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1、目录第一章 VAV空调系统介绍1第一节变风量系统的概念及分类11.1.1 变风量系统的概念11.1.2 变风量系统分类21.1.3 变风量系统的应用范围5第二节变风量末端设备71.2.1 VAV末端的工作原理71.2.2 VAV末端的产品特点71.2.3 VAV末端的基本组合81.2.4 VAV末端的部件结构91.2.5 皇家变风量空调系统设备介绍11第三节VAV空调系统中的自动控制151.3.1 水系统控制原理151.3.2 空调末端变风量系统的自动原理161.3.3 变风量空调机组的控制191.3.4 变风量末端装置的控制221.3.5 变风量箱控制过程（图6）23第二章 VAV空调系统风
2、管、设备及控制系统安装注意事项24第三章 VAV空调系统调试25第一节Vav系统调试施工工艺流程254.1.1 空调工程调试工作工艺流程如下254.1.2 测试范围的划分及内容25第二节调试与试运转准备264.2.1 编制调试与试运转方案274.2.2 调试与试运转设备的仪表准备和计量校验29第三节设备的单机试运364.3.1 风机试运转与参数测试364.3.2 水泵的试运转364.3.3 空调器试运转37第四节空调机性能的测定与调整414.4.1 组合式空调器414.4.2 风机转速和轴功率的测定424.4.3 风机风量、风压的调整424.4.4 风机盘管、诱导器的试运转42第五节空调系统无
3、负荷联合试运转和调整434.5.1 系统风量、风压的测定与平衡。434.5.2 制冷系统的运行温度、压力流量等各项技术参数的测定与平衡。484.5.3 温度、相对湿度值及其波动值的测定494.5.4 静压测定494.5.5 噪声的测定49第六节空调系统风量、风压测定方法514.6.1 测试仪器及精度要求514.6.2 系统风量的测定514.6.3 风压的测定53第七节系统风量、各支路风量及阻力平衡的调整方法。544.7.1 系统风量的平衡方法544.7.2 在送风口和回风口测定风量554.7.3 系统漏风率的测定57第八节空调房间内气流组织的测定与调整57第九节空调自动调节系统的调整584.9
4、.1 自动控制系统参数测定与调整的目的584.9.2 调整前的初测工作584.9.3 自动控制系统的测定与调整58第一章 VAV空调系统介绍第一节 变风量系统的概念及分类变风量系统是通过改变送风量而不是送风温度来调节和控制某一空调区域温度的一种空调系统。1.1.1 变风量系统的概念按处理空调负荷所采用的输送介质的不同分类，变风量（VAV）系统是属于全空气式的一种空调方式，该系统是通过变风量阀调节送入房间的一次风量，并相应调节空调机（AHU）的处理风量来控制某一空调区域温度的一种空调系统，有以下几个方面值得注意： 变风量系统改变的是进入房间的一次风量。有的变风量箱（VAV box）则是保持送风量
5、不变而通过变风量阀改变一次风量与回风的混合比例。 区域温度的控制由变风量箱（VAV box）来实现。即通过气动或电动或DDC（直接数字控制）来控制变风量阀的开度，调节一次风量，或通过调节变风量阀的开度，调节一次风量，或通过调节变风量箱中的风机转速成来调节送风量或调节旁通风阀来实现的。 空调机组（AHU）的送风量应根据送风管内的静压值进行相应调节，与变风量箱减少或者增加送风量以控制房间温度时相呼应，一般空调机组送风机的性能曲线应相当平缓，从而使得风量的减少不至于使送风静压过快升高。 1.1.2 变风量系统分类变风量系统可基本分为单风道，双风道和多区域系统三种，而其中单风道系统又可分为再热、诱导、
6、风机动力、双导管和可变散流器等到几种调节形式。如果建筑物分成周边区和内部区（例如大的办公楼），则变风量系统可按周区供暖方式和变风量箱结构两方面进行分类。1.1.2.1 按照周边区供暖方式的分类（内部区域单冷）按周边区供暖方式，变风量系统可以分为如下几类：（1）内部区域单冷系统指在空调内区采用的变风量空调形式，一般不带供热功能，下面几种形式均是以采用内部区域单冷为前提的。（2）散热器周边系统散热器设置在周边地板上，一般采用热水可电热散热器，具有防止气流下降，运行成本低，控制简单等优点，但需要精确计算冷却和加热负荷，以避免冷热同时作用。在国处一些豪华考究的设计中，采用顶棚辐射散热器提供更舒适的空调
