变风量空调系统及控制

1、VAV系统是多区空调的一种代价较高的控制 方式。其制冷和加热系统同步性和灵活性都比 较高。 2、典型的VAV系统最大的优点是可从灯光、人 员、阳光和设备的转换中获取能量，。可大大 节省风机、冷冻机、加热器、辅助设备及管道 设备购买的开销。节能效益比增加VAV 末端设 备，风机控制器等所需费用要大的多。 3、典型的VAV系统实际上是个自我平衡系统。 网络越复杂，静压和风量控制的要求就越高。
VAV系统的分类




VAV系统的种类很多，但可归纳为三种基本类 型： （1）．完全意义上的VAV系统，其末端装置与 风机的调节是同步的。 （2）．旁通类型的VAV系统，其旁通风管末 端是与定风量风机相连的。 （3）. 变速电机类VAV系统，通过改变风机 运行曲线(如多极电机、绕线转子电机、变频调 速电机等)的方法来调节送风量。 第一、二种类型的VAV系统，多为小型VAV系 统，其制冷量在10冷吨至 60冷吨范围之间。
4.8、变风量空调系统
变风量空调系统（VAV系统：Variable Air Volume system) 4.8.1、概述 定风量空调系统（CAV系统：Constant Variable Air Volume system ） VAV系统诞生在美国 与CAV系统比，可节能30~70% 优点：灵活性好、易于改扩建、尤其适用于格 局多变的建筑
性能优良的VAV系统具有的特征
5、节能途径：(不适用于旁路系统) （1）、根据风机驱动形式和能耗下降合理选取风机电 机功率，使风机长期运行于低风量状态下，减少风机的 功耗。 （2）、在VAV系统调节过程中，加热器和水泵能耗下降。 （3）、从“自然冷却”方式中获益。 1）、在最小新风量时，送风流量小，混风温度较低。 2）、由于某些低负荷区域维持在最小风量，送风管道 内的低流量送风因环境温度而上升，这样可减少再加热 使用的能量。由于通过的风量较少，过滤器的寿命将显 著的延长。 （4) 对不使用的区域，可停止该区域的制冷与通风。
4.8.4、VAV空调系统特点
节能效果好 可实现各局部区域的灵活控制（可减少制 冷和供热负荷15~30左右） 室内空气分布均匀，送风温度可降低…。 通过自控，按实际需求运行，降低电耗。 湿度控制能力略差，但足以……..。 增加了系统静压、最大/小风量、室外新 风量的控制环节，成本提高。
风机型ＶＡＶ末端装置
在末端装置中增加了加压风机构成的系统叫风机 型ＶＡＶ末端装置。根据加压风机和变风量阀 的排列方式可分为串联风机型和并联风机型。 串联风机型指风机和变风量阀串联内置，一次 风通过变风量阀，又通过风机加压；并联风机 型是风机和变风量阀并联内置，一次只通过变 风量阀，而不需要通过风机加压。这种末端装 置工作时，室内温度分布和气流条件变好，但 设备成本和运行成本提高，可靠性有所下降。

节流型变风量末端主要是指利用风阀的节 流作用来改变通过该末端的送风量以适应 该区域室内负荷变化来维持区域内空调参 数恒定的末端形式。节流型变风量空调箱 包括单风道变风量末端和双风道变风量末 端两种。
单风道变风量末端
双风道变风量末端
风机动力型变风量末端
变风量空调箱， 分为箱体与控制两部分
性能优良的VAV系统具有的特征
6. 在满负荷情况下，VAV系统有较大的 噪声，在非峰值时噪声较小。 7. 同时制冷、加热，无季节转换。 8. 中央空调设备不需分区控制。

