中央空調(diào)變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探?美國(guó)KMC公司北京辦事處姜永東關(guān)鍵詞：變風(fēng)量（VAV）靜壓控制定靜壓變靜壓DDCKMD-Controller一、概述：變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)簡(jiǎn)介：中央空調(diào)變風(fēng)量是指空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域負(fù)荷變化和要求自動(dòng)調(diào)整送風(fēng)量的一種空調(diào)系統(tǒng)。其最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能顯著，舒適性高。變風(fēng)量系統(tǒng)起源于美國(guó)，在日本得到發(fā)展，現(xiàn)在諸多發(fā)展國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。變風(fēng)量系統(tǒng)特點(diǎn)：變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：由于VAV系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量來(lái)適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時(shí)在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時(shí)還可以考慮一定的同時(shí)使用情況，所以能夠節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和減少風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量。有關(guān)文獻(xiàn)介紹，VAV系統(tǒng)與定風(fēng)量系統(tǒng)相比大約可以節(jié)能30%-70%，對(duì)不同的建筑物同時(shí)使用系數(shù)可取0.8左右。系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴(kuò)建，尤其適用于格局多變的建筑，例如出租寫字樓等。當(dāng)室內(nèi)參數(shù)改變或重新隔斷時(shí)，可能只需要更換支管和末端裝置，移動(dòng)風(fēng)口位置，甚至僅僅重新設(shè)定一下室內(nèi)溫控器。VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，它具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，可以利用新風(fēng)消除室內(nèi)負(fù)荷，沒有風(fēng)機(jī)盤管凝水問題和霉菌問題。、中央空調(diào)變風(fēng)量系統(tǒng)控制方式簡(jiǎn)介：現(xiàn)在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)常用的控制方式多為靜壓控制：定靜壓控制和變靜壓控制兩種。其中定靜壓控制更為常用。定靜壓控制結(jié)構(gòu)示意圖如下:T溫控器TIC溫度調(diào)節(jié)器TD溫度傳感器dp靜壓傳感器VFD變頻器PIC靜壓調(diào)節(jié)器MV兩通伐工作原理：在系統(tǒng)中由于VAVBOX根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化，來(lái)調(diào)整末端出風(fēng)量滿足負(fù)荷要求。出風(fēng)量的變化引起系統(tǒng)管路中靜壓變化，靜壓傳感器測(cè)量靜壓變化并傳遞給風(fēng)機(jī)變頻器，變頻器根據(jù)靜壓變化信號(hào)，去控制空調(diào)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整總出風(fēng)量，維持送風(fēng)管路系統(tǒng)的靜壓恒定。變靜壓控制結(jié)構(gòu)示意圖如下:T溫控器TIC溫度調(diào)節(jié)器TD溫度傳感器dp靜壓傳感器VFD變頻器PIC靜壓調(diào)節(jié)器MV兩通伐工作原理：系統(tǒng)在滿足室內(nèi)負(fù)荷變化要求的情況下，盡量使VAVBOX處于全開狀態(tài)（85-100%），保持系統(tǒng)靜壓降至最底。另外，當(dāng)今的變風(fēng)量系統(tǒng)已經(jīng)可以與DDC連接，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行適時(shí)采樣、監(jiān)控、分析和管理，與樓宇自控系統(tǒng)相連接，成為現(xiàn)代化智能大廈的一部分。三、變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案步驟：（A）首先搜集建筑設(shè)計(jì)資料：如建筑的類型，外墻、外窗、屋頂、地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積和熱工性能。周圍環(huán)境和外界遮擋影響。當(dāng)?shù)氐氖彝鈿夂驍?shù)據(jù)?？照{(diào)房間的負(fù)荷設(shè)計(jì)參數(shù)。房間內(nèi)部燈具、電器等機(jī)械設(shè)備的負(fù)荷，分布及使用狀況。人員分布和變化情況。（B）其次確定使用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)域：根據(jù)樓宇建筑的特性、用途確定是否選用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。建議在室內(nèi)負(fù)荷變化較大的區(qū)域使用變風(fēng)量，如辦公樓、商務(wù)中心、商場(chǎng)、金融中心、宴會(huì)廳之類區(qū)域。