7、环境。（3）风机盘管周边系统风机盘管可以是四管式，也可采用冷热切换二管式，或单供热二管制，风机盘管采用暗装时不占用地板面积，同样具有运行成本低，控制简单的优点，夏季由于吊顶内仍保留冷水管及滴水盘，因此，对天花仍有水患可能。（4）变风量再热周边系统在变风量末端装置中加再热盘管，一般采用热水，蒸汽或电加热盘管，该系统比双风管系统初投资低，比定风量再热系统节约能源，尽管同样不占用地板面积，但控制程序。（5）变温度定风量周边系统该系统的特点是送风量恒定，通过改变一次风与回风的混合比例来调节房间温度。回风部分可全部吸收灯光热量，因而节能，初投资较双风管系统低，控制也较复杂。（6）双风管变风量周边系统当采
8、用两个风机时，可利用灯光热，在所有时间内，由于冷却和加热的交替功能，可以获得较小的送风量，但初投资较高，控制较复杂。（7）转换变风量系统加热和冷却均由一套风管系统通过冬夏转换承担，其缺点是温度控制不灵活，当建筑物有若干个区时，不能由一套系统来控制，例如不能同时满足一个区域需要加热而另一个区域需要供冷的要求，这时就需要若干个转换系统。以上7种系统，各有优缺点，一般应综合建筑功能，初投资、地域特征，室内装潢等多方面进行考虑选用。一般地说，对于周边热损失较大的情况，即每米长外墙热损失超过450W。应考虑将加热器设置在窗台下或外墙底部，以免气流下沉，这时可以采用吊顶暗装式送风，送风直接吹向外墙和窗户，
9、这时可以考虑选择散热器周边系统或落地式风机盘管周边系统。对于周边热损失中等的情况，即每米长外墙热损失250-450W，可以采用吊顶暗装式送风，送风直接向外墙和窗户，这时可以选择暗装式风机盘管周边系统；也可以上述4-7各种系统，但条缝型散流器宜设计成单向的。对于周边热损失小的情况，即每米长外墙热损失少于250W，可以采用上述4-7各个系统，这时条缝型散流器宜布置在房间中间，且两向送风。1.1.2.2 按变风量箱的结构分类按调节原理分，变风量箱可以分成四种基本类型，即节流型，风机动力型（Fan Pow-ered），双风道型和旁通型四种。（1）节流型节流型变风量箱是最基本的变风量箱，其它三种类型，如
10、风机动力型，双风道型，旁通型等都是在节流型的基础上变化发展起来的。所有变风量箱的“心脏”就是一个节流阀，加上对该阀的控制和调节元件以及必要的面板框架就构成了一个节流型变风量箱。一般，节流阀有三种基本类型，即百叶型、文丘里型和气囊型、百叶型的调节原理和百叶风阀的调节原理一样，在小风量的情况下，一般做成单叶风阀，通过调节风阀的开度来调节风量，如约克产品；文丘里型的调节原理是在一个文丘里式的套管内装上一个可以沿轴线方向滑动的阀蕊，通过其位移改变气流通过的截面积来调节风量，如特灵产品；气囊型的调节原理是通过静压调节气囊的膨胀程度达至调节器风量的目的，如开利产品。（2）风机动力型（Fan Powered
11、）风机动力型是目前在北美等地被广泛推崇的变风量箱。可能是由于它的出现在自控水平的提高，使人们改变了六、七十年代对空调变风量系统的偏见。风机动机型是在节流型变风量箱中内置加压风机的产物。根据加压风机与变风量阀的排列方式又分为串联风机型（Seris Fan Termimals)和并联风机型（Parallel fan terminals)两种产品。所谓串联风机型是指风机和变风量串联内置，一次风既通过变风量阀，又通过风机加压；所谓并联风机只通过变风量阀，而不需通过风机加压，根据美国TI-TUS公司提供的资料，串联风机型和并联风机型的比较如表2所列。表2 串联风机型和并联风机型比较表 类型并联风机型串联
12、风机型特征风机运行在低供冷负荷，供暖负荷和夜间循环时，间歇运行。在所有时间内连续运行。送风风量调节（1）在中到高供冷负荷时，变风量运行。（2）在供暖与供冷负荷时，定风量运行。在供暖与供冷负荷时，定风量运行。送风温度（1）在中到高供冷负荷时，送风温度恒定。（2）在供暖与供冷负荷时，定风量运行。在所有时间内送风温度可变。在所有时间内送风温度可变。风机大小按供热负荷（通常60%供冷负荷）设计。按供冷负荷（通常100%供冷负荷）设计。一次风最小送风静压较高，需克服节流阀、下游风管和散流器阻力。较低，只需克服节流阀阻力风机控制不需与AHU风机联锁必需与AHU风机联锁以防增压AHU风机需较大功率克服节流阀
