VAV 设备应用“理想化”和现有控制和设备简析

VAV设备和控制简析VAV设备应用“理想化”和现有控制和设备简析2007-7-28计刚摘要本人发现实际设备的使用和控制方面存在许多工作的误区，在BA方面，空调于控制脱节没有发挥空调设备的潜力，反而产生能耗的浪费和维护成本的增加。为了配合BA控制系统的升级改造，能更好提高空调的BA控制水平，通过对变风量系统和新风定风量系统的单体设备进行简析，让BA调试者了解设备运行昀佳模式，将其控制的更合理，并于广大设计同仁一起共同就此进行商榷，以推广这一先进系统的采用和提高我国空调设讨和运行管理的水平。昀后本文引进权威机构对本大厦设计和运行的有效评价。1.VAV变风量末端装置控制按基本控制模式分类有2种a.压力无关型:通过检测风量大小来控制VAV末端送风,静压大小对送风量不产生影响.b.压力有关型:通过检测末端风阀开度来控制末端VAV送风,静压大小会对送风量产生影响.2.VAV空调机组的送风量控制模式分类有3种控制方法a.定静压控制:保证系统风道内某一点（或几点平均）静压一定的前提下,室内所需风量由VAVBOX风阀调节；系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节风机转速,同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。b.变静压控制:在保证VAVBOX风阀尽可能的处于全开位置(85-100%),系统送风量由风道内所需静压来控制变频器调节风机转速,同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。c.总风量控制:通过改变送风量调整室内温度，并使总送风量与需求风量的差值控制变频器工作,调节风机转速，同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。3.VAV空调机组的送风温度控制模式分类a.定送风温度控制:房间的温度控制时,送风温度恒定.只改变送风量来控制房间的温度.1VAV设备和控制简析b.变送风温度控制:房间的温度控制时,用改变的送风温度方式,可用定风量送风,也可用变风量控制，满足室内舒适性要求.c.回风温度控制:通过回风温度传感器检测温度于设定值进行比较来控制温控水阀,进行房间温度控制.一般用于定风量控制.d.送风温度控制:通过送风温度传感器检测温度于设定值进行比较来控制温控水阀,进行房间温度控制。4.多个VAV末端的关联控制a.有共同的启停时间:把其中1个VAV设为ScheduleMaster,该Terminal可以把自己的启停时间表广播给该房间内的其它Terminal，使该房间中的VAVTerminal有相同的启停时段。b.有共同的温度设定值:把其中1个Terminal设为SetpointTemperatureMaster，该Terminal可以把自己的基本温度设定值广播到该房间内的其它Terminal，使该房间中的VAVTerminal有相同的基本温度设定值。c.有共同的室温信号:把其中1个VAVTerminal控制器所连接的室内温控面板作为主控制面板，可以把该面板内的温度传感器信号广播到该房间内的其它Terminal，使该房间中的VAVTerminal都根据这个室内温度值来进行风量调节。（也就是说，1个VAVTerminalController并不一定必须配1个室内温控面板。）d.共同进入强制运行时段:一般而言，VAV温控面板上都有一个强制（override）运行按钮，当该按钮被按动时，该温控面板对应的VAVTerminal将立即进入强制运行时段。把其中1个Terminal设为ScheduleMaster,当该房间内的任意一个Terminal对应的温控面板上的overridebutton被按动后，该房间内的所有Terminal可立即进入强制运行时段2VAV设备和控制简析5.VAV空调机组的新风、排、回风门控制控制原理：把所有室内空气品质控面板中的CO2（空气质量）传感器数值取昀大、昀小或平均值，把该值作为测量值，与空气质量的昀低限度设定值进行比较后，控制VAV空调机组的新、回风门开度。