对变风量空调系统的设计原理及应用的几点探讨

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变风量(VAV)空调系统是一种全空气调节系统，通过调节风量来满足室内的负荷变化及人体的舒适度需求。同时，变风量空调系统具有设计系统灵活，无凝结水害、节能高效等特点得到广泛的应用。国外对于VAV 系统的研究从上世纪70 年代开始，主要围绕VAV 系统的节能性、送风量控制及变风量控制着三个方面。我国对VAV 系统的认知研究较晚，但随着设计技术及施工技术的提高发展，我国对VAV 系统的参数优化、系统控制、监测及故障诊断方面均有了较为深入的研究。

1 变风量系统简介

VAV 系统的原理是通过专用的VAV 末端装置设备来改变空调区域内的送风量。因此，VAV 系统与其他空调系统相比，他的优势主要体现在以下三个方面:第一，VAV 系统可以随着室内负荷的变化而改变送风量，其经济性较强;第二，VAV 具有较好的灵活性，适合于格局多变的建筑;第三，VAV 系统是全空气系统的一种，不再需要风机管盘的水系统，不仅解决风机管盘系统凝水滴漏的问题，使其在安装、维护的工作更为简单方便。

2 控制系统组成

2.1 变风量末端装置控制

变风量末端装置是VAV 系统中的核心装置，主要用于调节送入室内的送风量和维持室温，一个末端装置的功能直接影响到VAV 系统的正常工作。变风量末端装置在室内温度发生变化时，由室内温度调节向末端装置发出调节送风量的指令，末端装置则依据制定对风阀的开度进行相应的调整，对送入室内的风量进行改变，从而达到了满足室内符合需求的目的。

2.2 静压控制

静压控制也成为压力控制，目的在于保持VAV 系统风管中最佳的静压。在VAV 系统中，需要根据静压传感器发出的信号来对系统的风量变化进行感知，然后通过控制器来调节风机系统的送风量。在静压控制值，预设点的选择是十分重要的，最佳设定点不能预先计算，而是要在现场进行分析判断，若设定点的选择过低，则导致最大风量不能满足全部房间的需求，若设定点选择过高，则导致能耗、噪音增加，也不利于控制送风量。

3 新风系统控制设计影响因素

3.1 变风量比

在新风系统的入口处可设计有风速传感器，根据传感器测量的风速值与设定值相比，在经由风机传感器对风阀的开度进行控制，以维持新风恒定的风速。可在新风系统内随时设定最小新风量的值，根据季节变化进行控制，不但达到了室内空气质量标准，还节省了耗能。

3.2 新风问题

在新风问题上，现有较多的设计多采用在新风系统风管设计中可设置CO2传感器来解决，通过CO2传感器对新风系统回风管中的CO2的浓度进行实时监测后转化为标准电信号传达至风机控制器，通过传感器测量值与设定值计算比较，由风机控制对新风阀门进行控制，输出控制信号，调节阀门的开度。CO2传感器设置的原理较为简单，操作也容易得到实现，但这种设计方法的缺陷在于，在室内人员较多的情况下，传感器无法判断是人为因素或是其他有害物质所需的新风量，而且导致空气质量降低的因素有多种，CO2只是其中的一种，因此在VAV系统设计中需要设计开发出一种空气综合传感器来解决新风问题。

3.3 房间正压度

VAV 系统等风阀风量与风阀前后的压力差的平方根是呈正比关系的，因此，在理论上认为，只要保持VAV 系统风阀前后的压力差恒定即可保持新风量的恒定。因此，在VAV 系统的设计当中，要保持风阀前后的压力差恒定则要使新风阀的开度保持不变，在设计过程中需要时控制器来对回风阀的开度进行调节，使空气处理机管道内的负压不变，满足室内对最小新风量的需求，但这种设计方法在实际中并不适用，由于空气处理机混合管道中的气流较为混乱，而且也较难选择一种合适的静压监测点。

3.4 末端装置的选择

末端装置是VAV 系统的关键设备，也是VAV 系统区别于其他其他空调系统的不同之处。VAV 系统通过末端装置来实现对送风量的变化控制。在VAV 系统设计中对末端装置的选择上，则可以根据实际需求，是否与压力相关。是否带风机及风机的种类进行选择。在北美地区的VAV 新风系统中广泛推崇使用风机动力型末端装置，这种末端装置建立在节流型的基础上内置加压风机。风机动力型末端装置可以保持送风量保持一个较为恒定的水平，若室内温度发生变化，风阀根据需求可以调整回风量和新风量。

4 变风量系统的控制设计

4.1 VAV 控制系统的组成

VAV 系统有多种类型，但都具有四个基本部分，分别为空气处理单元、风管系统、变风量末端装置及自控控制系统。空气处理单元由新风阀、新风栅格、回风阀、送风机、空气过滤器、表冷器、加热器组成，一般安装在独立的空调区域。风管系统是连接送风机和各个末端装置之间的管路系统，要求风管系统具有良好的密封性和强度，防止送风管内出现有空气渗透的现象出现，管内静压不稳，同时也减弱或消除了由于管内风速过快而导致的噪音。VAV 系统与定风量空调相比不同之处在于末端装置。末端装置的种类多种，构造不一，其主要功能为在接受室温调节器的电流信号指令后调节东风量，满足新风量和室内气流组织的要求。

4.2 系统控制的稳定性

在实际项目工程中，采用定静压控制办法，在风管系统内设计有风压传感器，监控风管道静压的变化从而控制风机风阀的变频调节，以控制风管系统降压来保持VAV 系统控制的稳定性。在项目中，将定静压控制方法的思想转化应用在静态参数的设定中，将房间内的室温设定在26℃，是VAV 系统在工作时现处于最大送风量的状态下，待系统处于稳定后，根据系统末端装置的风阀开度对送风机的转速进项逐步的降低。在这种设计下，室温可以得到控制，传感器实时监测到的风管内的静压值则为设定值。除此以外，电动风阀、回风机和送风机联锁，若其中一项关闭，则另外两项均关闭。机房处理器就可以对回风机和送风机的运行状态进行实时监控，显示送风机的运行时间，维持室内在正压状态下，以保证VAV 系统控制的稳定性

5 结论

综上所述，本文对变风量(VAV)系统的概念、组成及设计原理进行说明，介绍其在实际工程中的设计与应用，在项目工程中需要控制好系统设计的每一个环节，完善设计内容，在施工中遵守施工标准做好接口、保温等细致中作，调试人员需要对末端风量进行仔细核准，计算风机系统的送风量，最后通过合理调试送风温度来实现室温的控制。

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