超高层建筑变风量空调集成施工工法

1、超高层建筑变风量空调集成施工工法广州市机电安装有限公司、广州市第一建筑工程有限公司何伟斌、李伟明、何国柱、谢延庆、袁朝斌、郑雄清、李越明、彭小斌1. 前言近年，超高层办公建筑空调普遍采用变风量空调系统(以下简称VAV空调系统)，但VAV空调系统设计、施工、管理较复杂，变风量空凋系统运行成功与否，取决于空调系统设计是否合理、变风量末端装置的性能优劣以及控制系统的整定和调试。其中合理的系统设计是基础，末端装置的性能优劣是关键，控制系统调试是重点难点。要发挥系统最大性能，需对VAV空调系统的施工过程严格技术管理，鉴于目前对VAV空调系统的实施阶段没有系统化的流程，我司成立技术攻关小组，从空调专业、自

2、控专业对VAV空调系统的深化设计、施工、调试等关键技术方面进行研究和技术集成攻关，制定出VAV空调系统实施阶段施工技术应用措施，解决我司对VAV自控专业实施（设计、调试）能力薄弱问题，真正成为VAV空调系统实施技术集成商。使VAV空调系统的施工能得以顺利进行，效果达到设计要求，使用单位满意。2. 工法特点2.1 从保证VAV空调最终运行效果满足空调设计和使用要求出发，将系统实施专业性最强的空调专业和最复杂自控专业进行研究和技术集成融合。2.2 将VAV空调系统在工程项目实施阶段的施工技术，按施工顺序科学划分为VAV空调系统深化设计技术、VAV空调系统安装技术、VAV空调系统调试技术三大关键核心

3、技术。2.3 制定VAV空调系统集成施工工艺流程，包括VAV空调系统深化设计、VAV空调系统安装、VAV空调系统调试的实施流程,明确技术实施路线。2.4 VAV空调系统风量采用变静压法控制，变风量末端装置(以下简称VAVBOX)采用双回路串级控制。2.5 明确了VAV空调系统自控系统施工安装技术要求,包括压力传感器、温度传感器、空气质量传感器、流量传感器、执行器等部件安装技术，保证VAV空调自控系统运行。2.6 明确了VAV空调系统调试内容和方法，包括系统联合运行功能验证项目和方法，明确了VAV空调系统验收标准，便于VAV空调系统工程验收。3. 适用范围VAV空调集成施工技术适用于民用办公建筑

4、VAV空调系统实施阶段的施工，包括空调专业和自控专业的系统深化设计、系统施工、系统调试，尤其适用于超高层办公建筑的VAV空调系统。4. 工艺原理4.1 VAV空调原理VAV空调系统是一种通过改变进入空调区域的送风量来适应区域内负荷变化的全空气空调系统，其系统原理详见图4.1。相对于定风量空调系统，所谓变风量空调系统有两层含义：空调系统总风量可变；空调区域内末端装置的一次风送风量可变。通常VAVBOX安装在房间内，通过控制一次风的流量维持房间内温度恒定。空气处理机(AHU)一般安装在机房内，对新回风进行冷(热)处理后向VAVBOX提供一次风，并根据负荷调整送风量。图4.1 VAV空调系统工作原理

5、示意图4.2 空调负荷分区原理为提高房间的热舒适性和新风分布均匀性，空调系统设计的基本思路是对各类负荷做分别处理，即：内、外区负荷分别处理；冷、热负荷分别处理；不同温度控制区域负荷分别处理。在负荷分析的基础上，根据空调负荷差异性，恰当地把空调系统划分为若干个温度控制区域称为空调分区。分区的目的在于使空调系统能更方便地跟踪负荷变化，改善室内热环境和节省空调能耗。空调最基本的分区是内区（内部区）和外区（周边区）。外区空调负荷主要包括外围护结构冷负荷或热负荷以及内热冷负荷。前者取决于地理位置和季节气候条件，致使该区有时需要供热，有时需要供冷。外围护结构主要是通过外窗、外墙内表面与人体及其他室内物体表

6、面的辐射换热传递的。辐射换热随距离增加而减少。当某区域受外围护结构的辐射换热影响小到可以忽略时，就可认为是内区。内区空调负荷全年主要是内热冷负荷，它随区内照明、设备和人员发热量变化而变化，通常全年需要供冷。4.3 VAV空调系统风量变静压法控制原理变静压控制策略的要点是尽量使每个VAV末端的风阀保持全开状态(7095)，尽量减少系统所需静压，所以能最大限度地降低风机转速以达到更佳的节能效果。另外，风阀保持较大开度能降低VAVBOX端的再生噪音。控制原理：首先根据室内温度设定值计算出所需风量(送风温度一定时)，与风速传感器计算出的实际风量比较，调节风阀开度。选取所有风阀中开度最大值(风阀开度最大

7、值：POSmax ) 当POSmax开度过小(小于70)时，表明系统静压过大，需降低风机转速；当POSmax 开度过大(大于95)时，表明系统静压过小，需加大风机转速；当VAVBOX送风量达到最大值或最小值还不能满足室温要求时，可调节空调水路上的电动二通调节阀改变送风温度。4.4 VAVBOX一次风阀双回路串级控制原理VAVBOX控制由温度控制外回路与风量控制内回路构成，见图4.4。温度控制外回路根据实测温度与设定值的比较改变风量设定值；风量控制内回路根据实测风量与设定值的比较进行调节风阀；串级控制保证了稳定的需求风量。图4.4 VAVBOX双回路串级控制原理图4.5 VAV空调系统集成施工的

