暖通工程中变风量空调系统的设计及控制方式研究

【摘要】变风量空调体系其在运行维护、空调品质、节约能耗等方面具有明显的优势，并得到了广泛应用。该系统中最关键的空调设备就是空气处理机组，它是变风量空调系统能否正常运行的关键所在。本文介绍了系统合理设计时需要满足的功能，以及需要注意的问题，对变风量空调系统的控制原理进行了详细的阐述。

【关键词】暖通工程；变风量空调系统设计；系统控制方法

基于能源危机进行了变风量空调技术的研究，建筑中耗能大户之一就是中央空调，其每个环节都存在通过节能技术而实现节能的可能性。该技术不仅具有高效的节能效果，而且因为它可以控制空气，和人类直接接触，所以变风量空调系统还具备健康、舒适以及环保的功能，其发展的人性化能够提高人们的生活水平，这也正是对其研究的意义所在。

1变风量空调系统在进行合理设计时需要注意的问题

1.1变风量比

全年中的大部分时间空调系统都在负荷工况下，其变风量系统的风道、末端以及风机在最小和最大风量这两种极限的状态下如果可以经受住极限状态的考验，其他时间基本上就可以确保正常运行。风量比的计算式是最小设计风量除以最大设计风量。为了避免通风、噪声问题，风量比的值不宜在0.4之下。在确定最小风量时首先要考虑到符合变化的特点，此外还要对室内空气的品质以及气流组织进行充分的考虑，这样就能够防止换气次数不够、冷风下沉等问题。

1.2新风问题

通过阀门的开度来调节新风、回风以及排放来改变新风量，继而使混风温度得到保持，这是一个十分典型的经济循环定风量系统。这样做的目的是减短冷机开启的时间。

空调设计采用混风系统，无论变风量还是定风量系统，各个房间都是通过负荷来分配新风量的。所以新风量即使满足要求，也可能出现部分房间新风不足的现象。在变风量系统中，进入房间的风量不是固定的，因而房间中新风量也并不固定。ASHRAE标准中62-1989规定，在一定新风量下，二氧化碳在总风中的含量未必超标，则通过回风就可以减少总新风量。变风量系统中房间被送入风量的变化性决定了房间中新风量的不固定性。在对新风有很高要求的建筑中，应该考虑单独敷设新风道，但因此也会造成更多的空间被风道占用。所以对于变风量系统需要解决三个问题：控制总风量；确定总新风量；合理分配新风。

1.3末端装置的选择

可以选择的末端装置有很多种，在进行选择时需要充分考虑的因素有：房间功能、末端装置的控制性能以及声学要求。在最大风量设计时要考虑尺寸的大小，保证富裕空间以备未来发展需要。当然，并不是末端选型越大越好，过大的选型会造成调节范围变小的问题，很容易在小风量时引起末端风阀的震荡，致使调节能力下降。另外一个争论的焦点是：究竟是压力无关型好还是压力有关型好。认为压力无关型好的人感觉其室温波动小，反应快。另外一方则认为正是由于其反应快更易引起不稳定的系统运行，因为房间具有较大的热惯性，所以一定压力变化的存在反而能够对房间温度具有较小影响，所以，压力有关型反而更好。至于哪个更好还需要研究和工程实践来解答。压力无关型末端有一个风速测量装置，而压力有关型没有，因此在设计中要考虑直管道的长度。不仅如此，还需要更高的施工以及运行水平。此外还应考虑到压力无关型末端也具有更高的成本价格。

2变风量空调系统进行风量控制的方法

变风量空调系统中控制的最主要的内容之一就是控制空气处理机和末端装置的风量。如果变风量末端出现了一次风量减少、空调区域负荷减小，此时就应该根据一种系统控制风量的方法，利用控制器实现系统循环风量减少的目的。反之，如果变风量末端出现风量增加。空调区域增加负荷，就需要通过控制器来完成系统循环风量的增大。这种变风量能够实现的基础就是控制系统风量的方法，其可以通过调节变风量的末端装置和空气处理机组来完成变风量的运行。

目前成熟运用的控制变风量的方法有：总风量法、变定静压法、定静压法以及变静压法等。其控制的基本原理是：根据控制区的设计温度值与实测温度值之间的偏差为依据对风阀的开度进行调节，在检测的基础上对温度控制区送入的一次风量来实现调节，以实现对温度区的控制。系统依据末端装置，或送风管中检测的静压值和之前设定值之间存在的偏差实现风阀开度的调节，或末端装置风量的检测值和之前设定的值之间存在的偏差，对机组变频装置的空气处理频率进行调节，就可以完成冷热水盘管以及风量的调节。

定静压法虽然其历史悠久，但是节能效果却较差，对于那些末端装置数多、大型的负荷变化规律不一致、环状送风主管安装完毕、空气处理机组已经就位，但是没有确定变风量末端空调系统就比较适合使用这种方法。至于变定静压以及变静压法他们都有良好的节能效果，比较适用于以管道为枝状的变风量空调系统。在进行设计时要依据系统特点，结合控制原理来对系统风量控制的方法合理的确定。

3变风量空调系统设计与控制的实例

3.1项目基本情况

海利得公司总部大楼及酒店项目。建筑面积：约61745平方米。建筑层数：地上22层，地下2层，建筑高度99m，框架核心筒结构，体系是全玻璃幕。定位为洲际酒店，地理位置：浙江省海宁市，气候：北亚热带海洋性湿润气候。

3.2变风量空调系统的设计

该建筑物中22层办公区域设计为变风量全空气单风道VAV系统，空调处理机组置于屋顶层，末端VAV Box箱根据室内负荷调节所需送风量，控制方式采用定静压方式。在送风系统中的最低静压处设置静压传感器，保持该点一定静压值，调节空调机组送风量。空调机组送风量最小不小于总送风量的60%，当空调负荷小于最小送风量时，调节送风温度满足室内负荷要求。

3.3送风量匹配控制

为了实现系统风量可以匹配该让回风机对送风机的频率进行跟踪，避免出现过于频繁的机组内的混风回风压力变动，如果混风区的压力一旦超过极限室内空气的品质就会因为新风量不足而受到影响。

3.4温度控制

温度控制的实现可以通过安装温湿度回风传感器，当湿度不足时可以对其进行加湿。 ，可以依据检测的湿温度而实现对温度以及湿度偏差的大值进行自动选择，然后在控制热水阀以及冷水管的流量开度。确保整个过程中回风的湿温度保持恒定。

3.5防冻控制

在寒冷的冬季，如果盘管水中的温度没有达到防冻保护开启设置的温度时，此时防冻开关进行报警，关闭加湿伐、停风机、开全热水阀、关闭新风阀以避免冻裂盘管。

4结束语

变风量空调系统的设计以及控制与定量空调系统区别很大，其存在的设计和控制问题也很不一样，要想能够使变风量空调系统优势可以充分的发挥出来，就必须对于设计的要点和存在的问题进行系统的、深入的研究，正确的设计出送风温度、设计新风比、送风静压值以及最小送风量等一系列的控制参数，并对方案进行后期的完善。

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