張堅畏 蔣凱

摘要：近年來，智能建筑的發(fā)展以及全球范圍內(nèi)的能源問題越來越嚴(yán)重，受關(guān)注度也越來越高，節(jié)能逐漸發(fā)展成為了人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。同時，隨著VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，該領(lǐng)域的研究也逐漸成為了空調(diào)自控系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。變風(fēng)量自控系統(tǒng)的目標(biāo)是提高室內(nèi)舒適度和提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，它具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，它采用的高效空氣調(diào)節(jié)方式來降低空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的巨大能耗將最大限度減少風(fēng)機(jī)的動力，節(jié)約能量。本文主要針對這一系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：VAV 變風(fēng)量； 自控系統(tǒng) ；品質(zhì)； 節(jié)能

中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

現(xiàn)代高檔新建樓宇的空調(diào)系統(tǒng)隨空調(diào)負(fù)荷特性而分內(nèi)外區(qū)； 全封閉固定窗構(gòu)造，無法開窗通風(fēng)，要求全年空調(diào)運(yùn)行，而且保證足夠的新風(fēng)量；要求房間分割靈活，并能局部區(qū)域溫度控制和個別啟停；保持合適的室內(nèi)溫濕度； 保持足夠的空氣潔凈度，無異味，無霉菌； 無凝結(jié)水水害； 空調(diào)系統(tǒng)能耗大，所以要充分考慮節(jié)能；全面實(shí)現(xiàn)空調(diào)自控和BA系統(tǒng)監(jiān)控。

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng)的一種空調(diào)方式，它是通過改變進(jìn)入房間的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷需求，當(dāng)房間實(shí)際空調(diào)負(fù)荷低于設(shè)計負(fù)荷時，系統(tǒng)隨之減少送風(fēng)量，使設(shè)備的運(yùn)行能耗大為降低，同時室內(nèi)溫度控制更加方便靈活。故變風(fēng)量系統(tǒng)比較適合多房間且負(fù)荷有一定變化的場合，如辦公、會議、展廳等，許多新建的高級寫字樓都采用此方案，達(dá)到舒適節(jié)能的目的。目前最先進(jìn)的“變風(fēng)量”系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）空調(diào)品質(zhì)高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)不同空調(diào)區(qū)域提供舒適、衛(wèi)生的空調(diào)環(huán)境，防止空調(diào)病的發(fā)生。2）大幅度降低運(yùn)行能耗及空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。3）全空氣系統(tǒng)，空調(diào)水管基本不進(jìn)入房間，解決常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)凝結(jié)水隱患。4）系統(tǒng)全自動化運(yùn)行，維護(hù)管理方便，節(jié)約日常維修維護(hù)費(fèi)用。

1、VAV 變風(fēng)量控制系統(tǒng)原理概述

通常來說，對于一些空調(diào)負(fù)荷率變化大而頻繁的場所，都應(yīng)該使送風(fēng)量能隨著空調(diào)負(fù)荷的變化而自動增減，做到最大限度的從根本上解決的節(jié)能，這就是變風(fēng)量VAV 系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管單元FCU相比較，因?yàn)閂AV 全空氣空調(diào)系統(tǒng)近階段以來發(fā)展速度非?？觳⑶揖哂泄?jié)能的優(yōu)勢， 現(xiàn)如今已有大約40 %的辦公樓取消了FCU，這說明，人們越來越重視變風(fēng)量系統(tǒng)的應(yīng)用了。

VAV 系統(tǒng)包括的有變風(fēng)量空調(diào)機(jī)、多區(qū)應(yīng)用的VAV 控制箱兩部分，每個VAV 控制箱的風(fēng)量都由房間的恒溫控制器控制，為了方便控制，多區(qū)末端VAV 箱改變風(fēng)量會引起空調(diào)機(jī)組送風(fēng)管道靜壓的變化，逢到靜壓傳感器發(fā)出的信號會改變送風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉的開度或改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到舒適、節(jié)能、穩(wěn)定的目的。對于VAV 系統(tǒng)變靜壓控制是指在使風(fēng)閥盡可能全開和使風(fēng)管中靜壓盡可能減小的前提下，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量。自動控制系統(tǒng)可以測量每個變風(fēng)量末端機(jī)組的風(fēng)門開度. 風(fēng)道內(nèi)的靜壓一般應(yīng)使風(fēng)門接近全開位置. 當(dāng)最大開度的變風(fēng)量末端機(jī)組的風(fēng)門開度小于某一下限值時， 則減少風(fēng)道的靜壓設(shè)定值，反之，當(dāng)最大開度的變風(fēng)量末端機(jī)組的風(fēng)門開度大于某一上限值時， 則加大風(fēng)道的靜壓設(shè)定值。 變風(fēng)量控制系統(tǒng)連接示意如圖所示。

