2022年VAV空调系统 .pdf

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1、VAV系 统 中 新 风 量 的 控 制（摘自暖通空调1999年第三期）同济大学钱以明杨书明1 、引言在暖通空调系统中，足够的新风量对于提供良好的室内空气品质（IAO ），保证室内人员的舒适感和身体健康有着直接意义。对定风量（CAV)系统来说，由于送风量在运行过程中始终保持不变，因此一旦新风量根据要求被设定，则在系统运行的整个期间，都能满足要求。但变风量（VAV）系统不同，其送风量在运行过程中随送风量成比例减少，在负荷很低的情况下，就有可能出现新风量不足现象。因此，必须对最小新风量进行控制。2 、新风量控制方法2.1 风阀跟踪调节通过安装在新风阀后的风速传感器测出风量，以此对新风阀和回风阀进行

2、调节。如图1 所示。设臵高、低限温度传感器是为了控制经济新风运行，当低限温度传感器测出的温度高于设定的最小值时，新风量加大；当室外温度太高时，高限温度传感器使新风阀回到最小位臵。当房间负荷减小，特别是人员减少时，送入房间的新风量可以随送风量的减少成比例减少，当达到最小新风量时，为了维持最小新风量不再减少，需要保持新、回风混合段中负压不变，因此新风阀将要不断开大，而回风阀将不断关小。设送风量为10000m3/h 的变风量系统，设计新风比为20% ，最小新风量为1000m3/h ，当送风量变化时，新风阀和回风阀的开度和送风量的关系见图2 。由于在最小新风量下的风速太低，使得测控精度难以保证。2.2

3、 通过控制送、回风机的风量也就间接地控制了新风量。对送、回风机的控制可以归纳为以下几种（为简明起见，下面的图示中均没有表示出经济新风控制，该控制可参见图1 ）2.2.1 送回风机都用送风道静压进行控制。控制方法简单，但只有在送、回风机特征和大小相同，运行中的工作情况也大致相同的条件下方可使用。如果送、回风机的特性不同，送排风量的平衡将会破坏，室内可能出现负压，该控制方法示意图见图3 。2.2.2 用送风道中出口动压控制回风机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共

4、4 页 - - - - - - - - - 送风机风量由系统静压点控制，回风机量则根据送风道中流量进行控制，能使送回风的负量变化互相协调，室内压力易于保持正常情况。如图4 所示。2.2.3 动压差法在送风机出口和回风机入口设臵流量测点，测出各自的流量，并保持固定的差值，一旦出现超差现象，则调节回风机以维持固定的风量差。如图5 所示。2.2.4 室内压力直接控制法室内压力是协调送风机及回风机的主要依据，因此，最直接的控制方法就是根据室内静压相对于大气压的变化去控制回风机，送风机仍根据室内负荷变化进行单独控制。如图6 所示。这种控制方法的一个难点在于，室内正压相当小，而且一幢建筑里的压力变化范围可

5、能比室内外测带来了困难。室内外测压点的位臵选择很重要。原则是：室内测压点应处于气流稳定、压力均衡的地方；室外测压点则应避开常年主导风向的影响。目前，对风机跟踪控制存在两种看法，一种认为风机控制误差太大，实测表明误差一般都在 20% 35%以上，而且由于多个控制环路之间的相互干扰，存在着运行不稳定现象，另外能耗也较高，因而建议用排风机代替回风机或采用其客观存在控制方法。而另一种观点则认为控制新风量的目的是为了保证IAQ ，而不是为了达到某一数值，因而，只要系统能提供良好的通风，控制误差并不重要；至于运行不稳定现象，不能只看某一段时间的运行情况，而要看整个运行期间的平均情况，有实测数据表明，在一个

