变风量系统的控制

二、VAV系统控制概述 系统控制概述
为保障VAV系统使用功能的完成，一个完善的VAV控制 为保障VAV系统使用功能的完成，一个完善的VAV控制 VAV系统使用功能的完成 VAV 系统包含五个控制环路——室温控制、总风量控制、 ——室温控制 系统包含五个控制环路——室温控制、总风量控制、送回 风量匹配控制、 风量匹配控制、新风量控制及送风温度控制 总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程： 总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程： 20世纪80年代前开发了定静压定温度法 20世纪80年代前开发了定静压定温度法 世纪80 90年代前期则开发了定静压变温度法（CPT， 90年代前期则开发了定静压变温度法（CPT，Constant 年代前期则开发了定静压变温度法 temperature） Pressure Variable temperature） 90年代后期开发了变静压变温度法（VPT， 90年代后期开发了变静压变温度法（VPT，Variable 年代后期开发了变静压变温度法 Pressure Variable temperature
单风管再加热VAV空调系统
单风管送回风机连动VAV空调系统
新风
排风
变频风机
VAV
室温传感器 变频风机
图5-18
单风管送回风机连动VAV空调系统
该系统可保持室内静压不变。对于一定的室内静压， 该系统可保持室内静压不变。对于一定的室内静压， 送回风量之差应为某个恒定值此。 、送回风量之差应为某个恒定值此。同房间的送风 管上的VAV box与回风管上的 与回风管上的VAV box联动调节可以 管上的VAV box与回风管上的VAV box联动调节可以 保持送回风量之差不变。这要求在送风机调节的同时， 保持送回风量之差不变。这要求在送风机调节的同时， 回风机也随之调节。 回风机也随之调节。这种系统在有洁净要求的工业生产 车间以及要求较高的办公场所可以使用
单风管旁通式VAV空调系统
当室内负荷变化时，送入室内的风量减少， 当室内负荷变化时，送入室内的风量减少，多余的风量通过旁 通口进入吊顶，与室内回风一起回到空调器， 通口进入吊顶，与室内回风一起回到空调器，实际上系统的总 风量并未改变，因此节能效果有限，严格意义上来说不算VAV VAV系 风量并未改变，因此节能效果有限，严格意义上来说不算VAV系 统。但这种形式可以满足各房间热舒适性及工业生产的恒温要求 且系统简单，成本低廉。 且系统简单，成本低廉。
风机
一次冷风
一次冷风
5．VAV系统控制概述 VAV系统控制概述 VAV系统的型式很多 控制方式随之不同。 系统的型式很多， VAV系统的型式很多，控制方式随之不同。我们仅对应用最为广 最有代表性的单风管VAV空调系统进行讨论。 VAV空调系统进行讨论 泛，最有代表性的单风管VAV空调系统进行讨论。它包含了 VAV系统控制的核心思想 系统控制的核心思想。 VAV系统控制的核心思想。 为保障VAV系统使用功能的完成，一个完善的VAV VAV系统使用功能的完成 VAV控制系统包含 为保障VAV系统使用功能的完成，一个完善的VAV控制系统包含 五个控制环路—室温控制、总风量控制、送回风量匹配控制、 五个控制环路—室温控制、总风量控制、送回风量匹配控制、 新风量控制及送风温度控制。 新风量控制及送风温度控制。 室温控制在末端装置中完成。基本任务是VAV box根据室内温 ①室温控制在末端装置中完成。基本任务是VAV box根据室内温 度的温差调节送风量，以满足室温的要求。 度的温差调节送风量，以满足室温的要求。 总风量控制是VAV系统控制的核心。 VAV系统控制的核心 box进行风量调节 ②总风量控制是VAV系统控制的核心。当VAV box进行风量调节 送风管网的流量及阻力特性都在发生变化。 时，送风管网的流量及阻力特性都在发生变化。总风量调节 的目标就是实时辨识送风管网的流量及阻力特性， 的目标就是实时辨识送风管网的流量及阻力特性，然后确定 风机应有的工作状态点，使风机与管网特性实现良好的匹配。 风机应有的工作状态点，使风机与管网特性实现良好的匹配。 总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程： 总风量控制方法的发展大致经历了以下3个过程：
