空調系統的VAV末端彭士梅提要概要介紹了空調系統VAV末端的工作原理、產品特點、基本組合、部件結構、選型及設備使用方法，預測了VAV末端在國內的發(fā)展前景。關鍵詞VAV末端產品特點選型使用VAVterminalsinairconditioningsystemsByPengShimeiAbstractPresentstheworkprinciple,characteristics,basiccombination,structureofparts,selectionprocedureandoperationmethodofVAVterminalsinairconditioningsystems,andforecaststheirdevelopment.KeywordsVAVterminal,productfeature,specification,applicationVAV末端的工作原理(1)向房間送冷風時，送入室內的冷量按下式確定：(1)Q二C。p。L(t-t)ns式中C——空氣的比熱容，kJ/(kgJC)；p——空氣密度，kg/m3；L 送風量，m3/s；t——室內溫度，°C；tn——送風溫度，°C；sQ——吸收(或放入)室內的熱量，kW。如果把送風溫度設為常數，改變送風量L,也可得到不同的Q值,以維持室溫不變。最基本的變風量系統的工作原理圖見圖1。圖1圖1變風量系統原理圖空調系統的VAV末端按變風量的工作原理設計。當空調送風通過VAV末端時，借助于房間溫控器，控制末端進風口多葉調節(jié)風閥的開閉，以不改變送風溫度，而改變送風量的方法，來適應空調負荷的變化。送風量隨著空調負荷的減少而相應減少，這樣可減少風機和制冷機的動力負荷。當系統送風量達到最小設定值，而仍需要下調室內空氣參數時，可直接通過加熱器再熱，或啟動一臺輔助風機，吸取吊頂中的回風，送入末端機組內，與冷氣流混合后一起通過加熱器再熱后送入房間，達到維持室內空氣參數的目的。VAV末端的產品特點2.1省能運行VAV末端借助于進口調節(jié)閥、并聯風機、熱水盤管、電熱盤管、風速測量裝置、房間恒溫器、氣動或電動控制元件，能使空調系統達到省能運行。部分負荷時，能避免在定風量系統中，再熱器的冷熱負荷抵消而造成的雙重能量消耗。如考慮到系統設備的同時使用系數，能使VAV末端系統總風量減小，節(jié)省大量風機水泵的電能。2.2組合靈活VAV末端結構緊湊，機組組合靈活。按設備的使用功能分，機組有單風道、雙風道、熱水再熱、電熱再熱、并聯風機驅動等不同的末端組合。按空調需要，機組還可配備靜壓箱和消聲器。按設備的控制功能分，機組有氣動、電動（模擬/數字）、壓力相關型和壓力無關型等不同組合。2.3靜音設計箱體設計成內壁貼有帶保溫的消聲材料的消聲器。箱內通常不設風機，并聯風機動力小，噪聲低。末端的送風動力主要來自于系統的可變風量主風機，這樣，能使機組靜音運轉。在部分負荷時，VAV末端的噪聲通常比同風量的風機盤管加新風系統低，特別適用于圖書館、演播室、影劇院等場合。2.4控制先進機組進氣口設有電子風速傳感器，可以根據房間的溫度要求，通過壓力無關型氣動/電動（模擬/數字）控制器調節(jié)送風量，溫度控制品質好。2.5安裝方便與同風量的風柜相比,AV末端機組結構緊湊,機組高度小于500mm,有效地增加了機組的安裝空間，減小了層高對機組安裝的影響。由于冷凍/冷凝水管不進入天花板上部,沒有風機盤管的凝水盤,不存在冷凝滴水污損天花板現象。設置在機組側面或底部的維修孔,使機組的安裝、維護和保養(yǎng)更為方便,有效地減少機組的安裝和維修成本。VAV末端的基本組合單風道變風量末端這是最簡單的變風量末端,僅有一條送風道通過末端設備和送風口向室內送風。根據空調負荷的變化,末端的送風量隨著空調負荷的減少而相應減少,這樣可實現對室溫,室內最大、最小風量的有效控制,減少風機和制冷機的動力負荷。這種組合只能對各房間同時加熱或冷卻,無法實現在同一時期內,對有的房間加熱,有的房間冷卻。