1、暖通空調(diào)節(jié)能新技術(shù)能源與環(huán)境學(xué)院2008年9月第三篇 VAV空調(diào)系統(tǒng)1. 變風(fēng)量（VAV）定義2. VAV末端裝置簡介3. VAV 空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)4. VAV 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5. VAV 空調(diào)系統(tǒng)形式6. 設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意到幾個(gè)方面7. VAV空調(diào)系統(tǒng)控制8. VAV設(shè)計(jì)實(shí)例1. 變風(fēng)量（VAV）定義VAV (Variable- Air- Volume)空調(diào)系統(tǒng)是屬于全空氣式的一種空調(diào)方式 ，該系統(tǒng)是通過變風(fēng)量箱調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量或新回風(fēng)混合比 ,并相應(yīng)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)的風(fēng)量或新回風(fēng)混合比來控制某一空調(diào)區(qū)域溫度的一種空調(diào)系統(tǒng)。（1）節(jié)流型2. VAV末端裝置簡介節(jié)流型變風(fēng)量箱是最基本的變風(fēng)量箱 , 變風(fēng)

2、量箱的“心臟”就是一個(gè)節(jié)流閥 ,加上對(duì)該閥的控制和調(diào)節(jié)元件以及必要的面板框架就構(gòu)成了一個(gè)節(jié)流型變風(fēng)量箱。風(fēng)機(jī)動(dòng)力型是在節(jié)流型變風(fēng)量箱中內(nèi)置加壓風(fēng)機(jī)的產(chǎn)物。根據(jù)加壓風(fēng)機(jī)與變風(fēng)量閥的排列方式又分為串聯(lián)風(fēng)機(jī)型和并聯(lián)風(fēng)機(jī)型兩種產(chǎn)品。其特點(diǎn)是根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷由VAV 裝置調(diào)節(jié)一次送風(fēng)量,同時(shí)與室內(nèi)空氣混合后經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓送入室內(nèi),以保持室內(nèi)換氣次數(shù)不變。FPB (Fan Powered Box)（2）動(dòng)力型3. VAV 空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域(房間) 的靈活控制,可根據(jù)負(fù)荷的變化或個(gè)人的舒適要求自動(dòng)調(diào)節(jié)自己的工作環(huán)境。不用再加熱方式或雙風(fēng)管方式就能適應(yīng)多種室內(nèi)舒適要求或工藝設(shè)計(jì)要求。完全消除再加熱方式或雙風(fēng)

3、管方式的冷熱混合損失。自動(dòng)調(diào)節(jié)各房間的送入能量,在考慮同時(shí)使用系數(shù)的情況下空調(diào)器總裝機(jī)容量可減少10 %30 %左右。室內(nèi)無過熱過冷現(xiàn)象,由此可減少空調(diào)負(fù)荷15 %30 %左右。部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可大量減少送風(fēng)動(dòng)力,據(jù)模擬計(jì)算,全年平均空調(diào)負(fù)荷率為60 %時(shí),VAV 空調(diào)系統(tǒng)(變靜壓法控制) 可節(jié)約風(fēng)機(jī)動(dòng)力78 %?？蓱?yīng)用于民用建筑、工業(yè)廠房、研究所、電視臺(tái)、影劇院、動(dòng)物室及其他特殊設(shè)施?？蛇m用于采用全熱交換器的熱回收空調(diào)系統(tǒng)及全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。4. VAV 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空調(diào)區(qū)域的劃分：內(nèi)部區(qū)：在選擇空調(diào)系統(tǒng)方式時(shí),不受室外負(fù)荷影響的內(nèi)部區(qū)大多采用VAV 空調(diào)系統(tǒng)。外部區(qū)：外周區(qū)采用的方式種類較多

