丁 帥，孟慶龍，王博聞，謝安生，趙 凡

(長(zhǎng)安大學(xué) 旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710054)

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)管道靜壓特性的試驗(yàn)研究

丁 帥，孟慶龍，王博聞，謝安生，趙 凡

(長(zhǎng)安大學(xué) 旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710054)

為了解變風(fēng)量系統(tǒng)靜壓控制過程，促使變風(fēng)量空調(diào)運(yùn)行更加穩(wěn)定，本文參考水系統(tǒng)的水力特性，研究不同位置的末端閥門從開到關(guān)，風(fēng)機(jī)頻率從大到小的調(diào)節(jié)下，送風(fēng)系統(tǒng)主管與支管的靜壓變化規(guī)律。結(jié)果表明：被調(diào)節(jié)支管前一個(gè)送風(fēng)主管段在總送風(fēng)主管上靜壓變化最劇烈，主管段靜壓變化規(guī)律與支管推導(dǎo)理論并不吻合；對(duì)稱支管的靜壓改變值是否相等，只與被調(diào)節(jié)閥門位置有關(guān)，與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、對(duì)稱支管阻抗無關(guān)；在定管網(wǎng)阻抗，變風(fēng)機(jī)頻率時(shí)，管網(wǎng)中任意一點(diǎn)的靜壓值與風(fēng)機(jī)頻率呈現(xiàn)二次方拋物線關(guān)系。

變風(fēng)量系統(tǒng);靜壓;送風(fēng)管道;風(fēng)機(jī)頻率;末端閥門

1 前言

變風(fēng)量空調(diào)，作為全空氣空調(diào)系統(tǒng)的一種，相對(duì)于風(fēng)量不變的定風(fēng)量系統(tǒng)而言，變風(fēng)量系統(tǒng)可以根據(jù)房間負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變送入管道中的風(fēng)量，維持空調(diào)區(qū)域的溫濕度要求，節(jié)約風(fēng)機(jī)能源[1]。變風(fēng)量控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的主要方式分為3種:變靜壓控制、定靜壓控制和總風(fēng)量控制[2]。前2種控制方式都需要根據(jù)送風(fēng)主管道的靜壓來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的頻率，一般都以自動(dòng)控制為主導(dǎo)進(jìn)行，在控制的過程中依賴精準(zhǔn)的測(cè)量與反饋。造成送風(fēng)主管道靜壓變化的原因，一是房間末端VAVBOX的閥門根據(jù)房間溫度自行調(diào)節(jié)引起管網(wǎng)阻抗變化[3]，二是為了匹配管道所需靜壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率引起的風(fēng)機(jī)揚(yáng)程直接變化。

在現(xiàn)實(shí)工程當(dāng)中，變靜壓的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)有以下2點(diǎn)：(1)傳感器信號(hào)反饋問題；(2)靜壓穩(wěn)定值選取問題。前者研究方向?yàn)楣收涎芯縖4～6]，需要根據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障判斷。后者近幾年來解決方向有2個(gè)：(1)從自控角度出發(fā)對(duì)控制參數(shù)做出優(yōu)化[7～9]，系統(tǒng)很快能達(dá)到穩(wěn)定，但依賴于傳感器和閥門開度的精確反饋；(2)改變靜壓控制方案，利用前饋—反饋解決提前預(yù)測(cè)風(fēng)管壓力變化，從而提前調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)與末端閥門開度，解決了反饋的時(shí)滯與震蕩問題[10]。無論是哪種方法，反饋還是前饋—反饋的過程中總會(huì)給管道靜壓造成影響，因此研究變風(fēng)量系統(tǒng)中靜壓變化規(guī)律可以給予判斷系統(tǒng)故障方向與選擇合適的控制方案以參考。彭紅蓮與馮萌研究了變風(fēng)量系統(tǒng)的水力特性[11,12]，但并未提出靜壓變化規(guī)律的原因與不同類型閥門中靜壓變化的差別。針對(duì)上述問題，運(yùn)用流體輸配管網(wǎng)的理論，對(duì)風(fēng)機(jī)頻率改變或末端風(fēng)閥開度調(diào)節(jié)下，送風(fēng)主管道、支管道中靜壓值的變化情況進(jìn)行分析。為設(shè)計(jì)前期的自動(dòng)控制的參數(shù)選取提供參考，建設(shè)后期給系統(tǒng)調(diào)試人員加深暖通專業(yè)角度上對(duì)變風(fēng)量系統(tǒng)管道靜壓變化的認(rèn)知理解，建設(shè)完畢后給維護(hù)人員提供分析故障或重新調(diào)節(jié)控制參數(shù)的依據(jù)。