某些特殊場(chǎng)合，如實(shí)驗(yàn)室、儲(chǔ)存室、手術(shù)室等，由于負(fù)荷變化不大，故不建議使用變風(fēng)量系統(tǒng)。根據(jù)建筑的負(fù)荷特性，按照距外墻距離或外窗的進(jìn)深，進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)。建議當(dāng)進(jìn)深超過(guò)6-7米以上時(shí)，最好進(jìn)行分區(qū)。（C）最后進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷計(jì)算：供冷負(fù)荷的計(jì)算：末端區(qū)域的供冷負(fù)荷包含：太陽(yáng)、傳熱、燈光、人員、及室內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備等散發(fā)到房間的熱量。根據(jù)各種熱量的種類、性質(zhì)和區(qū)域特性逐個(gè)適時(shí)計(jì)算，得到各個(gè)不同時(shí)段的供冷負(fù)荷值，其中最大值為末端區(qū)域空調(diào)冷負(fù)荷值，再乘合理系數(shù)得到變風(fēng)量末端區(qū)域的冷負(fù)荷?？照{(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷計(jì)算：將各個(gè)變風(fēng)量末端區(qū)域的供冷負(fù)荷按照時(shí)段相加，加上系統(tǒng)內(nèi)部損耗，得到系統(tǒng)的不同時(shí)段冷負(fù)荷值，選最大值為系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷。熱負(fù)荷的計(jì)算：在變風(fēng)量系統(tǒng)中太陽(yáng)、燈光、人員的得熱負(fù)荷都是冷負(fù)荷的一部分，建筑物的唯一熱負(fù)荷是由于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和室外冷空氣滲透所產(chǎn)生的。因此，變風(fēng)量系統(tǒng)熱負(fù)荷的計(jì)算方法與一般采暖或定風(fēng)量系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算方式相同。（D）新風(fēng)量控制變風(fēng)量系統(tǒng)的新風(fēng)量控制是當(dāng)前國(guó)際變風(fēng)量系統(tǒng)研究中的一個(gè)難題，是90年代來(lái)變風(fēng)量系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。歸納起來(lái)目前現(xiàn)行的變風(fēng)量系統(tǒng)的最小新風(fēng)量控制方法主要有以下幾種基本形式：1新風(fēng)量直接測(cè)量法；2風(fēng)機(jī)跟蹤法；3新風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制法；4小室壓力控制法；5二氧化碳濃度控制法。1新風(fēng)量直接測(cè)量法這是目前最簡(jiǎn)單的變風(fēng)量系統(tǒng)新風(fēng)量控制方法，它是通過(guò)測(cè)量進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量，并直接控制該量來(lái)達(dá)到最小新風(fēng)量控制的目的。2送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)量控制法（風(fēng)機(jī)跟蹤法）同時(shí)測(cè)量送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)風(fēng)量，一般認(rèn)為由于送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)風(fēng)量遠(yuǎn)大于新風(fēng)量，風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速較高，所以測(cè)量誤差相對(duì)較小，新風(fēng)量應(yīng)該等于送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)風(fēng)量之差，控制這一差值即可。3新風(fēng)風(fēng)機(jī)新風(fēng)量控制法設(shè)立單獨(dú)的新風(fēng)風(fēng)機(jī)和新風(fēng)管，新風(fēng)風(fēng)機(jī)與空調(diào)系統(tǒng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，由安裝在新風(fēng)管內(nèi)的速度傳感器調(diào)節(jié)風(fēng)閥維持最小新風(fēng)量。本方法是目前變風(fēng)量系統(tǒng)新風(fēng)量控制最好的方法。4小室壓力控制法由于風(fēng)閥的制造精度有限，又未充分考慮新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)小室壓力對(duì)通過(guò)新風(fēng)閥、回風(fēng)閥和排風(fēng)閥的風(fēng)量的影響，因此以控制新風(fēng)閥、回風(fēng)閥和排風(fēng)閥為基礎(chǔ)的最小新風(fēng)量控制法的精度是不高的，新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)小室壓力控制法就是為了解決這一問題提出來(lái)的。因?yàn)閷?duì)于任一給定的風(fēng)閥位置，通過(guò)該風(fēng)閥的流量與風(fēng)閥兩側(cè)的壓降的平方根成正比，所以如果能精確地控制新風(fēng)、回風(fēng)閥和排風(fēng)閥前后風(fēng)管（小室）內(nèi)的壓力，就可以控制所需要的新風(fēng)量。