13、，上下游风管和散流器阻力。只需克服上游风管和节流阀阻力噪间风机间歇运行，启动噪间大，平稳运行噪间低。风机连续运行，噪间平稳，但比并联风机型平稳运行噪间稍商。风机能耗风机间歇运行，且设计风量小能耗较低。风机连续运行，且设计风量大能耗较高。除以上比较外，还有以下几个方面问题必需指出： 串联风机型变风量系统一般较适合用于一次风低温送风的系统中，如空调水系统大温差设计（供回水温度大于5C）的系统和有冰蓄冷的系统中，其优点是可以减小末端设和风管的尺寸及节约风机能耗。 串联风机型和并联风机型可以同时使用，对于象休息室，大厅、咖啡室等需要维持一定送风量的地方是可以考虑的。 双风道型：一般由冷热两个变风量箱组
14、合而成，因有冷、热抵消，且初投资昂贵和控制较复杂而较少得到使用。 旁通型：这是利用旁通风阀来改变送风量的系统，由于其并不具备变风量系统的全部优点，因而在有些论文中称其为“准”变风量系统，该系统的特点是投资较低，不能减小风机能耗，所以目前使用也不多。 以上4种系统目前设计使用较多的是风机动力型和节流型，串联风机型加上空调水系统大温差设计成为北美设计的特色。变风量箱和周边供暖方式的组合：变风量系统的三大要素是： 1) 变风量箱； 2)周边供暖方式； 3)自动控制； 这三者缺一不可相互依存，对于一个具体的变风量系统而言，必然存在这三大要素不的不同组合一般由气动，电动或DDC控制，其组合方式如表3所示
15、。表3 变风量箱与周边供暖方式的组合 变风量箱关断式风机动力型双风道型旁通型供热方式并联风机型串联风型机内部区域单冷00不带盘管0 不带盘管X0散热器周边00不带盘管0 不带盘管X0风机盘管周边00不带盘管0 不带盘管X0变风量再热周边0不带盘管0不带盘管0不带盘管XX变温度定风量再热周边XX0不带盘管XX双风管变风量周边0XXXX转换变风量周边000X0注： 1) 记号“0”表示变风量箱与周边供暖方式的组合存在；“x表示组合不存在； 2) 以一种组合的存在表示相应地有一种变风量空调系统的存在，从上表看出，一共有21种不同的变风量空调系统。 3) “盘管”的概念包括热水盘管，蒸汽盘管，电加热器
16、。 1.1.3 变风量系统的应用范围一般来说，有些建筑物采用变风量空气调节系统是合适的，这些建筑物是：负荷变化较大的建筑物，如办公大楼，多区域控制的建筑物及及公用回风通道的建筑物。（1）负荷变化较大的建筑物由于变风量可以减少送风机和供暖的能量（因为可利用灯光及人员等热量），故负荷变化较大的建筑物可以采用变风量系统。若建筑物的玻璃窗面积比例小，外墙传热系数小，室外气候对室内影响较小，则不适合采用变风量系统，因为部分负荷时节能量较小。例如办公大楼，一旦建筑物内有人员聚集和灯光关闭开启，负荷就接近尖峰；人员离开和灯光关闭负荷就变小，因此负荷变化较大。再如图书馆或公共建筑，具有较大面积的玻璃窗和变化较
17、大的负荷的时间比较长。（2）多区域控制的建筑物多区域控制的建筑物适合采用变风量系统，因此变风量系统在设备安装上比较灵活，帮故用于多区域时，比一般传统的系统更为经济，这些传统的系统为：多区系统，双管系统和单区屋顶空调器等。（3）公用回风通道的建筑物具有公用回风通道的建筑物可以成功的采用变风量系统，公用回风通道可以获得满意的效果，因为如采用多回风通道时可能产生系统静压过低或过高的情形。一般来说，办公大楼和学校均可采用公用回风通道，然而，也有一些建筑物不适合采用，如医院中的隔离病房，实验室和厨房等，因为采用公用回风通道会互相污染空气第二节 变风量末端设备1.2.1 VAV末端的工作原理向房间送入室内
18、的冷量按下式确定：Q=CL（tn-ts） （1）式中 C空气的比热容，KJ/（Kgc）；空气密度，Kg/m3；L送风量，m3/S；tn室内温度，c；ts送风温度，c；Q吸收（或放入）室内的热量，KW。如果把送风温度设为常数，改变送风量L，也可到不同的Q值，以维持室温不变. 空调系统的VAV末端按变风量的工作原理设计，当空调送风量原理设计，当空调送风通过VAV末端时，借助于房间温控器，控制末端进风口多叶调节风阀的开闭，以不改变送风温度而改变送风量的方法，来适应空调负荷的变化，送风量随着空调负荷的减少而相应减少而相应减少，这样可减少风机和制冷机的动力负荷。当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室