2 試驗(yàn)對(duì)象

2.1 試驗(yàn)平臺(tái)

試驗(yàn)對(duì)象為長(zhǎng)安大學(xué)市政與暖通試驗(yàn)中心四層的變風(fēng)量VAV空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，供冷面積106 m2，包含有2個(gè)辦公室，2個(gè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)平面圖見圖1?？紤]到不同方位房間與外界換熱不同，系統(tǒng)由不同朝向的房間組成，且同一朝向房間面積大小不一。401,406,413房間選用的VAVBOX型號(hào)相同，為RSV-TU-1-I-05-L，可用風(fēng)量范圍為0～680 m3/h；405房間的型號(hào)為RSV-TU-1-I-07-L，可用風(fēng)量范圍為0～1360 m3/h。系統(tǒng)僅一臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組，額定風(fēng)量為5000 m3/h，機(jī)組全靜壓為300 Pa。

圖1 變風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)平面示意

由圖1可見，送風(fēng)主管上共有4個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)(測(cè)點(diǎn)1～4)，送風(fēng)支管上的測(cè)點(diǎn)有測(cè)點(diǎn)5～7，測(cè)點(diǎn)4既可以作為送風(fēng)主管測(cè)點(diǎn)，又可以作為401房間支管靜壓測(cè)點(diǎn)，406與413房間支管設(shè)計(jì)為對(duì)稱支管，設(shè)計(jì)風(fēng)量與支管結(jié)構(gòu)完全相同。定靜壓的控制原理是在送風(fēng)管道的某個(gè)位置上設(shè)置靜壓傳感器，這個(gè)位置一般是在送風(fēng)主管上，距離送風(fēng)機(jī)出口的距離約為2/3送風(fēng)主管的長(zhǎng)度[13，14]。在本系統(tǒng)中，這個(gè)點(diǎn)的位置在靠近401房間支管的主管段上，因此，測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)4均設(shè)置在最遠(yuǎn)端的送風(fēng)主管上。風(fēng)管總長(zhǎng)30.37 m，風(fēng)機(jī)出口端連接一段垂直向上的風(fēng)管，接入靜壓箱，送風(fēng)管長(zhǎng)度從靜壓箱出口開始算起，各個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)相對(duì)靜壓箱出口的距離見圖1。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，上位機(jī)利用組態(tài)王開發(fā)人機(jī)界面，通過OPC與PLC建立連接，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)所有模擬量和數(shù)字量的采集以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，包括靜壓傳感器所測(cè)靜壓的數(shù)據(jù)采集。本試驗(yàn)中以1 s為單位采集靜壓數(shù)據(jù)，由于風(fēng)道靜壓改變的延遲性不大，因此以3 min為采樣周期，剔除壞點(diǎn)后以平均值作為最終的靜壓值。

2.2 各靜壓測(cè)點(diǎn)可信度分析

首先確定每個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度是否在可接受的范圍之內(nèi)。所有房間閥門全開，風(fēng)機(jī)頻率每隔5 Hz測(cè)定一次，初始為50 Hz，終止于15 Hz。測(cè)量出來的各靜壓測(cè)點(diǎn)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差見表1。由圖1可知，測(cè)點(diǎn)1的位置是靜壓箱出口，其標(biāo)準(zhǔn)偏差隨著風(fēng)機(jī)頻率的增大逐漸增大，在50 Hz時(shí)甚至達(dá)到±10 Pa左右；其余的靜壓測(cè)點(diǎn)無論在哪個(gè)頻率下，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差均在±2 Pa以內(nèi)。雖然測(cè)點(diǎn)1的靜壓可以直接反應(yīng)風(fēng)機(jī)出口靜壓，但波動(dòng)太大，這種現(xiàn)象可能是由于風(fēng)機(jī)出口處的氣流組織并不穩(wěn)定導(dǎo)致的。在文獻(xiàn)[15，16]中，建議用風(fēng)機(jī)出口點(diǎn)作為變靜壓取點(diǎn)，第一是因?yàn)檫@個(gè)點(diǎn)的靜壓平均值在改變風(fēng)機(jī)工況或改變管網(wǎng)阻抗時(shí)，產(chǎn)生的靜壓差值相對(duì)其余各點(diǎn)所產(chǎn)生的值更大，可以提高傳送信號(hào)質(zhì)量，第二是該點(diǎn)處于風(fēng)機(jī)出口位置，可以減少傳送延遲。但由于其測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差比其余的測(cè)點(diǎn)大，因此并不建議將風(fēng)機(jī)出口點(diǎn)作為測(cè)量靜壓的選取點(diǎn)。