是否采用变风量（VAV）
VAV系统适合多房间且负荷有一定变化的建筑。 对于负荷变化较小的建筑物采用VAV系统的意义 不大。 VAV系统容易产生噪声问题，那么对于影剧院和 电台录音棚这类声学效果要求较高的场合，可 能最好不要采用VAV系统。 设计人员在方案设计中要综合各方面因素（建 筑物用途、建筑格局、室内负荷变化特点、工 程造价、系统运行维护以及业主对将来改扩建 的考虑等等），进行技术经济比较决定是否采 用VAV系统。
电动调节阀
风管温 度传感
风管湿度 传感器
加湿电动 调节阀
压差 变送 器
变风量空调系统
4、单风管送回风联动的VAV系统 可通过空调区分支风管上的VAV box与回风管上的VAV box联动控制调节风 送量、回风量之差来实现控制空调区的静 压。 5、单风管旁通式VAV系统 工作：室内负荷变化—新风减小—多余风 量从旁通管口排出，与室内回风返回空调 机组。（简、恒温）
3）、典型的VAV系统实际上是个自我平衡系 统，只有在静压控制和风量调整不充分时， 该特点才不明显。网络越复杂，静压和风量 控制的要求就越高。当满负荷送风量远远大 于实际负载的需要时也难以实现自平衡的特 点。在定风量系统和再加热系统中附加制冷 和加热所造成的风机耗能也值得注意。 4）、VAV系统可以较少的代价自由重新划分 区域或增加新的负荷，只要这个整个系统可 承受所增加的负荷且该负荷不超过最初设计 的峰值。但这个特点不适用于旁路系统。
标准型变风量箱主要用于中低压单风道系统，可采取多种控制方式， 配有热水加热盘管或电加热盘管、送风管道消声器、多出口静压箱
RF-1改进型圆进风口变风量末端可配以气动控制、模拟式电子控制、 直接数字式控制（DDC）等多种控制方式。由于RF-1改进型的机组 尺寸较小，占用吊顶空间位置少
变风量空调系统

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4.8.3、 VAV变风量系统原理图
DDC变频控制柜 风压传感器 (系统2/3处) 送风 管道
新风调节阀
变风量空调机组
VAV 框
F
VAV -BOX
风流 量传 感器
F
VAV -BOX
风流 量传 感器
F
VAV -BOX
风流 量传 感器
F
VAV -BOX
风流 量传 感器
F
新风 管道
回风调节阀 回风 管道
一种普通型ＶＡＶ末端装置外观结构
再热型ＶＡＶ末端装置
在普通型ＶＡＶ末端装置上的基础上增加 了再热（冷）装置，就构成再热型ＶＡＶ 末端装置。在风量统计的范围内，通过调 节风门控制空调区温度，在风量调节到最 大极限值时， 但温度仍达不到设定 值时，通过ＤＤＣ将加热器开启，控制风 量调节空调房间温度来达到设定值。
ＶＡＶ空调系统特点
ＶＡＶ空调系统有以下主要一些特点 （１）节能效果好 变风量系统的末端装置可随着被调控区域的实际负荷需 求来改变送风量。 （２）可实现各局部区域的灵活控制 与ＣＡＶ系统相比，ＶＡＶ系统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，由此可减少制冷和供热负荷１５－３０％ 左右。 （3）、末端装置的送风散流器诱导率比较高，室内空 气分布均匀，送风温度可降低，风管尺寸可减小，末端 装置的数量可减少。 （4）、通过自动控制使空调和制冷设备按实际负荷需 求运行，降低了电耗。
原理 空调系统能量平衡方程 Q G 式 1.01 Tn T0 ) (

G_送风量 Q_负荷

室内温度
送风温度
VAV系统由共用或分立的送风系统、风温控制 器及辅助加热系统组成。变风量调节—通过改 变送风量达到控制房间温度的一种控制策略。
•变风量系统是通过变风量末端调节末端风量来保证房间 温度，同时变频调节送、回风机来维持系统的有效、稳定 运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新 风能源的一种高效的全空气系统。
6、 VAV系统变风量末端装置与控制
末端装置分类： 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。 按照是否补偿压力变化，有压力有关型和压力无关型。 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。当末端入口 压力变化时，通过末端的风量会发生变化，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，时间滞后一些。
VAV系统变风量末端装置与控制
末端装置—特殊调节风量的送风装置 （1）普通型VAV末端装置 组成：湿度传感器+电动调节风门+风速传感器+ 控制器 使用调节风门控制室内温度 （2）再热型VAV末端装置 在普通型VAV末端装置上增加了再热（冷）装置。 （3）风机型VAV末端装置 在末端装置中增加了加压风机

