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关于变风量空调系统的探讨及分析

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山 西建筑SHANXI ARCHITECTURE第47卷第8期2 0 2 1年4月Vol. 47 No. 8Apr. 2021 ・ 103 ・

DOI： 10. 43719/j. cnki. 4009-6822.4021.48. 439

关于变风量空调系统的探讨及分析

林婷莹

（中国建筑西南设计研究院有限公司福建分公司，福建福州370000）

摘 要:变风量系统具有节能、控制灵活等优越性，得到越来越广泛的应用，介绍了变风量系统的定义，阐述变风量系统的分类、特 点及应用范围，提出变风量系统合理设计的步骤依据及关键点。关键词:变风量系统，单风道型，风机动力型中图分类号:TU270.8 文献标识码:A 文章编号:100/-6225 （2021 ）02-6107-67

1概述

变风量空调系统于22世纪60年代中期诞生于美国， 经过多年的发展，变风量系统在技术上日益成熟。基于变

风量系统的节能性，系统灵活性等优势，该技术在各国得到

越来越广泛的应用。

定风量系统的送风量保持不变,通过再热等手段改变

送风温度，来适应不同的室内负荷。变风量系统是指保持

送风状态不变，利用改变送入室内的送风量来实现对室内 温度调节的全空气空调系统⑴。由此可见,变风量系统能

够充分利用允许的最大送风温差，节约再热量及与之相当

的冷量;另外，由于变风量系统的风量减少，风机能耗相应 降低。显而易见，变风量系统相较于传统的定风量系统而

言，运行更为经济。

变风量空调系统由空气处理机组、送风系统、末端装置

及自控装置等组成2,如图1所示。其中末端装置及自控

装置是变风量系统的关键设备，它们可以接收室温调节器

或大楼自动管理系统的指令，根据室温的高低自动调节送

风量，以满足室内负荷的需求。

图1变风量空调系统示意图

2变风量末端装置的分类

VAV末端装置种类繁多，总体上可分为单风道型、风 机动力型和旁通型⑶。其中，风机动力型还可根据增压风

机与一次风风阀排列的位置不同，分为并联式和串联式。2.4 单风道型

单风道型末端装置主要由室温传感器、风速传感器、控

制器及电动风阀组成。单风道型末端运行时，空调机组的

一次风经过末端内置的电动风阀送入空调区域，室内回风

不经过VAVBOX。末端送风量的改变由电动风阀来实现。单风道型末端装置有以下几点优势：1） 无风机，噪声小且耗电少，对于噪声有较高要求的场 所较为合适。2） 末端装置体积较小，不占用过大的吊顶空间。2.4 风机动力型

2.2.4串联式末端装置串联式末端装置主要由室温传感器、风速传感器、电动

风阀、风机和电机、控制器组成。串联式末端装置是指内置

风机与一次风风阀串联设置，如图2所示。集中空调机组 的一次风经末端内置的一次风风阀调节，再与吊顶内的二

次回风混合后通过内置连续运转的风机增压送出恒定风

量。在变风量箱内，一次风既通过一次风风阀，又通过增压

风机。串联式末端内置风机的总送风量恒定，通过调节一

次风风阀，改变一次风和二次回风的风量比，实现送风温度

的变化，以适应不同的室内负荷。

图2串联式变风量末端装置串联式末端装置的优势如下：1） 当系统最小冷风量工况下，室内区域仍出现过冷时， 利用二次回风的余热增加系统的送风温度，减少空调机组

的再热能耗。2） 冬季工况时，末端内置风机诱导吸入内区吊顶内的 回风，将吊顶内照明等余热转移至需要供热的外区,利用余

热进行热回收，减少系统能耗，达到节能的目的。7）末端的内置风机诱导吸入二次回风，使末端总送风 量加大，极大改善了室内的气流组织。4） 一次风经过增压风机，增加风系统的余压，可解决下 游阻力较大的BOX箱压头不够的问题。2 42 42 并联式末端装置并联式末端装置主要由室温传感器、风速传感器、电动