19、内空气参数时，可直接通过加热器再热，或启动一台辅助风机，吸取吊顶中的回风，送入末端机组内，与冷气流混合后一起通过加热器再热后送入房间，达到维持室内空气参数的目的。1.2.2 VAV末端的产品特点1.2.2.1 省能运行VAV末端借助于进口调节阀，并联风朵，热水盘管，电热盘管、电热盘管、风速测量装置、房间恒温器，气动或电动控制元件，能使空调系统达到省能运行。部分负荷时，能避免在定风量系统中，再热器的冷热负荷抵消而造成的双重能量消耗。如考虑到系统设备的同时使用系统，能使VAV末端系统总风量减少，节省大量风机水泵的电能。1.2.2.2 组合灵活VAV末端结构紧凑，机组组合灵活。按设备的使用功能分，机
20、组有单风道、双风道、热水再热、电热再热，并联风机驱动等不同的末端组合。近空调机需要，机组还可配备静压箱和消声箱和消声器。按设备的控制功能分，机组有气功、电动（模拟/数字）、压力相关型和压力无关型等不同组合。1.2.2.3 静音设计箱体设计成内壁贴有带保温的消声材料的消声器。箱内通常不设风机，并联风机动力小，噪声低。末端的送风动力主要来自于系统的可变风量主风机，这样，能使风机静音运转。在部分负荷时，VAV末端的噪声通常比同风量的风机盘管加新风系统低，特别适用于图书馆、演播室、影剧院等场合。1.2.2.4 控制先进机组进气口设有电子风速传感器，可以根据房间的温度要求，通过压力无关型气动/电动（模拟
21、/数字）控制器调节送风量，温度控制品质好。1.2.2.5 安装方便与同风量的风柜相比，VAV末端机组结构紧凑，机组高度小于500MM，有效地增加了机组的安装空间，减少了层高对机组安装的影响。由于冷冻/冷凝水管不进入天花板上部，没有风机盘管的凝水盘，不存在冷凝滴水污损天花板现象。设置在机组侧面或底部的维修孔，使机组的安装、维护和保养更为方便，有效地减少机组的安装和维修成本。1.2.3 VAV末端的基本组合1.2.3.1 单风道变风量末端这是最简单的变风是末端，仅有一条送风道通过末端设备和送风口向室内送风。根据空调负荷的减少而相应减少，这样可实现对室温，室内最大，最小风量的有效控制，减少风机和制冷
22、机的动力负荷。这种组合只能对各房间同时加热工冷却，无法实现在同一时期内，对有的房间加热，有的房间冷却。当显热负荷减少时，室内相对湿度也不易控制。因此，仅适用于室内负荷比较稳定。室内相对湿度无严格要求的场合。1.2.3.2 双风道变风量末端机组具有冷热两个风道，当房间的送风量随着冷负荷的减少而达到最小风量时，开启热风阀，向房间补充热量，使系统的负荷得到有效的调节。这种组合，对房间的负荷适应性强，能满足有的房间加热，有的房间冷却的要求。由于负荷得到补偿，最小风量得到控制，室内的相对湿度可保持在较好的水平上，但系统需增加一条风道，设备费和运行费将有所提高。1.2.3.3 热水再热单风道变风量末端在单
23、风道变风量末端机组上，串联一热水再热盘管即成。当系统风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，一次风可通过热水加热器再热、送入房间，达到维持室内空气参数的目的。这种末端对房间的调节，基本与双管末端类似，但系统需敷设热水管，设备费和运行费也有气提高。1.2.3.4 电热再热单风道变风量末端由单风道变风量末端串联一电热盘管组合而成，其加热工作原理与串联热水盘管相同。1.2.3.5 并联风机驱动的单风道变风量末端由单风道变风量末端并联一离心风机组合而成，当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气流混合后送入房间。一次风与回风