從測(cè)量的精準(zhǔn)性考慮，除測(cè)點(diǎn)1之外的其余點(diǎn)均可以選為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率的測(cè)量靜壓的選取點(diǎn)。也證明了該試驗(yàn)平臺(tái)靜壓傳感器無故障發(fā)生，可以進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)操作。

表1 靜壓測(cè)點(diǎn)平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況理論分析及試驗(yàn)方案

3.1 水力失調(diào)[17]

水系統(tǒng)管網(wǎng)中，管段的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量的不一致稱為水力失調(diào)。實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量的比值稱為水力失調(diào)度，都大于1或都小于1時(shí)，稱為一致失調(diào)，反之，則為不一致失調(diào)。水力失調(diào)度相等的一致失調(diào)稱為等比失調(diào)，反之稱為不等比失調(diào)。

3.2 管網(wǎng)系統(tǒng)支管水力工況分析

風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)如圖2所示。

圖2 風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)

從流體輸配管網(wǎng)水力分析得知：假設(shè)閥門C關(guān)閉，管網(wǎng)總阻抗增加，總流量減少，此時(shí)風(fēng)機(jī)揚(yáng)程并未改變，因此所有的支路作用壓差都會(huì)增大，出現(xiàn)一致性失調(diào)。支路C后的支管D～N的總作用壓差增加，且每個(gè)支路的作用壓差按相同的比例增大，呈現(xiàn)等比一致性失調(diào)，對(duì)于支管C前面的支管A和B，呈現(xiàn)不等比一致失調(diào)。但理論推導(dǎo)中并未給出管網(wǎng)主管阻抗與流量之間的關(guān)系，也未給出對(duì)稱支管之間的靜壓變化關(guān)系，針對(duì)其靜壓變化規(guī)律在試驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中進(jìn)行總結(jié)驗(yàn)證。

3.3 試驗(yàn)方案

風(fēng)機(jī)頻率為50,40,30,20 Hz時(shí)，調(diào)節(jié)距風(fēng)機(jī)段不同距離的支路閥門開度。保持風(fēng)機(jī)頻率不變，調(diào)節(jié)某個(gè)支路末端，保持除被調(diào)節(jié)閥門以外其余閥門全開(為做對(duì)稱支管試驗(yàn)，保持413房間VAVBOX閥門開度為50%)。風(fēng)機(jī)初始頻率為50 Hz，被調(diào)節(jié)閥門初始開度為95%，調(diào)節(jié)單位為5%，調(diào)至閥門開度最小后(最小為5%)，重新將被調(diào)節(jié)閥門打開至95%，更換另一個(gè)頻率，重復(fù)上述步驟，直至4個(gè)頻率全部完成。更換另一個(gè)支路閥門重復(fù)上述步驟。模擬在實(shí)際的工況中，因?yàn)殚y門變動(dòng)或調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率所引起的管道靜壓變化。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

由于每個(gè)頻率的試驗(yàn)結(jié)果相似，調(diào)節(jié)以下各閥門時(shí)，均以50 Hz為典型工況舉例說明，其余頻率不再重復(fù)贅述。

