禹超 李鑫

摘要：本文作者介紹了國內(nèi)變風量空調(diào)系統(tǒng)（以下簡稱VAV）新風量的研究現(xiàn)狀，針對幾種主要控制方法的研究現(xiàn)狀、特點及適用場合進行了簡單分析，并指出了變風量空調(diào)系統(tǒng)新風量控制設(shè)計中應(yīng)特別關(guān)注的幾個問題。

關(guān)鍵詞：VAV變風量；新風量；控制方式；節(jié)能

隨著十二五建設(shè)的全面鋪開，人們對于工作及生活環(huán)境的品質(zhì)要求也日益提高。當前的各類公共建筑物都開始有針對性的配置不同特點的各類中央空調(diào)系統(tǒng)。在我國民用建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的三分之二左右。一方面由于存在世界性的能源危機，節(jié)能降耗成為目前建設(shè)發(fā)展的需要，另一方面，大量礦物燃料的燃燒過程對大氣污染嚴重，不符合環(huán)保的要求。如何節(jié)約能源，減少污染，使得空調(diào)系統(tǒng)更加低碳環(huán)保，日益引起世界各國的廣泛關(guān)注。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，在不同氣候特點的不同地區(qū)，新風負荷一般占空調(diào)負荷的30%～50%，因此減少新風負荷具有巨大的節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)能耗的潛力。

無論是基于節(jié)能，還是為了提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，對空調(diào)系統(tǒng)新風的控制都是重中之重。一種有效合理的新風控制策略，可以在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的前提下，盡量降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。如何在滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求下控制新風量并保證舒適度及健康，是目前暖通空調(diào)行業(yè)亟待解決的問題。

一、VAV新風控制的研究狀況

1、國外

國外VAV空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)研究較早，如美國上世紀80年代出現(xiàn)“病態(tài)建筑癥候”以后，對滿足健康的最小新風量及室內(nèi)空氣質(zhì)量（以下簡稱IAQ）的研究顯得尤為重要。目前對VAV空調(diào)系統(tǒng)新風量的問題研究主要集中在以下幾方面。

1.1 VAV空調(diào)系統(tǒng)的新風量合理取值問題及動態(tài)變化。

1.2 VAV空調(diào)系統(tǒng)的新風量的準確測量和有效控制問題。

1.3 解決VAV空調(diào)系統(tǒng)的新風量問題需以滿足需求側(cè)的通風為出發(fā)點。

2、國內(nèi)

國內(nèi)VAV空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)研究文獻始于20世紀90年代中期。目前新風量控制的研究集中在最小新風量的控制問題上，對 VAV 空調(diào)系統(tǒng)的新風量問題的重要性已有認識，但研究相對較少，成功的工程實例也有限，而且在討論時多局限于理論范圍內(nèi)，缺乏令人信服的數(shù)據(jù)。對新風節(jié)能控制研究也已經(jīng)開始，但起步相對較晚，且絕大多數(shù)以理論分析為主。隨著國內(nèi)一二線城市建設(shè)步伐的加快，越來越多的高檔公共建筑選擇配置具有節(jié)能意義的VAV系統(tǒng)，因此，對于VAV系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計就尤為重要。

二、幾種VAV新風控制方式

變風量系統(tǒng)的新風量控制，是本世紀 90 年代以來變風量系統(tǒng)的研究重點。變風量空調(diào)系統(tǒng)的新風問題在于：新風需求量與人數(shù)成正比，起供給量與送風量（負荷）成正比，但人數(shù)與送風量不一定成正比，于是產(chǎn)生了新風需求與供給的矛盾。

對于變風量系統(tǒng)新風量的控制既要考慮室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ），又要考慮節(jié)能。新風量的有效控制對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能意義重大。其新風主要處理方式有四種：分散處理方式、集中處理方式、系統(tǒng)定新風式新風變風量系統(tǒng)、末端定新風式新風變風量系統(tǒng)。

為了解決新風量不足的問題相繼提出了各種控制方法，主要有以下幾種基本形式：CO2濃度控制法、風機跟蹤控制法、穩(wěn)壓控制法、設(shè)置獨立的新風風機。

1、CO2濃度控制法

以 CO2濃度作為指標來控制新風量最早是由Kusuda提出的，他認為 CO2的濃度不僅代表 CO2本身作為污染物對室內(nèi)空氣的污染程度，而且還能反映室內(nèi)人員的狀況，即人數(shù)及活動狀況，能體現(xiàn)室內(nèi)人員對新風的要求。針對這種以 CO2濃度作為指標的DCV 通風控制方案，Haghigha，Warren等分別在辦公樓、音樂廳以及住宅樓中進行了試驗，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的固定新風量的控制方案相比，在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)不變的前提下，這種控制方案有潛在的節(jié)能效果，最大可達 50%以上，其通過調(diào)整風量實現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)點得到了公認。但是近年來眾學者認為該方法的缺點主要是二氧化碳不能作為衡量室內(nèi)空氣質(zhì)量好壞的指標。因為影響人的舒適及健康的氣體污染物還包括人、建筑物、家具、裝飾材料散發(fā)的種類復雜的有機污染物。這種控制方法在空調(diào)發(fā)展中有一定的局限性，有待于進一步研究開發(fā)出空氣綜合質(zhì)量傳感器，通過此信號來調(diào)節(jié)新風量以滿足要求。目前這種方法適用于人員密度比較大的場合。