4、。有外周區(qū)單獨(dú)系統(tǒng)的FCU (風(fēng)機(jī)盤管) 方式,單獨(dú)系統(tǒng)的VAV 或CAV (定風(fēng)量) 方式, 單獨(dú)系統(tǒng)的窗際空調(diào)方式,也有與內(nèi)部區(qū)同一系統(tǒng)的VAV 或CAV(常加設(shè)再加熱器) 方式。空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)常采用平面分區(qū)的手法來達(dá)到最大的節(jié)能效果。將標(biāo)準(zhǔn)層平面劃分為5 個(gè)空調(diào)區(qū)域。外周區(qū)：由東南西北各朝向的4 個(gè)受室外負(fù)荷影響的區(qū)域；內(nèi)部區(qū)：由不受室外負(fù)荷影響的內(nèi)部區(qū)域構(gòu)成。一般地講,各區(qū)分開設(shè)置空調(diào)系統(tǒng),根據(jù)不同朝向不同時(shí)刻進(jìn)行空氣系統(tǒng)及水系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)。5. VAV 空調(diào)系統(tǒng)形式單風(fēng)管VAV 空調(diào)系統(tǒng)該方式系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單,應(yīng)用范圍最廣。供冷變風(fēng)量基本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 變風(fēng)量系統(tǒng)所送出去的空氣是在中央空氣處理裝置

5、中被冷卻去濕處理過，通過變風(fēng)量末端裝置送到房間里去的。全年都僅供冷，為建筑物內(nèi)區(qū)服務(wù)的變風(fēng)量系統(tǒng)便是一種基本系統(tǒng)。過渡季和冬季：制冷系統(tǒng)可以間歇運(yùn)行。夏季：制冷系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。適用范圍：這種系統(tǒng)運(yùn)用到建筑物的內(nèi)區(qū)是最理想的，因?yàn)樵趦?nèi)區(qū)，全年都有冷負(fù)荷出現(xiàn)。單獨(dú)供熱系統(tǒng)的變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)周邊區(qū)：冬季需要供熱只有當(dāng)室外溫度低于16一18時(shí)，才需要開啟這類加熱系統(tǒng)供熱。 （1）單獨(dú)一個(gè)熱水采暖系統(tǒng) （2）單獨(dú)一個(gè)定風(fēng)量送熱風(fēng)系統(tǒng)。內(nèi)部區(qū)：一個(gè)全年都只供冷的變風(fēng)量系統(tǒng)。單風(fēng)管再加熱VAV空調(diào)系統(tǒng)滿足最小新風(fēng)量而又不調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度時(shí),該方式不會(huì)產(chǎn)生過冷狀態(tài),充分滿足室內(nèi)舒適度。再熱式變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在末端裝置

6、的出口端安裝一個(gè)再熱器，與末端裝置組成一個(gè)整體。特點(diǎn)：（1）只是在變風(fēng)量末端裝置的送風(fēng)量減至最小值后，通常都是在冬季，才向其供熱，比定風(fēng)量再熱系統(tǒng)節(jié)能；（2）適用于同一時(shí)刻有的房間需要供熱而有的房間需要供冷的場(chǎng)合；（3）這種系統(tǒng)除了其末端裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還要敷設(shè)兩條進(jìn)行保溫的供回水管道，初投資會(huì)有所增加；（4）取消周邊區(qū)的單獨(dú)供熱系統(tǒng)，VAV應(yīng)用到建筑物周邊區(qū)。單風(fēng)管送回風(fēng)機(jī)連動(dòng)VAV 空調(diào)系統(tǒng)該方式可保持室內(nèi)靜壓不變。應(yīng)用在高級(jí)辦公室空調(diào)系統(tǒng)及有靜壓要求的研究室、動(dòng)物室等設(shè)施。單風(fēng)管旁通式VAV 空調(diào)系統(tǒng)采用旁通方式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及系統(tǒng)靜壓保持一定。特點(diǎn)：雖然節(jié)能效果有限,但可滿足室內(nèi)熱舒適

7、要求及工藝恒溫要求,且系統(tǒng)簡單,成本低廉。在不帶靜壓控制裝置的柜式空調(diào)機(jī)中也有較多使用。雙風(fēng)管混風(fēng)式VAV 空調(diào)系統(tǒng)各房間(區(qū)域) 負(fù)荷差異大且恒溫要求高的高級(jí)辦公樓或研究所中采用。雙風(fēng)道變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)端分成兩路，并分別通過冷風(fēng)道和熱風(fēng)道將空氣送入房間的末端裝置。 冷卻道：一路通過冷卻經(jīng)冷卻去濕處理至露點(diǎn)，再經(jīng)風(fēng)道等溫升后，通過冷風(fēng)道送至末端裝置的冷風(fēng)閥。 熱風(fēng)道：混合空氣被風(fēng)道等溫升后，穿過加熱器(但加熱器并不供熱)通過熱風(fēng)道送至末端裝置的熱風(fēng)閥。運(yùn)行模式： （1）如果室內(nèi)處于高峰負(fù)荷，則按最大風(fēng)量送人房間，冷風(fēng)閥全開，熱風(fēng)閥關(guān)閉，使室內(nèi)空氣維持在設(shè)計(jì)狀態(tài)。 （2）如果室內(nèi)負(fù)荷降低，冷

