[科普中国]-变风量空调系统

原理

变风量空调系统的基本原理是通过改变送风量以适应空调负荷的变化,维持空调房间的空气参数。在空调系统运行过程中,出现最大负荷的时间不到总运行时间的10%,全年平均负荷率仅为50%,在绝大部分时间内,空调系统处于部分负荷运行状态。变风量系统通过减少送风量,从而降低风机输送功耗,起到了明显的节能效果;而且,楼宇自控系统可根据当前的制冷(制热)需要,调节冷水机组(热泵机组)的制冷(制热)能力及投入运行的台数。根据工况需求,自动组合启动冷水泵、冷却水泵及冷却塔的投运台数,以达到最佳的环境控制和节能效果。1

特点（1）由于变风量空调系统是通过改变送入房间的风量来适应负荷的变化，而空调系统大部分时间的部分负荷下运行，所以风量的减少带来了风机能耗的降低。

（2）区别于常规的定风量或风机盘管系统，在每一个系统中的不同朝向房间，它的空调负荷的峰值出现在一天的不同时间，因此变风量空调器的容量不必按全部冷负荷峰值叠加来确定，而只要按某一时间各朝向冷负荷之各的最大值来确定。这样，变风量空调器的冷却能力及风量比定风量可风机盘管系统减少10-20%

（3）变风量空调系统属于全空气系统，与风机盘管系统相比有明显的好处是冷冻水管与冷凝水管不进入建筑吊顶空间，因而免除了盘管凝水和霉变问题。

末端设备末端装置是改变房间送风量以维持室内温度的重要设备。末端装置有如下几种分类方法:按照改变风量的方式,有节流型和旁通型。前者采用节流机构(如风阀)调节风量,后者则是通过调节风阀把多余的风量旁通到回风道。2

按照是否补偿压力变化,有压力有关型(pressure dependent)。和压力无关型(pressure independent)。从控制角度看,前者由温控器直接控制风阀。后者除了温控器外，还有一个风量传感器和一个风量控制器,温控器为主控器,风量控制器为副控器,构成串级控制环路,温控器根据温度偏差设定风量控制器设定值,风量控制器根据风量偏差调节末端装置内的风阀。当末端入口压力变化时,通过末端的风量会发生变化,维持原有的风量。压力无关型末端可以较快地补偿这种压力变化,维持原有的风量。而压力有关型末端则要等到风量变化改变了室内温度才动作,在时间上要滞后一些。

设计问题变风量调节系统在设计方面的若干问题

1、负荷、风量问题：冬、夏系统最大风量是根据系统最大冷负荷或最大热负荷计算的。而最大冷热负荷不是各区最大负荷的总和，应考虑系统的同时负荷率，因空调设备提供的冷量能自动的随负荷变化而在建筑物内部调剂。系统最小风量可按最大风量的40%-50%计算，该最小风量必须满足气流分布方面的最低要求，同时必须大于卫生要求的新风量。

2、气流分布问题：由于风口变风量，会影响到室内气流分布的均匀性和稳定性，从而能影响人的舒适感。宜采用扩散性能好的风口（喷射型风口扩散性能较差），因为前者当风量减少时，仍具有诱导室内空气的性能，二喷射型风口的射流则会改变射程而直接下降到工作区。此外，配置多个风口比用少量风口的效果为好。利用贴附平顶作用的条缝风口则被认为是一种最好的变风量送风口。采用普通风口时，一般可按80%左右的最大送风量作为选定风口风量的依据。还应指出：由于热风的浮升作用，当变风量系统风量变小时，将使气流分布恶化，这是应该注意的。

3、变风量系统的风机控制：使用节流型变风量风口后，系统的管道特性线将产生变化，风机的工作点也将移动，管内静压增加，这样虽则风量是减少了，然而由于风压增大使动力没有得到很大节约，特别是在过量的节流后会引起噪声的增加，甚至风机可能进入不稳定区工作。此外，如果管内压力超过了末端装置的容许静压，则调节失灵。再者，当管内静压的变化过高还将引起大量的漏风。为了防止这一系列的缺点，必须在风管内设静压控制器，根据风管内静压的变化来控制送风机的总风量，比较经济合理的措施是调节风机的转速或风机的进口导叶装置或调节风机出口风阀，才能从实际上达到节约动力的效果。对于未采用专门设计制造的节流型风口的空调系统，为了节约动力消耗而采用变风量运行时，同样也应从调节风机本身的风量着手。

应用状况变风量空调系统20世纪60年代中期产生于美国，凭借它节能、舒适、灵活等特点在美国、日本及欧洲一些发达国家得到了广泛应用。在美国高层建筑的VAV系统使用率已经达90%以上。国内变风量系统的使用率却很低。如一项对上海200幢办公大楼空调系统形式的调查中,其中变风量系统在整个空调系统的使用率仅有7%。

目前我国正在运行的空调机组大部分是定风量运行的，由于过去人们对节能认识不足和变风量系统控制、运行较复杂及该系统的初投资较大,这些都限制了变风量系统的应用。随着能源危机，节能已成为各行各业都在关注的问题，计算机的广泛应用，使控制系统的功能愈来愈完善，而且变风量空调系统的价格下调，已经可以与风机盘管加新风系统竞争。在我国新设计的空调系统中有些已采用了VAV空调系统，如东北电力集团总公司办公大楼等。另外还有一些旧的空调系统如中国地震局减灾大楼等也改造成了VAV空调系统。1