24、的混合，可有效地节省能量，并使系统具有较好的气流分布。1.2.3.6 并联风机驱动热水再热的单风道变风量末端在并联风机驱动的单风道变风量末端上，串联一热水再热盘管组合而成。当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气混合后通过回热器再热，送入房间。1.2.3.7 并联风机驱动电热再热的单风道变风量末端在并联风机驱动的单风道变风量末端上，串联一电热盘管组合而成。其工作原理与3.6节同。1.2.4 VAV末端的部件结构箱体采用薄形设计，由镀锌板外壳制成，内衬厚度为25-50mm，密度为40kg/m3的玻璃纤维，表面贴有穿孔铝箔，用保
25、温钉固定在面板上的内表面上，具有防火，隔热、隔声和防腐的能力。机壳内的最大风速可达到20m/S。一次风高压侧管采用圆管或椭圆管，低压侧风管采用滑动法兰连接。机组下侧或两侧，设有通道门，在不影响机组管道连接的情况下，能方便地对风机和电机进行维护保养。1.2.4.1 调节风门由4-6片对开式叶片组成的节流基本功调节风门，具有良好的密封和气流设计。当进口压力为750Pa时，风门的最大泄漏量为额定风量的2%。在风门叶片伸出轴上设有无需保养的长寿命尼龙自润滑轴承，与执行器连接后，风门能按房间的温度要求，通过温控器控制进气口的一次风量。一次风的风量采用压力无关型控制器，控制器可在工厂设定。控制区间为100
26、%-10%，控制误差为5%-10%，控制精度主要依赖于控制器的型式。1.2.4.2 风速传感器在机组进口调节风门前设平均风速传感器，提供正比于流量的压差信号，通过压差信号利用图表可直接读得机组一次风的风量，并实现对风门的控制。最小的一次风压差信号，利用图表可直接读得机组一次风的风量，并实现对风门的控制。最小的一次风压差信号为25Pa,在典型的一次风流量区间，由平均风速传感器测得的压差，在校正图中的误差为3%。1.2.4.3 热水盘管热水盘管具有镀锌钢板壳，铜管套铝片结构，机械涨管。铜管内径为9.5-12.7mm，铝片片距为1.80-2.54mm，排数为1-4排，每排设一回路，其热量区间为2-1
27、8KW.热水盘客设有放水和放气孔并有左右方向之分，盘管的泄漏压力为180Pa。需要时还可设置电动控制阀，调节水量。1.2.4.4 电热盘管电热盘管设置在由镀锌钢板组成框架的卧式机组内，安装在VAV末端机组的出口。通常按加热量、电气特性和控制级数进行设计。由80/20镍铬丝制成的电热盘管放在充满二氧化镁的不锈钢管内，由固定的陶瓷轴套支撑。1.2.4.5 并联风机并联风机具有前向多翼离心叶轮，双吸结构，镀锌板外壳，电动机直接驱动，通常安装在VAV末端机组的出口，有吸入和压出两种不同的安装形式。为了防止停机时的回流，在风机的出口处设在回流风门。风机电机是一种节能型的单相电容电机，带有自动复位的过载保
28、护，适于调速器（SCR）的调速运行，提供风机风量的无级调速。风机的设计风量可由速度控制器在现场设定。风机电机级与系统匹配，保证从最小电压时稳定运转。电机风扇部件维修时可直接从机组侧面拆下，而不需将风扇与电机分离，电机安装在进口环上，进口环具有扭曲的机架，机架上设有带含油轴承的橡胶轴套。1.2.4.6 控制器机组具有压力无关型气动，电子和通讯控制。在1.5KPa进口压力下，风量调节的精度为机组额定流量的5%。无论在工厂或现场，控制器均能按照房间恒温器的要求，在最大和最小（进口管道流速1.8M/S时）设定点之间调节。通常把带有恒温器的电子控制机组定为标准机组。在卧式机组的进口截面设线性流量探针。当
29、在现场按提供的流量压力图表检验流量时，传感器将提供放大3倍于动压的压差信号。在管道流速为1.8-13m/s区间内，其精度可达10%。1.2.5 皇家变风量空调系统设备介绍皇家变风量末端按照设备特点可以分为节流型皇家变风量末端、风机动力型皇家变风量末端以及皇家精美变风量风口三种，本文件中的变风量空调末端一般是指节流型变风量末端。1.2.5.1 节流型变风量末端皇家节流型变风量末端主要是指利用风阀的节流作用来改变通过该末端的送风量以适应该区域室内负荷变化来维持区域内空调参数恒定的末端形式。皇家节流型变风量空调箱包括单风道变风量末端和双风道变风量末端两种。1.2.5.2 风机动力型变风量末端皇家风机