8、風(fēng)閥關(guān)小減少冷風(fēng)量，當(dāng)達(dá)到最小設(shè)計(jì)送風(fēng)量時(shí)，開啟熱風(fēng)閥向室內(nèi)送熱風(fēng)。 （3）如果室內(nèi)負(fù)荷繼續(xù)減小，冷風(fēng)閥將不斷關(guān)小至關(guān)閉，熱風(fēng)閥不斷開大至全開，始終保持著最小送風(fēng)量不變。（1）變風(fēng)量變風(fēng)量比：空調(diào)系統(tǒng)的最小設(shè)計(jì)風(fēng)量與最大設(shè)計(jì)風(fēng)量之比。而空調(diào)系統(tǒng)全年大部分時(shí)間運(yùn)行在部分負(fù)荷工況下，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的風(fēng)量大部分時(shí)間都處于最大和最小風(fēng)量之間。 房間的變風(fēng)量比最好不要小于0.4一0.5。否則： 房間氣流組織惡化 噪聲超標(biāo) 系統(tǒng)新風(fēng)嚴(yán)重不足 控制不穩(wěn)定6.設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意到幾個(gè)方面（2）噪聲問題噪聲源： 送、回風(fēng)機(jī) 變風(fēng)量末端裝置末端裝置： 流過末端裝置入口的高風(fēng)速是產(chǎn)生噪聲的根源。 風(fēng)速測(cè)量傳感

9、器要求風(fēng)速高于一定數(shù)值才能保證測(cè)量準(zhǔn)確； 節(jié)流型末端調(diào)節(jié)閥片關(guān)小使風(fēng)速增加。（3）氣流組織 空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口都是定截面的，導(dǎo)葉角度也很少改變，所以當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，勢(shì)必影響室內(nèi)氣流組織。 國外通常采用空氣分布特性指標(biāo)ADP來評(píng)價(jià)房間的氣流組織性能。該指標(biāo)綜合考慮了: 空氣溫度 氣流速度 人的舒適度 ADP=100%，表示全室人員都感到舒適; ADP= 80%，認(rèn)為是滿意的氣流組織效果。（4）房間正壓度影響因素： 變風(fēng)量系統(tǒng)的新、排風(fēng)量 房間的送、回風(fēng)量它們變化導(dǎo)致房間的正壓也是波動(dòng)。存在問題： 發(fā)生房門開啟困難 門縫和窗縫滲風(fēng)嚴(yán)重具體措施： 國外經(jīng)常采用吊頂回風(fēng) 回風(fēng)道上裝末端裝置新風(fēng)C4IMIM

10、IMT1C3NFT3C5FSPC2N靜壓傳感器排風(fēng)回風(fēng)機(jī)TTT末端裝置空調(diào)房間7. VAV空調(diào)系統(tǒng)控制單通道系統(tǒng)控制原理五個(gè)反饋控制環(huán)路： 室溫控制 送風(fēng)靜壓控制 送回風(fēng)量匹配控制 新排風(fēng)量控制 送風(fēng)溫度控制（1）VAV系統(tǒng)反饋環(huán)路末端裝置是改變房間送風(fēng)量以維持室內(nèi)溫度的重要設(shè)備。按照改變風(fēng)量的方式： 節(jié)流型：采用節(jié)流機(jī)構(gòu) (如風(fēng)閥 )調(diào)節(jié)風(fēng)量 旁通型。通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥把多余的風(fēng)量旁通到回風(fēng)道（a）房間溫度控制按照是否補(bǔ)償壓力變化： 壓力有關(guān)型：由溫控器直接控制風(fēng)閥， 壓力無關(guān)型：由溫控器加一個(gè)風(fēng)量傳感器和一個(gè)風(fēng)量控制器 , 溫控器根據(jù)溫度偏差設(shè)定風(fēng)量控制器設(shè)定值,風(fēng)量控制器根據(jù)風(fēng)量偏差調(diào)節(jié)末端裝