变风量系统的控制
六十年代 变风量空调技术在美国诞生,末端气动型, 变风量空调技术在美国诞生,末端气动型,风机节流控制 七十年代 能源危机（ crisis） 中东战争 能源危机（energy crisis）, ASHRAE积极响应能源之星计划(energy Star)， ASHRAE积极响应能源之星计划(energy Star)，大量推 积极响应能源之星计划 广变风量技术 现在 变风量技术已经成为主流的中央空调系统技术，美国90 变风量技术已经成为主流的中央空调系统技术，美国90 ％以上的大型项目中采用变风量空调技术
SHENZHEN TV CENTER 深圳电视中心 中国深圳，２００3 （中国深圳，２００3年）
235套 BOX， 235套VAV BOX， 153套变风量调节阀 153套变风量调节阀 采用主要部件美国进 口、国内组装的皇家 变风量箱及风阀产品 ，配备自控设备
第一部分 变 风 量 空 调 系 统 一 般 介 绍
第一部分 变 风 量 空 调 系 统 一 般 介 绍
2、工作原理 通过改变空调区域的送风量来调节室内温湿度的全空气系统。 通过改变空调区域的送风量来调节室内温湿度的全空气系统。 Q = C · ρ · qv（Tn-Ts）
式中：C—空气的比热容，KJ/（Kg·°c）； 式中： 空气的比热容，KJ/（Kg ° 空气的比热容 ρ—空气密度，Kg/m3； 空气密度， 空气密度
最常用的VAV装置原理图
主要由室内温度传感器、电动风阀、控制板、 主要由室内温度传感器、电动风阀、控制板、 风速传感器等部件构成。 风速传感器等部件构成。
温度传感器
气流
铁丝网 风速传感器 控制用IC板 室内温度传感器 风阀用电机
图5-20
VAV装置原理图
FPB（Fan Powered Box）
• 其特点是根据室内负荷由VAV装置调节一 次送风量，同时与室内空气混合后经风机 加压（或一次空气不经风机加压与加压室 内空气并联）进入室内，以保持室内换气 次数不变。该方式加设了风机，成本提高， 可靠性、噪声等性能指标有所下降 • 装置图如下图所示
• 1、 VAV系统的型式 • 2、 VAV末端装置 末端装置
1、VAV系统的型式
• • • • 1）单风管VAV空调系统 2）单风管再加热VAV空调系统 3）单风管送回风机连动VAV空调系统 4）单风管旁通式VAV空调系统
单风管VAV空调系统
新风 排风 VAV 变频风机wenku.baidu.com室温传感器
图5-16
单风管VAV空调系统
新风 排风 VAV 变频风机
排入吊顶 室温传感器
图5-19
单风管旁通式VAV空调系统
2、VAV末端装置 末端装置
• VAV空调系统的运行靠称为VAV末端装置 的设备来根据室内要求进行送风量控制。 同时向系统控制器SC（System Controller） 传送自己的工作状态，经SC分析计算后发 出控制风机变频器的信号。根据系统要求 风量改变风机转速，节约送风动力 • 最常用的VAV装置原理如图5-20所示
单风管再加热VAV空调系统
该方式能在系统达到最小风量时，通过再热盘管的调节， 该方式能在系统达到最小风量时，通过再热盘管的调节， 保证室内的温度不出现过冷或过热状态，充分保证室内舒适度。 保证室内的温度不出现过冷或过热状态，充分保证室内舒适度。
新风 排风 变频风机 VAV 室温传感器 再加热器
图5-17
FPB装置图
风机 送入室内
加热盘管 室内空气 VAV装置 一次处理空气
图5-21
FPB示意图
风机动力型变风量末端产品介绍
风机动力型变风量末端包括风机串联型变风量末端和风机并联型变风 量末端，两者的设备结构、运行规律和应用场合都不相同. 量末端，两者的设备结构、运行规律和应用场合都不相同. 风机串联型 吊顶回风 风机 吊顶回风 风机并联型