當顯熱負荷減少時,室內相對濕度也不易控制。因此,僅適用于室內負荷比較穩(wěn)定,室內相對濕度無嚴格要求的場合。雙風道變風量末端機組具有冷熱兩個風道。當房間的送風量隨著冷負荷的減少而達到最小風量時,開啟熱風閥,向房間補充熱量,使系統的負荷得到有效的調節(jié)。這種組合,對房間的負荷適應性強,能滿足有的房間加熱,有的房間冷卻的要求。由于負荷得到補償,最小風量得到控制,室內的相對濕度可保持在較好的水平上。但系統需增加一條風道,設備費和運行費將有所提高。熱水再熱單風道變風量末端在單風道變風量末端機組上,串聯一熱水再熱盤管即成。當系統風量達到最小設定值,而仍需要下調室內的空氣參數時,一次風可通過熱水加熱器再熱,送入房間,達到維持室內空氣參數的目的。這種末端對房間的調節(jié),基本與雙管末端類似。但系統需敷設熱水管,設備費和運行費也有所提高。電熱再熱單風道變風量末端由單風道變風量末端串聯一電熱盤管組合而成。其加熱工作原理與串聯熱水盤管相同。并聯風機驅動的單風道變風量末端由單風道變風量末端并聯一離心風機組合而成。當系統送風量達到最小設定值，而仍需要下調室內的空氣參數時，啟動一并聯風機，吸取吊頂中的回風，送入機組內，與冷氣流混合后送入房間。一次風與回風的混合，可有效地節(jié)省能量，并使系統具有較好的氣流分布。并聯風機驅動熱水再熱的單風道變風量末端在并聯風機驅動的單風道變風量末端上，串聯一熱水再熱盤管組合而成。當系統送風量達到最小設定值，而仍需要下調室內的空氣參數時啟動一并聯風機，吸取吊頂中的回風，送入機組內，與冷氣流混合后通過加熱器再熱，送入房間。并聯風機驅動電熱再熱的單風道變風量末端在并聯風機驅動的單風道變風量末端上，串聯一電熱盤管組合而成其工作原理與3.6節(jié)同。VAV末端的部件結構4.1箱體箱體采用薄形設計，由鍍鋅板外殼制成，內襯厚度為25?50mm、密度為40kg/m3的玻璃纖維或巖棉等保溫材料，表面貼有穿孔鋁箔，用保溫釘固定在面板的內表面上，具有防火、隔熱、隔聲和防腐的能力。機殼內的最大風速可達到20m/s。一次風高壓側風管采用圓管或橢圓管，低壓側風管采用滑動法蘭連接。機組下側或兩側，設有通道門，在不影響機組管道連接的情況下，能方便地對風機和電機進行維護保養(yǎng)。調節(jié)風門由4?6片對開式葉片組成的節(jié)流式調節(jié)風門，具有良好的密封和氣流設計。當進口壓力為750Pa時，風門的最大泄漏量為額定風量的2%。在風門葉片伸出軸上設有無需保養(yǎng)的長壽命尼龍自潤滑軸承，與執(zhí)行器連接后，風門能按房間的溫度要求，通過溫控器控制進氣口的一次風量。一次風的風量采用壓力無關型控制器，控制器可在工廠設定?？刂茀^(qū)間為100%?10%，控制誤差為±5%?±10%，控制精度主要依賴于控制器的型式。風速傳感器在機組進口調節(jié)風門前，設平均風速傳感器，提供正比于流量的壓差信號。通過壓差信號，利用圖表可直接讀得機組一次風的風量，并實現對風門的控制。最小的一次風壓差信號為25Pa。在典型的一次風流量區(qū)間，由平均風速傳感器測得的壓差，在校正圖中的誤差為±3%。4.4熱水盤管熱水盤管具有鍍鋅鋼板機殼，銅管套鋁片結構，機械漲管。銅管內徑為9.5?12.7mm,鋁片片距為1.80?2.54mm,排數為1?4排，每排設一回路，其熱量區(qū)間為2?18kW。熱水盤管設有放水和放氣孔，并有左右方向之分。盤管的泄漏壓力為180Pa。需要時還可設置電動控制閥，調節(jié)水量。電熱盤管電熱盤管設置在由鍍鋅鋼板組成框架的臥式機組內，安裝在VAV末端機組的出口。通常按加熱量、電氣特性和控制級數進行設計。由80/20鎳鉻絲制成的電熱管放在充滿二氧化鎂的不銹鋼管內，由固定的陶瓷軸套支撐。并聯風機并聯風機具有前向多翼離心葉輪，雙吸結構，鍍鋅板外殼，電機直接驅動。通常安裝在VAV末端機組的出口，有吸入和壓出兩種不同的安裝形式。