30、动力型变风量末端包括风机串联型变风量末端和风机并联型变风量末端两种形式，两者的区别在于末端风机与一次风的相对位置，如果末端风机与来自空调箱的一次风相对串联，则为风机串联型，风机与一次风相对并联，则为风机并联型。风机串联型末端主要是指利用风阀的节流作用调节来自空调箱的一次风量，一次风与来自吊顶的二次风混合后由末端送风机送入该空调区域，实现一次风变风量运行，末端定风量运行的特点，最大限度地保证室内的气流分布和舒适性。风机并联型末端的风机只有在一次风量减小到最小风量仍无法满足区域内负荷减小的情况下才会启动并引入吊顶回风来保证区域内空调参数恒定。1.2.5.3 皇家变风量箱性能特点ROYAL VAV
31、皇家变风量空调箱， 分为箱体与控制两部分。箱体部分中， 包括单风道变风量空调箱、双风道变风量空调箱以及可选配的热水再热盘管、电再热器、静压箱、消声器等；控制部分包括电子式温控器或数字式温控器、执行器、风压测量装置、热水阀门控制器或电热控制器，以及用于与数字式温控器和执行器通讯的数字网络，操作员终端、通讯转接器等。这些产品可按设计或施工要求任意选用组合。皇家变风量空调箱与其它品牌变风量设备相比更具优势。电子式控制器内装智能芯片，自动化程度高，可防止电机堵转；控制器、风压测量装置、电机集中于皇家变风量末端体内，结构简单，寿命长；电子式温控器除白天正常温控功能外，还有夜间改变设定温度的功能及定风量控
32、制功能；全部耗电量小于3瓦，节能效果显著。数字式控制器可配合计算机操作管理，运行可靠，功能强大，可执行根据需要变静压式控制；通过数字联网，操作员可在操作终端上监视所有变风量装置运行和空调区域的空调效果，并可随时控制变风量空调系统的运行；通过数字接口，变风量空调系统的控制可成为楼宇自控系统的一部分，是楼宇实现智能化的理想方式。1.2.5.4 典型的控制曲线及说明1.2.5.4.1 单冷压力无关型气动控制（直接动作常开型）当房间温度增加时，直接动作式温控器的内部压力增加，调整变风量空调箱的风阀打开到所需的风量，随着房间温度及系统压力的变化，风阀的开度也在设定风量范围内变化。当系统停止运行时，风阀将
33、停在全开的位置。在早晨预热状态下，系统压力为零，风阀完全打开，保持热风顺利地送出；系统实际运行时，使用复位控制将变风量空调箱调整到正常运行状态。1.2.5.4.2 单冷带再热压力无关型气动控制（直接动作常开型）这类控制的运行方式与上一种方式相同，加入热水再热器后能改善每个控制区域的舒适程度。热水流量由一个水阀门控制。随着房间温度的降低，送风量减小，当房间温度继续下降，VAV空调箱风量达到设计最小风量时，热水控制阀打开，待房间温度稳定在设定范围后，热水阀门关闭，系统回到正常运行状态1.2.5.4.3 单冷带再热压力无关型模拟式电子控制（直接动作型）在制冷模式下，随着房间温度的变化，控制装置调节变
34、风量空调箱送风量在设定范围内变化。房间温度下降到制冷设定温度以下时，送风量为设计最小风量；当房间温度降至采暖设定温度以上0.5度时，热水阀门打开，待房间温度稳定在设定范围后，热水阀门关闭，系统回到正常运行状态。系统停止运行时，风阀的开度将停在当前的位置。在制冷模式下，随着房间温度的变化，控制装置调节变风量空调箱送风量在设定范围内变化。房间温度下降到制冷设定温度以下时，送风量为设计最小风量；当房间温度降至采暖设定温度以上0.5 时，热水阀门打开，待房间温度稳定在设定范围后，热水阀门关闭，系统回到正常运行状态。系统停止运行时，风阀的开度将停在当前的位置。1.2.5.4.4 直接式数字控制（ DDC
35、）DDC 控制是在变风量箱内安装一块控制板，该控制板内带微处理芯片，具有数字模拟转换功能，可将模拟信号数字化后进行逻辑计算、设定，有需要时还可与外界通讯。带控制的变风量空调箱的工作原理完全软件化，出厂前可根据用户要求将控制程序写入控制板内，在现场也可以将控制板与电脑相连，修改控制数据，改变控制逻辑。控制系统可以灵活实现复杂控制，提供实时监测与控制，并可与楼宇自控系统连接，充分发挥自控软件的功能。第三节 VAV空调系统中的自动控制1.3.1 水系统控制原理图1 冷冻站系统流程图如图1所示，空调冷冻水系统循环泵，由初级泵和次级泵组成。初级泵为定频泵，其流量只需满足冷水机组的额定流量。次级泵采用变频