8、原理融合空调专业和自控专业技术，系统集成了VAV空调系统在工程项目实施阶段所需三项关键施工技术,包括：VAV空调系统深化设计技术(含空调自控系统深化设计技术，系统主要设备选型)。VAV空调系统安装技术（含风管、VAVBOX、AHU、电气及自控系统安装技术）。VAV空调系统调试技术。通过上述技术的有效的、整合实施保证了VAV空调系统运行效果能完全满足设计、使用要求。5. 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程5.1.1 VAV空调系统集成施工工艺流程5.1.2 VAV空调系统深化设计流程5.2 VAV空调系统深化设计要点5.2.1 室外设计计算参数的选用室外设计计算参数的选用应符合现行国家标准民

9、用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736的有关规定。广州地区的工程项目具体见表5.2.1。表 5.2.1 广州地区的空调设计室外气象参数干球温度()湿球温度()大气压力(kPa)通风空调夏季3133.527.7100.45冬季1351014.955.2.2 室内空气设计参数的选用室内空气设计参数应符合现行国家标准民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736和公共建筑节能设计标准GB50189的有关规定。见表5.2.2。表5.2.2 室内设计参数干球温度()相对湿度()最小新风量m3/（h.P）允许噪声dB(A)夏季冬季夏季冬季会议室262720506030603035办公262720

10、506030603040走道2628506020505.2.3 负荷计算VAV空调负荷计算执行民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736及实用供热空调设计手册（第二版）的有关规定。1 内外分区与空调负荷1) 为提高房间的热舒适性和新风分布均匀性，VAV空调系统设计的基本思路是对各类负荷做分别处理，即：内、外区负荷分别处理；冷、热负荷分别处理；不同温度控制区域负荷分别处理。2) 在负荷分析的基础上，根据空调负荷差异性，恰当地把空调系统划分为若干个温度控制区域称为空调分区。分区的目的在于使空调系统能更方便地跟踪负荷变化，改善室内热环境和节省空调能耗。空调最基本的分区是内区（内部区）和外区（周

11、边区）。外区空调负荷主要包括外围护结构冷负荷或热负荷以及内热冷负荷。前者取决于地理位置和季节气候条件，致使该区有时需要供热，有时需要供冷。外围护结构主要是通过外窗、外墙内表面与人体及其他室内物体表面的辐射换热传递的。辐射换热随距离增加而减少。当某区域受外围护结构的辐射换热影响小到可以忽略时，就可认为是内区。内区空调负荷全年主要是内热冷负荷，它随区内照明、设备和人员发热量变化而变化，通常全年需要供冷。3) 外区进深确定外区空调负荷冷、热交替，变化很大。跟踪并处理好外区空调负荷是VAV空调系统设计的难点之一，恰当地确定外区进深对于后续设计计算，系统布置和设备选择都十分重要。影响外区进深的主要因素有

12、：气候条件；外围护结构热工性能；内、外区空调系统情况；受风口设置影响的室内气流组织。由于外区进深的划分直接影响新风供给、气流组织和末端选择，故划分应以建筑平面功能和空调负荷分析为基础，并尽可能使VAVBOX风量在各种工况下比较均衡，避免出现大幅度的风量调节。考虑以上因素，外区进深按3m6m确定，VAV空调系统内外分区示例见图5.2.3-1、图5.2.3-2。北图5.2.3-1 VAV空调分区示例图图5.2.3-2 VAV空调内外分区实际进深示意图2 负荷计算步骤VAV空调系统的负荷计算与一般空调系统相比既有共同性，也有特殊性。在一定程度上更为细化。VAV空调系统负荷计算步骤：1) 根据系统选择

13、的初步设想确定外区进深，进行内、外区划分。2) 将内、外区再细分成若干个温度控制区域。每个温控区域的控制面积：内区5080；外区2550。划分区域需充分考虑房间用途。3) 在每个温控区对应设置VAVBOX；每个内区的温控区对应设置一个VAVBOX。根据不同的系统设计要求，每个外区的温控区对应设置一个VAVBOX（或者不设变风量末端装置仅设置风机盘管）。4) 根据规范或设计要求，确定室内设计温、湿度。5) 采用现有计算方法分别逐时计算各温控区冷、热负荷。6) 进行各种负荷累计，用于选择设备，包括单个温控区负荷累计选择VAVBOX，多个温控区负荷累计选择系统送风管及楼层空调负荷累计选择AHU。7)

14、 系统空调负荷计算时，应计算风机、风管等附加冷负荷，并考虑同时使用系数。风管温升因风管得热而成，送风管得热量可按系统显热冷负荷的2估算。3 VAVBOX设计1) VAVBOX的一次风量计算，应满足下列要求：(1)一次风的最大送风量，应按所服务空调区域的逐时显热冷负荷综合最大值和送风温差经计算确定； (2)一次风的最小送风量，由VAVBOX的可调范围、控制区域的最小新风量以及气流分布要求等因素确定；2) VAVBOX选型根据负荷计算结果及VAVBOX厂商提供的设备选型手册，确定VAVBOX型号及数量。4 VAV空调系统的风量计算及风管设计1) VAV空调系统的风量计算(1)最大送风量根据系统的逐