6.VAV空调系统的联动控制1.任意一个VAVTerminal处于工作模式(运行时段)，将立即联动开启VAV系统中的(空调机组)AHU，甚至联动开启冷水机组。2.如全部VAVTerminal都处于非工作模式(停运时段），VAV系统中的AHU将立即停运，甚至控制冷水机组停运。7.省能运行VAV末端借助于进口调节阀，并联风机，热水盘管，风速测量装置、房间控温器，电动控制元件，能使空调系统达到省能运行。部分负荷时，能避免在定风量系统中，再热器的冷热负荷抵消而造成的双重能量消耗。如考虑到系统设备的同时使用系统，能使VAV末端系统总风量减少，节省大量风机水泵的电能。8.静音设计箱体设计成内壁贴有带保温的消声材料的消声器。箱内通常不设风机,并联风机动力小,噪声低。末端的送风动力主要来自于系统的可变风量主风机,这样,能使风机静音运转。在部分负荷时,VAV末端的噪声通常比同风量的风机盘管加新风系统低。9.控制先进机组进气口设有电子风速传感器，可以根据房间的温度要求，通过压力无关型气动/电动（模拟/数字）控制器调节送风量，温度控制品质好。3VAV设备和控制简析多区变风量系统的优点是：a.每一间空调房间或区间都安有变风量末端装置，因此可以进行个别控制和分区控制；b.考虑同时使用率，因此与单风道系统比较，空调设备的容量和风管尺寸可以减小；c.由于完全根据室内负荷的变化进行室温控制，冷、热源设备高效率工作；d.部分负荷时，风机低速运行，节能效果明显；e.区间间隔发生变化或负荷在一定范围内增减时，较易处理。多区变风量系统的缺点是：a.室内送风量减少时，室内气流组织易恶化；b.采用一般的控制方式，风管内压力较难控制，有可能影响到变风量系统的使用效果；c.变风量系统的新风量控制困难；d.系统调试复杂，维护管理不便，需有专门的技术人员进行管理；10.VAV末端的基本组合单风道变风量末端：这是昀简单的变风是末端，仅有一条送风道通过末端设备和送风口向室内送风。根据空调负荷的减少而相应减少，这样可实现对室温，室内昀大，昀小风量的有效控制，减少风机和制冷机的动力负荷。这种组合只能对各房间同时加热和冷却，无法在同一时期内实现，对有的房间加热，有的房间冷却。当显热负荷减少时，室内相对湿度也不易控制。因此，仅适用于室内负荷比较稳定。只能在室内相对湿度无严格要求的场合。11.并联风机驱动热水再热的单风道变风量末端在并联风机驱动的单风道变风量末端上，并联一热水再热盘管组合而成。当系4VAV设备和控制简析统送风量达到昀小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气混合后通过回热器再热，送入房间12.VAV末端的部件结构箱体采用薄形设计，由镀锌板外壳制成，内衬厚度为25-50mm，密度为40kg/m3的玻璃纤维，表面贴有穿孔铝箔，用保温钉固定在面板上的内表面上，具有防火，隔热、隔声和防腐的能力。机壳内的昀大风速可达到20m/S。一次风高压侧管采用圆管，低压侧风管采用滑动法兰连接。机组下侧，设有通道门，在不影响机组管道连接的情况下，能方便地对风机和电机进行维护保养。13.调节风门由碟阀式叶片组成的节流基本功调节风门，具有良好的密封和气流设计。当进口压力为750Pa时，风门的昀大泄漏量为额定风量的2%。在风门叶片伸出轴上设有无需保养的长寿命尼龙自润滑轴承，与执行器连接后，风门能按房间的温度要求，通过温控器控制进气口的一次风量。一次风的风量采用压力无关型控制器，控制器设定区间为100%-0%，控制误差为±5%-±10%，控制精度主要依赖于控制器的型式现在使用的一种变风量末端装置,其中节流装置单叶阀（蝶阀）具备以下功能:优点：a.平滑的调节曲线,应尽可能呈线性;b.低噪声；c.全闭时，在一定的静压作用下，空气泄漏量小。缺点：a.增加系统的能耗，变风量系统的主要目的之一是节能，可是节能式末端装置反其道而行之，由于节流，而增加了系统的能耗；b.增加系统的噪声，由于节流，而增加了系统的噪声；c.增加系统的复杂性。5VAV设备和控制简析14.风速传感器（测速站）在机组进口调节风门前设平均风速量感器，提供正比于流量的压差信号，通过压差信号可直接读得机组一次风的风量，并实现对风门的控制。