為了防止停機時的回流，在風機的出口處設有回流風門。風機電機是一種節(jié)能型的單相電容電機，帶有自動復位的過載熱保護，適于調速器(SCR)的調速運行，提供風機風量的無級調速。風機的設計風量可由速度控制器在現場設定。風機電機能與系統匹配，保證在最小電壓時穩(wěn)定運轉。電機風扇部件維修時可直接從機組側面拆下，而不需將風扇與電機分離。電機安裝在進口環(huán)上，進口環(huán)具有扭曲的機架，機架上設有帶含油軸承的橡膠軸套?？刂破鳈C組具有壓力無關型氣動、電子和通訊控制。在1.5kPa進口壓力下，風量調節(jié)的精度為機組額定流量的±5%。無論在工廠或現場，控制器均能按照房間恒溫器的要求，在最大和最小(進口管道流速＞1.8m/s時)設定點之間調節(jié)。通常把帶有恒溫器的電子控制機組定為標準機組。在臥式機組的進口截面設線性流量探針。當在現場按提供的流量壓力圖表檢驗流量時，傳感器將提供放大3倍于動壓的壓差信號，在管道流速為1.8?13m/s區(qū)間內，其精度可達±10%。VAV末端選型程序根據所提供的控制區(qū)大小，冷/熱負荷，送風溫度和房間的設計溫度等參數，按下述程序選擇VAV末端。確定房間的送風量根據房間的冷/熱負荷、設定溫度和所要求的送風溫度，計算房間的送風量。應注意，不同的冷熱負荷具有不同的送風量。5.2確定機組型號選擇機組型號，使其風量大于等于房間所需的送風量。其中應使一次風的風量滿足冷負荷的要求，并聯風機的風量應滿足熱負荷的要求。如系統沒有并聯風機，機組按冷工況的送風量送風，可按如下方法計算再熱盤管（電熱或熱水）所需加熱量。按冷工況的送風量和要求的熱負荷計算空氣的溫升。按房間的設定溫度計算盤管的出風溫度。按房間的送風溫度計算機組所需加熱量。確定再熱盤管（電熱或熱水）確定電熱盤管把所需的熱負荷換算成kW數。按電熱盤管資料，選定其負荷大于等于所換算的kW數，并確定電熱盤管所需的電壓、相數和級數。應注意，電熱盤管每kW需要的最小風量為170m3/h。確定熱水盤管按不同的進水和進風溫度，對熱負荷進行修正。按修正后的熱量值，選擇在額定風量下盤管的排數、水量和靜壓降，并使盤管的熱量大于等于修正值。熱水盤管也有一個最小風量值，可按機組最大風量的20%選取。估算機外靜壓按下游側管網的不同情況，估算組成末端的低速空氣分布系統所需的機外靜壓值。其中包括電熱盤管、熱水盤管、消聲器、擴散器和管網等下游部件的阻力損耗值。并聯風機必須滿足在額定機外靜壓下的設計風量值。風量可用下述方法進行調整。5.4.1借助速度控制器（SCR）調節(jié)風機的轉速。調節(jié)一次風風量控制器，調節(jié)風機的風量。確定進口靜壓機組一次風進口靜壓，為一次風管網所需靜壓與一次風風門所需最小靜壓之和。機組的設計必須滿足額定風量下的進口靜壓要求。機組的最大進口靜壓通常設定為500?750Pa。VAV末端使用方法6.1風量區(qū)間VAV末端的風量通常VAV末端的風量小于等于6800m3/h，由設置在機組進口的線性平均流速傳感器，借助于壓力無關型控制器，按控制信號調節(jié)。風量區(qū)間由控制器的靈敏度、進口管條件和所選機組的大小限定。為防止不穩(wěn)定的控制，進口管道的最小流速應大于1.8m/s，如果小于此值，壓力信號將小于2.5Pa，大多數控制系統將不能進行可靠的分辨。為減小管道的壓力阻損和機組的噪聲，送風管道的流速應小于12.8m/s。機組進口的最大流速可達到15.3m/s,這時送風管道的壓損將明顯增加，機組的噪聲也加大。并聯風機的風量并聯風機的風量，通常由速度控制器(SCR)設定。最大的風量，由風機、電機和下游側的壓力決定。最小的風量由SCR在工廠設定。風量過低，會使電機轉速過低，導致電機過熱和軸承過度磨損。系統的總風量系統總風量的控制，是通過調節(jié)風機的轉速或風機進口導葉，保證風道上的某一點的靜壓恒定來實現的。