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什么叫VAV(变风量)空调系统?

日期:2022-06-14 17:09:00发布人:本站浏览数:815
  变风量空调系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的空调系统。变风量空调系统60年代起源于美国,自80年始在欧美、日本等国得到迅速发展,最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。经过十几年的普及和发展,目前变风量空调系统己占据了欧、美、日集中空调系统约30% 的市场份额,并在世界上越来越多的国家得到应用。进入90年代以来,采用VAV技术的多层建筑与高层建筑已达到95%。变风量空调系统由空气处理机组、新风/排风/送风/回风管道、变风量空调箱、房间温控器等组成,其中变风量空调箱是该系统的最重要部分。



  变风量空调系统(VAV)

  变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要在以下几个方面:

  1、节能

  由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行,而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的,因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。据模拟测算,当风量减少到80%时,风机耗能将减少到51%;当风量减少到50%时,风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60% 时,变风量空调系统(变静压控制)可节约风机动力耗能78%。

  2、新风作冷源

  因为变风量空调系统是全空气系统,在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源,相对于风机盘管系统,能大幅度减少制冷机的能耗,亦可改善室内空气质量。

  3.无冷凝水烦恼

  变风量空调系统是全空气系统,冷水管路不经过吊顶空间,避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题。

 4.系统灵活性好

  现代建筑工程中常需进行二次装修,若采用带VAV空调箱装置的变风量空调系统,其送风管与风口以软管连接,送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变,也可根据需要适当增加风口。而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中,任何小的局部改造都显得很困难。

  5.系统噪音低

  风机盘管系统存在现场噪声,而变风量空调系统噪声主要集中在机房,用户端噪声较小。

  6.不会发生过冷或过热

  带VAV空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比,能更有效地调节局部区域的温度,实现温度的独立控制,避免在局部区域产生过冷或过热现象。

 7.提高楼宇智能化程度

  采用DDC数字控制的变风量空调系统,可以实现计算机联网运行,接入到楼宇自控系统中,从而提高楼宇智能化程度。

 8.减少综合性初投资

  由于增加了系统静压控制以及VAV空调箱等环节,设备控制上的造价会有所提高。但由于变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布,使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转移,从而使系统的设计总送风量减少,因此可以减小空调系统的设备容量。

  9.变风量空调系统结构简单,

  维修工作量小,使用寿命长

  变风量空调系统(VAV控制原理)

  变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制,采用室内温度为主控制量,空气流量为辅助控制量。变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度,与设定温度比较差值,以此输出所需风量的调整信号,调节变风量末端的风阀,改变送风量,使室内温度保持在设定范围。同时,风道压力传感器检测风道内的压力变化,采用PI或者PID调节,通过变频器控制变风量空调机送风机的转速,消除压力波动的影响,维持送风量。




  变风量空调系统(VAV)常用控制方式

  3.1、定静压控制

  工作原理:保证系统风道内某一点(或几点平均)静压一定的前提下,室内所需风量由VAVBOX风阀调节;系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节风机转速确定。同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。

  3.2、变静压控制

  工作原理:在保证VAVBOX风阀尽可能的处于全开位置(85-100%),系统送风量由风道内所需静压来控制变频器工作,调节风机转速确定。同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。

  3.3、总风量控制

  工作原理:通过改变送风量调整室内温度,并使送风与回风的差值保持恒定,以满足构筑物排风的需求。

  变风量(VAV)系统基本构成

  1、室内变风量温控器

  2、变风量末端(VAVBOX)——带有控制器、传感器、风阀、BOX箱体及其他辅助设施

  3、风道静压测量装置

  4、变风量空调机(带有变频器)

  变风量(VAV)空调系统发展趋势

  国外高档写字楼一般都是把VAV空调系统作为常规的必备系统而拒绝采用FC+新风系统,“让FC重新回到宾馆里去”正是这种情况的最好结论。国内高档写字楼的发展趋势也必将是VAV系统,因为VAV系统在技术、经济、灵活性、维护量小几个方面都具有无可比拟的优越性。虽然VAV系统有很多优点,但是伴随着VAV系统的诞生,大部分系统或多或少地也暴露出如下问题。

  从用户的角度看,主要有:

  1、缺少新风,室内人员感到憋闷;

  2、房间内正压或负压过大导致室外空气大量渗入,房门开启困难;

  3、室内噪声偏大;