2、 VAV 變風(fēng)量系統(tǒng)中高大空間場所的溫度均勻與局部溫度控制

辦公樓、酒店、展覽館、機(jī)場等公眾建筑，因?yàn)槠涔δ芴匦?，一般都具有高大的空間場所，導(dǎo)致其整體溫度及局部溫度控制都成為難題。

從控制原理上講，VAV 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)空氣溫濕度、CO2 濃度的控制都是通過送回風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，送回風(fēng)系統(tǒng)是否能夠營造良好的室內(nèi)氣流組織是決定室內(nèi)環(huán)境能否達(dá)到預(yù)想的要求的關(guān)鍵，要想實(shí)現(xiàn)高大空間室內(nèi)溫度場均勻分布，就要求空氣調(diào)節(jié)區(qū)的氣流組織必須良好。空氣調(diào)節(jié)區(qū)的氣流組織，是指通過合理地布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，使空調(diào)機(jī)送出的空氣，由送風(fēng)口不斷進(jìn)入空調(diào)區(qū)，與室內(nèi)空氣混合、置換，能夠均勻地消除空調(diào)區(qū)的余熱余濕，并由回風(fēng)口連續(xù)抽走室內(nèi)被置換的空氣，從而維持室內(nèi)空氣平衡，使空調(diào)區(qū)內(nèi)獲得符合設(shè)計要求的，比較均勻穩(wěn)定的溫濕度、氣流速度和潔凈度。較為常見的高大空間氣流組織形式和送風(fēng)方式包括：

（1）頂部送風(fēng)，頂部回風(fēng)，送風(fēng)方式有噴口送風(fēng)、旋流送風(fēng)；

（2）側(cè)向送風(fēng)，上送下回，送風(fēng)方式有噴口送風(fēng)、百葉送風(fēng)；

（3）下部送風(fēng)，包括置換通風(fēng)、地板送風(fēng)、崗位送風(fēng)等，風(fēng)口型式有置換通風(fēng)口、地板散流器。

具體來講，高大空間場所局部溫度控制采取的方法如下：現(xiàn)實(shí)情況下，高大空間的小范圍局部溫度控制調(diào)節(jié)很難通過上部送風(fēng)的方式實(shí)現(xiàn)，其中的原因是上部送風(fēng)并非直接送風(fēng)至工作區(qū)，局部改變某個末端的送風(fēng)狀態(tài)對此風(fēng)口負(fù)責(zé)區(qū)域的空氣參數(shù)有一定影響，但同時此區(qū)域也受到了大空間其他區(qū)域的影響，所以不能很好的進(jìn)行精確控制。不過，對大空間內(nèi)一定區(qū)域的整體控制是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

第一，應(yīng)在設(shè)計時明確哪些區(qū)域有獨(dú)立控制的要求，將整個大空間按照控制要求劃分不同的區(qū)域，對不同區(qū)域分別布置送風(fēng)主管、回風(fēng)主管（只在不同區(qū)域可能有臨時隔斷時分設(shè)，如大空間始終是一個整體，則對大空間統(tǒng)一回風(fēng)即可），并在送風(fēng)主管、回風(fēng)主管上設(shè)置電動風(fēng)閥，根據(jù)區(qū)域使用情況確定電動風(fēng)閥的啟閉，同時使空調(diào)機(jī)送、回風(fēng)機(jī)根據(jù)電動風(fēng)閥開啟狀況變頻運(yùn)行。

第二，區(qū)域電動風(fēng)閥的開度也可根據(jù)區(qū)域溫度傳感器測得的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)區(qū)域的獨(dú)立溫度控制。需要指出的是，當(dāng)大空間所有區(qū)域中的空調(diào)機(jī)組DDC 控制器均檢測到電動閥開度減小現(xiàn)象時，應(yīng)通過空調(diào)機(jī)變頻統(tǒng)一減小送風(fēng)量，以節(jié)約風(fēng)機(jī)耗電；或通過空調(diào)機(jī)統(tǒng)一調(diào)整送風(fēng)溫度，維持穩(wěn)定的送風(fēng)量保證氣流組織。

3、VAV 變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)控制的基本原則

在空調(diào)季應(yīng)當(dāng)盡量減小新風(fēng)處理負(fù)荷，具體措施是保持最小新風(fēng)量運(yùn)行，并通過轉(zhuǎn)輪回收裝置進(jìn)行全熱回收。在過渡季保持最大新風(fēng)量運(yùn)行，盡量利用天然冷源給室內(nèi)供冷。在空調(diào)季中，以最小新風(fēng)比運(yùn)行時，因負(fù)荷減小，如果由于總送風(fēng)量減少導(dǎo)致新風(fēng)量偏低、CO2 濃度超標(biāo)，需調(diào)整新、排風(fēng)比例，提高新風(fēng)比，保證新風(fēng)量。此項(xiàng)目具體的全年新風(fēng)系統(tǒng)控制策略如下：