15、时冷负荷的综合最大值确定，并根据工程实际情况考虑一定的同时使用系数；送风温差不宜小于8。(2)最小送风量根据负荷变化范围，空调区卫生、正压、气流组织要求，VAVBOX可变风量范围等因素确定；可取最大送风量的3080，且不应小于设计新风量。(3)采取保证系统最小新风量的措施，并具备最大限度地利用新风做冷源的条件。2) 风管系统设计步骤(1)确定VAVBOX的位置和最大风量、AHU位置和系统最大风量。(2)布置好送回风管走向，风阀与风口等附件。(3)按各VAVBOX最大风量累计值乘以同时使用系数0.9后初选风道尺寸。(4)校核送风管变径处比摩阻值。校核风量为根据该段风管所承担区域的显热瞬时负荷计算

16、得到的瞬时风量。按该风量配置的风道的比摩阻应1Pa/m。用同样的方法校核回风道。(5)按VAVBOX最大风量和风速限制值配置支风管，VAVBOX下游送风管、软管、送风静压箱和送风口。(6)噪声计算。3) 风管系统布置VAV空调系统风管典型布置方式有：(1)每层单个内外区共用系统，见图5.2.3-3；(2)每层多个内外区共用系统，见图5.2.3-4；(3)每层多个内外区分设系统，见图5.2.3-5；(4)内区专用系统，见图5.2.3-6。图5.2.3-3 每层单个内外区共用系统图5.2.3-4 每层多个内外区共用系统图5.2.3-5 每层多个内外区分设系统图5.2.3-6 内区专用系统4) 考虑

17、目前国内VAV空调系统采用均是欧美式的VAVBOX（如江森、皇家空调、特灵），其风速传感器为皮托管式（见图5.2.3-7），为保证VAVBOX风量测量精度，故一次风入口处的最小风速不宜小于3m/s。图5.2.3-7 现场采用VAVBOX的风速传感器为皮托管式5) 末端装置下游送风管与送风口一般采用铝箔玻璃纤维软风管连接，并能起消声作用。由于软管摩阻较大，直软管3m/s风速的比摩阻相当于同径内表面光滑风管3m/s风速的比摩阻，因此软管长度不宜大于2m/s和小半径弯曲，应直而短。6) 风管阻力计算(1)VAV空调系统风管计算方法与定风量空调系统基本相同，风管阻力计算方法包括：等摩阻法、静压复得法、

18、最优设计法。(2)送风管阻力计算低速系统的风管截面积较大，大风量下占用建筑空间也大，故适用于中、小型空调系统。低速系统通常采用等摩阻法进行计算。高速系统的风管截面积较小，占用建筑空间也小，但风管阻力和风机压头较大，一般适用于风量较大、空间受限的大型变风量系统。高速系统的送风管应采用静压复得法进行风管阻力计算。考虑VAV空调项目为高等级写字楼，对办公环境噪声要求比较高。故本项目采用低速风管系统设计。等摩阻法计算选用的设计比摩阻为1Pa/m。(3)回风管阻力计算VAV空调系统一般不设回风机，各房间无回风调节功能，为使各房间回风均衡，应减小回风管阻力。回风管阻力计算均采用等摩阻法计算，设计比摩阻取为

19、0.70.8Pa/m。5 空气处理机组（AHU）选型及布置1) 根据VAV空调系统的风量计算(见本条4款1项)确定AHU最大风量和位置。根据风管阻力计算(见本条4款6项)确定系统/空气处理机组全压。风机静压值应为设计风量下AHU的内阻力、风管系统阻力及末端装置压力降之和。风机的风量与风压特性曲线应平缓。2) AHU布置由于空调负荷分区，故每层设置AHU台数为偶数，其中1（2）台用于外区，另外1（2）台用于内区。3) AHU送风机叶轮形式的选择离心式风机的叶轮有前倾与后倾之分：(1)前倾式离心风机(见图5.2.3-8)体积小，噪声低，价格便宜，但风机的静压不高、效率较低，风量-风压曲线成马鞍形，

20、对系统变风量运行过程中的压力稳定有一定影响。前倾式离心风机多用于风量在20000m³/h以内、风压在1100Pa以下中、小型空调系统，如立式或柜式空调器。图5.2.3-8 前倾式离心风机(2)后倾式离心风机(见图5.2.3-9)风量大、风压高、效率高；但风机的体积较大、噪声较高、价格也略高，风量-风压曲线平滑，在变风量运行时压力比较稳定。后向式离心风机一般用于风量大于20000m³/h、风压在1100Pa以上的大、中型空调系统，如组合式空调器。图5.2.3-9 后倾式离心风机4) AHU送风机风量调节采用变频调速方式。6 VAV空调系统控制策略设计选择1) VAV空调系统基

21、本控制要求(1)室内温度由VAVBOX进行控制；(2)空调系统送风温度控制功能；(3)送风管静压控制功能；(4)最小新风量控制功能；(5)AHU开关机顺序控制和设备连锁控制功能；(6)风机状态监视、过滤网压差报警等功能。(7)与BA中央系统通讯2) VAV空调系统控制策略设计内容(1)VAV空调系统的风量（或AHU风量）控制方法的确定(2)VAVBOX控制的确定，包括一次风量调节控制方法；室温传感器选择与设置；与中央监控系统通信。(3)系统控制的确定，包括空调风系统、空调水系统控制选择。3) VAV空调系统的风量（或AHU风量）控制方法确定AHU的风量控制是VAV空调系统最主要的控制内容之一。

