對變風量空調系統的設計原理及應用的幾點探討

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變風量(VAV)空調系統是一種全空氣調節系統，通過調節風量來滿足室內的負荷變化及人體的舒適度需求。同時，變風量空調系統具有設計系統靈活，無凝結水害、節能高效等特點得到廣泛的應用。國外對于VAV 系統的研究從上世紀70 年代開始，主要圍繞VAV 系統的節能性、送風量控制及變風量控制著三個方面。我國對VAV 系統的認知研究較晚，但隨著設計技術及施工技術的提高發展，我國對VAV 系統的參數優化、系統控制、監測及故障診斷方面均有了較為深入的研究。

1 變風量系統簡介

VAV 系統的原理是通過專用的VAV 末端裝置設備來改變空調區域內的送風量。因此，VAV 系統與其他空調系統相比，他的優勢主要體現在以下三個方面:第一，VAV 系統可以隨著室內負荷的變化而改變送風量，其經濟性較強;第二，VAV 具有較好的靈活性，適合于格局多變的建筑;第三，VAV 系統是全空氣系統的一種，不再需要風機管盤的水系統，不僅解決風機管盤系統凝水滴漏的問題，使其在安裝、維護的工作更為簡單方便。

2 控制系統組成

2.1 變風量末端裝置控制

變風量末端裝置是VAV 系統中的核心裝置，主要用于調節送入室內的送風量和維持室溫，一個末端裝置的功能直接影響到VAV 系統的正常工作。變風量末端裝置在室內溫度發生變化時，由室內溫度調節向末端裝置發出調節送風量的指令，末端裝置則依據制定對風閥的開度進行相應的調整，對送入室內的風量進行改變，從而達到了滿足室內符合需求的目的。

2.2 靜壓控制

靜壓控制也成為壓力控制，目的在于保持VAV 系統風管中最佳的靜壓。在VAV 系統中，需要根據靜壓傳感器發出的信號來對系統的風量變化進行感知，然后通過控制器來調節風機系統的送風量。在靜壓控制值，預設點的選擇是十分重要的，最佳設定點不能預先計算，而是要在現場進行分析判斷，若設定點的選擇過低，則導致最大風量不能滿足全部房間的需求，若設定點選擇過高，則導致能耗、噪音增加，也不利于控制送風量。

3 新風系統控制設計影響因素

3.1 變風量比

在新風系統的入口處可設計有風速傳感器，根據傳感器測量的風速值與設定值相比，在經由風機傳感器對風閥的開度進行控制，以維持新風恒定的風速。可在新風系統內隨時設定最小新風量的值，根據季節變化進行控制，不但達到了室內空氣質量標準，還節省了耗能。

3.2 新風問題

在新風問題上，現有較多的設計多采用在新風系統風管設計中可設置CO2傳感器來解決，通過CO2傳感器對新風系統回風管中的CO2的濃度進行實時監測后轉化為標準電信號傳達至風機控制器，通過傳感器測量值與設定值計算比較，由風機控制對新風閥門進行控制，輸出控制信號，調節閥門的開度。CO2傳感器設置的原理較為簡單，操作也容易得到實現，但這種設計方法的缺陷在于，在室內人員較多的情況下，傳感器無法判斷是人為因素或是其他有害物質所需的新風量，而且導致空氣質量降低的因素有多種，CO2只是其中的一種，因此在VAV系統設計中需要設計開發出一種空氣綜合傳感器來解決新風問題。

3.3 房間正壓度

VAV 系統等風閥風量與風閥前后的壓力差的平方根是呈正比關系的，因此，在理論上認為，只要保持VAV 系統風閥前后的壓力差恒定即可保持新風量的恒定。因此，在VAV 系統的設計當中，要保持風閥前后的壓力差恒定則要使新風閥的開度保持不變，在設計過程中需要時控制器來對回風閥的開度進行調節，使空氣處理機管道內的負壓不變，滿足室內對最小新風量的需求，但這種設計方法在實際中并不適用，由于空氣處理機混合管道中的氣流較為混亂，而且也較難選擇一種合適的靜壓監測點。

3.4 末端裝置的選擇

末端裝置是VAV 系統的關鍵設備，也是VAV 系統區別于其他其他空調系統的不同之處。VAV 系統通過末端裝置來實現對送風量的變化控制。在VAV 系統設計中對末端裝置的選擇上，則可以根據實際需求，是否與壓力相關。是否帶風機及風機的種類進行選擇。在北美地區的VAV 新風系統中廣泛推崇使用風機動力型末端裝置，這種末端裝置建立在節流型的基礎上內置加壓風機。風機動力型末端裝置可以保持送風量保持一個較為恒定的水平，若室內溫度發生變化，風閥根據需求可以調整回風量和新風量。

4 變風量系統的控制設計

4.1 VAV 控制系統的組成

VAV 系統有多種類型，但都具有四個基本部分，分別為空氣處理單元、風管系統、變風量末端裝置及自控控制系統。空氣處理單元由新風閥、新風柵格、回風閥、送風機、空氣過濾器、表冷器、加熱器組成，一般安裝在獨立的空調區域。風管系統是連接送風機和各個末端裝置之間的管路系統，要求風管系統具有良好的密封性和強度，防止送風管內出現有空氣滲透的現象出現，管內靜壓不穩，同時也減弱或消除了由于管內風速過快而導致的噪音。VAV 系統與定風量空調相比不同之處在于末端裝置。末端裝置的種類多種，構造不一，其主要功能為在接受室溫調節器的電流信號指令后調節東風量，滿足新風量和室內氣流組織的要求。

4.2 系統控制的穩定性

在實際項目工程中，采用定靜壓控制辦法，在風管系統內設計有風壓傳感器，監控風管道靜壓的變化從而控制風機風閥的變頻調節，以控制風管系統降壓來保持VAV 系統控制的穩定性。在項目中，將定靜壓控制方法的思想轉化應用在靜態參數的設定中，將房間內的室溫設定在26℃，是VAV 系統在工作時現處于最大送風量的狀態下，待系統處于穩定后，根據系統末端裝置的風閥開度對送風機的轉速進項逐步的降低。在這種設計下，室溫可以得到控制，傳感器實時監測到的風管內的靜壓值則為設定值。除此以外，電動風閥、回風機和送風機聯鎖，若其中一項關閉，則另外兩項均關閉。機房處理器就可以對回風機和送風機的運行狀態進行實時監控，顯示送風機的運行時間，維持室內在正壓狀態下，以保證VAV 系統控制的穩定性

5 結論

綜上所述，本文對變風量(VAV)系統的概念、組成及設計原理進行說明，介紹其在實際工程中的設計與應用，在項目工程中需要控制好系統設計的每一個環節，完善設計內容，在施工中遵守施工標準做好接口、保溫等細致中作，調試人員需要對末端風量進行仔細核準，計算風機系統的送風量，最后通過合理調試送風溫度來實現室溫的控制。

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