過渡季節(jié) VAV 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度的優(yōu)化控制分析

冉義拉 楊俊瀟

摘要：變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)在風(fēng)機裝機容量、運行能耗、對溫度區(qū)域的獨立控制、衛(wèi)生等方面具有顯著的性能優(yōu)勢。變風(fēng)量空調(diào)可以在不同區(qū)域中響應(yīng)空調(diào)負荷和室內(nèi)環(huán)境設(shè)置的變化，原理是改變風(fēng)機的頻率，系統(tǒng)可以自動改變和調(diào)節(jié)空調(diào)的送風(fēng)量，以實時響應(yīng)人們對室內(nèi)溫度的要求。VAV空調(diào)系統(tǒng)的能耗不僅可以降低，而且還可以幫助改善空氣質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng);設(shè)計與應(yīng)用

中圖分類號：TU831.3文獻標識碼：A

引言：變風(fēng)量空調(diào)的工作原理是在不同的分區(qū)中調(diào)節(jié)空調(diào)裝置，在內(nèi)部空間負荷變化時調(diào)節(jié)風(fēng)機的頻率，以改變送入房間的風(fēng)量并保持室內(nèi)溫度變化在穩(wěn)定范圍內(nèi)。在中國，過渡季節(jié)白天和晚上之間的溫差通常會大幅波動，因此需要實時優(yōu)化和重置 VAV 系統(tǒng)的送風(fēng)溫度。

1.????? 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的特征

1.1?? 優(yōu)點

（1）?????? 節(jié)能：空調(diào)系統(tǒng)一年中大部分時間處于部分負荷運行狀態(tài)，VAV系統(tǒng)通過改變送風(fēng)量來調(diào)節(jié)室溫，這可以顯著降低送風(fēng)量的能耗。同時，根據(jù)最大負載的總風(fēng)量的使用，可以合理設(shè)計風(fēng)機的安裝容量。根據(jù)相關(guān)文獻，與固定風(fēng)量系統(tǒng)相比，VAV 系統(tǒng)可節(jié)能30%以上。

（2）?????? 舒適度高：與一般的固定風(fēng)量系統(tǒng)相比，可以更有效地實現(xiàn)每個局部區(qū)域的靈活溫度控制，可以根據(jù)負荷的變化或個人的要求調(diào)節(jié)房間溫度，并獨立執(zhí)行溫度控制可避免干擾產(chǎn)生熱量過冷，從而可以減少冷卻或供熱負荷。

（3）?????? VAV 系統(tǒng)是新鮮空氣冷卻的源，具有全空氣系統(tǒng)的某些優(yōu)點，可以使用新鮮空氣作為冷卻源來清除內(nèi)部電荷。

（4）?????? 系統(tǒng)具有良好的靈活性，易于修改和擴展。它特別適合于具有變化模型的建筑物，例如租賃辦公樓。當內(nèi)部參數(shù)更改或重新分配時，只需要更換旁通管和終端設(shè)備，移動出風(fēng)口的位置即可，只需重置房間恒溫器即可[1]。

1.2?? 缺點

（1）?????? 從用戶的角度來看，這種類型的系統(tǒng)主要在中國短時間內(nèi)使用，并且某些建筑物的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計存在缺陷，例如：1.新鮮空氣不足，人們感覺憋悶;2.房間正壓或負壓很大很難打開房間的門;3.室內(nèi)氣流產(chǎn)生過多的噪音。

（2）?????? 從操作管理的角度來看，系統(tǒng)的操作是不穩(wěn)定的，特別是對于帶有“電加熱”功能的 VAV 系統(tǒng)，節(jié)能效果有時并不明顯。

（3）?????? 變風(fēng)量系統(tǒng)也有一定的固有缺陷：①系統(tǒng)的初期投資比較大;②對于室內(nèi)濕度負荷變化很大的情況，如果使用室溫控制且沒有終端加熱器，通常很難保證滿足室內(nèi)濕度要求。

2.????? VAV的主要類型VAV系統(tǒng)

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要包括雙風(fēng)管和單風(fēng)管。其中，雙風(fēng)管變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)配有冷風(fēng)管道和熱風(fēng)管道，可精確調(diào)節(jié)室內(nèi)負荷條件下的制冷和供熱，并能在所有條件下響應(yīng)室溫需求。優(yōu)點是熱穩(wěn)定性相對穩(wěn)定并且易于調(diào)節(jié)，可用于要求高舒適度的空調(diào)房間。

就壓力變化的補償而言，具有變風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)壓力分為具有變風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)和具有獨立的風(fēng)量壓力的空調(diào)系統(tǒng)。目前，節(jié)流型變風(fēng)量箱、旁通型變風(fēng)量箱風(fēng)機供應(yīng)型的變風(fēng)量箱是更常見的變風(fēng)量箱類型。其中，節(jié)流型變風(fēng)量箱是使用最廣泛的變風(fēng)量箱。具有單風(fēng)管的變風(fēng)量箱的結(jié)構(gòu)主要包括外殼、節(jié)流閥和相關(guān)的控制調(diào)節(jié)裝置等，雙風(fēng)管的變風(fēng)量主要包括兩個節(jié)流型變風(fēng)量箱。

3.????? 用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量控制方法

（1）?????? 定靜壓法

在風(fēng)管靜壓的最低點安裝一個靜壓傳感器，在此點測量靜壓，并調(diào)節(jié)風(fēng)機速度，以使該點的靜壓在風(fēng)機末端的最低工作壓力下保持恒定變風(fēng)量，控制簡單可靠。當風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜時，節(jié)能效果很差。對于那些擁有大量終端的用戶來說，大規(guī)模負載切換的規(guī)則是不一致的。適用于無固定風(fēng)量的終端空調(diào)系統(tǒng)，一個空調(diào)單元負責更多的 VAV 端子，從20到30個 VAV 端子。

