变风量系统讲座

变化。制冷时，一次风和回风混合；采暖时， 高冷负荷时不变 不变； 变化。制冷时，一次风和回风混合；采暖时，中、高冷负荷时不变；在低冷负荷和采 再热器逐级加热。 暖时变，再热器逐级加热。 再热器逐级加热。 暖时变，再热器逐级加热。 按制冷设计负荷选用，风机需克服风阀、 按制冷设计负荷选用，风机需克服风阀、风 管和风口的阻力损失，静压较高。 管和风口的阻力损失，静压较高。 按采暖负荷选用， 按采暖负荷选用，风机需克服风管和风 口的阻力损失，因风量减少，末端装置 口的阻力损失，因风量减少， 风机静压相应减少。 风机静压相应减少。
3．变风量末端的送风量调节 ．
空调机组的送风显热量1.2L(tn-ts)应与所负担空调 区域的显热负荷QS相平衡。当空调区域由多个变风量末 端组成时，各变风量末端根据其控制区域的显热负荷变 化而改变其送风量，空调机组的送风量则应该随着系统 各变风量末端风量改变而变化。
VAV
VAV
VAV
图3 VAV空调系统示意
4．变风量系统的最小控制单元与系统组合分区 ．
4.1 最小控制单元 • 变风量空调的最小控制单元是指一个温度控制点。而每个 温度控制点对应于一个变风量末端控制箱，因此，变风量 空调的最小控制单元就是一个变风量末端控制箱的控制范 围。决定一个变风量末端控制箱的控制范围，亦即决定一 个空调分区的大小，取决了它是否许可共有一个室内空气 温度设定值。 • 如果一个区域许可共有一个室内空气温度值，并不意味着 这个区域可以作为一个变风量空调的最小控制单元。因为 还必须看这个区域是否有一个相同的空调负荷密度亦即一 个相同的变化规律。不同空调负荷密度的区域需要不同的 风量（换气次数），如果这些不同密度的空调负荷按同一 变化规律变化，则这些区域可以归入同一个变风量空调的 最小控制单元。 • 周边区与内部区的空调负荷变化规律不同，因此周边区与 内部区不宜归入同一最小控制单元
压力无关型控制原理
压力有关型控制原理
1.2 风速传感器
１）压力无关型变风量末端装置常使用的风速传感器有： 皮托管型、超声波流量计型等。
后面的静压测孔 前面的全压测孔 压力信号输出端
前面的全压测孔
后面的静压测孔
压力信号输出端
皮托管型风速传感器
２）风速传感器的应用：
欧美的压力无关型变风量末端均采用了皮托管型，而 日本的压力无关型变风量末端而采用超声波流量计等。 日本的变风量末端装置不采用皮托管风速传感器是基 于以下2点考虑： 一、认为皮托管易堵塞； 二、不能测量低风速。在日本，一般办公楼空调系统 的末端风管的设计风速为3～4.5m/s。当末端装置的最小风 量为设计风量的30％时，其进风口风速为1～1.5m/s，无 法采用皮托管风速传感器。
图1室内热、湿负荷比例减小
2.2室内热负荷减小，湿负 荷不变， ε减小： （ ε2 ＜ ε1 ） 1）变风量系统： 送风状态点3沿ε2线到达 状态点N2。 2 2）定风量系统： a）改变送风温度（不再热）， 送风状态点变为3＇，沿ε2 线到达室内状态点N3。 b）改变送风温度（再热）， 送风状态点变为3"， 沿ε2 图2 到达室内状态点N1。
2、单风管变风量再加热空调系统
该系统采用带有加热盘管的变风量末端装置。在室内 温度减少到一定程度时开启加热盘管补偿热量，既能满 足房间最小风量而又不会产生房间过冷现象。在冬季可 利用加热盘管供暖，以补偿围护结构的热损失。该系统 目前多用在大型办公楼外区的变风量系统中。
3、单风管变风量与热水供暖、FC系统等的组合系统
串联风机型变风量末端
名称 末端风机运行 送入房间的风 量 送风温度
串联 连续运行， 连续运行，采暖和制冷时均运行 不变风量。 不变风量。
并联 间歇运行，只有采暖、 间歇运行，只有采暖、低冷负荷和夜间 时才运行 在中、高冷负荷时变风量；在低冷负荷、 在中、高冷负荷时变风量；在低冷负荷、 变风量 采暖时不变。 采暖时不变。
1.
2. 3.
4.
2．风机动力式变风量末端 ．
1）节流型变风量末端是变风量空调系统的最基本形式。
节流型变风量末端
2）串联风机型变风量末端：风机与变风量阀串联布置，一次 风既通过变风量阀又通过风机加压； 并联风机型变风量末端：风机与变风量阀并联布置，一 次风仅通过变风量阀，不需要风机加压。
并联风机型变风量末端
热水供暖、FC系统设置目的：克服夏季周边区的围护 结构特别是玻璃窗的辐射影响，以及冬季外墙内表面产生 的冷气流影响。该系统可用在办公楼的变风量系统中。
三、常用变风量末端装置
1．变风量末端 变风量末端 1.1末端装置按照是否补偿压力变化，分压力有关型和压力无 关型两种；二者在控制意义上的定义： 压力无关型：使用风量控制器调节末端阀位执行机构，而风 量控制器的设定值则通过房间温度控制器进行 重设定。 压力有关型：直接根据房间温度控制器来控制末端阀位执行 机构。
4.2 系统组合分区
变风量空调系统的组合分区，是指将多个变风量末端 控制箱划分到一个空调机的过程。由（2）式可知，同一 系统的各变风量末端控制箱的负荷／风量比应该共有一 个送风温度。换句话来说，同一系统的各变风量末端控 制箱的负荷／风量比应该相同。因此，（2）式为变风量 空凋系统设计中变风量空调系统组合分区的基本原则。 • 如果系统划分的结果为同一系统的各变风量末端的 负荷／风量比不为一常数，则该系统的某些变风量末端 必须加装末端加热器／冷却器。
变风量 空调系统的设计
徐宏庆
一、变风量空调系统的概述
1．变风量空调系统的原理 ． 全空气空调系统设计的基本要求：向空调房间输送足 够数量的并经过处理的空气，用于消除房间内的余热及余 湿，以达到房间的温、湿度要求。 湿空气的焓有两部分组成： 一、潜热：仅随含湿量而变化的热量； 二、显热：仅随温度而变化的热量； Q＝（1.01+1.84d）t 空调系统的基本计算公式： Qs≈1.2L(tn-ts) 当房间显热Qs值发生变化而室温tn保持不变时： 一、将送风量L固定，而改变送风温度ts，该系统称为 定风量系统； 二、将送风温度ts固定，而改变送风量L，该系统称为 变风量系统。
当各变风量末端的控制区域室温相同时，其下列方程式 成立：
q1 q2 q3 = = =L=1.2(tn −ts ) = K(ts ) l1 l2 l3
室温tn相同时，每个变风量末端的负荷与风量之比是相 同的，其比值为送风温度的函数。 由于变风量末端的送风量设有最大送风量和最小送风量 的上下限限制，其调节范围无法满足房间负荷小时的调节要 求，因此，为拓宽变风量末端的调节范围，使各变风量末端 的送风显热量l(tn-ts)与其控制区域的室内显热负荷q相平衡， 送风温度需要随送风量的变化范围而改变其设定值。 结论：变风量空调系统应具有送风量和送风温度的变化 能力。
室内热负荷减小，湿负荷不变
表1 室内状态参数变化分析
系统类型 变风量系统 ε不变 不变 tN不变 φ1不变 tN不变 φ3＞φ1 结论 保持原来的状态 参数 保持室内温度， 保持室内温度， 相对湿度增加 ε变小 变 tN不变 φ2＞φ1 tN不变 φ3＞φ1 结论 保持室内温度， 保持室内温度， 相对湿度增加 保持室内温度， 保持室内温度， 相对湿度增加
•
结论 根据是否采用末端再热的变风量末端，以及空 调区室内设计温度是否相同，按照上述负荷风量比方 程式从（2）式到（3.3）式来划分空调区域以及选用 变风量末端装置是必须，而且十分显要的。
5、变风量系统与风机盘管加新风系统的比较 、
名称 热舒适性 VAV 通过VAV末端实现区域温度控制。 控制室内湿度的能力强。 末端装置全年为干工况，末端装 置本身不会繁殖细菌。 可利用全新风，室内IAQ品质高。 集中回风有可能传播病毒等造成 内部感染。 室内无水管，不用担心室内漏水 损坏室内装修、设备及用户文件 等。 VAV Box的风阀无需维护保养。 控制变量多：室温，风量，送风 温度，AHU风机转速，新风量等 要求计算项目比FCU＋新风空调系 统多，计算结果要求严格。 比FCU＋新风空调系统简单，易平 衡。AHU一般采用比例调节阀控 制水量，可采用大温差技术。 FCU＋新风 ＋ 通过FCU实现区域温度控制。 控制室内湿度的能力弱。 盘管夏季为湿工况，机组本身会繁殖细菌。 不可以利用全新风，室内IAQ品质不及VAV。 没有集中回风，不必担心由于回风带来的内部 感染。 水管进入室内，室内漏水会损坏室内装修、设 备及用户文件，凝水堵塞、凝水盘漏水等，过 滤器需要定期清洗。 控制变量少：室温，水量，FCU风机转速等
送风温度改变 不再热） （不再热） 定风量 系统 送风温度改变 再热） （再热）
tN不变 φ2＜φ1
保持室内温度， 保持室内温度， 相对湿度减小， 相对湿度减小， 增加再热能耗
tN不变 φ1不变
保持原来的状态 参数， 参数，增加再热 能耗
结论：变风量系统在房间的热负荷发生改变时，其对室内温、湿度的 控制能力可优于不再热的定风量系统。 变风量系统与定风量系统相比具有以下特点： 1．系统节能：根据相似工况原理，空调风机的耗电量与其转速的3次方成 正比。 2．舒适度方面：变风量系统具有可分室调节温度、控制湿度的能力强的 特点。
卫生条件
维修
控制系统
设计难度
要求计算项目比VAV空调系统少，计算简便。 比VAV空调系统复杂，平衡较难。FCU采用两 通阀控制水量或不控制水量时。
水系统
二、常用变风量系统类型
1、单风管变风量空调系统 该系统是变风量系统中最简单的一种。这种方式只能同时 加热或同时冷却，大多应用在： 1）不分区但需要同时供冷或供热的办公楼变风量系统中，季 节转换时，各房间同时进行。 2）大型办公楼变风量空调系统的内区，全年需要供冷。
末端装置风机 规格
噪声
1.在设计冷负荷时，末端装置风机不运 在设计冷负荷时， 在设计冷负荷时 1.房间有人时，末端装置风机连续运转，噪 转，在采暖时，风机间歇运转，噪声间 房间有人时， 房间有人时 末端装置风机连续运转， 在采暖时，风机间歇运转， 声连续发生； 歇发生； 声连续发生； 歇发生； 2.末端装置风机静压较高； 末端装置风机静压较高； 2.末端装置风机静压较低； 末端装置风机静压较低； 末端装置风机静压较高 末端装置风机静压较低 3.入口需要静压较低（25Pa~100Pa ），只 3.并联式需要较高的入口静压 入口需要静压较低（ ），只 入口需要静压较低 并联式需要较高的入口静压 克服风阀阻力损失，噪声与入口静压成正比。 ），需克服风阀 ），需克服风阀， 克服风阀阻力损失，噪声与入口静压成正比。 （100Pa~180Pa），需克服风阀，风 阀后风管和风口阻力损失。 阀后风管和风口阻力损失。 风机连续运转， 耗能高。 风机连续运转，其耗能高。 为防止压力过高，与中央空气处理机组连锁。 为防止压力过高，与中央空气处理机组连锁。 风机间歇运行，规格小 耗能低。 风机间歇运行，规格小，耗能低。 由温控器信号控制，与中央空气处理机 由温控器信号控制， 组无连锁。 组无连锁。