浅析变风量通风系统运行的经济性

浅析变风量通风系统运行的经济性
摘要：文章介绍了变风量通风系统的组成和空调系统中变风量系统的相关信息，以及主机和末端风机的变频调节的理论基础，并将它与传统通风系统利用平衡阀调节流量比较，文章通过实测数据分析得出变风量通风系统比传统恒风量通风系统的更加节能的结论。

关键词：变风量通风系统；空调系统；变频调节；节能
Analysis the economics of VAV ventilation system
Wu Huajian Hangzhou Qinmao Real Estate Co. LTD
Abstract：This paper introduces the variable air volume ventilation system components and air-conditioning system with variable air volume system information, as well as the host and terminal fan of the theoretical basis of frequency regulation, and use it with conventional balancing valves adjust the flow ventilation system compared to the article through the measured dataAnalysis of VAV ventilation systems draw than the traditional constant air volume ventilation system more energy efficient conclusion.
Keywords：VAV ventilation system；Air-conditioning system；Frequency regulation；Energy conservation
0 引言
随着人居环境的不断改善，人们对室内空气品质的要求也越来越高。

目前除了空调系统能够满足需求外，另一种更直接、更有效的方式就是采用通风系统，该系统与空调系统联合使用能够达到较好的节能效果。

随着科技的不断发展，变频技术在通风系统中得到了广泛的应用，传统通风系统采用交流风机作为动力将流体输送到各个末端，由于管网布置和末端用户的需求不同，系统提供给用户的动力也不同，为了满足用户的需求可以通过风量调节阀调节增大局部的阻力来平衡各支管的风量，如此一来多余的动力就浪费了。

人们希望能采用一种方法即不
浪费这部分能源，又能满足各个用户的需求，有人开始提出了主风机和末端小风
机联合控制末端风量的变化，这就是变风量通风系统。

由于篇幅的限制，这里只
从系统的主机和末端风量的变频调节方面进行阐述。

1 变风量系统
1.1变风量系统的概念及组成
最初变风量系统指的是通过改变送风量而不是送风温度来调节和控制某一空
调区域温度的一种空调系统。

然而如今变风量系统也在通风系统中得到了广泛的
应用，它是由主机、变风量末端、风口、管网系统和其他等组成。

其中末端可以
是变风量调节箱，也可以是小风机；末端与主机联合调节风量变化，最终达到系
统变风量运行，所以说变风量通风系统与空调系统中的变风量是有很多相同之处的。

1.2变风量系统的位置
变风量系统是全空气系统的一种,然而变风量系统在全空气系统家族中的位
置并没有明确。

因此,我们必须考察全空气系统的分类,文献[2]对此有系统的论述,不妨编译成下表。

表1全空气系统族谱
由表1可知,根据变风量系统在全空气系统中的位置分类,变风量系统可基本
分为单风道、双风道和多区域系统三种。

而其中单风道变风量系统又可分为再热、
诱导、风机动力、双导管和可变散流器等几种调节形式。

由此我们也可以得出变
风量通风系统也能够通过上述几种风量调节形式，现在市场上有全热回收变风量
系统、数字化能量回收变风量系统、分体式热回收变风量系统等等，它们就是依
据上述提到的几种调节方式结合能量回收技术达到的。

1.3变风量系统的特点
空调系统并不总是处于满负荷运行状态，其大部分时间的运行效率只有10%
左右，因此，从节约能源的观点，我们可以根据空调系统的负荷随时调节系统的
送风量，只在高峰时，增大送风量，以达到节约能源的目的。

变风量空调系统也
正是基于这个原理而产生的。

其主要优点有以下几个方面：
(1)通过调节送入室内的风量来控制环境温度，因此在装机是可以选择一定
的峰值使用量，从而达到节约风机能耗和装机容量的目的。

(2)系统具有很大的灵活性，易于改建，扩建，增删调节单元，个人可根据
负荷的变化或舒适要求自动调节工作环境。

这一点尤其适用于那些格局多变的建筑。

(3)变风量系统属于全空气系统，空气品质好，可以利用新风消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉变问题：在过渡季节，可以充分利用天然冷源甚至全
新风，节能效益好。