风阀、风机和电机、控制器组成。并联式末端装置是指内置

风机与一次风风阀并联设置，如图3所示。集中空调机组 的一次风经过末端内置的一次风风阀，不通过增压风机;在

内置的风机开启时,增压风机诱导吸入室内二次回风;经过

收稿日期：202062-39作者简介:林婷莹（1982-），女，硕士，

工程师第47卷第8期2 0 2 1年4月山 西建筑・104・

风阀的一次风与经过风机的二次回风混合后送入空调区域。

图3并联式变风量末端装置

并联式末端装置有以下两种不同的运行方式：9内置风机关闭，变送风量定送风温度方式。该运行 方式适用于夏季大风量供冷工况,风机出口止回阀关闭,送

风温度不变,通过改变一次风阀的开度改变送风量,以适应

室内冷负荷的变化，维持室温的恒定。2）内置风机开启，定 送风量变送风温度方式。该运行方式适用于最小风量供冷

或供热工况，该工况下增压风机开启，总送风量恒定，通过

调节一次风风阀,改变一次风和二次回风的风量比,实现送

风温度的变化,以补偿室内负荷的变化。

与串联式末端装置相同,并联式末端装置具有免费再

热过低送风温度,以及冬季工况下吊顶内余热回收的优势。

除此之外,并联式末端装置还有以下几点优点：1） 系统低风量运行时,通过增压风机旁通，末端装置风 量加大，避免出现气流组织不畅的问题。2） 由于并联式末端装置的风机间歇运行，其耗电较串 联式的少。3） 并联式末端装置风机风量一般为一次风设计风量的 64%，远小于串联式末端内置的风机,所以并联式末端装置 箱体占用空间较串联式的小。2.3 旁通型

旁通型末端装置一般由分流器式风阀、旁通风口和控

制器组成，如图4所示。当室内负荷减少时,通过分流器式 风阀来减少送入室内的空气量，其余部分排入吊顶内回风

管循环使用。送入房间的空气量是可变的，但空调机组的

风量仍保持一定，因此风机能耗得不到节省。

3变风量系统的设计

合理的设计是变风量空调系统节能运行的关键，大致 可按照以下几点步骤进行：1）确定空调分区，划分空调系统。在同一建筑内，各个分区其围护结构、照明、人员等内

扰外因的差异产生了不同的空调负荷。科学地把空调区域

划分为若干个温度控制区域,更为精细地追踪负荷变化,有 利于降低空调系统的能耗。空调最基本的分区是内区和外

区,外区是直接受到围护结构日射得热、温差传热和空气渗 透等负荷影响的区域。内区负荷主要由人体、灯光照明以 及其他设备散热形成，该部分负荷波动较小,且全年均为冷

负荷。进深小于8 m的房间无明显的内外分区现象，可不 设内区，都按外区处理。影响外区的进深主要有外围护结

构的热工性能以及气候条件等，一般外区进深可按2 m〜 5 m确定。内区温控区宜为55 m2〜100 m2,外区温控区宜

为25 m2〜55 m2⑷。2） 冷热负荷计算。计算各个房间及空调分区的逐时冷负荷及热负荷，作

为空调机组及末端设备的选型依据。3） 供热方式的确定。

一般变风量系统的供热可通过以下两种方式实现:a.

建筑进深小,不分内外区，全区采用冷热型末端装置，集中

空调系统提供冷风或热风，通过末端装置输出实现供冷或

供暖。b.空调区域分内外区，内区采用单冷型末端装置，外 区采用带再热的末端装置或冷热兼用的风机盘管。集中空

调系统全年送冷风，夏季工况时，内外区的末端装置供冷;