6、很短的时间内，新风确实变化很大，但总体上看，新风量的加权平均值却保持得很好。2.3 设臵独立的新风机实现最小新风量控制的一种较为可靠的方法是设臵独立的、具有平稳特性曲线的新风机，通过新风机，通过新风机入口处的风速传感器调节风阀，维持最小新风量。当采用这种控制时，可以不用回风机，或代之以排风机，这样控制起来更容易，也更稳定。如图7 所示。这种方法的缺点是需要额外的新风管道，不适于改建工程。2.4 机组混合段中静电控制因为通过风阀的风量与风阀前后压差的平方根成正比，所以只要保持压力差不变，风量就能保持恒定。据此，在VAV系统中，不论送风量为多少，如果新开阀开度不变，通过压力传感器调节回风阀开度，保

7、证机组混合段中负压不变，就能保证最小新风量。图 8 为一较完整的VAV新风控制系统，当温度传感器T2 检测到室外空气温度高于设定值 t2 时，经济新风阀DM1 关闭，新风由固定最小新风阀DM2 送入；送风量减小量，由压有效期传感器DP 调节回风阀开度，维持静压箱中负压不变，从而保证最小新风量。采用经济新风时，DM1 开度由T1 控制，使新、回风的混合温度达到设定值直到全关，DM2 开度始终不变。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - -

8、 - - - 表 1 为了实测的混合段中负压与新风量的变化情况。从表中可以看出，随着负压的减小，新风量也随之减少。混合段静压控制是一个简单有效的方法，其主要的不利因素是由于气流扰动，在混合静压箱内难以找到一个适于安放压力传感器的位臵。2.5CO2浓度控制有时新风负荷在空调负荷中所占比例很大。在保证室内空气品质条件下，尽可能减小新风量很有意义。在室内有害物主要是由人产生，肯人员变动率很大的商业建筑。如会议厅，办公室等，可以通过测定CO2浓度对新风量进行实时控制，以减少新风量，表示室内CO2浓度的方程为：LOA（ n-1 ）K （ n ）C （ n ） =COA（ n ）+1-exp(-t ） -

9、VLOA（ n-1LOA（ n-1 ）+exp （ -）C （ n-1 ） -COA（ n-1 ） V式中 C(n),COA（ n ）为 n 时刻室内、外空气式中CO2浓度， 10-6 （即 ppm) ； LOA（ n-1 ）为n-1 时刻的新风量，m3/h ； K （ n ）为 n 时刻建筑物内部CO2产生率，；V 为房间体积，m3； t 为采样时间间隔，h 。新风量的控制如下：当CO2浓度超过100010-6 （或其它设定值）时，新风门自动调节到与式中预测值C(n) 相对应的位臵；而当浓度超过某一临界值（预设）时，新风阀全开以稀释室内的空气。一些VAV系统可根据室内浓度，臭气（如吸烟产生的

10、烟雾）浓度对新风量进行控制，当需要时，还可能过用户终端进行强制换气。如图9 所示。文献 6 提出了一种基于CO2浓度的，能对新风量实现连续维持室内正压以及预设的室内人员数，由此对新风量进行控制，由浓度决定的新风量可由下式确定。CRA-CSALOA=-LSA-（2）CRA-COA式中 LOA为新风量；LSA为送风量；CRA为回风中CO2浓度；CSA为送风中CO2浓度，COA为新风中CO2浓度；其控制如图10所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - -

11、 - - - - - - - 文献7作者研究发现，和固定最小新风量系统相比，基于CO2浓度控制的VAV系统，当 CO2浓度设定值为1000 10-6时 , 供热能耗节省了25%-30%, 而供冷能相差不大. 换气次数降低了15% 左右 .CO2浓度略有增加, 具体结果见表2.表 2 最小新风量控制与CO2浓度控制比较供热能耗/MWh供冷能耗/MWh换气次数/h-1平均 CO2浓度 10-6最大 CO2浓度/ 10-6最小新风量控制2661530.985839791000 10-62021450.806281209800 10-62051480.855761069这个方法不足之处是当人员在室率很低的时候, 不能控制非人为因素产生的其它有害物浓度 .2.6 人数估计控制针对 CO2浓度控制法的缺陷，人数估计控制作了改进，即不仅考虑室内人员数，而且考虑人员所占的空间，估计控制的关键在于对室内人员数作出准确的估计，一般是根据室内CO2浓度来判断室内人员变动情况。估名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -