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1、 第4章 变风量空调系统4.1 变风量空调系统1.普通空调系统的送风量全年固定不变，并按房间最大冷、湿负荷确定送风量，称为定风量(CAV)系统。n特点：当室内负荷减少时，定风量系统是靠调节再热量，减小送风温差来维持室温的。既浪费热量，又浪费冷量。2.空调系统随着房间冷、湿负荷的变化来确定送风量(送风参数不变)的大小，称为变风量(VAV)系统。n特点：节约了热量、冷量，由于风量的减少，降低了风机功率。运行费用相当经济，对于大容量的空调装置尤为显著。n“变风量”的概念在工业与民用空调中均可应用。我国在纺织厂、体育馆等建筑中都曾采用。图 4-1 用开关风门控制风量的空调系统 1-过滤器；2-冷却器；
2、3-加热器；4-风门；5-室温控制器4.1.1 变风量空调装置的型式和原理1.对变风量送风装置的要求是：(1)能根据室温自动调节风量；(2)当多个风口相邻时，应防止调节其中一个风口而导致管道内静压变化，从而引起系统风量的重新分配；(3)应避免风口节流后对室内气流分布产生影响。（1）节流型：用风门调节送风口开启大小来调节送风量。n典型的节流型风口：文氏管型变风量风口。送风口本身又是静压箱，所以既可消声，又可获得均匀的静压出风。2.变风量空调系统都是通过特殊的送风装 置来实现的，称为“末端装置”：图 4-2 节流型变风量系统流程图（2）节流型装置有如下特点：a.变风量末端装置能保证较好的流量分配，
3、且可简化风道的阻力计算，自动平衡管道内的压力变化。b.送风口节流后，风机与风道联合工作的特性变化了，使管内静压增加，应设静压调节器调节风机风量。c.节流型的风口噪声较大。（3）旁通型 a.当室内负荷减少时，通过送风口的分流机构来减少送入室内的风量，而其余部分送入顶棚内再进入回风管循环。b.送入房间的空气量是可变的，但风机的风量仍是一定的。c.旁通风口与送风口上设有动作相反的风阀，并与电动执行机构相连接，且受室内恒温器所控制。图 4-3 旁通型变风量系统流程图(4)旁通型装置的特点是：a.即使负荷变动，风道内静压大致不变化，亦不会增加噪声，风机也不必进行控制。b.当室内负荷减少时，不必增大再热量
4、(与定风量系统比较)，但风机动力没有节约，且需加设旁通风的回风道，使投资增加。c.大容量的装置采用旁通型时经济性不明显，它适用于小型空调装置。4.1.2 变风量空调系统在设计方面的问题 1.系统最小风量可按系统最大风量的40%50%计算，必须满足卫生要求的新风量。2.气流分布问题：由于风口变风量，影响到室内气流分布的均匀性和稳定性，影响人的舒适感。宜采用扩散性能好的风口，配置多个风口效果好。3.采用普通风口时，一般可按80%左右的最大送风量作为选定风口风量的依据。(1)使用节流型变风量风口后，系统的管道特性线将产生变化，风机的工作点也将移动。(2)虽风量是减少了，但风压增大使动力未得到节约，且
5、增加噪声，甚至风机可能进入不稳定区工作。4.变风量系统的风机控制：(3)为了防止这系列缺点，必须在风管内设静压控制器，根据风管内静压的变化来控制送风机的总风量；(4)比较经济和合理的措施是：调节风机的转速或风机的进口导叶装置，才能达到节约动力的效果。4.1.3 变风量系统的特点及适用性 1.运行经济：由于风量随负荷的减小而降低，所以冷量、风机功率能接近建筑物空凋负荷的实际需要。2.各个房间的室内温度可以个别调节，每个房间的风量调节直接受装在室内的恒温器控制。3.具有一般低速集中空调系统的优点，例如可以进行较好的空气过滤、消声等，并有利于集中管理。4.始终能保证室内换气次数、气流分布和新风量，当
6、风量过低而影响气流分布时，则只能以末端再热来代替进一步降低风量。5.国外在高层和大型建筑物中，通常在内区使用变风量系统，因为它负荷稳定，全年需送冷风，用变风量系统比较合适。在外区，仍用集中式定风量系统或空气水系统，以满足冬季和夏季内区和外区的不同需要。n变风量系统并不是一种新的，特殊的空调方式，只是在装置上最大限度地考虑了经济运行。4.2 多风机变风量空调系统 1.近几年，变风量系统在我国的应用正逐渐扩大。2.多风机变风量空调系统(MFVAV)目的：把变风量空调系统变成一种易生产设计、易控制管理的节能空调系统；吸收国外先进经验，创造出具有中国特色的变风量空调系统；提高节能性。图4-4 多风机变