  从运行管理方面看,主要有:

  1、系统运行不稳定,尤其是带“经济器循环(Economizer Cycle)”的系统;

  2、节能效果不明显。

  此外,目前VAV系统还存在一些固有的缺点:

  1、系统的初投资比较大;

  2、对于室内湿负荷变化较大的场合,如果采用室温控制而又没有末端再热装置,往往很难保证室内湿度要求。

  3、对一个系统来说,问题并不一定时时刻刻都存在,可能在某个工况发生,在另一个工况又消失了。

  VAV系统与VRV系统比较

  VAV是变风量系统,是末端,走的是风路。VRV是变流量系统,是空调,走的是冷媒。VAV(Variable Air Volume System)变风量空调系统,与定风量空调系统一样,变风量空调系统也是全空气系统的一种空调方式,它是通过改变送风量,而不是送风温度来控制和调节某一空调区域的温度,从而与空调区负荷的变化相适应。其工作原理是当空调区负荷发生变化时,系统末端装置自动调节送入房间的送风量,确保室内温度保持在设计范围内,从而使得空气处理机组在低负荷时的送风量下降,空气处理机组的送风机转速也随之而降低,达到节能的目的。

  VRV(Variable Refrigerant Volume System)变制冷剂流量系统,系统结构上类似于分体式空调机组,采用一台室外机对应一组室内机(一般可达16台)。控制技术上采用变频控制方式,按室内机开启的数量控制室外机内的涡旋式压缩机转速,进行制冷剂流量的控制。VRV空调系统的设计包含两个部分:空调设备选型及空调管路设计;空调系统控制设计,前一部分内容由设计院的暖通工程师设计,后一部分内容通常由提供全套产品的系统工程承包商配套设计。

  可见两种系统的设计和运作各有千秋,各有方式,就看用户需以一种什么方式来到到预期的效果,两种系统都是比较不错的选择。

  变风量空调系统与定风量空调系统比较

  定风量空调系统

  定风量空调系统的特点是改变送风温度来满足室内冷(热)负荷的变化。改变送风温度就可适应室内负荷变化,维持室温不变,这就是定风量空调系统的工作原理。在该系统中,空调机接通电源后,以恒转速运行,风量是恒定的,故称为定风量空调系统。

 变风量空调系统

  变风量空调系统是利用改变室内的送风量来实现对室内温度调节的全空气空调系统,它的送风状态保持不变。变风量系统是通过控制风量来保证空调区域温湿度要求的空调系统,具有单个区域控制能力、局部区域运行的灵活性以及好的节能性等优点,但存在控制技术复杂的缺点。从系统组成看,与定风量系统相比,表面看来只是增加了末端装置和控制部分,但却为暖通行业带来了挑战。

  从表面上看,似乎VAV系统只不过比CAV系统多了一些末端装置和风量调节功能。可是,就因为VAV系统风量的变化和增加的末端设备,使得VAV系统从方案设计到设备选择、施工图设计,直到施工和调试都具有不同于定风量系统的特殊性。VAV系统存在的这些问题和缺陷,其原因是多方面的。有的可能需要一定的技术支持才能解决;而有的可能通过空调系统设计人员的努力就可以避免。

  施工难点及解决方案




  8.1VAV空调风管道施工安装优化

  由于本项目VAV空调系统对风管道静压要求较高,为了VAV空调末端系统能够调试较好的效果。由变风量空调机组出来的空调风主干管与VAV-box支管连接时,经校核计算后,优化设计主管与支管间的角度,确保进入支管管道风量的要求。从变风量空调机组引出风管主管道越往远端,支管与主管道的角度越大,从而保证变风量末端静压的要求。以下为优化设计后的施工安装样图。

  8.2VAV箱安装技术

  安装时注意其安装位置及空间,须留有足够的空间和检修位置。VAV箱需单独设置支架,其重量不由风管支架承受;通过支架安装固定后,应保证机组不晃动,且处于水平状态。风箱风管管径不得小于VAV箱的引入管径,否则会使管内风速加大,末端噪声变大,同时可能产生风量不足等现象。




  方形风管与VAV连接部件未“天圆地方”部件,VAV入口必须有5倍直管圆风管。

  8.3VAV箱连接软管

  VAV箱与风口静压箱连接采用玻璃棉纤维复合铝箔软风管。软管安装时,要有独立的、适当的承托,连接风管和风口要使用规范的、具有一定宽度的扎带绑扎,不允许使用钢丝、铁丝绑扎。软风管与风口的连接方式见下图:




  软管安装时,如遇到高低障碍物或拐弯处的角度太小时,则需增加支架等保护措施,以保证输送风流的畅通。VAV箱出口连接的软管管道弯曲半径不能太小以免阻力太大,影响出口风量。



  软管弯曲不宜过多,应保持平直,以免送风阻力太大,风量达不到设计要求;软管不宜太长。软管安装时可以转弯但是不得超过90度,不允许反向转弯,不允许因弯曲所产生的表面张力。

  风平衡对VAV系统的重要性

  所有对VAV系统的控制基础就是风平衡。风量不平衡,每个VAV末端就没有足够的风量对室内温度和空气品质进行调节;风量不平衡,就会产生夏暖冬凉的尴尬场景;风量不平衡,整个VAV系统将陷入瘫痪,形同虚设。

  系统风量高速平衡后,应达到下列要求:

  A. 风口的风量、新风量、排风量、回风量的实测值与设计风量的允许值偏差不大于10%。

  B. 新风量与回风量之和应近似等于总的送风量,或各送风量之和。

  C. 总的送风量应略大于回风量与排风量之和。

  D. 系统风量测定包括风量及风压测定,系统总风压以测量风机前后的全压差为准;系统总风量以风机的总风量或总风管的风量为准。

  通风空调系统的风量测定与调整

  为了实现风平衡,我们就要对系统风量进行测定和调整:

  A. 为了系统风量的测定和调整的顺序为:第一步,按设计要求调整高速送风和回风各干、支风管,各送(回)风口的风量;第二步,按设计要求调整空调器内的风量;第三步,在系统风量经调整达到平衡之后,进一步调整通风机的风量,使之满足空调系统的要求;第四步,经调整后在各部分调节阀不变动的情况下,重新测定各处的风量作为最后的实测风量。

  B. 实际情况,绘制系统单线透视图应标明风管尺寸,测点截面位置,送(回)风口的位置,同时标明设计风量、风速、截面面积及风口外框面积。

  C. 开风机之前,将风道和风口本身的调节阀门,放在全开位置,三通调节阀门放在中间位置,空气处理室内中的各种调节阀门也应放在实际运行位置。

  D. 开启风机进行风量测定与调整,先粗测总风量是否满足设计风量要求,做到心中有数,有利于下步调试工作。

  E. 系统风量测定与调整,干管和支管的风量的测定见“风压、风速和风量的测定”。对于送(回)风系统调整采用“流量等比分配法”或“基准确无误风口调整法”等,从系统的最远最不利的环路开始,逐步调向通风机。在调试过程中,经常会碰到风口的形状、规格、风量相同的侧送风口,可以把尼龙丝或薄纸条分别适风口的同一位置上,观察送风时尼龙丝或薄纸条被吹起的倾斜角度是否相同,以判断各闭送风口风量是否均匀。如果有明显的不均匀,再用仪器进行调整,可减少测定的工作量,从而加速调试速度。

  系统操作与维护

  一 个设计、安装优良的VAV 系统,如果操作人员操作和维护不当,也会造成系统不能正常运行。因此,必须有严格的标准和要求来规范系统操作人员的日常工作。比如:在操作人员上岗前应对 其进行一些VAV 系统操作知识的培训;定期对系统和设备进行维护和检修;建立相关的奖惩制度以提高系统操作人员的工作积极性等。

  VAV 系统的正常运行可以给用户提供一个舒适的空调环境,并且能大量降低空调能耗。从发展的角度来看,它必将得到广泛推广和应用。VAV 系统从设计到交付使用是一个复杂的过程,因此,在对VAV 系统进行设计、选型、安装调试以及系统投入运营后的维护等各个方面都要进行认真地考虑,避免给物业管理人员和空调用户带来不必要的麻烦。应做好以下几个方面的工作:

  (1) 在进行系统设计时,应对VAV 系统设计规范和设计要求进行认真的分析和研究;

  (2) 在系统交付使用前,应认真检查系统的安装并对系统进行调试,提早发现问题并予解决;

  (3) 对操作人员进行考核录用以保证他们具有一定的系统操作知识;(4) 对操作人员进行系统操作和维护知识的培训以保证系统在使用期间能正常工作。


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