22、当空调区域负荷减小、VAVBOX一次风量减少时，控制器依照某种系统风量控制方法减小系统（AHU）风量；反之，当空调区域负荷增加、VAVBOX一次风量增加时，控制器将增大系统（AHU）风量。(1)变风量空调的风量（或AHU风量）控制方法采用变静压法，其控制原理见图5.2.3-10。图5.2.3-10 VAV系统风量变静压控制原理图(2)变静压控制策略的要点是尽量使每个VAV末端的风阀保持全开状态(7095)，尽量减少系统所需静压，所以能最大限度地降低风机转速以达到更佳的节能效果。另外，风阀保持较大开度能降低VAVBOX端的再生噪音。(3)控制原理：首先根据室内温度设定值计算出所需风量(送风温度一

23、定时)，与风速传感器计算出的实际风量比较，调节风阀开度。选取所有风阀中开度最大值(风阀开度最大值：POSmax ) 当P0Smax开度过小(小于70)时，表明系统静压过大，需降低风机转速；当POSmax 开度过大(大于95)时，表明系统静压过小，需加大风机转速；当VAVBOX送风量达到最大值或最小值还不能满足室温要求时，可调节空调水路上的电动二通调节阀改变送风温度。静压重设可分为3步骤,见表5.2.3-1。表5.2.3-1 VAV系统变静压控制中静压重设步骤状态静压重设步骤1风量超越需求的情况(1) VAV空调控制系统动态读取此系统中每个VAVBOX的需求风量，将每一VAVBOX的需求风量和其

24、最大设计风量的95(可调整)相比较，判定阀门开度最大的VAVBOX是否超越95的开度。(2) 如果超越95的开度，表明系统送风量设定值不足VAVBOX风量需求，此时系统控制器先判定AHU变频器的频率是否达到100 ，如果未达到，将在其风道系统的静压设定值增加10Pa(数值可调整)，控制器将根据新的风管静压设定值对送风机风量进行控制；如果频率已达到100 ，降低送风温度设定值进行重调。(3) 系统继续动态读取此系统中每个VAVBOX的需求风量，将每个VAVBOX的需求风量和其最大设计风量的95(可调整)相比较，判定阀门开度最大的VAVBOX是否超越95的开度。依次类推，系统在一定的时间间隔不断读

25、取此系统中每个VAVBOX的需求风量，比较并进行计算，不断对静压设定值进行动态重置。2风量亏欠需求的情况(1) VAV空调控制系统动态读取此系统中每个VAVBOX的需求风量，将每一VAVBOX的需求风量和其最大设计风量的70(可调整)相比较，判定阀门开度最大的VAVBOX是否小于70的开度。(2) 如果小于70的开度，表明系统送风量设定值超越VAVBOX风量需求，此时系统控制器先判定AHU变频器的频率是否达到其最小稳定运行值，如果未达到，将在其风道系统的静压设定值减少10 Pa(数值可调整)，控制器将根据新的风管静压设定值对送风机风量进行控制；如果频率已达到其最小稳定运行值，提高送风温度设定值

26、进行重调。(3) 系统继续动态读取此系统中每个VAVBOX的需求风量，将每个VAVBOX的需求风量和其最大设计风量的70(可调整)相比较，判定阀门开度最大的VAV BOX是否小于70的开度。依次类推，系统在一定的时间间隔不断读取此系统中每个VAV BOX的需求风量，比较并进行计算，不断对静压设定值进行动态重置。3风量平衡的情况VAV空调控制系统动态读取此系统中每个VAVBOX的需求风量，将每一个VAVBOX的需求风量和其最大设计风量的95(可调整)和70(可调整)相比较，判定阀门开度最大的VAVBOX是否位于这两个值区间，若是，则保持目前状态继续运行。静压重设控制逻辑见图5.2.3-11。图5

27、.2.3-11 静压重设控制逻辑(4)控制过程将VAV系统分成三个状态低负荷AHU-该情况下送风温度值优化设定，风机速度值优化设定。正常负荷AHU-在典型状态，风机速度值优化设定。高负荷AHU-这个阶段的负荷较高，送风温度值优化设定，风机速度值优化设定。4) VAVBOX控制(1)VAVBOX控制采用双回路串级控制，见图5.2.3-12。图5.2.3-12 VAVBOX双回路串级控制系统图(2)VAVBOX控制由温度控制外回路与风量控制内回路构成，主要由五大环节组成见表5.2.3-2表5.2.3-2 VAVBOX五大环节控制逻辑控制环节控制逻辑1温度控制回路温度控制回路主要由一个PRAC自适应

28、模块一个PID控制模块和温度传感器反馈环节等组成 它的功能是通过输入设定温度与现场监测温度两个参数，由PRAC自适应模块和PID控制模块经过计算后得出需求风量。PRAC自适应PID算法的优点是：适合于大滞后 大延迟温控回路；改善稳定性，稳态控制精度高；2 SPAN比较功能SPAN功能模块的作用是针对温度控制回路中的输出量需求风量进行有效性确认，即FLOW SETPOINT值是否在上下限(最小流量及最大流量)区间之内。比如，此刻FLOWSETPOINT的值为500CFM，而这个VAVBOX能满足的有效最大值是600CFM 最小值是200CFM，那么FLOW SETPOINT值是被接受的，模块可直