1、定义 变风量系统（VAV， System） 变风量系统（VAV，Variable air volume System）的基本 思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时， 思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时，自 动调节空调系统送入房间的送风量，使通过空气送入房间的负荷 动调节空调系统送入房间的送风量， 与房间的实际负荷相匹配， 与房间的实际负荷相匹配，以满足室内人员的舒适要求或工艺生 产的要求。 产的要求。同时送风量的自动调节可以最大限度地减少风机的动 节约运行能耗。 力，节约运行能耗。
qv—送风量，m3/S； —送风量 送风量， /S；
室内温度， Tn—室内温度，°c ； 室内温度 送风温度， Ts —送风温度，°c； 送风温度 吸收（ Q—吸收（或放入）室内的热量，KW。 吸收 或放入）室内的热量，KW。
假定送风温差不变，则热量/冷量仅与风量有关。 假定送风温差不变，则热量/冷量仅与风量有关。
SHANGHAI INFORMATION BUILDING 上海信息枢纽大楼 中国上海，２００１年 （中国上海，２００１年）
1200套 BOX全部采用美国进口 1200套VAV BOX全部采用美国进口 的皇家RSV单风道变风量箱， RSV单风道变风量箱 的皇家 RSV单风道变风量箱，自控设 备运达皇家空调美国工厂后， 备运达皇家空调美国工厂后，在美国 工厂进行整合和进行参数设定
1100套 1100套VAV BOX 全部采用主要部件美 国进口、国内组装的皇家RSV RSV单风道变 国进口、国内组装的皇家RSV单风道变 风量箱，自控设备运达广州工厂， 风量箱，自控设备运达广州工厂，在广 州进行整合和进行参数设定
厦门国际银行大厦的 《高层集中空调工程的创新技术》 高层集中空调工程的创新技术》 项目2002年荣获中国安装协会 项目2002年荣获中国安装协会 2002 第六届科技成果一等奖
VAV系统的特点：
1）控制灵活，可根据负荷的变化或个人的舒 适度要求调节个性化的工作环境，能适应 多种室内舒适性要求 2）自动调节送入各房间的冷量，系统内各用 户间可以按实际需要调配冷量，减少投资 3）室内无过冷过热现象，由此系统运行时可 减少空调负荷15%—30%左右 4）节能
一、VAV系统的型式与构成 系统的型式与构成
在每个房间入口处支管上安装称为VAV box的送风量调节装 在每个房间入口处支管上安装称为VAV box的送风量调节装 置。空调器根据系统用户实际运行所需的总风量对风机进 行变速调节。该方式系统设计简单，应用范围最广。 行变速调节。该方式系统设计简单，应用范围最广。变速 的方式一般采用变频调节。当室内负荷降低到一定程度时， 的方式一般采用变频调节。当室内负荷降低到一定程度时， 过低的送风量会使室内的气流组织变差，室内温度场、速 过低的送风量会使室内的气流组织变差，室内温度场、 度场的不均匀度增加。因此，送风量不宜再减少。 VAV系 度场的不均匀度增加。因此，送风量不宜再减少。对VAV系 统应有最小风量的限制，此限制值一般设定为总风量的60 统应有最小风量的限制，此限制值一般设定为总风量的60 ％。当空调负荷低于最小风量对应的负荷时 当空调负荷低于最小风量对应的负荷时， ％。当空调负荷低于最小风量对应的负荷时，室内温度的 调节不采用调节风量而采用调节送风温度的方法。 调节不采用调节风量而采用调节送风温度的方法。单风管 VAV系统此时要适应各房间的温度调节是有困难的。为克服 VAV系统此时要适应各房间的温度调节是有困难的。 系统此时要适应各房间的温度调节是有困难的 这一缺点，产生了单风管再加热VAV空调系统。 VAV空调系统 这一缺点，产生了单风管再加热VAV空调系统。
八十年代 首批智能建筑中应用, 首批智能建筑中应用,没有达到预计节能效果 九十年代 技术交流增加,设计施工逐渐成熟， 技术交流增加,设计施工逐渐成熟，开始了解变风量 系统的特点 现在 处于一个飞速发展的阶段
XIAMEN INTERNATIONAL BANK PLAZA 厦门国际银行大厦 中国厦门，２００1 （中国厦门，２００1年）