2 变风量系统经济分析
为适应空调负荷的变化，过去一般采用节流阀或挡板调节，电机转速不变，
浪费了大量电能。

变频技术的成熟使得空调系统的风机水泵实现无级调速成为现实，这对节约能源提高空调系统的经济性具有重要意义。

2.1变频调节的理论基础
对同一台风机或水泵根据流体力学的相似理论其风量扬程(压头)轴功率与转
速的关系为：
(1)
(2)
(3)式中：为设计工况风（水）量，m3/h；为实际工况风（水）量，m3/h；为设计工况扬程（压头）,Pa；为实际工况扬程（压头），Pa；为设计工况轴功率,kW；为实际工况轴功率，kW；为设计工况转速，rpm；为实际工况转速rpm。

当通风系统末端的风量需求降低时，变频装置调节风机的转速，从而减小风量，减少电机的耗电量，根据电工学[1]的知识电机的转速与输入频率的关系为:
(4)
式中为电机转速，rpm；为频率,Hz；为滑差率；为极对数。

大部分的电机的转速是末端传感器所探测到的电信号传给电机，通过改变频率间接改变电机的转速。

一般来说的变化范围不大如将的变化忽略不计就可认为与成正比关系改变就能达到改变电机转速的目的。

2.2变风量通风系统与传统恒风量系统运行能耗比较
某研究院办公楼采用的是主风机与末端小风机联合控制末端办公区的风量，主机与小风机皆采用无级变频节能电机，整个系统属于变风量系统。

各个房间的设计风量与实际需求量如下表：
表2 设计与需求风量比较
注：每人按新风量为30 m3/h，实际需求风量按实际人数计算得到。

其中院长办公室和会议室的使用的不均匀性（指在房间的人数和停留时间），我们考虑一个使用系数，和末端运行时间系数（风机累计运行时间），经过调查分析研究院每周周一开一次会议，而且一般情况其他的时间，院长不在办公室。

所以经过测试，在正常上班时间随机抽测得办公室1在不同档次的风量如表2所示。

很显然在风速档次为6时就可以满足末端的风量需求，由于室内靠空气品质传感器感测污染物的浓度，超过设定的标准值就自动调节末端小风机的转速，最终达到调节风量，使房间的空气达到健康标准。

表3 不同工况下的风量和功率值
经过多次测试发现各房间的风量调节和功率值情况基本上类似于办公室1，
所以估算一下在该变风量系统下的能耗情况，以一周为单位，办公室1、2、3、4的取0.95，取0.5，而会议室和院长办公室的取0.2，取0.4，则有：
总功率,
，所以,而采用传统的恒风量系统，必须满足最小新风量，则有：总功率=，
，所以总功率=；比较两类系统可以发现变风量系统比传统恒风量系统更加节能，在该系统中节能率为37%。

3 小结
很明显变风量系统比恒风量更加节能，而且正在被不断的推广应用。

应该说,变风量通风系统是目前仍在变化和发展中的通风系统,相应地,其概念、分类和应用范围也同样处在变化和发展之中。

我们应以开放和发展的眼光来审视变风量系统。

通风系统本身在施工、运行管理阶段以及主机选择与管道设计的合理匹配也能获得较好的节能效益，我们应该全面认识一个变风量系统所产生的经济效益。

变风量系统的初投资在国外已比定风量系统要小，且更适合BA控制，在国内对
变风量系统的认识正在或者已经发生了改变。

参考文献
[1] 孙志高,马荣生.空调中流体输送系统变频节能经济分析[J].
[2] ASHRAE. ASHRAE Handbook. 1991 HVAC Applications[D].
作者简介：吴华剑(1987- )，男，江西广丰人，硕士，暖通工程师，主要从事暖通空调设计与建筑节能研究。

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