2、風機跟蹤控制法

該法通過控制送、回風的差值，間接控制最小風量，在理論上沒有問題。但實際應(yīng)用中由于誤差的積累和擴大，將使實際新風量遠遠偏離設(shè)定值而不能滿足要求。例如，一系統(tǒng)送風量為 100000 m3/h，回風量為75000m3/h，則最小新風量（100000-75000）=25000m3/h，現(xiàn)假定送風測量誤差為 -5%?；仫L測量誤差為 +5%，則送風量變?yōu)?95000 m3/h，回風量變?yōu)?78750 m3/h，新風量變?yōu)?16250 m3/h，僅為原最小風量的 65%，減小了35%，遠遠偏離了設(shè)定值。而測量誤差要控制在±5%，則意味著送風動壓測量誤差不超過 1 mm 水柱（10 Pa），

回風動壓測量誤差不超過 0.17 mm 水柱（1.70 Pa），這樣的精度在實踐中是很難達到的。

通過對總、送回風風量及相關(guān)參數(shù)的分析，指出在系統(tǒng)運行中要保持新風量不變必須精確測量送回風管的動壓，并經(jīng)過運算轉(zhuǎn)換，用得出的風量差去控制回風機，以保持這個風量差即新風量不變。盡管這種方法雖然簡單易行，但是實際操作中控制精度難以保證，還有待于進一步研究。

3、穩(wěn)壓控制法

這種壓差檢測控制的方法能夠既精確又方便地控制 VAV 空調(diào)系統(tǒng)中的最小新風量，而且能耗小，適用性強，在國外已經(jīng)逐漸得到了廣大工程師們的接受和贊同，應(yīng)用也越來越廣泛。該方法是通過壓差傳感器 DPI 測量新風遮板和閥門前后的壓力差來控制回風閥門。其新風閥門的最小位置是按照在最大送風量時所需要的最小新風量的標準來設(shè)置的，并在系統(tǒng)運行過程中始終保持不變。當送風量減小時，新風遮板和閥門前后的壓力差將會降低，控制系統(tǒng)就調(diào)整回風閥門的開度，減小回風量，以維持所需的新風量不被減小。新風閥的最小新風量設(shè)定開度在小于極大最小新風量設(shè)定的開度的范圍內(nèi)可通過減小循環(huán)風閥開度來重新設(shè)置。壓力差的設(shè)定值可以在 37 Pa 到 87 Pa這樣一個易于實現(xiàn)精確控制的范圍之間變化，這種方法在大量的實踐工程中已經(jīng)被證明可以達到很高的控制精度。另外，該該方法還具有以下兩個優(yōu)點：①它帶來的能量損耗很小；②它適用性強，在有或沒有回風機的系統(tǒng)都可以使用，而且無論是新系統(tǒng)還是對已有系統(tǒng)的改造都很方便。近幾年來，國內(nèi)對空調(diào)自動控制系統(tǒng)的研究也有了突破性的進展，相信在原來的控制基礎(chǔ)上再結(jié)合一些先進的自動控制算法，該控制系統(tǒng)的運行將更穩(wěn)定應(yīng)用也會更加廣泛。

4、設(shè)置獨立的新風機

目前認為設(shè)置獨立的新風機是變風量系統(tǒng)新風量控制最好的方法之一。它通過新風機入口處的風速傳感器來調(diào)節(jié)風閥，維持最小新風量。該法簡單實用，只需在新風風道中，安裝一臺風量等于所需新風量、全壓等于新風風道阻力的新風風機即可。當采用這種控制時，可以不用回風機，或代之以排風機，這樣控制起來更容易，也更穩(wěn)定。該方法的優(yōu)點是：因直接測定新風量，因此誤差比通過測定送風機和回風機的風量來調(diào)節(jié)新風量要小得多。該方法的缺點是：需要另設(shè)最小新風風管，從而需要額外的新風管道。不適于改建工程。不論采用何種方法，都必須結(jié)合系統(tǒng)自身的特點，對于不同的情況應(yīng)采用不同的控制方法，以滿足不同的要求。另外隨著設(shè)備品種的增加和控制技術(shù)的進步，將會有更多的控制方法可供選擇。

三、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，變風量空調(diào)系統(tǒng)因為其顯著的節(jié)能效果以及可以分區(qū)調(diào)節(jié)等許多優(yōu)點，在我國得到越來越廣泛的應(yīng)用，而變風量空調(diào)系統(tǒng)的新風則是影響變風量空調(diào)系統(tǒng)運行性能的重要因素。因此對一個變風量空調(diào)系統(tǒng)來說，節(jié)能效果很大程度上取決于對最小新風量的有效控制?；谀壳皩ψ冿L量空調(diào)系統(tǒng)最小新風量的控制研究現(xiàn)狀，對變風量空調(diào)系統(tǒng)新風量設(shè)計及運行控制時，須注意以下幾個方面：

1、VAV空調(diào)系統(tǒng)的分析仍采用傳統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，和實際的逐時情況出入較大，不能真實的反映VAV 空調(diào)系統(tǒng)的運行情況，設(shè)計時應(yīng)進行必要的修正。

2、針對不同性質(zhì)的建筑物及其房間類型，其對應(yīng)的最小新風量控制的指標也是不同的，設(shè)計過程中應(yīng)區(qū)別對待。

3、缺乏全年運行空調(diào)系統(tǒng)的新風運行策略。

4、新風機組的控制與其他空調(diào)系統(tǒng)控制的優(yōu)化匹配問題。

參考文獻：

[1]宋宏光，變風量系統(tǒng)最小新風量控制方法的討論[J].暖通空調(diào)，2010，（03）.

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