7、风量空调系统示意图 4.2.1 多风机变风量空调系统的基本原理 1.多风机变风量空调系统由六部分组成：室内温控器；室内变风量风机盒；变频控制器；新风控制单元；回风机和排风风机；空调机组。2.系统的工作原理：（1）温控器检测室内温度，与设定温度比较，当出现差值时，温控器改变风机的转速，减少送风量，直到室内温度恢复为设定温度为止。（2）温控器在调节变风量风机转速的同时，通过串行通讯方式，将信号传入变频控制器，根据变风量风机盒的风量之和，调节送风量，达到变风量的目的。4.2.2 设计步骤 1.国际上普遍采用定露点法，当室内负荷发生变化时，改变送入房间的风量，而送风参数不变。2.当风量减少到最小送风量
8、，则改变送风温度，因此MFVAV系统也采用定露点设计法。a.确定机器露点。b.初步确定风机温升和风道温升。变风量风机盒温升很小，一般可以忽略不记。风道温升包括送风道温升、回风道温升。c.确定采用一次回风系统还是二次回风系统，并计算房间送风量。判定方法一：按最小送风量考虑（1）不存在随风量减少而噪声增加的现象，风量太小也能准确地测量末端装置的风量，因此在无结露现象时，可按一次回风系统计算送风量。（2）当计算所得的房间送风量的20小于房间最小送风量，应采用二次回风系统。（3）规格较高办公室最小送风量:13-14m(h人)。判定方法二：防止结露（1）当房间热湿比较小，采用一次回风时，出风温度可能低于
9、房间的露点温度，送风口表面有可能产生结露，采用二次回风。（2）只要实际机器露点的温度低于假设的露点温度，即满足要求，否则需要增加表冷器的排数到10排，按实际的机器露点重新计算。4.2.3 控制方法 n与传统的变风量系统在控制上最大的区别为：1.温度控制上采用模糊控制，只要房间的温度偏离了设定温度，一旦到达给定的时间间隔(设定为10s)，房间送风量即开始减少，既不会受到风道内压力波动的影响，也不会受到风量测量精度的影响；2.送风量由受控房间实时所需送风量之和控制；3.新风控制方面采用了固定新风比的方法，确保各房间的新风量不会由于送风量的减少而减少；4.室内压力由排风机的无级调速加以控制。4.2.
10、4 经济分析 1.运转费用和一次投资分析n在定风量的条件下，将由一台送风机承担的空气输送任务改由一台主风机，多台子风机来承担，由于电机效率的下降，显然后者的能耗将增加。为此，MFVAV系统采取了与传统变风量系统不同的措施：（1）大温差送风a.由于节流型变风量盒的最小送风量受到三方面限制：噪声限制；风量过小将影响风量测量的精度；风量过小将影响到风道内压力分布。b.由于MFVAV系统不受这些因素的影响，因此最小送风量明显低于常规变风量空调系统，采取大温差送风，由此减少电机能耗十分明显。（2）风道低阻力 n传统的变风量系统的风道阻力明显高于MFVAV系统，这是由于：为了保证末端装置风量(风速)测量装
11、置的精度，要求风速不小于15ms，末端装置通过阻力高达98540Pa；为保证系统正常运行，常在系统多处安装有风量(风速)测量装置，必须达到一定风速(V8ms)才能保证测量的精度，这样将增加系统的阻力；传统的变风量系统习惯采用一台空调机组承担一个面积较大的区域，这样能耗较高。nMFVAV空调系统不需要进行风量测量，因此风道内速度无需达到一定风速，同时采用空调机组分散系统，系统阻力明显下降。（3）一次投资 变风量系统价格昂贵的原因：a.由于没有可以与国外产品匹敌的国产变风量产品，导致国外产品漫天要价；b.系统复杂，要求有相应的复杂的自动控制系统匹配，大大增加了系统的成本；c.调试时间长，技术要求高
12、，也增加了一次投资。MFVAV系统从三方面着手，使变风量系统一次投资大幅度降低：a.变风量末端装置结构简单，成本低廉；b.系统控制简单，部件价格便宜；c.调试方便，一旦调试成功不受环境影响。MFVAVMFVAV系统已有多项成功的工程实例系统已有多项成功的工程实例n广州国际鞋业广场；n高淳中级人民法院大楼；n北京二炮某工程。传统变风量系统与传统变风量系统与MFVAVMFVAV变风量系统区别变风量系统区别n以北京一栋高层办公楼变风量系统为例：n标准层分内外区，室内设计温度25，相对湿度55。标准层采用一台空调机组向全楼供冷(热)，空调负荷差异性按0.66考虑，空调变风量末端装置的风量为64500 m/h，末端装置电机功率46kW，空调机组的风量为42500m/h，6排表冷器，冷量267kW，电机功率37kW。采用一次回风：采用二次回风：多风机变风量空调系统是新型变风量系统，通过创新和改进，成为了一种实用型节能空调系统，工程实践证明：它较传统的变风量系统更节能、一次投资更省。结论结论