36、泵根据供回水之间的压差P，控制水泵电机转速从而改变水泵的供水量。控制过程如下图所示1) 控制过程：当空调负荷逐渐减小，空调机组送风温度t达到设定值时，现场DDC控制器自动将空调机组的回水电动阀开度m减小，以减少机组水流量，此时系统供回水压差P随之增大。通过DDC控制器自动调节变频器的输出频率使水泵转速n下降，从而减小系统水流量。同理，当空调负荷增大时，相应的増大系统的水流量。当次级泵b1满负荷运转时，流量仍不能满足空调系统需要时，DDC控制器自动开启次级泵b2。此时次级泵的流量大于初级泵的流量，系统回水通过旁通管回到次级泵进口，旁通的水量通过流量计q进行检测。如果旁通的水量大于某一设定值时，说
37、明一台制冷机的制冷量不能满足负荷的需要。同时系统自动启动第二台制冷机。反之，停止一台制冷机。上述过程中电动阀、系统压差均采用PID的调节方式。控制系统中干扰量是空调负荷，检测变送装置是温度传感器、压差传感器，控制器是DDC执行器是电动阀、变频水泵。由于空调负荷的滞后性、每个房间空调负荷的不均匀性，使得末端空调机组电动阀不可能同时开大或同时关小，从而造成水系统压差的不稳定性。采用PID的调节方式可以实现超前调节、积分调节，使系统控制更加平稳。2) 水泵变频调速的节能原理如图2所示，当空调系统刚开始运行时由于负荷大，系统的水流量为Q1，空调系统运行一段时间后负荷减小并且趋于稳定，水流量变为Q2。根
38、据水泵流量Q、压力P、转速n和功率N间的如下关系：图2 水泵的变速调节可以看出改变水泵转速，使流量适应空调负荷的变化。水泵效率12const ,水泵功率大幅度下降，具有显著的节能效果。1.3.2 空调末端变风量系统的自动原理变风量空调系统中的空调机组采用变频风机，送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制，每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。如图3所示，图3 变风量系统流程图室内温度通过末端装置设在房间的温控器进行设定，温控器本身自带温度检测装置，当房间的空调负荷发生变化实际值偏离设定值时，VAVbox根据偏离程度通过系统计算，确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通
39、过VAVbox的检测装置进行检测，如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差，则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季，当室内温度高于设定值时，VAVbox将开大风阀提高送风量，此时主送风道的静压P将下降，并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器，控制器将实测值与设定值进行比较后，控制变频风机提高送风量，以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAVbox将减小送风量。冬季和夏季的调节方式相同，但调节过程相反。具体控制过程如下图所示上述控制过程中，控制对象为室内温度、主送风道静压P，检测装置为静压传感器，调节装置是现场DDC控制器，执行器是变频风机，干扰量是VAVbox风
40、阀开度、空调负荷。另外，送风道的严密性也是不可避免的干扰量，但可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。由泵与风机的相似律可知，变频风机和变频水泵的节能原理是一样的，这里就不在重复叙述。由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变，因此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季，当送风温度定的过高，空调机组冷量不能平衡室内负荷时，空调机组可能大风量工频运转，此时起不到节能效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定，并且通过控制空调机组回水电动阀，对送风温度进行有效的控制，控制过程如前所述。为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果，保持良好的室内空气品质。