系統最大風量的設定，取決于房間朝向、建筑規(guī)模、房間性質和使用情況，由設計者作充分調查后決定?？紤]到各末端負荷控制的不同時性，系統主風機的標準運轉點，通常處在最大負荷的60%?80%。風量過大會使系統靜壓設定值偏高，影響系統的節(jié)能和噪聲。系統最小風量的設定，應滿足控制室內的相對濕度、最小新風和氣流組織的要求。有時也可按房間最大風量的30%?40%來選取。因為風量越小，風量減少的節(jié)能效果越不顯著，相反，易引起風機運行的不穩(wěn)定。6.2噪聲機組噪聲主要由管道入口段、管道和靜壓引起，而流速也是產生噪聲的一個因素。減小送入機組分支風管的壓力，會使機組噪聲顯著減小。在某種情況下，當風機的噪聲成為主要矛盾時，減小風機的風量，使其在低于100%風量下運行，能得到較低的聲壓級。6.2.1出口噪聲/輻射噪聲在機組的下游設置管道，對降低機組出口噪聲是非常有效的。如果在末端機組與房間擴散器之間的管道不設消聲襯里，整個系統可能噪聲很大。通常，減小進口壓降是有益的，但有時減小進口壓降會增加噪聲，噪聲會通過管道傳入房間。由機組的金屬板和誘導口發(fā)出的噪聲，通過吊頂元件如燈具和回風口等，傳入房間。在單管系統中，輻射噪聲通常不成問題。但設置的撓性管會產生附加的輻射噪聲，從空間傳入壓力通風房間，增加了輻射噪聲強度。因此，如有可能，風機末端應設置在遠離回風口和噪聲敏感的空間。VAV末端的送風管，如能分成多支，便可有效地降低噪聲。劃分的每個支風管可降低A聲級噪聲3dB。但必須注意，分支管的風量不可直接送到同一個房間。為減少噪聲在空中相互迭加，多分支風管的出口和T形管的位置，應至少遠離風機末端1.8m。擴散器/撓性管與擴散器連接的撓性管，通常能降低出口噪聲級，即使在撓性管斷裂時也不例外。但在機組入口處設置撓性管，機組的噪聲級將會提高。如果擴散器與末端具有相同的聲級，出口噪聲應是兩者的合成。在一般情況下，兩個相同的聲功率級的迭加，噪聲級應增加3dB。但在許多情況下，擴散器發(fā)出的噪聲頻率比末端高，兩者的合成不會引起房間NC級的提高。電熱盤管/熱水盤管電熱盤管和熱水盤管對機組的聲功率級，無論是出口噪聲還是輻射噪聲，都有一定的影響。把盤管設置在機組出口，通常存有壓降，如果包括盤管在內的下游側壓降很小（小于76Pa），計算機組出口噪聲時，仍可用原來的進口管道靜壓查聲級表。但如果在機組出口存有較大的壓降，且這一壓降小于管道進口靜壓時，應將機組進口管道靜壓減去機組出口壓降，用其差值查聲級表。所計算的噪聲值將有所降低。盤管對輻射噪聲的影響，通常不作考慮。系統壓力管道壓力控制是保證低噪聲，較精確的流量調節(jié)和節(jié)能的最有效方法。使用不同的風機調節(jié)技術，能保證一次風系統最佳的效率和運行。為了防止壓力無關型控制器和風機系統之間的系統振蕩，風機調節(jié)系統的響應時間應可調整。要重視系統靜壓設定值的計算。如果設定值偏高，會使末端閥門處于一個開度較小的位置，導致末端噪聲明顯增大，影響系統節(jié)能。傳感器的設定位置是非常關鍵的。需考慮在滿負荷和部分負荷時，風機的節(jié)能、系統的穩(wěn)定性和每臺VAV末端前有足夠的靜壓。如果傳感器設置在緊靠主風機的下游，主風機出口的靜壓將基本保持定值，不隨風量改變。但如把傳感器設在保持一固定靜壓的下游某一點，主風機的靜壓將隨著風量的減少而明顯降低。設計風量下，傳感器靜壓控制點最好設置在離主風機出口2/3處，或距系統末端1/3處的送風管段上，在多區(qū)系統中，傳感器應設置在各區(qū)中VAV末端前的最小靜壓處。這對提高VAV末端的運行性能，減少喘振是十分有利的。最小壓力需求對并聯風機機組和單管道機組是相似的。如果風機和一次風同時使用，最小壓力需求將增加，其值正比于出口管道的風機誘導壓。并聯風機的運行將會影響進口壓，應把風機的壓力與下游側壓力相加。當并聯風機運行時，機組最少應有50Pa的壓力。6.4加熱選擇VAV末端有許多加熱方式，其中最主要的是電加熱和熱水加熱。選