29、接输出。否则模块按照最大(输入值大于最大值时)或最小(输入值小于最小值时)值输出。3风量计算风量计算环节模块用于计算当前工况下此VAVBOX所能提供的风量。它根据测量的进风口动压、 VAVBOX的K因子 、VAVBOX的进风面积确定。其中VAVBOX的K因子、VVAVBOX的进风面积为常数，由VAVBOX本身的性能决定，进风口动压由VAVBOX毕托管风压传感器测得。4风量控制风量控制回路主要是一个具有专利的自适应流量控制模块，采用自适应算法，根据两个输入值的比例生成一个百分比数值。在此处，根据FLOW SETPIONTA（由SPAN比较功能环节输出）和CALCULANTED FLOW （由风量

30、计算环节输出）计算当前工况下VAVBOX风阀驱动器所要调整的开度比例（百分数）。5驱动器控制此模块根据输入设定值直接调整阀门开度，输入值0100%与阀门开度090度对应，在控制环路中无输出参数(3)VAVBOX的DDC控制器根据需要可与中央监控系统实现以下信号通讯：室内空气温度检测值与设定值输出，可用于中央监控系统管理；风量检测值与设定值输出，可用于中央监控系统管理和系统风量控制；VAVBOX运行状态输出，可用于中央监控系统管理；VAVBOX调节风阀阀位输出，可用于中央监控系统管理和系统风量控制；室内温度再设定输入，可用于中央监控系统调整室内温度设定值；VAVBOX运行状态变更输入，可用于中央

31、监控系统启停末端装置5) 系统控制VAV系统有四个基本控制环节：VAVBOX流量控制、送风机转速控制、新风量控制及送风温度控制。VAV系统控制图如图5.2.3-13所示。其中末端流量控制：是测量房间温度偏差，调节末端风阀；送风机转速控制：是根据送风道上测点静压调节送风机转速。图5.2.3-13 VAV空调系统控制原理图图中控制要求代号说明如下：根据某一种风量控制法，通过变频器比例调节送(回)风机转速。这时，必须注意送回风机的风量应保持同步，否则会使室内压力失控。比例积分调节冷(热)水调节阀，维持送风温度t不变，或使其按一定规律变化。根据新排风设定值与检测值偏差，比例调节新风、回风、排风电动调节

32、阀，实现最小新风量控制，某些季节可实现变新风比控制。过滤器压差报警。根据回风湿度双位调节加湿装置。与BA中央监控系统通讯。7 VAV空调监控系统设计1) VAV空调监控系统应具备的功能(1)具有对室内、外环境参数、VAVBOX、AHU和风道运行参数的监测功能；(2)具有对人员和设备的安全保护功能；(3)具有通过人机界面进行系统操作的功能；(4)具有对运行参数进行存储和导出的记录功能；(5)具有对室温、VAVBOX的风阀、AHU的水阀和风机的自动控制功能；(6)具有节能及优化管理功能。2) VAV空调监控系统的监测功能设计内容，见表5.2.3-3表5.2.3-3 VAV空调监控系统的监测功能设计

33、内容监测设计项目监测功能设计内容1监测参数室内温控区的温度；室外空气的温、湿度；室内空气品质及二氧化碳浓度等参数；风管静压点的静压值（系统风量采用定静压法或变静压法时）；VAVBOX的送风量、一次风阀门开度；AHU的送风温度、回风温、湿度；空气过滤器进出口的静压差；风机及变频器、水阀、风阀的启停状态和运行参数；监测空气冷却器进出口的冷水温度；监测空气加热器进出口的热水温度；新风量。2监控系统的安全保护设计风机/变频器故障报警和电机过电流断电保护；空气过滤器堵塞报警；监测参数的超限报警或提示功能。3监控系统的操作功能设计设定、修改室内温度值；设定、修改设备启停状态；设定、修改设备的运行参数设定值

34、。4监控系统的自动控制功能设计按照使用时间进行风机定时启停；AHU风机停止运行时新风阀连锁关闭；供冷工况下风机停止运行时，水阀连锁关闭；依据全年多工况要求运行；AHU送风温度设定值根据供冷、供热、过渡工况自动调整； VAVBOX根据室内温度自动调节送风量；水阀根据AHU机组送风温度调节开度； AHU送风机频率根据需求自动调节。5监控系统节能优化控制功能过渡季能增大新风比例运行；VAVBOX根据服务区域的使用状况启停； 新风量根据服务区域的使用状况调节； 根据室外温度参数优化室内温度的设定值； 根据AHU运行状况给出需要供水温度的信息； 根据服务区域的工作时间优化风机的启停时间。3) 控制设备选

35、型，见表5.2.3-4表5.2.3-4 VAV空调监控系统控制设备选型要求设备名称控制设备选型要求及结果选型结果1 VAVBOX控制器(1)输入、输出通道数量应满足VAVBOX的要求；(2)输入、输出通道的信号类型应与VAVBOX配套的室温传感器、流速/风量传感器、风阀执行器和风机控制等的信号类型相匹配；(3)应独立存储服务区域的室温设定值并完成室温控制和风量调节；应具有风量计算和室温控制的专用软件，且程序中参数可修改；(4)应与该VAVBOX所属变风量空调系统的现场控制器双向通信。选用庄森MS-VMA1610可编程数字集成控制器，将VAV控制器/执行机构/压力传感器，FC总线和SA总线集成为

36、一体。控制器可通过BACnet主从令牌传递协议(MS/TP)进行通讯。采用专利的比例自适应控制(P-Adaptive）和模式识别自调整控制(PRAC)算法，进行闭环控制。 2 AHU现场控制器(1)输入、输出通道应与传感器、执行器的信号类型相匹配；(2)当AHU风机变频器自带控制单元时，宜与其控制单元通信，可采用标准电信号的输入/输出通道监控变频器运行、变频器故障、电机转速和就地/远程开关状态；(3)同一VAV空调系统中，AHU和所有关联VAVBOX的控制点宜连接在同一控制器中；(4)应能提供比例、比例积分、比例积分微分、开/关、时间、顺序、算术、逻辑比较、计数器等基本软件功能；宜提供由基本软

37、件功能组合成的高级控制算法；(5)应与VAV空调监控系统双向通信。选用庄森AHU现场控制器NCE系列3 通信网络(1)整个系统通信网络采用同一通信协议。（当采用两种及以上通信协议时应配置网关或通信协议转换设备）(2)网络结构、网络传输距离、网络能够连接设备的数量、网段划分、电气连接方式应符合所采用通信技术的要求；(3)网络设备端口容量应满足网络结构要求。选用BACnet网络每一个VAV控制器都可以连接到Metasys N2，或者BACnet MS/TP等网络中。网络控制单元可以被编程以便提供附加的能量管理和监视控制功能。其中包括最佳起动(optimal start

38、)，需求限制(demand limiting)，负荷滚动(load roling)，运行时间累计(runtime totalization)等。4 中央级监控系统(1)应能即时显示监测的运行参数和设备状态，应存储连续一年以上的运行参数并可导出到存储介质上；(2)应能计算系统的能量消耗、各台设备连续和累计运行时间；(3)应能改变各控制器的设定值，并能对设置为“远程”状态的设备直接进行启、停和调节；(4)应根据预定的时间表，或依据节能控制程序自动进行系统或设备的启停；(5)应设立操作者权限控制等安全机制；(6)应有参数越限报警、事故报警及报警记录功能；(7)宜有系统或

39、设备故障诊断功能；(8)应能与冷热源等监控系统进行信息共享；(9)宜为建筑设备监控系统的一部分，并可与其他建筑智能化系统进行信息共享。4) VAV空调监控系统设计(1)AHU监控AHU监控采用自适应控制与模糊控制原理等高级控制软件，自动改变温度设定值，提高控制精度，以达到节能的目的。变频AHU监控的内容包括：变频器故障监测以及频率反馈、变频控制；风机的启停控制；状态、故障报警、手/自动状态监控、风机压差监测；回风温度；冷水阀调节；送风温度监测；过滤网前后压差监测；新风阀调节、回风阀调节。监控原理，如图5.2.3-14所示。图5.2.3-14 AHU监控原理图AHU的13项监控内容见表5.2.3

40、-5。表5.2.3-5 AHU监控内容监控项目监控内容1送风温度监测通过设置在送风口的送风温度传感器对送风温度进行监测，并对监测值与设定值进行比较。2 送风机开关控制风机的开关控制主要是根据BAS系统预设的时间表来进行启停控制或根据气体探测器测得的气体质量数据来进行控制。在一些特别的情况下，如加班时，风机如需要在预设时间表之外的时间启动， 用户还可选择在BAS操作站上手动启停风机。3 送风机状态监测BAS系统可自动监测风机的状态是否与控制要求一致；如不一致，BAS系统会同时定义此状态点与控制点出现故障，并以声光报警形式在操作站上报警，以提醒操作人员进行相应的处理工作。BAS系统还会将有关的事项

41、一一记录，作日后检查之用。另外，BAS系统允许用户自行设定对设备累计运行时间的测量， 以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。4风机跳闸报警监测DDC控制器会监测风机热继电器跳闸报警，在有报警时关停风机并以声光报警形式在操作站上报警， 以提醒操作人员安排有关人员进行检修。而BAS系统也会将有关的事项一一记录，作日后检查之用。5风机手/自动切换状态监视BAS系统实时对风机的手/自动运行状态进行监视，了解风机的运行状态。6风机压差状态监测BAS系统借助压差开关监测风机前后的压差。当风机运行状态为开启时，如压差低于压差开关的预设值(在压差开关上可调)，BAS系统会以声光报警形式在操作站上报警

42、，以提醒操作人员安排有关人员进行维修。而BAS系统也会将有关的事项一一记录，作日后检查和分析之用。7变频器调节控制BAS系统比较回风温度监测值与设定值，据此控制变频器，调节风机的转速，保证风管内压力恒定，同时将频率信号反馈至DDC控制器。8变频器报警监测DDC控制器监测变频器故障报警，在有报警时关停风机并以声光报警形式在操作站上报警， 以提醒操作人员安排有关人员进行检修工作；BAS系统将有关的事项一一记录，作日后检查之用。9冷水阀联锁冷水阀与风机状态联锁；风机关闭时，冷水阀关闭。10滤网状态监测BAS系统借助压差开关监测风机前过滤网前后的压差。当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调)，B

