概述变风量空调系统的末端及控制

摘要：本文介绍了变风量空调系统的基本概念、组成、分类及其控制系统，重点介绍了变风量空调系统末端的结构，最后指出研究变风量系统的末端设计和控制装置具有重要的理论意义和实用价值。

关键词：变风量空调系统 VAVBOX 智能控制

中图分类号：TP212.6 文献标识码： A

1、前言

随着城市的迅速发展，高层建筑的数量也逐渐增加，这极大地促进了楼宇自动化系统，随之对建筑内设备的科学化、经济化、合理化的控制和管理也有了更高的要求。空调系统是楼宇自动化系统的核心，目前，在智能建筑中普遍采用中央空调系统。中央空调系统可以分为定风量系统和变风量空调系统。由于建筑物内空调系统耗电很大，节能运行在建筑物自动化系统中就显得格外必要。而变风量空调系统（Variable Air Volume air conditioning system）以其节能性、灵活性而优于其它空调系统,逐渐成为建筑内部空调系统设计的主流。特别是近几年国内一些超高层建筑物中很多采用变风量空调系统。

变风量系统是一个供热通风与空气调节的机械系统，它使用空气处理机组(AHU) 中的变速驱动器以及变风量末端装置中的风量调节装置，以满足建筑内各区域独立温度控制的需求。

2、变风量空调系统介绍

变风量空调系统是以节能为目的发展起来的一种空调系统形式，通过变风量末端调节末端风量来保证房间温度，同时变频调节送风机和回风机来维持系统的有效、稳定运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源的一种高效的全空气系统。变风量空调系统于60年代在美国诞生，70年代在美国开始广泛使用。可以实现功能：自动调节送风量；能同时满足不同房间对不同温度要求；自动调节送风机的转速以降低空调系统运行能耗 。变风量空调系统并不仅仅是在定风量系统上安装末端装置和变速风机，而且还有一整套由若干个控制回路组成的控制系统。

变风量空调系统由空气处理机组、送风系统（新风/排风/送风/回风管道）、自控系统、变风量末端装置（VAVBOX）、房间温控系统等组成，其中变风量末端装置是该系统的重要部分。典型的变风量空调系统结构图如图2-1所示。

图2-1 典型的变风量空调系统结构图

变风量空调系统属于全空气空调方式，其特点是送风温度不变，用改变送风量来满足房间对冷热负荷的需要。与其他定风量空调系统相比，变风量空调系统可显著减少系统总送风量和装机容量，达到节能和减少投资的目的。

2.1 节能效果明显

与定风量空调系统相比较，变风量空调系统可以节约再热量及与之相当的冷量。由于各房间内设置的变风量末端装置可以独立的控制房间内风量，因此在计算空调系统总负荷时，可以适当考虑各房间负荷发生的同时性；而不是像定风量空调系统那样，系统总负荷是各房间最大冷量或热量的总和。

空调系统的这种控制设计，可以适当减少风机装机容量，降低能源耗量。当各房间的负荷总和减少时，系统响应末端的风量就可以自动减少，系统对总风量的需求也就随之下降；然后通过适当的控制手段，可以降低风机的转速，降低其能量消耗。

2.2 控制灵活

系统的灵活性较好，易于改建和扩建，特别适用于格局多变或者未完全定型的建筑。定风量空调系统只能控制某一特定区域的温度，对分管区域内各个房间的风系统，送风温度和风量也是相同的。而当各房间的负荷发生变化时，对每个房间温度都进行控制是不可能的，只能控制某个房间的温度，或者控制一个综合的回风温度。这样势必会造成部分房间的风量不同，温度也会过冷或过热，既不能满足客户的需求，也不利于节能。而采用变风量系统，由于各个房间的VAVBOX可随该区域温度的变化自动控制送风量，因此能够确保各区域内各房间的温度可以按用户需求进行独立的温度控制。变风量系统的这一特点，为建筑内房间的灵活分隔，提供了方便，特别是对于大规模建造的高档写字楼来说是更为有益的。

3、变风量空调系统末端简介

3.1变风量空调末端装置基本概念

变风量空调系统末端（VAVBOX）是实现变风量空调系统控制功能的重要设备。变风量空调系统的风量调节主要是通过改变空调机组风机的送风量及变风量系统末端装置来进行。变风量空调系统可以分为多种类型：按设备的结构分，变风量空调系统末端有单风道型、双风道型、风机动力型、诱导型、旁通型等不同的类型；根据调节方式的不同，还可分为压力有关型和压力无关型末端；根据动力来源，可以分为节流型、旁通式、诱导式和风机动力型末端装置；根据风机动力类型还可以分为风机串联型和风机并联型末端。

3.2变风量空调系统末端的控制

末端装置控制回路（风量控制回路）保持所需的房间温度需要以下参数的设定：温度传感器测量到的区域温度；控制器决定的该区域所需的送风量；安装在 VAV末端装置里的压差传感器所测量到的正在向该区域供应的实际送风量；控制VAV风阀执行器以向该区域送入所需的送风量。当前，变风量空调系统末端装置的控制方式主要为DDC (Direct Digital Control，直接数字控制)控制。变风量空调系统末端装置的主要控制功能包括：

(1)测量控制区域的温度，通过末端控制器设定送风温度值；

(2)测量风机送风量，通过末端控制器设定送风量值；

(3)控制末端送风阀开启 ；

(4)控制末端风机启停(并联型末端)；

(5)控制加热装置的三通阀或控制加热器的加热量；

(6)上传数据到中央管理计算机系统 ，并下载控制设定参数。

4、结语

本文重点介绍了变风量 (VAV)空调系统和变风量空调系统末端装置。在实际应用中采用变风量空调控制系统，不仅可以根据空调自身负荷的变化自动调节空调送风量，来进行独立的温度控制，以满足不同房间（或区域）对负荷变化的需求；还可以解决由于房间并不都是处于最大负荷值而造成的能源浪费。

作为变风量空调系统的关键部件，变风量末端（VAVBOX）的运行状况将直接影响整个空调系统的运行效果。因此不仅要掌握 VAV 系统及 VAVBOX 的基本规律，还要掌握自动控制等理论，以设计出合理的控制系统。

5、参考文献

[1]祝军,方忠福.变风量空调系统应用问题分析[J].智能建筑与城市信息. 2009(04).

[2]尹桂娟.变风量空调系统及其优势探讨[J].中国科技财富. 2009(04).

[3]何建平.变风量空调系统控制方法对比研究[J]. 制冷与空调(四川). 2009(02).

[4]刘杰. 变风量空调系统的设计[J]. 装备制造. 2009(04).

[5]刘燕华，闫珺，刘鹏.变风量空调系统末端计算与选型[J].暖通空调. 2009(11).

[6]张红娣.变风量空调系统的几种控制方法[J].科技创新导报. 2008(08).

[7]董昕鹏.变风量空调系统的末端及控制[J].吉林工程技术师范学院学报. 2008(09).