11、置內(nèi)的風(fēng)閥。（b）送風(fēng)量控制在變風(fēng)量系統(tǒng)中 ,通常根據(jù)靜壓傳感器的信號(hào)來感知系統(tǒng)風(fēng)量的變化 ,并通過控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量。靜壓控制器通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或入口導(dǎo)葉來恒定靜壓控制點(diǎn)的靜壓值 ,以滿足下游風(fēng)道、末端裝置及送風(fēng)口的壓力損失。恒定靜壓的目的是保證任何一個(gè)末端入口的設(shè)計(jì)資用壓力。（c）新排風(fēng)風(fēng)量的控制變風(fēng)量系統(tǒng)中, 新風(fēng)主要存在三方面的問題 : 總新風(fēng)量控制 總新風(fēng)量確定 新風(fēng)分配將最小新風(fēng)道和經(jīng)濟(jì)循環(huán)新風(fēng)道分開 ,分設(shè)新風(fēng)閥 ,并在最小新風(fēng)道上安裝流量傳感器 ,以此來調(diào)節(jié) 風(fēng)閥的開度 ,維持最小新風(fēng)量。（d）送回風(fēng)風(fēng)量匹配控制送風(fēng)量隨負(fù)荷變化 ,回風(fēng)量也要隨之變化 ,這樣才能保證房間的正常

12、壓力。由于房間向外滲風(fēng)和廁所排風(fēng) ,回風(fēng)量要比送風(fēng)量小。送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)都由一個(gè)送風(fēng)靜壓控制器來調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷減少時(shí) ,送回風(fēng)量按同一比例減少，是一種最簡單的控制方法回風(fēng)機(jī)由放在新回風(fēng)混合箱里或房間內(nèi)的靜壓控制器控制。在送風(fēng)和回風(fēng)風(fēng)道上安裝風(fēng)量計(jì) ,并用一個(gè)控制器控制二者的差值來解決這個(gè)問題。按照有無末端混風(fēng)機(jī)來分： 帶風(fēng)機(jī)：帶風(fēng)機(jī)的末端可以在小風(fēng)量或低溫送風(fēng)系統(tǒng)中保證室內(nèi)一定的氣流組織。按照風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)的關(guān)系 ,帶風(fēng)機(jī)的末端又可分為： 帶并聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置 帶串聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置。 不帶風(fēng)機(jī)原理：一般地講該控制法不考慮靜壓設(shè)定點(diǎn)P 以遠(yuǎn)的VAV 裝置的運(yùn)行狀態(tài),僅以保持靜壓傳感器P 點(diǎn)處的管內(nèi)靜壓

13、一定為目的來進(jìn)行控制。P 點(diǎn)靜壓值升高時(shí)調(diào)節(jié)變頻器以減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,維持P 點(diǎn)靜壓值不變。反之亦然。（a）定靜壓法（2）VAV 空調(diào)系統(tǒng)的控制方法不足：在管網(wǎng)較復(fù)雜(如雙風(fēng)管系統(tǒng)或不對(duì)稱風(fēng)管系統(tǒng)等) 時(shí),靜壓傳感器的設(shè)置位置及數(shù)量很難確定,且節(jié)能效果較差。（b）變靜壓法原理：以使具有最大靜壓值的VAV 裝置閥門盡可能處于全開狀態(tài)為目的來進(jìn)行控制。根據(jù)室內(nèi)的要求風(fēng)量(室溫傳感器的計(jì)算值) 與實(shí)際送風(fēng)量(風(fēng)速傳感器的計(jì)算值) 進(jìn)行比較,風(fēng)量不足時(shí)盡可能開大閥門。特點(diǎn):變靜壓法中的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)在圖15 所示的斜線區(qū)域內(nèi)變動(dòng)。節(jié)能效果顯著。對(duì)風(fēng)管的分布設(shè)計(jì)即對(duì)系統(tǒng)的靜壓分布沒有任何要求,適用于各種送風(fēng)