43、AS系统会以声光报警形式在操作站上报警， 以提醒操作人员安排有关人员进行滤网清洗工作。而BAS系统也会将有关的事项一一记录，作日后检查和分析之用。11回风温度监控DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值作比较，进行PID运算并将结果输出至冷冻水阀，相应地调节冷冻水量，将温度调节至要求的范围内12 新回风阀开度控制BAS系统分别对室外温度、回风温度、送风温度与设定温度进行比较，根据结果调整新回风阀开度。在夏季模式下， 在保证满足最小新风量要求的同时，充分利用回风冷量；过渡季时充分利用室外新风， 降低空调能耗。13过渡季节转换设定BAS系统通过软件设定空调系统按过渡季节工况或夏季工况运行。空

44、调系统冬夏季以最小新风模式运行，根据回风温度控制冷水阀开度；过渡季时充分利用室外新风，降低空调能耗。(2) VAVBOX监控原理图，见图5.2.3-15。图5.2.3-15 VAVBOX监控原理图(3)VAV工作站控制系统原理图，见图5.2.3-16。图5.2.3-16 VAV工作站控制系统原理图8 VAV空调节能设计1) VAV空调系统采用排风热回收装置（见图5.2.3-17），并应设置气流旁通措施，新、排风入口应设置空气过滤器。图5.2.3-17 排风热回收装置图2) VAV空调系统应根据气候条件和工程的具体情况选择适当的自然冷却方式。3) VAV系统全年空调工况分析和控制策略：(1)夏季

45、室外空气焓值高于回风焓值或室外空气温度高于回风温度时，系统维持最小新风量，混合风经冷却盘管冷却，同时应尽可能通过全热交换器进行新、排风热回收；(2)当室外空气焓值略高于回风焓值，热回收量已无节能意义时，应进入全热交换器旁通工况；(3)当室外空气焓值小于回风焓值且室外空气温度低于回风温度，系统全新风并通过盘管冷却、去湿处理到盘管的出风状态；(4)当室外空气温度低于系统送风温度时，调节新风比维持出风温度，并对混合风适当加湿到出风状态。4) VAV空调系统根据工程的需求和条件进行全年空调工况分析，并制定运行控制措施。VAV空调系统全/变新风供冷工况判别控制方法：(1)VAV空调系统从最小新风供冷工况

46、进入全新风供冷工况的判别条件是回风焓值，当室外空气焓值低于回风焓值时进入全新风供冷工况。(2)VAV空调系统从全新风供冷工况进入变新风供冷工况的判别条件是系统送风温度，当室外空气温度低于系统送风温度时进入变新风供冷工况。(3)VAV空调系统从全新风供冷工况进入最小新风供热工况的判别条件是系统回风温度，当系统回风温度低于冬季室内设计温度时进入最小新风供热工况。5.3 VAV空调系统施工安装操作要点VAV空调系统的风管系统施工包括：风管系统安装；水系统安装；设备安装；配电系统安装；自控系统安装。其中风管系统安装、水系统安装、设备安装工艺要求主要按GB50738-2011通风与空调工程施工规范，自控

47、系统安装主要按照GB50606-2010智能建筑工程施工规范相关条文要求执行。以下是针对VAV空调特点，在施工安装中需补充安装操作要点。5.3.1 样板层VAV系统安装测试为确保超高层VAV空调系统气流组织及运行噪音满足设计和使用要求，在超高层建筑VAV空调系统大面积施工前，在项目选取一层作为样板层进行VAV空调风系统安装（包括安装AHU、VAVBOX），并进行风管严密性测试、气流组织、噪音等多项性能测试，以确认设备选型及系统设备、管线安装工艺符合要求。5.3.2 送风系统风管制作安装要求VAV空调送风系统包括送风管、VAVBOX的上、下游支风管及各种送风静压箱。变风量末端装置的稳定运行需要送

48、风管内保持一定的静压，且送风管内在运行过程中应保持风速、风压的稳定，因此，要求送风管的强度和密封性能要好，以防止风管漏风量大，引起风管系统静压波动，使自控产生错误信息，引起误操作；以及由于风速较高而要防止风管振动产生有害的噪声。为此送风管的制作安装除符合定风量空调风管要求外，还应符合下列要求。1 主干送风管的制作安装1) 送风管道应尽可能布置成直形，并尽可能简单，减少各种弯头、管道配件的数量。2) 风管施工前应承对风管施工工艺质量进行验证，即对样板风管进行强度和严密性工艺测试，确认施工工艺满足要求后，方可允许VAV风管全面施工。这一点非常重要且很有必要。3) VAV系统风管施工中应尽量减少尖口

49、和突出物的连接，系减少压力损失和噪声的重要方法。同时，按GB50243要求对风管进行加固，以免震动产生噪声。4) 主干送风管施工完毕，应对风管进行漏风量抽检，风管漏风量合格标准，应适度从严。按国标GB50243-2002中压风管允许漏风量要求。2 风管配件的制作安装1) 应尽可能使用全弧弯头，少用带导流叶片的直角弯头，见图5.3.2-1，虽然二者间的压力降相似，但全弧弯头声学性能较好，而导流叶片产生的紊流在高流速下易产生噪声。图5.3.2-1 风管配件的制作安装应使用全弧弯头少用带导流叶片的直角弯头2) 条件允许的情况下，连续两个分支管道配件之间的距离应大于风管大边长的46倍。3) 尽量避免出