4.1 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)近端房間閥門

調(diào)節(jié)距風(fēng)機(jī)近端的房間閥門，即406房間，送風(fēng)主管道測(cè)點(diǎn)靜壓變化情況見圖3。

圖3 近端閥門調(diào)控下送風(fēng)主管靜壓的變化

從圖3可以看出，406房門閥門開度在5%～25%、80%～95%變化時(shí)，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的靜壓值并無太大變化。這是由于所用VAVBOX的閥門開度特性導(dǎo)致的。該閥門的開度特性為拋物線特性，在開度較小時(shí)閥門的流量變化不大，在開度逐漸變大時(shí)閥門的流量與閥門兩端的壓差呈拋物線式上升，在開度達(dá)到80%時(shí)達(dá)到最大，這時(shí)即使閥門再開大，流量與壓差也幾乎不再變化。每改變5%的閥門開度，各測(cè)點(diǎn)的靜壓改變值也是不同的，見圖4。橫軸為各測(cè)點(diǎn)前后閥門開度之差，測(cè)點(diǎn)1的差值明顯要高于其余3個(gè)測(cè)點(diǎn)，而其余3個(gè)測(cè)點(diǎn)的靜壓差線重疊率很高，即測(cè)點(diǎn)2,3,4的靜壓線在開度為25%～75%時(shí)的斜率幾乎一致，而測(cè)點(diǎn)1的靜壓在閥門逐漸開大的過程中，靜壓斜率要比其余各測(cè)點(diǎn)大。因此可以判斷，主管后3個(gè)測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)出等比的一致性失調(diào)，這與支管的理論推導(dǎo)規(guī)律相似。

圖4 調(diào)節(jié)閥門開度產(chǎn)生的靜壓差值的變化

圖5為送風(fēng)支管的靜壓變化情況。在406房間閥門開度變化時(shí)，406房間支管的測(cè)點(diǎn)6靜壓變化尤其劇烈，其余支管靜壓斜率一致，與理論推導(dǎo)吻合：調(diào)節(jié)某個(gè)支管其后的其余支管出現(xiàn)等比的一致性失調(diào)。413與406房間風(fēng)管對(duì)稱分布，但413房間的閥門并未達(dá)到全開，因此阻抗與406房間支管并不相同，其測(cè)點(diǎn)7的靜壓也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于406房間支管上測(cè)點(diǎn)6的靜壓。

圖5 近端閥門調(diào)控下送風(fēng)支管靜壓的變化

4.2 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)中端房間閥門

調(diào)節(jié)距風(fēng)機(jī)中端的房間閥門，即405房間閥門，送風(fēng)主管靜壓結(jié)果見圖6(a)。從圖中靜壓線的方向與擬合公式看出，測(cè)點(diǎn)1,3,4出現(xiàn)一致性失調(diào)，405房間支管前一個(gè)送風(fēng)主管的測(cè)點(diǎn)2相對(duì)于其他主管測(cè)點(diǎn)靜壓變化劇烈。其余測(cè)點(diǎn)的擬合公式相似，出現(xiàn)等比的一致性失調(diào)，與支管理論推導(dǎo)規(guī)律不相符。

(a) 送風(fēng)主管

(b) 送風(fēng)支管

圖6(b)為送風(fēng)支管的靜壓變化情況。在405房間閥門開度變化時(shí)，405支管上測(cè)點(diǎn)5的靜壓變化尤其劇烈，其余支管靜壓擬合公式各自不同，除對(duì)稱房間的測(cè)點(diǎn)6，7靜壓擬合公式十分相似，可以看做等比的一致性失調(diào)以外，其余支管為不等比一致失調(diào)，這與支管理論推導(dǎo)規(guī)律吻合。

4.3 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)端房間閥門

調(diào)節(jié)距風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)端的房間閥門，即401房間閥門，送風(fēng)主管各測(cè)點(diǎn)靜壓結(jié)果見圖7(a)。

圖7呈現(xiàn)出與上述2個(gè)位置的閥門變化時(shí)不同的規(guī)律，原因在于測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)4在同一個(gè)管段上。在遠(yuǎn)端房間401的閥門從5%～30%變化的過程中，測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)4的靜壓差別不大，是因?yàn)殚y門的開度特性在這個(gè)過程中并未產(chǎn)生很大的改變，但在開度從40%～80%變化的過程中，由于管道沿程阻力消耗一部分靜壓，因此測(cè)點(diǎn)4的靜壓比測(cè)點(diǎn)3要低。測(cè)點(diǎn)2所在管段相當(dāng)于末端支管前一個(gè)送風(fēng)主管段，在中端閥門(405房間閥門)的變化過程中分析到：某一個(gè)支路的閥門開度變化，對(duì)緊挨著該支路的送風(fēng)主管上前一個(gè)管道的靜壓影響，要比其余管道影響大，從擬合的公式可看出，在401房間的閥門開度從35%～80%時(shí)，測(cè)點(diǎn)2的斜率要比測(cè)點(diǎn)1的斜率大。證明了近端與中端閥門改變時(shí)所具有的規(guī)律，遠(yuǎn)端閥門也同樣適用。由圖中擬合的公式可以看出，除測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)4在一個(gè)管段上因此出現(xiàn)等比的一致性失調(diào)之外，其余測(cè)點(diǎn)靜壓呈現(xiàn)出不等比一致性失調(diào)。