（2）?????? 變靜壓法

變靜壓控制的多變量，非線性和隨時間變化的特征使得很難使系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)。控制復(fù)雜并且容易發(fā)生振蕩，但是它可以確保系統(tǒng)中VAV 末端有足夠的風(fēng)量，并且節(jié)能效果明顯。適用于帶有管道分支的變風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)，從6到8個 VAV 端子，空調(diào)區(qū)域的方向相同，以確保負載不斷增加和減少的趨勢。

（3）?????? 變定靜壓方法

根據(jù)變風(fēng)量結(jié)束時提供的風(fēng)閥反饋數(shù)據(jù)，將閥的位置信息用作壓力請求信號，并根據(jù)每個區(qū)域不同時間的需要重置靜壓設(shè)置值，因此，靜壓的設(shè)定值應(yīng)盡可能低，直到區(qū)域末端的控制閥完全打開為止，從而具有良好的節(jié)能效果。

4.????? 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的VAV系統(tǒng)設(shè)計

控制送風(fēng)溫度的優(yōu)化策略具有明顯的優(yōu)勢：可以根據(jù)檢測到的濕度溫度自動選擇較大的溫濕度差值，然后控制熱水閥和冷水管的開度。確保在整個過程中回風(fēng)的濕度保持恒定。在冬季，如果電池水溫未達到防凍規(guī)定的溫度，此時將啟動防凍開關(guān)以防止盤管破裂。

采用單風(fēng)管變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV），氣流的組織上送上回。新鮮的外部空氣由安裝在避難所地板或屋頂上的新風(fēng)機處理，由新鮮空氣導(dǎo)管引入，與內(nèi)部主要回風(fēng)混合，由空調(diào)單元處理，然后送入房間;新風(fēng)量可實現(xiàn)過渡季新風(fēng)比不小于50%運行，獲得節(jié)能效果。新鮮空氣系統(tǒng)的設(shè)計具有可變的空氣量，每個辦公室區(qū)域都配備了新的空氣處理系統(tǒng)。

5.????? VAV-AHU自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

VAV 空調(diào)器配有“變頻器”。在正常使用期間，每棟大樓中的兩臺標準落地式 VAV 空調(diào)應(yīng)同步運行，并在活動區(qū)域內(nèi)提供圓形風(fēng)管。在辦公時間以外或只有一半樓層需要使用空調(diào)的情況下，操作員可以通過工作站（工作站）手動發(fā)出命令，將天花內(nèi)環(huán)型送風(fēng)管道的電動風(fēng)閥關(guān)上，只起動1臺 VAV 空調(diào)機運行。每臺 VAV 空調(diào)機負責送風(fēng)至各個變風(fēng)量風(fēng)箱（VAV Box）。VAV Box 采用獨立于壓力的類型，變風(fēng)量系統(tǒng)控制方法采用可變靜壓控制方法，并且根據(jù)供氣管線的靜壓變化確定風(fēng)機的頻率轉(zhuǎn)換。在送風(fēng)管道中設(shè)置一個溫度傳感器以監(jiān)視送風(fēng)溫度，并將其與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，然后退出電池水閥進行溫度調(diào)節(jié)。

6.????? 自動控制可變?nèi)萘康男迈r空調(diào)（VAV-PAU）

風(fēng)量可變的空調(diào)必須配備“變頻器”。每臺具有變風(fēng)量的空調(diào)都負責將新鮮空氣輸送到指定辦公樓的標準樓層。在每個樓層的每個空氣處理單元的新鮮空氣旁路管道上安裝一個 VAV 箱，根據(jù) CO2的濃度確定對新鮮空氣的需求和 VAV 箱的開度，集中式新鮮空氣處理系統(tǒng)采用恒定靜壓設(shè)計和風(fēng)機變頻是基于新鮮空氣監(jiān)控器的靜態(tài)特性。確定壓力變化。在送風(fēng)管道中設(shè)置一個溫度傳感器以監(jiān)測送風(fēng)溫度，并將其與預(yù)設(shè)溫度值（用戶可在 BMS 中設(shè)置）進行比較，然后將其從盤管中取出到水閥中進行溫度調(diào)節(jié)。電池水閥將隨風(fēng)機狀態(tài)鎖定。盤管水閥還將閥開度的百分比值返回給BAS。電氣互鎖是必要的。當風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)時，新鮮空氣入口管道上的風(fēng)閥必須自動關(guān)閉。風(fēng)機啟動時，風(fēng)閥應(yīng)自動打開，并且只有在風(fēng)閥完全打開時，風(fēng)機才會開始運行。

7.????? 變風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)的VAV操作

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)在運行年度內(nèi)可以正常、平穩(wěn)地運行，在系統(tǒng)控制下，室內(nèi)濕度和溫度在一定程度上可以滿足設(shè)計標準。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)字控制部分可以隨時發(fā)送命令，以完全監(jiān)視和控制系統(tǒng)的每個部分，消聲器系統(tǒng)可以有效控制空調(diào)噪音。

結(jié)論：隨著生活中各種居住場所和電氣設(shè)備要求的不斷提高，空調(diào)是目前空氣中控制溫度的主要方法，是提高室內(nèi)空氣質(zhì)量和溫度的有效途徑。在中國，過渡季節(jié)的日溫差較高，通常在早上和晚上只有十度，在中午超過二十度。此溫度條件適合使用優(yōu)化送風(fēng)溫度策略來控制空氣供應(yīng)溫度，節(jié)省能源并有益于健康。

參考文獻：

[1]黃友前.VAV 空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管末端裝置安裝及調(diào)試要點分析[J].福建建材，2019（02）：84-85+41.