50、现“十字风帽”的管件安装，否则将会引起很大的压力损失，并因振动产生强烈噪音。4) 避免在靠近同机的主风管起始管段上接一支风管并连接一台变风量末端装置，见图5.3.2-2。图5.3.2-2 不允许靠近送风机连接分支风管3 进风支管制作安装1) VAVBOX进风支管制作总的要求是：平直光滑、不设变径管、减小涡流、提高风速检测装置的准确性；按末端装置入口尺寸确定进风支管管径。2) 为减小支风管与主风管连接处的局部阻力，主风管与支风管连接要有顺弯(矩形风管应设置45º弧形接管)，不宜采用分流调节风阀或固定挡风板，因为它将大大增加主风管阻力，并在主风管内产生涡流和噪声。见图5.3.2-3。图5

51、.3.2-3 VAVBOX进风支管安装示意图3) 对于采用毕托管式风速传感器的VAVBOX，由于毕托管压差测速要求气流稳定且在5m/s以上才较准确，因此VAVBOX圆形进风口需接驳与其等径且长度为4D的直管,见图5.3.2-4。图5.3.2-4 VAVBOX进风支管制作4 VAVBOX出风支管安装VAVBOX出风管到送风口静压箱采用消声软管连接,见图5.3.2-5。由于软管摩擦阻力较大，因此软管布置不宜过长，控制在2米范围内且要求平直弯曲程度小，当有个别风口离末端装置较远时，可以先用玻璃纤维复合板风管过渡。软管施工要点如下：1) 尽量避免软管长度过长，水平位移过大，以免影响送风效果。2) 铝箔

52、金属保温软管的连接采用卡箍紧固的连接方式，见图5.3.2-5，插接长度应大于50mm。图5.3.2-5 铝箔金属保温软管的连接采用卡箍紧固的连接方式3) 当连接套管直径大于300mm时，应在套管端面1015mm处压制环形凸槽，见图5.3.2-6，安装时卡箍应在套管的环形凸槽后面。图5.3.2-6 当连接套管直径大于300mm时，应在套管端面1015mm处压制环形凸槽4) 铝箔保温软管的安装参照小管径圆形风管的安装方式进行，吊卡箍用40×4扁钢制作，吊卡箍可直接安装在保温层上。支吊架的间距小于1.5m，见图5.3.2-7。图5.3.2-7 铝箔金属保温软管吊卡箍图5.3.2-8 VAV

53、BOX出风管到送风口静压箱采用消声软管连接5) 软管最大长度不宜超过2米，长度过长时，要采取加固措施，防止软管变形而影响送风效果。见图5.3.2-8。5.3.3 回风管安装要求VAV系统回风多采用吊顶回风的形式。但是根据系统调试，采用吊顶回风也存在很大的弊端。总的来说，吊顶回风较适合于大空间的空调系统中，适合于空调系统区域广阔的系统中，而间隔较多的房间内，应增设回风管道。系统最后调试能否达到设计效果，吊顶回风也同样占据一个很重要的原因。安装时要注意吊顶回风道的保温性和密闭性。需特别注意的是吊顶回风道安装完毕要清理干净，保持清洁，避免回风过滤网堵塞影响空调效果。5.3.4 VAVBOX安装要求1

54、) 变风量末端设备的安装要求水平，为了减少末端设备振动产生附加噪声，末端箱体和吊架之间设有橡胶减震隔垫。2) 多出风口噪音衰减器安装时要单独设置吊架，与变风量箱连接要保持水平。3) 由于变风量末端重心不在中间，设备吊装时在吊件上下均备螺母，并进行调节保证末端设备的水平度。 4) 在变风量末端的安装选位时应符合如下要求：(1)末端箱体距其他管线要求有510cm的距离，以防止设备受力偏斜。(2)末端设备接线箱要进行接线、调试及检修，所以接线箱距其它管线及墙体要有充足的距离，保证接线箱开启方便。(3)与末端设备进、出口相连的风管要求有3倍管径长度直管段，以便建立稳定的气流，从而使流量测定足够准确。具

55、体安装示意见图5.3.4。符号说明：1风管 2变径管 3进口直管段 4VAV变风量箱 5控制箱 6吊杆 7软接管 8多出风口噪声衰减器 9出风接口图5.3.4 VAV末端安装示意图(4)因末端设备采用了内保温，所以一、二次风管保温与末端设备箱体接口处要处理严密，防止因冷桥现象产生冷凝水。(5)末端设备由于风量传感器、压力信号传感器等外露线路较多，搬运安装时要注意保护，不能用进出口风管、控制箱、风阀轴的外伸端作为受力点。(6)末端设备需留检修口调试检修，所以设备定位时既要考虑检修口的设置方便，又不要影响装修的效果。5.3.5 AHU安装要求1 AHU安装流程2 设备开箱检查设备开箱检查应会同业主单位、总承包单位及设备供应商等部门共同进行。开箱前检查包装外观有无损坏和受潮。开箱后认真检查设备名称、规格、型号是否符合设计图纸要求，产品说明书、合格证是否齐全。将检验结果做好记录，参与开箱检查责任人员签字盖章，作为交接资料和设备技术档案依据。3 AHU安装注意事项，见表5.3.5表5.3.5 AHU设备安装注意事项表设备名称安装注意事项AHU设备就位的先后顺序，应由里向外。设备的减震形式及位