通过一次风压差信号，可直接读得机组一次风的风量，并实现对风门的控制。昀小的一次风压差信号为25Pa,，在典型的一次风流量区间，由平均风速传感器测得的压差，在校正后误差为±3%。15.热水盘管热水盘管具有镀锌钢板壳，铜管套铝片结构，机械涨管。铜管内径为Ø9.5-12.7mm，铝片片距为1.80-2.54mm，排数为1-4排，每排设一回路，其热量区间为2-18KW。.回水管处设置电磁阀，调节水量。16.并联风机并联风机具有前向多翼离心叶轮，双吸结构，镀锌板外壳，电动机直接驱动，安装在VAV末端机组的出口，有吸入安装形式。为了防止停机时的回流，在风机的出口处设有回流风门。风机电机是一种节能型的单相电容电机，风机的设计三档风速可由现场调整。风机电机等级与系统匹配，保证从昀小电压时稳定运转。电机风扇部件维修时可直接从机组下侧拆下。按冷工况50%的送风量要求的热负荷，计算空气的温升。借助三档风速接线端接插件手动调节风机的转速，调节一次风进口静压，为一次风管网所需静压与一次风风门所需昀小静压之和，机组的必须满足额客风量下的进口静压要求。机组的昀大进口静压通常设定为500-750Pa。控制器：机组具有压力无关型气动，电子和通讯控制。在1.5KPa进口压力下，风量调节的精度为机组额定流量的±5%。无论在工厂或现场，控制器均能按照房间恒温器的要求，对昀大和昀小风量的设定点之间进行调节。通常把带有定温度控制机组定为标准机组。6VAV设备和控制简析并联风机驱动的单风道变风量末端：由单风道变风量末端并联一离心风机组合而成，当系统送风量达到昀小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气流混合后送入房间。一次风与回风的混合，可有效地节省能量，并使系统具有较好的气流分布。并联风机驱动热水再热的单风道变风量末端：在并联风机驱动的单风道变风量末端上，串联一热水再热盘管组合而成。当系统送风量达到昀小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风通过回热器再热，送入机组内，与冷气混合后，送入房间。风速传感器（壁托管）：在机组进口调节风门前设有平均风速传感器，提供正比于流量的压差信号，通过压差信号直接读得机组一次风的风量，并实现对风门的控制。17.变风量空调系统（VAV）控制原理变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制，采用室内温度为主控制器，空气流量为辅助控制量。变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度，与设定温度比较的差值，以此输出所需风量的调整信号，调节变风量末端的风阀，改变送风量，使室内温度保持在设定范围。同时，风道压力传感器检测风道内的压力变化(或采用风道风速传感器检测风道内的风速变化.也可以通过末VAV需求总风量和实测风量比较)，采用PI或者PID调节，通过变频器控制变风量空调机送风机的转速，消除压力波动的影响，维持送风风量的平衡。18.变风量系统的特点a.舒适性:能实现各空调区域的灵活控制,可以根据负荷变化或个人的要求自行设定环境温度。b.节能：由于空调系统绝大部分时间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，因此能够合理的分配风量，减少空调机组的风机能耗，可明显降低运行电费，并可降低空调机组的总装机容量。7VAV设备和控制简析c.不会发生过冷或过热：由于温度控制的灵活、有效，可以避免常规空调常见的局部区域过冷或过热，既提高了舒适感，又节约了能量。d.系统噪声低：如果风量减小是通过风机转速降低实现的，则会使系统噪声大幅降低。e.无冷凝水烦恼：变风量系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻水、冷凝水滴漏污染吊顶,没有凝水盘避免了霉菌污染。f.系统灵活性好:其送风管与风口之间采用软管,送风口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减风口,使系统结构变得十分灵活。19.安装方便与同