(a) 送風(fēng)主管

(b) 送風(fēng)支管

圖7(b)為送風(fēng)支管的靜壓變化情況。在401房間遠(yuǎn)端閥門變化時(shí)，401房間支管測(cè)點(diǎn)4的靜壓變化尤其劇烈，除406房間支管測(cè)點(diǎn)6與413房間支管測(cè)點(diǎn)7因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)對(duì)稱，靜壓呈現(xiàn)等比的一致性失調(diào)之外，其余支管靜壓呈現(xiàn)不等比的一致性失調(diào)，這與理論分析吻合。

4.4 不同風(fēng)機(jī)頻率相同閥門開度下靜壓結(jié)果與分析

在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的過程中，在各閥門關(guān)閉到最小或開啟到最大依舊不能滿足房間負(fù)荷需求時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率以改變風(fēng)機(jī)揚(yáng)程，滿足各末端需求。試驗(yàn)選取了末端閥門不變的情況下，改變風(fēng)機(jī)頻率的管道靜壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖8為遠(yuǎn)端閥門(401房間支管)開度為60%時(shí)，風(fēng)機(jī)頻率與各測(cè)點(diǎn)靜壓值的關(guān)系圖。圖中的公式為測(cè)點(diǎn)1的靜壓擬合公式，擬合優(yōu)度R2≈1，表明在管網(wǎng)阻抗不變的情況下，風(fēng)機(jī)頻率與測(cè)點(diǎn)靜壓值呈拋物線關(guān)系。其余末端閥門調(diào)節(jié)時(shí)也符合這個(gè)規(guī)律，不再重復(fù)舉例。

圖8 不同風(fēng)機(jī)頻率下測(cè)點(diǎn)靜壓

類比風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點(diǎn)，如圖9，在管網(wǎng)阻抗S不變、風(fēng)機(jī)頻率由n1移動(dòng)到n2的情況下，風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)點(diǎn)沿著管網(wǎng)曲線從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B。雖然圖9的曲線與圖8的曲線均表現(xiàn)為拋物線形式，但風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)的工作狀態(tài)點(diǎn)是以全壓的方式進(jìn)行計(jì)算與表現(xiàn)的，圖8所反應(yīng)的則是靜壓的關(guān)系圖，全壓=靜壓+動(dòng)壓，在動(dòng)壓不確定的情況下，試驗(yàn)證明，靜壓與全壓一樣，符合二次方拋物線關(guān)系。

圖9 風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)點(diǎn)

在管網(wǎng)當(dāng)中，選取一個(gè)管段且假設(shè)無漏風(fēng)。定義該管段初始端的靜壓值為P0，管段末端靜壓值為P1，管段內(nèi)某一點(diǎn)距管段初始端的距離占管段總長(zhǎng)的比例為x，該點(diǎn)的靜壓值為Px。由于管段的橫截面不變且無漏風(fēng)，即管段進(jìn)口流量與出口流量相等，整個(gè)管段的動(dòng)壓不變，沿程阻力的損耗由靜壓承擔(dān)，全壓損失等于靜壓損失，即：

P0-Px=ΔP=S0～xQ2

式中S0～x——初始段到該點(diǎn)的管道阻抗

由上式可得：P0=ΔP+Px

在圖8中，Px的值在管網(wǎng)阻抗不變的情況下呈二次方拋物線變化。而管網(wǎng)阻抗不變，風(fēng)機(jī)頻率變化時(shí)，壓力與風(fēng)機(jī)頻率n平方成正比，即：ΔP=f(n2) ，Px=f(n2)，且兩者均為正相關(guān)關(guān)系，因此可以推斷出，P0與頻率也呈二次方拋物線變化。管段入口靜壓與風(fēng)機(jī)出口靜壓或者局部阻力件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此在知道風(fēng)機(jī)出口靜壓或局部阻力件對(duì)靜壓分配的情況下，可以推斷出管道某一點(diǎn)的靜壓值。

4.5 對(duì)稱支管試驗(yàn)結(jié)果與分析

上文提到，413房間支管的阻抗比401房間支管大，從圖10看出，在調(diào)節(jié)除406房間以外的其他閥門時(shí)，對(duì)稱支管的測(cè)點(diǎn)6與7的靜壓變化幾乎相等，因此可以推斷，在不改變風(fēng)機(jī)頻率，僅調(diào)節(jié)除對(duì)稱閥門本身的其余支管閥門時(shí)，對(duì)稱支管的靜壓改變值相等，即與調(diào)節(jié)支管位置有關(guān)，與管道阻抗無關(guān)。