VAV系统变风量末端装置与控制



VAV系统的运行中，通过特殊的送风装置来调节风量， 这类送风装置叫末端装置。末端装置一般有以下几种类 型： １）普通型ＶＡＶ末端装置 普通型ＶＡＶ末端装置主要由温度传感器、湿度传感器、 电动风门，风速传感器、控制器等部件构成，通过调节 风门来控制空调房间的温度。 温度传感器测出的温度信号送给ＤＤＣ经过与设定值进 行比较，取出偏差送给控制器经过算法处理后输出控制 调节电动风门的开启度来调节空调区温度。下图给出一 种普通型ＶＡＶ末端装置外观结构图。
VAV系统组成：变风量空调机组+变风量末 端装置 末端装置组成方式不同，对应地组成不同 结构的VAV空调系统。 1、单风管VAV空调系统 2、单风管再加热VAV系统 3、一个VAV空调机组的DDC控制

单风管VAV空调系统
单风管再加热VAV系统
4.8.3、 一个VAV空调机组的DDC控 制
风流 量传 感器
变风量空调机组
VAV系统的末端控制
微压差风流量信号 至变风量 空调机组 DDC 控制器 电动调节阀 控制信号
环境温度和设定参数信号
变风量空调系统的冷热源

风冷变频热泵冷水机组
VAV实验室的构成
变风量空调系统监控点配置
空调机组立体结构
制冷机组立体结构
新风机组实物
性能优良的VAV系统具有的特征
性能优良的VAV系统具有的特征

4、VAV系统可灵活地重新划分区域或 增加新的负荷，只要这个整个系统可承 受所增加的负荷且该负荷不超过最初设 计的峰值。VAV末端装置应考虑到风口 尺寸，使用风管末端连接口(从大楼周边 的通风口引出或从某些独立风机系统引 出)，方便不同接口的需要，同时也消除 了管道末端的功能限制。
设计良好的典型VAV系统应具备特征
1）、与周边加热系统结合在一起VAV系统是多区 空调的一种代价较高的控制方式。其制冷和加 热系统同步性和灵活性都比较高。 2）、典型的VAV系统最大的优点是可从灯光、 人员、阳光和设备的转换中获取能量，可达到 峰值负载总和的30％。这样，可大大节省风机、 冷冻机、加热器、辅助设备及管道安排的开销。 从这些地方节省下的费用比增加VAV 末端设备， 风机控制器等所需的开销多得多。





（5）、变风量系统实际上可以不作系统风量平衡调试， 就可以得到满意的平衡效果，末端装置上的风量调节可 以手动设定在一个确定的空气量上，系统风量平衡只要 调节新风、回风和排风阀就可以了。 （6）、和定风量再热系统相比，ＶＡＶ系统对室内相 对湿度的控制质量要查一些，但对于一般民用建筑， 对湿度的控制完全能满足要求。 （7）、ＶＡＶ系统中增加了系统静压、室内最大风量 和室内最小凤量、室外新风量等控制环节，设备成本会 提高。 目前，VAV空调系统的设备费用：280~300元/平米， VAVBox的一个点约0.5~0.6万，一个DDC控制 VAVBox。
典型的VAV系统
变风量空调系统
室内参数改变或重新隔断，只需更换支管、 末端装置、移动风口位置 调节过程：采用一次回风或多变量集中空 调系统，每个房间设一个或多个边风量送 风口，一个回风口。房间温度控制器控制 末端装置送风量，根据各送风口的送风量 调节风机转速，实现节能运行。

4.8.2、变风量空调系统基本原理

所谓定静压控制，是在送风系统管网的 适当位置（常在离风机2/3处）设置静压 传感器，在保持该点静压一定值的前提 下，通过调节风机受电频率来改变空调 系统的送风量。

当空调负荷减小，相应地空调系统风量需要减小时，部分房间或 空调区域的变风量末端装置开度关小，此时系统末端局部阻力增 加，管路综合阻力系数增加，管路特性曲线变陡，工况点由A→B， 风量有QA→QB。根据理论分析，对于定静压变风量系统，风机 功率的减小率基本上等于风机风量的减小率。当风机风量全年平 均在60%的负荷下运行时，此时风机功率节约不到40%。定静压 控制目前仍作为一种主要的控制方法在变风量系统中得到普遍采 用。如果送风干管不是一条，则需设计多个静压传感器，通过比 较，用静压要求最低的传感器控制风机，风管静压的设定值一般 在250-375Pa之间。