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1、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計孫寧清華大學(xué)熱能工程系（100084北京清華大學(xué)熱能系空調(diào)教研組）摘要??討論了變風(fēng)量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的新風(fēng)、噪聲、氣流組織、房間正壓、末端裝置的選擇以及系統(tǒng)控制方法等幾個主要問題，并提出一些建議，供參考。變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)簡介變風(fēng)量系統(tǒng)（VariableAirVolumeSystem,VAV系統(tǒng)）本世紀(jì)60年代誕生在美國。VAV技術(shù)的基本原理很簡單，就是通過改變送入房間的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間在部分負(fù)荷下運行，所以，風(fēng)量的減少帶來了風(fēng)機能耗的降低。VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。VAV系統(tǒng)出現(xiàn)后并沒
2、有得到迅速推廣，當(dāng)時美國占主導(dǎo)地位的仍是定風(fēng)量（CAV，ConstantAirVolume）系統(tǒng)加末端再加熱和雙風(fēng)道系統(tǒng)。西方70年代爆發(fā)的石油危機促使VAV系統(tǒng)在美國得到廣泛應(yīng)用，并在其后20年中不斷發(fā)展，已經(jīng)成為美國空調(diào)系統(tǒng)的主流，并在其他國家也得到應(yīng)用。VAV系統(tǒng)有如下優(yōu)點：a.由于VAV系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量來適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時還可以考慮一定的同時使用情況，所以能夠節(jié)約風(fēng)機運行能耗和減少風(fēng)機裝機容量。有關(guān)文獻介紹，VAV系統(tǒng)與CAV系統(tǒng)相比大約可以節(jié)能30%-70%，對不同的建筑物同時使用系數(shù)可取0.8左右。b.系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴建
3、，尤其適用于格局多變的建筑，例如出租寫字樓等。當(dāng)室內(nèi)參數(shù)改變或重新隔斷時，可能只需要更換支管和末端裝置，移動風(fēng)口位置，甚至僅僅重新設(shè)定一下室內(nèi)溫控器。c.VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，它具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點，可以利用新風(fēng)消除室內(nèi)負(fù)荷，沒有風(fēng)機盤管凝水問題和霉菌問題。圖1是一個典型的單風(fēng)道VAV空調(diào)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，除了送、回風(fēng)機、末端裝置（VAVTerminal）、閥門及風(fēng)道組成的風(fēng)路外，還有4個反饋控制環(huán)路（室溫控制、送風(fēng)靜壓控制、送回風(fēng)量匹配控制及新排風(fēng)量控制）。在供冷季節(jié)中，當(dāng)某個房間的溫度低于設(shè)定值時，溫控器就會調(diào)節(jié)VAV末端裝置中的風(fēng)閥開度，減少送入該房間的風(fēng)量
4、。由于系統(tǒng)阻力增加，送風(fēng)靜壓會升高。當(dāng)超過設(shè)定值時，靜壓控制器通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機入口導(dǎo)葉角度或電機轉(zhuǎn)速，減少系統(tǒng)的總送風(fēng)量。送風(fēng)量的減少導(dǎo)致送回風(fēng)量差值的減少，送回風(fēng)量匹配控制器會減少回風(fēng)量以維持設(shè)定值。風(fēng)道壓力的變化將導(dǎo)致新排風(fēng)量的變化，控制器將調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)閥來保持新排風(fēng)量。在冬季，對于有內(nèi)外區(qū)的建筑，內(nèi)區(qū)繼續(xù)供冷，外區(qū)末端裝置只提供最小風(fēng)量以保證新風(fēng)和氣流組織，由末端再熱裝置或其他采暖系統(tǒng)供熱。VAV系統(tǒng)不僅限于圖1所示的單風(fēng)道節(jié)流型這一種形式，還有旁通型、雙風(fēng)道等等形式。廣義地講，只要是風(fēng)量變化的全空氣系統(tǒng)都可以稱作VAV系統(tǒng)。9我國在80年代初曾經(jīng)引進過VAV系
5、統(tǒng)，但由于對系統(tǒng)性能不夠了解，致使系統(tǒng)不能按設(shè)計要求運行。一時間VAV系統(tǒng)的應(yīng)用和研究停頓了下來，近來，工程師們又把目光轉(zhuǎn)向了VAV系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，這其中有兩大原因。一是國內(nèi)目前的CAV系統(tǒng)和風(fēng)機盤管系統(tǒng)暴露出一些缺點。由于我國目前舒適性空調(diào)系統(tǒng)都是沒有末端再熱的CAV系統(tǒng)，所以，一個送風(fēng)參數(shù)不能滿足不同房間的要求。風(fēng)機盤管系統(tǒng)可以避免這個問題，但是凝水污染吊頂以及霉菌問題同樣令人不能容忍。隨著室內(nèi)辦公設(shè)備的增加、房間使用功能的變化、房間格局的變化，空調(diào)系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)做相應(yīng)改動，可是CAV系統(tǒng)和風(fēng)機盤管系統(tǒng)改擴建較麻煩。第二個原因是受VAV系統(tǒng)節(jié)能的誘惑?？照{(diào)歷來是個能耗大戶，
6、而其中風(fēng)機能耗占大半。因此，業(yè)主也希望采用VAV系統(tǒng)以節(jié)約運行費用。雖然VAV系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但是伴隨著VAV系統(tǒng)的誕生，大部分系統(tǒng)或多或少地也暴露出如下問題。從用戶的角度看，主要有：1、缺少新風(fēng)，室內(nèi)人員感到憋悶；2、房間內(nèi)正壓或負(fù)壓過大導(dǎo)致室外空氣大量滲入，房門開啟困難；3、室內(nèi)噪聲偏大。從運行管理方面看，主要有：1、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，尤其是帶“經(jīng)濟循環(huán)（EconomizerCycle）”的系統(tǒng)；2、節(jié)能效果不明顯。此外，目前VAV系統(tǒng)還存在一些固有的缺點：1、系統(tǒng)的初投資比較大；2、對于室內(nèi)濕負(fù)荷變化較大的場合，如果采用室溫控制而又沒有末端再熱裝置，往往很難保證室內(nèi)濕度
7、要求。3、對一個系統(tǒng)來說，問題并不一定時時刻刻都存在，可能在某個工況發(fā)生，在另一個工況又消失了。從表面上看，似乎VAV系統(tǒng)只不過比CAV系統(tǒng)多了一些末端裝置和風(fēng)量調(diào)節(jié)功能?？墒?，就因為VAV系統(tǒng)風(fēng)量的變化和增加的末端設(shè)備，使得VAV系統(tǒng)從方案設(shè)計到設(shè)備選擇、施工圖設(shè)計，直到施工和調(diào)試都具有不同于定風(fēng)量系統(tǒng)的特殊性。VAV系統(tǒng)存在的這些問題和缺陷，其原因是多方面的。有的可能需要一定的技術(shù)支持才能解決；而有的可能通過空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計人員的努力就可以避免。筆者只是剛開始研究VAV系統(tǒng)，不過在這介紹一些國外的經(jīng)驗教訓(xùn)以及本人的
