变风量空调系统设计浅谈空调系统

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变风量空调系统设计浅谈

变风量空调系统设计浅谈4．1变风量比空调系统全年大片面时间运行在片面负荷工况下，也就是说，变风量系统的风机、风道以及末端的风量大片面时间都处于最大风量和最小风4设计中几个值得留神的问题量两种极限状态之间。根据阅历，假设在这两种极限状态下不发生问题，那么根本上可以保证系统大片面时间运行正常。最小设计风量与最大设计风量之比定义为变风量比（Kv）。一般地，房间的Kv值最好不要小于0.4～0.5，否那么轻易导致房间气流组织恶化、噪声和通风问题；

系统的Kv值最好也不要小于0.4～0.5，否那么会导致系统新风严重缺乏以及操纵不稳定等问题。

一般来说，房间的最大设计风量对比轻易确定，面对于像会议室、影剧院、餐厅这类负荷变化不确定的地方，确定最小设计风量相对要困难一些。其实，在确定最小风量时除了要考虑负荷变化特点之外，还要考虑房间气流组织和室内空气品质要求。房间送风量太小会产生冷风下沉、新风缺乏、换气次数不够等问题。

为保证风速的测量精度，压力无关型末端装置也有最小风量要求。

另外，对于采用灯具回风的房间，一片面灯光负荷没有直接进入房间，而是被回风带走，提高了送回风温差，计算风量是不能包括这片面负荷。所以，在确定设计风量时，还要考虑房间回风方式的影响。

不管是房间还是系统，变风量比都是表征变风量系统一个对比重要的动态特性参数。

4．2新风问题不过，由于压力无关型末端比压力有关型末端多了一个风速测量装置（如均速管），所以设计时通常要考虑入口前有足够长的直管道，同时施工和运行水平要求也较高（如管道吹灰，更新过滤器）。当然，压力无关型末端的价格也较高。

变风量空调系统的设计和操纵系统的设计是密不成分的。前面提到，图1所示的变风量系统中采用了房间温度操纵、送风量操纵、送回风风量匹配操纵、新排风风量操纵和送风温度操纵5个操纵环路。直接数字操纵DDC虽然不确定采用反馈环路操纵，但是也包含这5片面操纵内容。它们是变风量空调操纵系统的必要组成片面。当然，系统不定期会有预冷、预热等其他操纵。

5．1VAV操纵系统的组成5．1．1房间温度操纵本文第2片面已经介绍过了，在此不再赘述。

5．1．2送风量操纵在变风量系统中，通常根据静压传感器的信号来感知系统风量的变化，并通过操纵器调理风机送风量。静压操纵器通过调理风机转速或入口导叶来恒定静压操纵点的静压值，以得志以下游风道、末端装置及送风口的压力损失。恒定静压的目的是保证任何一个末端入口的设计资用压力。由于要恒定静压，送风机不能无限制地裁减风量，所以风机功耗并不与风量的3次方成正比。由于存在风道阻力损失，静压传感器越靠近管路末端，静压设定值就越小，就越能俭约风机功耗。

我们梦想将静压传感器放在系统最不利的末端入口。由于变风量系统动态特性，实际上不轻易定义一个最不利的末端装置。任何一个都可能成为最不利。ASHRAE建议，在使用压力无关型末端的场合，把静压传感器放在送风机到系统末端的2/3处5变风量系统的操纵[5]。笔者认为，这只是个折衷的考虑。不过，对于中小规模的低速送风系统，风道远近压差不大太大，所以冲突不很突出。

5．1．3新排风风量的操纵前面说过，系统风量的调理会导致总新风量的变化，为此，在需要维持新风量不变的场合，有必要采取恒定新风量的措施，下面列举两种：

①将最小新风道和循环新风道分开，分设新风阀，并在最小新风道上安装流量传感器，以此来调理3个风阀的开度，维持最小新风量。通常，为保证测量精度，流量传感器前后要保证确定的直管段[6]。但是，由于现场处境对比繁杂，经常很难完全得志所要求的直管段。

这样，必然对测量和操纵效果产生很大影响。据说，现场最好的测量切实度只有20%左右[1]。

②混风压力变化是造成新风量变化的直接理由，所以，恒定新回风混合箱内压力就能够保证新风量。在需要最小新风量的时候，关闭经济循环新风阀，通过调理回风阀来恒定混风压力；

在过渡季的时候，由混风温度操纵器调理经济循环风阀的开度，随着新风量的增大，混风压力减小，这时，混风压力操纵器关小混风阀直至完全关闭，整个系统采用全新风员先设计空调片面，再由操纵工程人员或公司承包操纵片面的做法貌似是行不能的。

变风量系统设计比定风量系统轻易还是难呢？有这样一种熟悉：虽然变风量系统的工况是不断变化的，但不知道风道里气流的压力、流量概括是怎么变化的，所以无法、也没有必要留心计算和设计风道，况且压力无关型变风量末端又能够自行补偿上游气流压力的变化，末端装置的尺寸选择过大、风道大了小了都不会出问题。

不用留心作风道计算和设备选择，设计当然简朴了，可实际并非如此。此是由于变风量系统工况随时变化，原先定风量系统设计那种以设计日为根基的方法貌似在这行不能，需要引入动态分析设计的思想和方法。不仅需要考虑设计日情况，还要分析过渡的工况，既要计算最大负荷，又要计算最小负荷，甚至务必进行全年分析。否那么，系统将来可能会产生大问题，譬如前面提到的新风缺乏和噪声偏大。定风量系统设计同样需要考虑新风、噪声和全年运行调理等问题。但是相对而言，变风量系统分析计算的工作量和难度要大得多。从这个意义上说，变风量系统的设计向设计人员、向原有的设计思想和设计方法提出了挑战。

变风量系统虽然已经进展了30年，但是技术还不很成熟，还存在不少问题亟待解决。本文的一些建议和观点只是笔者的管窥之见，仅供参考。变风量系统有很强的动态特性，加之空调系统固有的非线性，使问题的解决变得分外困难。头痛医头、脚痛医脚的做法，菜谱式的表态分析和设计的方法不会从根本上解决问题。设计人员要想使系统运行中少出或不出问题，就需要对变风量系统的特性有足够的熟悉，并能够做出较切实的定量分析。可目前这方面的研究还对比滞后，设计人员在设计时缺少有效的分析计算手段。国内变风量系统的实践正在兴起，迫切需要可行的、有效的辅佐设计的分析方法（designmethodbyanalysis）。

1ChenSteve,StanleyDamster.VariableairVloumeSystemforEnvironmentalQuality.Mcgraw-HillCompany,1996.2部第十设计院，空气调理设计手册（其次版），北京：中国工业出版社，1995。

3HainesRoge,VentilationAir,theEconomizerCycle,andVAV.Heating/Piping/AirConditioning,Oct1994.4WendesHerb.SupplyoutletsforVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Feb1989.5ASHRAEHandbook/HVACSystemsandEquipment,1996.6HainesRoger.OutsideAirVolumeControlinaVAVSystem.Heating/Piping/AirConditioning,Oct1986.7GravesLarry.VAVMixedAirPlenumPressureControl.Heating/Piping/AirConditioning,Aug1985.8AveryGil.VAVEconomizerCycle:Don"tUseaReturnFan.Heating/Piping/AirConditioning,Aug1984.9HainesRoger.ControlStrategiesforVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Sept1984.10AveryGil.TheInstabilityofVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Feb1992.11HartmanThomas.TRAV-ANewHVACConcept.Heating/Piping/AirConditioning,July1986.12GoswamiDave.VAVFanStaticPr