冬季工况时,内区的单冷型末端装置供冷，外区由末端装置

的再热器或风机盘管供暖。4） 计算各个空调分区的一次风量。对于冷热型的变风量装置，其供冷时和供热时的最大

风量应分别计算,取最大风量值作为选择末端设备的依据。

各个空调分区的一次风最大风量应根据式（1）进行计算。 一次风最小风量要综合考虑新风量和气流组织确定，一般

采用最大风量的34%〜44%。Q宀.01毙宀） （）

其中，G为变风量末端最大风量,kg/j;Qx为房间或温

控区的显热负荷,W；^为房间或温控区的干球温度,°C •也

为空调系统送风干球温度,°C。5） 确定变风量系统的组合形式,选择末端设备类型。为适应室内负荷的变化,变风量系统有多种组合形式,

其特点及适用条件如表 所示。表1变风量系统不同组合应用特点比较

系统形式外区内区适用场所

1串联式风 机动力型串联式风 机动力型1）低温送风系统;2）要求恒定气流组织的场所3）需要较大的换气次数；4）BOX下游阻力较大

2并联式风 机动力型单风道型1）适用于吊顶内设备散热量很大的场所，风机 将吊顶内的回风诱导至外区热回收（冬季工况 下）；2）气流组织要求不高的场所

4风机盘管单风道型1）适用于建筑负荷变化大，可通过控制外区风 机盘管台数来补偿负荷变化;2 ）空调机房小， VAV空调系统风量受限的场所;3）工程初投资 受限;4）噪声要求高但气流组织要求低的场所

4单风道型单风道型1）吊顶其他设备较多，安装空间受限;2）工程初 投资受限;3 ）噪声要求高但气流组织要求低的 场所

6） 根据计算的风量，选择BOX的规格及参数。7） 根据气流组织合理性,合理分布风口。由于变风量系统的特殊性,实际项目设计过程中，我们

还需特别注意以下几点：a.风速对测量仪的测量精度有很 大的影响，为保证风速测量的精准性，风速测量仪所在的那

一段风管（即进入BOX箱前的那一段）,风速一般控制在 3m/s〜9 m/s。b.气流的紊流程度同样影响风速测量的

精度，为保证数据采集的准确性，进入BOX箱前至少有5D

第47卷第8期2 0 2 1 年 4 月林婷莹:关于变风量空调系统的探讨及分析-105 -

长的直管段来保证气流的均匀度。n集中空气处理机组的

风机余压应为AHU设计最大风量下的阻力及末端消耗的 压力降之和。综合考虑出投资、能耗和全寿命周期后，末端

所需的全压降建议取125 Pa - 192 Pa[5]。

4结语

相对传统定风量系统而言，变风量系统的控制更为复

杂，对系统设计合理性和设备控制的要求较高。实际工程

中，变风量系统存在的设计粗犷及设备控制调试不精准等

问题,均严重影响系统运行的稳定性及空调节能效果。变

风量技术对我国节能事业具有重要的意义,在研究及发展

变风量技术这条道路上，我们任重而道远。参考文献：[1]郁文红，杨 昭，张甫仁.VAV系统设计分析[J],洁

净与空调技术,2003(1) ：23-25.

[]曾丽娜.变风量空调系统设计与探讨[J],居业,2016 (11) 24-36.

[]曹振华.变风量空调系统的特点和发展前景[J].洁 净与空调技术,2011(2) ：74-7&

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分析[J].暖通空调，2006,36(6) ： 20-60.[]赵文成.中央空调节能及自控系统设计[M].北京：

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[]薛韩玲，程凯丽.变风量空调送风系统的优化控制策

略[J].山西建筑,2016,42(22) ：19/-119.

Discussion and analysis on VAV air conditioning system

Lin Tingying(Fujian Branch, China Southwest Architectural Design and Research Institute Co. , Ltd. , Fuzhou 374000, China)

AbstracO: VAV system has the advantages of energy saving, flexible control aad so oo, aad it is more aad more widely used. This

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公共建筑变风量空调系统智能控制的探讨

公共建筑变风量空调系统智能控制的探讨

公共建筑变风量空调系统智能控制的探讨

摘要：本文介绍了变风量空调系统在公共建筑中的应用以及变风量空调的控制方法，分析了智能控制应用于变风量空调控制系统的可行性。并通过工程改造方案说明了变风量空调智能控制系统的有点及发展前景。

关键词：智能建筑变风量空调智能控制节能

一，概述

随着我国人民生活水平提高，空调技术已在医院、宾馆、商店、办公楼等公共建筑中广泛应用。另外，空调自动控制系统已经成为楼宇自动控制管理系统（bas）的一个重要子系统。因此, 合理设计一个集节能、舒适、便捷于一体的空调控制方案是一项非常重要课题。

智能建筑是近年来建筑业重要的研究课题。当今科技发展的时代，建筑智能化是建筑发展的必然趋势，建筑智能化程度随科学技术的发展而逐渐提高。智能建筑应当通过对建筑物的结构、系统、服务和管理等要素，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的舒适、便利、安全的环境空间。谈到智能建筑环境，不得不谈到智能建筑中的公共建筑设备，公共建筑设备是智能建筑实现的基础，公共建筑设备的控制及管理维护是实现智能建筑环境精度要求及设备有效使用的保证。而公共建筑设备控制又离不开能源，据统计，工业发达国家的建筑能耗占总能

耗的40%~50%，我国的建筑能耗也占总能耗的30%以上，当今社会能源问题已经成为一个很严峻的问题，所以，合理有效的利用能源已经成为重要的课题，而在建筑能耗里，用于空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%，并且这个数值在逐年上升。

二，变风量空调系统的特点

变风量空调系统（简称vav系统）是通过变风量末端装置调节送入空调房间的一次风量，并根据送风管道的静压变化等相关参数调节空调机组的处理风量来控制某区域空调房间温度的一种空调系统。变风量空调系统的基本组成为：空气处理机组、送回风系统、末端装置 和相关的自动控制系统。其中，变风量末端装置是变风量系统的关键设备，它根据室内温度调节器发出的关于室内温度高低的信号，自动调节送入房间的风量，达到控制室内温度、满足空调房间负荷变化的需求。如图1所示。

变风量空调系统控制分析

变风量空调系统控制分析

变风量空调系统（VAV）总风量控制实例分析

摘要： 在介绍变风量空调系统的基本原理及目前采用的主要控制方法基础上，结合工程实例，分析总风量控制系统设计及具体实现。

关键词： 变风量系统 总风量控制 工程实例 节能

一．VAV系统的概念

变风量空调系统简称VAV系统（ Variable Air Volume System ）.它根据被控区域空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调系统的送风量，从而保证室内参数达到要求。变风量空调系统通常由空气处理设备、送（回）风系统、末端装置（VAV-BOX）及送风口和自动控制仪表等组成。

二．VAV系统的特点

对于一个风系统服务于多个房间时，采用变风量空调系统可以使每个房间的变风量末端装置随该房间温度的变化自动控制送风量，使得空调房间过冷或过热现象得以消除，也使能量得以合理利用。

采用一个定风量系统负担多个房间的空调时，系统的总冷（热）负荷是各房间最大冷（热）量之和，总送风量也应是各房间最大送风量之和。采用变风量空调系统时，由于各房间变风量末端独立控制，系统的冷、热量或风量应为各房间逐时冷、热量和风量之和的最大值，而非各房间最大值之和。因此在设计工况下，变风量空调系统的送冷风量及冷（热）量少于定风量系统的总送风量和冷、热量，于是使系统的送回风管减小，空调机组减小，冷热源装机容量减小，机房占地面积减少。

在空调系统全年运行中，只有极少时间处于设计工况，绝大多数时间均是在部分负荷下运行。当各空调区域负荷减少时，各末端装置的风量将自动减少，系统对总风量的需求也会下降，变风量空调系统总送风量的改变是由调节系统送风机的频率实现的，降低空调机组送风机的转速，使其能耗降低，节省系统运行耗能。

变风量空调系统主要特点可归纳为以下几点：节约系统风机能耗；空调房间没有没有风机盘管凝水问题和霉变问题；室内无过热过冷现象；系统的灵活性较好，易于改、扩建；能实现局部区域(房间)的灵活控制等。变风量空调系统因其节能显著、易于多区控制及舒适性高在欧美、日本等国已广泛使用。

全空气变风量空调系统的自控技术分析

全空气变风量空调系统的自控技术分析

全空气变风量空调系统的自控技术分析

摘要：在建筑工程中，机电设备起着重要的作用，机电设备安装的优劣直接关系到各系统是否运行正常，且是否满足相关设计标准，对此就需要对设备进行调试。本文结合某高原项目工程案例，探究全空气变风量空调系统的自控技术，通过调试实际项目中全空气变风量空调系统，归纳出全空气变风量空调系统的调试优化方法，从而提升节能效果。

关键词：自控技术；全空气变风量空调系统；技术要点

前言：在高原建筑项目中，常常使用全空气变风量系统调节用户室内和室外的空气。我国应用全空气变风量空调系统的时间较晚，由于其技术本身就比较复杂，需要控制多个环节，特别是对设备的控制要求极高，很难有效开展全空气变风量空调系统的调试工作。大部分人认为全空气变风量系统能够很好地控制温湿度，但也有不少人认为其具有较高的运行能耗。为此，探讨全空气变风量空调系统的自控技术对优化系统调试工作具有重要意义。

1.项目概况

某高原项目位于我国西北地区的一栋高层建筑，共26层，其中1-3层为综合区，4-26层为写字楼。写字楼区域安装了全空气变风量空调系统，每一层都设置有空调子系统，风量主要由空调箱供给。如图1所示。

图1 全空气变风量系统基本构成 针对全空气变风量系统，变风量空调箱按照具体室温和设定值的之差，对变风量空调箱需求的送风量进行计算，然后按照具体送风量和需求送风量之差，对阀门开度进行调节，促使具体送风量符合需求。接着利用风机频率的改变对风道静压值进行调节，从而满足设定要求。而风机频率的改变在一定程度上会影响空气处理机组的送风量，这对风机电耗起决定作用。所以，变风量空调箱的风量下限和空气处理机组的静压设定值也会影响系统运行的能耗。BMS电池管理系统统一设置室内温度，用户结合自身需要反馈给BMS电池管理系统，从而自动调节室内温度[1]。在设置空调箱送风温度时，要借助设定值设置程序，并结合室内的温度需求，对温度设定值进行调整，以符合末端温度供给需求。针对写字楼的空气处理机组，需要在回风管上加装二氧化碳浓度感应器，以此实时监测温度，从而调节新风阀。

变风量空调总风量控制系统分析

变风量空调总风量控制系统分析

变风量空调总风量控制系统分析

隨着人们生活水平的提高，变风量空调系统的应用越来越广泛，不过其耗能也随之增加，因此加强其总风量控制系统研究进而采取针对性控制措施，对减少变风量空调能耗具有重要意义。本文以某具体实例对变风量空调的总风量控制系统（VAV）进行探讨，以期为变风量空调的合理应用提供参考。

标签：变风量空调 总风量 控制 系统

VAV系统根据室内参数和控制区域空调负荷的变化情况，实现送风量的自动控制，在满足人们生产生活方面发挥重要作用，而且变风量空调系统具有结构简单、维修量小，使用寿命长等特点，因此对其总风量控制系统研究一直是业内人士研究的重要内容。

一、VAV系统控制环路

一个具有代表性的变风量空调系统由送风温度控制、新排风量控制、送回风量匹配控制、送风静压控制、室温控制共五个反馈控制环路构成。其中送风温度控制目的在于将空间内的气流组织维持在最佳状态，以防止空间内的气流组织紊乱；新排风量控制能将空间压力维持在正常水平，因此排风阀的开度大小应参考新风阀的而定；空调系统工作时送风量改变会引起送回风量差值的改变，因此将风量维持在平衡状态，可通过控制器进行调整；送风压控制常用方法有总风量法、变静压法和定静压法，运用总风量法时需计算出VAV系统末端装置总瞬时风量，并参考风道阻力和风机性能曲线特点，确定转速和流量之间的关系，控制器利用该关系对空气流量进行控制。变静压控制时应将阀门全部打开，并在保持风管中静压尽量小的基础上对送风量进行控制。不过该种方法控制操作比较麻烦，且系统稳定性不高，因此实际应用率并不高。定压控制时需将静压传感器测定值和设定值进行对比，通过控制器调节风管静压合和风机速度。空间温度控制由主控制和副控制回路之分，主控制回路先对比设定温度和空间温度的实际值，利用PI控制算法计算出输出风量值用于输入副控制回路。而副控制回路依据从主控回路输入值和末端装置的实际风量之间的差值，利用PI控制算法将结果传输到风阀执行器实现流量的控制。