空調(diào)季節(jié)，當(dāng)回風(fēng)溫度低于室外新風(fēng)溫度4℃且回風(fēng)焓值低于新風(fēng)焓值4kJ/kg. 干時，啟動轉(zhuǎn)輪熱回收裝置，進(jìn)入排風(fēng)熱回收工況；當(dāng)回風(fēng)溫度低于室外新風(fēng)溫度不足4℃的情況持續(xù)一段時間后，停止運(yùn)行轉(zhuǎn)輪熱回收裝置，轉(zhuǎn)入旁通新風(fēng)工況。

空調(diào)季節(jié)，新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)維持最小新風(fēng)比運(yùn)行。當(dāng)回風(fēng)的CO2 濃度高于設(shè)定值時，提高新、排風(fēng)定風(fēng)量閥風(fēng)量（CAV）設(shè)定值，增加新風(fēng)量；當(dāng)回風(fēng)CO2 濃度低于設(shè)定值下限時，減小新、排風(fēng)定風(fēng)量閥（CAV）風(fēng)量設(shè)定值，減小新風(fēng)量。

當(dāng)室外空氣焓值低于啟動全新風(fēng)的設(shè)定焓值（室內(nèi)設(shè)計焓值減5kJ/kg. 干）時，進(jìn)入全新風(fēng)工況，開啟空調(diào)機(jī)過渡季新風(fēng)閥，關(guān)閉回風(fēng)閥，連鎖開啟全部總新風(fēng)機(jī)、總排風(fēng)機(jī)，當(dāng)全新風(fēng)不能完全消除室內(nèi)余熱時，根據(jù)室內(nèi)溫度控制空調(diào)機(jī)水閥開度；當(dāng)全新風(fēng)可完全消除室內(nèi)余熱時，關(guān)閉空調(diào)機(jī)水閥。當(dāng)新風(fēng)溫度過低時，根據(jù)室內(nèi)溫度值調(diào)節(jié)新風(fēng)閥、回風(fēng)閥，減少新風(fēng)量，增加回風(fēng)量，新風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。（4）在全新風(fēng)工況運(yùn)行時，若室外空氣焓值高于啟動全新風(fēng)的設(shè)定焓值，則停止全運(yùn)行，轉(zhuǎn)入最小新風(fēng)量運(yùn)行，進(jìn)入空調(diào)季節(jié)工況。對全新風(fēng)、最小新風(fēng)工況的轉(zhuǎn)換不宜過于頻繁，每天不應(yīng)超過一次，系統(tǒng)切換策略需保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、結(jié)語

社會的發(fā)展腳步越來越快，人們的關(guān)注目標(biāo)在逐步更新，舊的觀念不斷被否定，新的又不斷被提出。環(huán)保和節(jié)能，是社會發(fā)展到一定階段必須要面臨的問題，是技術(shù)上的改革，更是觀念上的創(chuàng)新，VAV變風(fēng)量自控系統(tǒng)在未來的應(yīng)用市場是不可估量的，空調(diào)技術(shù)的更新?lián)Q代就在眼前，而任何新技術(shù)的應(yīng)用過程都是在不斷的探索中發(fā)展的，所以，此系統(tǒng)的具體普及還需要進(jìn)一步的探索和努力，這是接下來要做的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 霍小平.變風(fēng)量系統(tǒng)的概念、分類及應(yīng)用實(shí)例[J].暖通空調(diào)，1997,27（5）：22－26.

[2] 葉大法，楊國榮.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3] 陳向陽.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的自動控制[J].暖通空調(diào)，1997，27（3）：34－39.

[4] 邱步.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)訓(xùn)和工程實(shí)例現(xiàn)代空調(diào)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[5] 葉大法，楊國榮.單風(fēng)道變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與工程實(shí)例[J].暖通空調(diào)，2004（增刊）：6.

[6] 葉大法，楊國榮.風(fēng)機(jī)動力型VAV 系統(tǒng)設(shè)計與工程實(shí)例[J].暖通空調(diào)，2004（增刊）:7.

[7] 霍小平.中央空調(diào)自控系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：中國電力出版社，2004.

[8] 楊賽，任金霞.改進(jìn)型模糊控制器在工業(yè)過程中的應(yīng)用[J].江西理工大學(xué)學(xué)報，2009,30(4):26-28.