圖10 各頻率下各末端閥門從開到關(guān)對(duì)稱支管靜壓差的變化

圖11所示為401房間閥門開度在95%與50%時(shí)，改變風(fēng)機(jī)頻率，測(cè)點(diǎn)6與測(cè)點(diǎn)7在不同頻率下的靜壓差的變化。

圖11 定閥門開度下改變風(fēng)機(jī)頻率時(shí)對(duì)稱支管靜壓差的變化

從圖可見兩者并不相等，沒有呈現(xiàn)出上述規(guī)律。因此對(duì)稱房間的靜壓變化值是否相等，只與被調(diào)節(jié)閥門位置有關(guān)，與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。

5 結(jié)論

(1)末端風(fēng)閥調(diào)節(jié)時(shí)，送風(fēng)主管與送風(fēng)支管靜壓變化與閥門的開度特性有關(guān)。閥門特性為拋物線特性時(shí)，測(cè)點(diǎn)的靜壓在5%～25%與80%～95%開度區(qū)間內(nèi)幾乎沒有變化。主風(fēng)管靜壓變化與被調(diào)節(jié)末端的位置有關(guān)，末端調(diào)節(jié)時(shí)，被調(diào)節(jié)末端所在支風(fēng)管的前一個(gè)送風(fēng)主管段在總送風(fēng)主管上靜壓變化最劇烈，其余送風(fēng)主管段的測(cè)點(diǎn)靜壓值出現(xiàn)一致性失調(diào)，但主管段靜壓規(guī)律并不符合支管靜壓推導(dǎo)理論；被調(diào)節(jié)末端所在支管在整個(gè)管網(wǎng)的所有支管段中靜壓變化最劇烈，其余支管靜壓變化與支管理論規(guī)律相吻合。對(duì)稱支管的靜壓改變值是否相等，只與被調(diào)節(jié)閥門位置有關(guān)，與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、對(duì)稱支管阻抗無關(guān)。

(2)在風(fēng)機(jī)頻率改變，管網(wǎng)阻抗不變時(shí)，管網(wǎng)內(nèi)任何一點(diǎn)的靜壓值可以根據(jù)風(fēng)機(jī)出口靜壓與局部阻力管件結(jié)構(gòu)所分配的風(fēng)量計(jì)算出來，并且遵循風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的規(guī)律，管網(wǎng)內(nèi)的點(diǎn)也有該點(diǎn)在管網(wǎng)中的工作點(diǎn)，且該點(diǎn)的靜壓值與風(fēng)機(jī)頻率也呈現(xiàn)二次方拋物線關(guān)系。

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Experimental Research and Analysis of Static Pressure Regulation in Supply Duct for VAV Air Conditioning System

DING Shuai,MENG Qing-long,WANG Bo-wen,XIE An-sheng,ZHAO Fan

(Key Laboratory of Subsurface Hydrology and Ecological Effects in Arid Region,Ministry of Education，Chang′an University,Xi′an 710054,China)

To understand the process of VAV static pressure control and promote the stability for operation,according to hydraulic characteristics of water system,regulation of static pressure in main and branch pipe of air supply system was researched in experiment by controlling terminal valves in different position from on to off and descending the fan frequency.The results show that the main pipe before the changed branch changes most dramatically.The regulation of static pressure in main pipe does not match the one for branch.Whether or not the static pressure of the symmetric braches are equal depends on the location of changed terminal,not the fan speed or the resistance of symmetric branches.The relationship between static pressure of any point in pipe network and fan frequency is quadratic parabola when the resistance of network is fixed and fan frequency is changed.

VAV;static pressure;air supply duct;fan frequency;terminal valve

1005-0329(2017)01-0066-06

2016-06-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208059;51508446)；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃(2016JM5076)

TH137;TU831.3

A

10.3969/j.issn.1005-0329.2017.01.012

丁帥(1992-)，女， 在讀碩士研究生，主要從事建筑設(shè)備自動(dòng)化方面的研究，E-mail：790843803@qq.com。

孟慶龍(1979-)，男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事建筑設(shè)備自動(dòng)化方面的研究，通訊地址：710054 陜西西安市雁塔區(qū)南二環(huán)中段長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，E-mail：mql19@163.com。