5二氧化碳濃度監(jiān)控法濃度將CO2傳感器置于空調(diào)房間具有代表性之處，當(dāng)CO2濃度高于整定值時(shí)，即增大新風(fēng)量，這種按需求進(jìn)行控制的方法是目前認(rèn)為最先進(jìn)的新風(fēng)量控制方法，文獻(xiàn)提出的CO2濃度上限控制法，將二氧化碳濃度監(jiān)控法進(jìn)一步完善。（E）設(shè)備選型：根據(jù)設(shè)備應(yīng)用類型一制冷/制熱選用末端類型；根據(jù)最大/最小風(fēng)量決定風(fēng)閥尺寸；根據(jù)靜壓值決定風(fēng)閥性能；根據(jù)噪音要求選用消音設(shè)備；根據(jù)系統(tǒng)控制要求匹配相應(yīng)控制器件。四、常用的變風(fēng)量末端裝置類型有下列幾種：對(duì)單風(fēng)道系統(tǒng)，如按風(fēng)量調(diào)節(jié)的方式分類，可以分為節(jié)流式、旁通式和風(fēng)機(jī)動(dòng)力式；對(duì)雙風(fēng)道系統(tǒng)采用的末端裝置主要有兩類，即混合式和不混合式。若按壓力又可分為壓力相關(guān)型和壓力無(wú)關(guān)型。另外，變風(fēng)量末端都可根據(jù)需要附帶加熱器。加熱器的類型又可分為電加熱和水加熱兩種。五、KMC公司提供的常用DDCVAV末端控制器有下列幾種：KMC公司可提供電子式VAV控制器，模擬式VAV控制器和DDCVAV控制器等多種形式的VAV末端控制器與VAV末端匹配。但由于篇幅有限，下面僅專門介紹KMC公司的DDCVAV控制器。1、KMD—6001VAVController特點(diǎn)：自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整風(fēng)量，控制器和執(zhí)行器一體化，帶有壓力無(wú)關(guān)型控制程序，最大、最小風(fēng)量和控制程序可由用戶設(shè)定、修改。適用范圍：?jiǎn)物L(fēng)道（單冷/單熱/或可變型）變風(fēng)量系統(tǒng)單風(fēng)道時(shí)間比例加熱型或三段加熱型（包括風(fēng)機(jī)動(dòng)力型）系統(tǒng)。2、KMD—6002VAVController特點(diǎn)：自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整風(fēng)量，控制器和執(zhí)行器一體化，帶有壓力無(wú)關(guān)型控制程序，最大、最小風(fēng)量和控制程序可由用戶設(shè)定、修改。適用于范圍：?jiǎn)物L(fēng)道變風(fēng)量系統(tǒng)從動(dòng)風(fēng)道型變風(fēng)量系統(tǒng)。

3、KMD—6011VAVController特點(diǎn)：與KMD-6001類似，但其執(zhí)行器與控制器為分體式。適用于范圍：?jiǎn)物L(fēng)道（單冷/單熱/或可變型）變風(fēng)量系統(tǒng)單風(fēng)道時(shí)間比例加熱型或三段加熱型（包括風(fēng)機(jī)動(dòng)力型）系統(tǒng)。4、KMD—6013VAVController特點(diǎn)：與KMD-6001相似，但其控制浮點(diǎn)式執(zhí)行器，且控制器與執(zhí)行器分體。適用于：?jiǎn)物L(fēng)道（單冷/單熱/或可變型）變風(fēng)量，單風(fēng)道時(shí)間比例加熱型或三段加熱型（包括風(fēng)機(jī)動(dòng)力型）六、KMCVAVBOX控制的典型應(yīng)用：下面以典型的KMD-6001DDCVAVController為例解釋VAVBOX控制原理:VAVBOX結(jié)構(gòu)圖示：KMD-6001connectaheadDDCconnectnextDDCVAVBOXKMD-6001S1房間溫控器S2流量壓差傳感器R1繼電器TX1KMD-6001connectaheadDDCconnectnextDDCVAVBOXKMD-6001S1房間溫控器S2流量壓差傳感器R1繼電器TX1變壓器（24VAC）GND[N1：IN2IN3BASND—sRjoomySefTe呷pcim'*KMD6001（VAV控制器）將房間溫控器（S1）檢測(cè)到的實(shí)際溫度和設(shè)定溫度，根據(jù)比較差值輸出信號(hào)作為所需送風(fēng)量的設(shè)定值，KMD6001根據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)風(fēng)閥，改變送風(fēng)量，使室內(nèi)溫度保持在設(shè)定范圍內(nèi)。同時(shí)流量壓差傳感器（S2）檢測(cè)風(fēng)道內(nèi)的壓力變化，采用PI調(diào)節(jié)，消除壓力波動(dòng)的影響，使送風(fēng)量維持所需要的水平上。同時(shí)，KMD-6001DDCVAV控制器可以通過(guò)通訊線與多個(gè)末端相連至KMDigital管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量末端集中管理和控制，體現(xiàn)建筑智能化。七、結(jié)束語(yǔ):現(xiàn)在，隨著人們對(duì)辦公環(huán)境的要求越來(lái)越高，舒適、健康、安全、節(jié)能的變風(fēng)量系統(tǒng)將得到更廣泛的應(yīng)用。KMC公司作為世界上VAV設(shè)備主要的提供商中的一員，愿意利用幾十年的變風(fēng)量控制經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，與更多合作伙伴一道，為用戶提供最良好設(shè)備，創(chuàng)造更舒適的辦公環(huán)境，享受美好生活。由于本人水平有限，如果文中有不妥當(dāng)之處，謹(jǐn)請(qǐng)同行人士指證，以便改進(jìn)。參考文獻(xiàn)：KMCKMDigitalTechnicalApplicationsGuideKMCControllerHerbWendes,P.E<<V