VAV变风量空调系统难点解析要点

VAV变风量空调系统难点解析

第一节 VAV空调系统概述

变风量VAV 中央空调是指空调系统根据区域负荷变化和要求，自动调整送风量的一种空调系统。其最大优点是节能显著，素有“节能之王”的美称；同时还具有使用舒适灵活，可用新风作冷源等优点。

变风量空调系统60年代起源于美国，自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展，最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。经过十几年的普及和发展，目前变风量空调系统已占据了欧、美、日集中空调系统约30％的市场份额，并在世界上越来越多的国家得到应用。

变风量空调系统由变风量空气处理机组、新风/排风/送风/回风管道、变风量末端、房间温控器等组成，其中变风量末端是该系统最重要部分。

末端各区域的新风均由空气处理机组提供，为了保持室内空气清新，使用VAV的办公楼一般均禁止吸烟，也禁止随意打开窗户，以防破坏室内风平衡。

由于本项目办公区域采用吊顶回风，故在内装时需考虑回风顺畅、保证空气循环，不要将空间绝对封闭，应留出回风口。

第二节 VAV空调系统的特点及优势

变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要在以下几个方面：

1.节能

由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此可大幅度减少送风风机的动力耗能；同时在确定系统总风量时，还可以考虑一定的同时使用情况，所以能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。对不同的建筑物同时使用系数可取0.8 左右可以节约空调系统的总装机容量10%—30% 左右。有关文献介绍VAV 系统与定风量系统相比大约可以节能30%—70%，据实际测算当风量减少到80% 时，风机耗能将减少到约51% ；当风量减少到50% 时，风机耗能将减少到约15%；若全年空调负荷率只有60% 时，变风量空调系统可节约风机动力耗能75%。例如对于商场以空调机组每周运行100小时计，单位装机容量的节电量一年可达4000 度/Kw；对于写字楼以每周运行60小时计，单位装机容量的节电量也可达2300度/kW。节电效果相当可观，同时还延长了机组使用寿命。

2.舒适性高能实现各局部区域的灵活控制

可以根据负荷的变化或个人的要求自行设置环境温度，与一般空调系统相比能更有效地调节局部区域的温度，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象，并由此可以减少制冷和供热负荷15%—30%。

3.新风作冷源

因为变风量空调系统是全空气系统，在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，消除室内负荷，能大幅度减少制冷机的能耗，亦可改善室内空气质量，并且没有风机盘管凝水问题和霉菌问题。

4.系统的灵活性较好

易于改扩建，尤其适用于格局多变的建筑，例如出租写字楼等。若采用带VAV空调箱装置的变风量空调系统，其送风管与风口以软管连接，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当增加风口，当室内参数改变或重新隔断时可能只需要更换支管和末端装置，移动风口位置，甚至仅仅重新设定一下室内温控器。而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中，任何小的局部改造都显得很困难。

5.系统噪声低

风机盘管系统存在现场噪声，而变风量空调系统噪声主要集中在机房，用户端噪声较小。

6.提高管理智能化程度

采用自动化控制系统的变风量空调系统，可以实现计算机联网运行，接入到厂区整个自控系统中，从而提高管理智能化程度。

7.减少综合性初投资

由于增加了系统静压控制以及VAV空调箱等环节，设备控制上的造价会有所提高。但由于变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布，使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转移，从而使系统的设计总送风量减少，因此可以减小空调系统的设备容量，系统综合性初投资不一定会增加，甚至可以降低。

8.变风量空调系统结构简单，维修工作量小，使用寿命长。

第三节VAV空调系统的技术方案

3.1 原设计中VAV空调系统的优缺点

原设计定静压控制的优缺点

由于VAV空调系统是为了实现运行节能，在CAV系统的基础上发展而来的。运行节能水平是VAV 空调系统成功与否的决定因素。

本项目VAV空调系统采用了定静压控制，在AHU出来的主风道70%处，设一静压点，调试时定静压值，用定压点的压力确定AHU风机转速。定静压控制法的特点是控制简单，但存在下列缺点：1）静压波动影响：运行时，静压测定值可能产生波动，使风机转速不稳定。在中小型系统中，末端装置的风发调节对于静压测定值的稳定也有很大影响。

2）静压设定值的确定：为保证末端装置的最大负荷状态，静压设定值一般不低于300Pa。但在部分负荷时，如保持300Pa以上的静压值，末端装置一次风阀的开度往往很低，风阀在高静

压、低开度下运行，不仅使风机运行能耗增加，还会产生气流噪声。

由上可知，如果静压值的设定可以随末端负荷水平调整，则可以解决定静压法的缺点，也可以进一步提高节能水平。因此建议采用定静压动态控制方案。

3.2 VAV变风量空调系统控制策略优化

VAV系统风量的控制策略是VAV系统成败的关键，传统的常用的VAV系统控制策略有三种：定静压、总风量、变静压，但应用得较多的是定静压，总风量和变静压应用得相对较少，因为它们各自都存在自己本身无法解决的问题，总风量法必须基于准确无误的风量曲线，但得出精确的风量曲线是非常困难的；变静压法可以使系统运行在最节能的状态下，但由于使用了阀位反馈控制方式，风阀的动作和反应是非常慢的，因此，系统在负荷变化较大时，系统会出现较大的波动，系统需要比较长的时间才能达到稳定。因此，虽然定静压众所周知并不是最节能的控制方式，但以往人们出于对VAV系统的不了解，出于对总风量和变静压控制效果和稳定性的担忧，大多数项目最终都退而求其次，选择简单的定静压控制方式。

但随着我们对VAV系统认识的深入，随着对楼宇节能要求的不断提高，我们现在迫切需要一种既最节能，又能使VAV系统迅速达到平衡，而且系统稳定性必须有保障的控制方式，依赖在业内10多年的VAV 工程经验，通过在多个真实项目工程实例的成功应用，总结得出有我们自己特色的VAV控制方式：总风量＋阀位重置＋定静压保护，我们叫它为定静压动态控制方案，该方式可使在同一个VAV系统中，发挥三种控制方式的优点，同时又相互弥补了各自的缺点，使我们最终可以得到快速、节能、稳定的VAV系统。

3.2.1 传统VAV系统风量的控制策略比较－定静压控制

首先先介绍一下传统的三种控制方式：

根据伯努利定律，气体流动时，两断面处所具有的总能量之差等于流体所流过的管路损失。即：

式中， P V1一 1 断面动压；

P V2 一 2 断面动压；

P S1 一 1 断面静压；

P S2 一 2 断面静压；

h f1-2 一 1、2 断面间的阻力损失。

若动压差（PV1一PV2）与阻力损失hf1-2相等，则两断面的静压可保持不变。定静压控制就是通过