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Some issues in design of variable air volume systems | |
| 提要 讨论了变风量空调系统设计中的新风、噪声、气流组织、房间正压、末端装置的选择以及系统控制等，并提出一些建议。 关键词 变风量 空调系统 设计 讨论 Abstract Discusses some problems encountered in the design of VAV systems ,including outside air, noise control, air distribution, space positive pressure, terminal devices selection and system control strategies. Keywords variable air volume, air conditioning system, design, discussion | |
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字串7 变风量系统有如下优点： ·由于变风量系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化，同时在确定系统总风量时还可以考虑一定的同时使用情况，所以能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。 ·系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑。 ·变风量系统属于全空气系统，它具有全空气系统的一些优点，可以利用新风消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉变问题。 图1是一个典型的单风道变风量空调系统。在这个系统中，除了送回风机、末端装置（VAV terminal）、阀门及风道组成的风路外，还有五个反馈控制环路--室温控制、送风静压控制、送回风量匹配控制、新排风量控制及送风温度控制。  图1 单风道变风量空调系统 在供冷季中，当某个房间的温度低于设定值时，温控器就会调节变风量末端装置中的风阀开度减少送入该房间的风量。由于系统阻力增加，送风静压会升高。当超过设定值时，静压控制器通过调节送风机入口导叶角度或电机转速减少系统的总送风量。送风量的减少导致送回风量差值的减少，送回风量匹配控制器会减少回风量以维持设定值。风道压力的变化将导致新排风量的变化，控制器将调节新风、回风和排风阀来保持新排风量。 字串6 在冬季，对于有内外区的建筑，内区继续供冷，外区末端装置只提供最小风量以保证新风气流组织，由末端再热装置或其他供暖系统供热。 变风量系统不仅限于图1所示的单风道节流型这一种形式，还有旁通型、双风道等形式。广义地讲，只要是风量变化的全空气系统都可以称作变风量系统。 我国在80年代初曾经引进过变风量系统，但由于对系统性能不够了解，致使系统不能按设计要求运行。一时间变风量系统的应用和停顿了下来。近来，工程师又把目光转向了变风量系统。笔者认为，这其中有两大原因。一是国内的定风量系统和风机盘管系统暴露出一些缺点。由于我国目前舒适性空调系统都是没有末端再热的定风量系统，所以，一个送风参数不能满足不同房间的要求。风机盘管系统可以避免这个问题，但是凝水污染吊风机盘管系统可以避免这个问题，但是凝水污染吊顶以及霉菌问题同样令人不能容忍。随着室内办公设备的增加、房间使用功能的变化、房间格局的变化，空调系统也应当做相应改动，可是定风量系统和风机盘管系统改扩建较麻烦。二是受变风量系统节能的诱惑。空调历来是个能耗大户，而其中风机能耗占较大一部分。因此，业主也希望采用变风量系统以节约运行费用。 虽然变风量系统有很多优点，但是据国外介绍，大部分变风量系统或多或少地也暴露出一些问题。从用户的角度看，主要有： 字串2 ·缺少新风，室内人员感到憋闷； ·房间内正压或负压过大导致房门开启困难； ·室内噪声偏大。 从运行管理方面看，主要有： ·系统运行不稳定，尤其是带"循环（economizer cycle）"的系统； ·节能效果有时不明显； 此外，目前变风量系统还存在一些固有的缺点： ·节能效果有时不明显；系统的初投资比较大； ·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。 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。 从表面上看，似乎变风量系统只不过比定风量系统多了一些末端装置和风量调节功能。可是，就因为变风量系统风量的变化和增加的末端设备，使得变风量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。变风量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精心设计就可以避免。 2 变风量末端装置 末端装置是改变房间送风量以维持室内温度的重要设备。末端装置有如下几种分类方法。 字串1 按照改变风量的方式 ，有节流型和亮度通型。前者采用节流机构（如风阀）调节风量；后者则是通过调节风阀把多余的风量亮度通到回风道。 按照是否补偿压力变化，有压力有关型（pressure dependent）和压力无关型（pressure independent）。从控制角度看，前者由温控器直接控制风阀；后者除了温控器外，还有一个风量传感器和一个风量控制器，温控器为主控器，风量控制器为副控器，构成串级控制环路，温控器根据温度偏差设定风量控制器设定值，风量控制器根据风量偏差调节末端装置内的风阀。当末端入口压力变化时，通过末端的风量会发生变化，维持原有的风量；而压力无关型末端可以较快地补偿这种压力变化，维持原有的风量；而压力有关型末端则要等到风量变化改变了室内温度才动作，在时间上要滞后一些。价格上，压力无关型要比压力有关型高一些。 按照有无末端混风机来分，有带风机和不带风机两种末端。带风机的末端可以在小风量或低温送风系统中保证室内一定的气流组织。按照风机和一次风的关系，带风机的末端又可分为带并联风机的末端装置（parallel fan powered terminal）和带串联风机的末端装置（series fan powered terminal）。 按照控制方式分，有电动、气动和自力型。电动的末端还有模拟型和直接数字控制型两种。 字串7 另外，末端装置还可以附设消声和再热水功能。 3 是否采用VAV 变风量系统适合多房间且负荷有一定变化的建筑。对于负荷变化较小的建筑物，采用变风量系统的意义不大。每种系统形式式都有它的优点和缺点，不存在十全十美的系统。比如，变风量系统容易产生噪声问题，那么对于影剧院和电台录音棚这类声学效果要求较高的场合，最好不要采用变风量系统。对某一系统优劣的评价关键在于实际运行显现出来的优点多还是缺点多。设计人员在方案设计（概念设计）阶段所做的工作主要是综合各方面因素--建筑物用途、建筑格局、室内负荷变化特点、工程造价、系统运行维护以及业主结将来改扩建的考虑等等，进行技术经济比较，权衡利弊。总之，是否采用变风量系统要因地制宜，不能为了用而用。 字串6 |