写字楼都采用此方案，达到舒适节能的目的。目前最先进的“变风量”系统。该系统具有如下优点：1）空调品质高于常规空调系统，根据不同空调区域提供舒适、卫生的空调环境，防止空调病的发生。2）大幅度降低运行能耗及空调运行费用。3）全空气系统，空调水管基本不进入房间，解决常规空调系统凝结水隐患。4）系统全自动化运行，维护管理方便，节约日常维修维护费用。

1、VAV 变风量控制系统原理概述

通常来说，对于一些空调负荷率变化大而频繁的场所，都应该使送风量能随着空调负荷的变化而自动增减，做到最大限度的从根本上解决的节能，这就是变风量VAV 系统，与传统的风机盘管单元FCU相比较，因为VAV 全空气空调系统近阶段以来发展速度非常快并且具有节能的优势， 现如今已有大约40 %的办公楼取消了FCU，这说明，人们越来越重视变风量系统的应用了。

VAV 系统包括的有变风量空调机、多区应用的VAV 控制箱两部分，每个VAV 控制箱的风量都由房间的恒温控制器控制，为了方便控制，多区末端VAV 箱改变风量会引起空调机组送风管道静压的变化，逢到静压传感器发出的信号会改变送风机入口导叶的开度或改变风机的转速，达到舒适、节能、稳定的目的。对于VAV 系统变静压控制是指在使风阀尽可能全开和使风管中静压尽可能减小的前提下，通过调节风机转速来改变空调系统的送风量。自动控制系统可以测量每个变风量末端机组的风门开度. 风道内的静压一般应使风门接近全开位置. 当最大开度的变风量末端机组的风门开度小于某一下限值时， 则减少风道的静压设定值，反之，当最大开度的变风量末端机组的风门开度大于某一上限值时， 则加大风道的静压设定值。 变风量控制系统连接示意如图所示。

2、 VAV 变风量系统中高大空间场所的温度均匀与局部温度控制

办公楼、酒店、展览馆、机场等公众建筑，因为其功能特性，一般都具有高大的空间场所，导致其整体温度及局部温度控制都成为难题。

从控制原理上讲，VAV 变风量空调系统对室内空气温湿度、CO2 浓度的控制都是通过送回风系统实现的，送回风系统是否能够营造良好的室内气流组织是决定室内环境能否达到预想的要求的关键，要想实现高大空间室内温度场均匀分布，就要求空气调节区的气流组织必须良好。空气调节区的气流组织，是指通过合理地布置送风口和回风口，使空调机送出的空气，由送风口不断进入空调区，与室内空气混合、置换，能够均匀地消除空调区的余热余湿，并由回风口连续抽走室内被置换的空气，从而维持室内空气平衡，使空调区内获得符合设计要求的，比较均匀稳定的温湿度、气流速度和洁净度。较为常见的高大空间气流组织形式和送风方式包括：

（1）顶部送风，顶部回风，送风方式有喷口送风、旋流送风；

（2）侧向送风，上送下回，送风方式有喷口送风、百叶送风；

（3）下部送风，包括置换通风、地板送风、岗位送风等，风口型式有置换通风口、地板散流器。

具体来讲，高大空间场所局部温度控制采取的方法如下：现实情况下，高大空间的小范围局部温度控制调节很难通过上部送风的方式实现，其中的原因是上部送风并非直接送风至工作区，局部改变某个末端的送风状态对此风口负责区域的空气参数有一定影响，但同时此区域也受到了大空间其他区域的影响，所以不能很好的进行精确控制。不过，对大空间内一定区域的整体控制是完全可以实现的。

第一，应在设计时明确哪些区域有独立控制的要求，将整个大空间按照控制要求划分不同的区域，对不同区域分别布置送风主管、回风主管（只在不同区域可能有临时隔断时分设，如大空间始终是一个整体，则对大空间统一回风即可），并在送风主管、回风主管上设置电动风阀，根据区域使用情况确定电动风阀的启闭，同时使空调机送、回风机根据电动风阀开启状况变频运行。

第二，区域电动风阀的开度也可根据区域温度传感器测得的温度进行调节，可在一定程度上实现区域的独立温度控制。需要指出的是，当大空间所有区域中的空调机组DDC 控制器均检测到电动阀开度减小现象时，应通过空调机变频统一减小送风量，以节约风机耗电；或通过空调机统一调整送风温度，维持稳定的送风量保证气流组织。

3、VAV 变风量新风系统控制的基本原则

在空调季应当尽量减小新风处理负荷，具体措施是保持最小新风量运行，并通过转轮回收装置进行全热回收。在过渡季保持最大新风量运行，尽量利用天然冷源给室内供冷。在空调季中，以最小新风比运行时，因负荷减小，如果由于总送风量减少导致新风量偏低、CO2 浓度超标，需调整新、排风比例，提高新风比，保证新风量。此项目具体的全年新风系统控制策略如下：

空调季节，当回风温度低于室外新风温度4℃且回风焓值低于新风焓值4kJ/kg. 干时，启动转轮热回收装置，进入排风热回收工况；当回风温度低于室外新风温度不足4℃的情况持续一段时间后，停止运行转轮热回收装置，转入旁通新风工况。

空调季节，新风机、排风机维持最小新风比运行。当回风的CO2 浓度高于设定值时，提高新、排风定风量阀风量（CAV）设定值，增加新风量；当回风CO2 浓度低于设定值下限时，减小新、排风定风量阀（CAV）风量设定值，减小新风量。

当室外空气焓值低于启动全新风的设定焓值（室内设计焓值减5kJ/kg. 干）时，进入全新风工况，开启空调机过渡季新风阀，关闭回风阀，连锁开启全部总新风机、总排风机，当全新风不能完全消除室内余热时，根据室内温度控制空调机水阀开度；当全新风可完全消除室内余热时，关闭空调机水阀。当新风温度过低时，根据室内温度值调节新风阀、回风阀，减少新风量，增加回风量，新风机、送风机变频运行。（4）在全新风工况运行时，若室外空气焓值高于启动全新风的设定焓值，则停止全运行，转入最小新风量运行，进入空调季节工况。对全新风、最小新风工况的转换不宜过于频繁，每天不应超过一次，系统切换策略需保证系统的稳定性。

4、结语

社会的发展脚步越来越快，人们的关注目标在逐步更新，旧的观念不断被否定，新的又不断被提出。环保和节能，是社会发展到一定阶段必须要面临的问题，是技术上的改革，更是观念上的创新，VAV变风量自控系统在未来的应用市场是不可估量的，空调技术的更新换代就在眼前，而任何新技术的应用过程都是在不断的探索中发展的，所以，此系统的具体普及还需要进一步的探索和努力，这是接下来要做的。

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