14、管網(wǎng)系統(tǒng)?？刂颇康氖鞘咕哂凶畲箪o壓值的VAV 裝置閥門盡可能處于全開狀態(tài)。換句話說,盡量使風(fēng)機(jī)運(yùn)行靜壓最低,節(jié)約風(fēng)機(jī)動(dòng)力。由于最大限度地降低了風(fēng)管內(nèi)靜壓,使得各VAV 裝置的入口靜壓保持最低,提高系統(tǒng)節(jié)能效率的同時(shí)可降低VAV 裝置的噪聲。（c） DDC 加權(quán)平均法該方法由DDC 控制器對(duì)各VAV 裝置的風(fēng)量進(jìn)行疊加計(jì)算。調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)變頻裝置以滿足系統(tǒng)的必要風(fēng)量。（1）上海某超高層辦公樓冷熱源設(shè)備：蒸汽吸收式冷凍機(jī)6 臺(tái),離心式冷凍機(jī)4 臺(tái),合計(jì)產(chǎn)冷量32. 1 MW ；蒸汽鍋爐4臺(tái),余熱回收蒸汽鍋爐1 臺(tái),合計(jì)產(chǎn)蒸汽量45 t/ h。工程概況：位置:浦東新陸家嘴開發(fā)區(qū);基地面積30 000m2

15、,建筑面積約300 000 m2 ;用途:辦公、商場(chǎng)、客房;標(biāo)準(zhǔn)層面積2 5003 000 m2 。8. VAV設(shè)計(jì)實(shí)例辦公層空調(diào)系統(tǒng)辦公層空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)內(nèi)外區(qū)的劃分：從外窗向內(nèi)1. 53 m 劃分為外區(qū),其余為內(nèi)區(qū)。外區(qū)空調(diào)負(fù)荷：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)瞬時(shí)負(fù)荷,受到日射和室外溫度影響。夏季通常表現(xiàn)為冷負(fù)荷,冬季通常表現(xiàn)為熱負(fù)荷,春秋季則表現(xiàn)為冷負(fù)荷或熱負(fù)荷。內(nèi)區(qū)空調(diào)負(fù)荷：內(nèi)熱負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷,如果新風(fēng)集中處理則主要是內(nèi)熱負(fù)荷。內(nèi)熱負(fù)荷是全年冷負(fù)荷,新風(fēng)負(fù)荷則有冷熱之分,一般情況下,即便在冬季內(nèi)熱負(fù)荷也會(huì)大于新風(fēng)熱負(fù)荷,因此內(nèi)區(qū)空調(diào)負(fù)荷通常表現(xiàn)為全年冷負(fù)荷。標(biāo)準(zhǔn)辦公外區(qū)標(biāo)準(zhǔn)辦公層外區(qū)窗臺(tái)下專設(shè)無風(fēng)機(jī)熱水盤管

16、加熱系統(tǒng),處理外區(qū)熱負(fù)荷,夏季外區(qū)呈現(xiàn)冷負(fù)荷時(shí)則由內(nèi)區(qū)空調(diào)一并處理。標(biāo)準(zhǔn)辦公層內(nèi)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)辦公層內(nèi)區(qū)劃分成4 塊,每塊設(shè)一個(gè)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),各塊每67 層設(shè)一個(gè)集中新排風(fēng)處理系統(tǒng),新風(fēng)經(jīng)與排風(fēng)全熱交換、熱濕處理后,送到各層變風(fēng)量空調(diào)箱(AHU) ,新回風(fēng)混合冷卻后,送到室內(nèi)各區(qū)域的變風(fēng)量送風(fēng)末端裝置(VAV 末端) 。VAV 末端根據(jù)所轄區(qū)域溫度,計(jì)算調(diào)節(jié)送風(fēng)量。工程概況：位置:浦東大道福山路?；孛娣e12 020 m2 ;建筑面積:地上92 150 m2 ,地下22 750 m2 。層數(shù):地上50 層,地下3 層?？偢叨?200 m。用途:辦公、商場(chǎng)、娛樂、客房。（2）上海國際航運(yùn)大廈空調(diào)負(fù)荷夏季冷負(fù)荷12. 3 MW,冬季熱負(fù)荷6. 0 MW冷熱源設(shè)備選擇冷熱源設(shè)備概況離心式冷水機(jī)組4