41、现场DDC可以对空调机组进行起停控制，通过设定时间表，使机组按时工作按时停止。对于有几十台甚至上百台空调机组的大厦来说，可以节省很多人工。DDC控制器通过监测新风与回风的焓值，确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风，以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警，以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制器NCU与中央控制室之间进行信息交互，实现整个系统的集中控制。空调系统的设计负荷，是考虑在最不利环境下的最大负荷。在实际运行的过程中，处于最大负荷运行状态的比例很小，所以采用变风量空调系统可以取得良好
42、的节能效果。变风量空调系统的控制可分为变风量空调机组和变风量末端装置两部分，现以图1与图2的典型单风道系统，建筑物内、外区共用同一空调系统，内区变风量末端装置为单风道基本型，外区变风量末端装置为带再热的串联式风机动力型的变风量空调系统为例，来说明系统控制原理。HR 相对湿度传感器PD 压差开关SP 静压传感器TM 混合温度传感器TO 新风温度传感器TS 送风温度传感器V1 冷水阀 V4 热水阀V5 加湿阀V6 新风阀VFD变频驱动器 图 7. 空调机组控制图1.3.3 变风量空调机组的控制图1 变风量系统控制原理图（1）监控点的设置监控点的设置见图1，需要说明的是：为风机的变频器设6个点，变频
43、器电源控制设3个点，用于手动/自动开关状态（DI），电源通、断控制（1DO点），电源状态（1DI点）；变频器运行监控设三个点，频率控制1AO点，频率反馈1AI点，故障报警1DI点；（2）控制过程在冬、夏季，根据送风温度控制（PI）热、冷水调节阀，使送风温度达到设定值。 当系统负荷减小到某一程度时，可参考回风温度、末端装置风阀的开度来修改送风温度设定值。以避免部分房间的变风量末端装置运行在最小或最大风量时，室温仍达不到设定值。在冬季，根据回风相对湿度控制加湿阀，以保证室内相对湿度。送风量控制目前常采用控制系统静压的方式，改变风机转数实现对机组送风量的调节，这是暖通规范推荐的方式。风机转速有一最低
44、允许值，此值对应于系统的最小风量。系统的送风静压与送风温度控制之间要相互协调，以保证变风量末端装置工作在合理状态，不要经常工作在最大或最小送风量状态。静压控制除定静压外，还有变静压控制方式，其目的是使系统根据负荷的变化将静压保持在允许的最低值，因此其比定静压控制方式更节能，但此种方式易使系统不稳定，故而在实际工程中使用时要注意控制程序的设计和转换参数的选择。变频器的电源按时间程序进行控制。新风量的控制是根据实测的新风量F来调节新风、回风阀门开度，使新风量达到设定值，保持新风量不变。当系统风量减少时，开新风阀关回风阀，回风风量减少，新风比加大。当系统达到最小风量时，新风比为100%，即无回风，全
45、部用新风。（3）新风量控制由于受新风管道的影响，新风量测量会存在测不准的问题。为此，可根据回风或有代表性房间的二氧化碳浓度来控制新风量的控制方式。另一种新风量的控制方式是在新风管道上设置定风量装置（CVA Box），稳定输送一定量的新风。定风量装置又称为风量调节器，图3为其外形及结构示意图。这是一种机械式自动装置，不需要外加动力，所需的风量直接在此装置上设定。装置内部设有限流板、气囊、凸轮、弹簧等部件，它们协同工作使风量调节器在允许的压差范围内将风量保持在设定的流量上。a. b.a.外形 b.内部结构示意图图5 风量调节器（4）变频调速风机电机的功耗与其转速的三次方成正比关系，故而当系统风量减
46、少时，风机的耗电量会降低很多。考虑到变频调速装置的能耗及风机转速降低后效率的下降等因素，变频调速方式节能与转速达不到三次方的关系，但还是很可观的，例风量为50%时，电机功耗约为15%。风机是变转矩负荷，变频器应按此来进行配置。目前许多制造商都生产专为空调系统中风机控制而设计的变频器，这种变频器有较好的性价比。选择时应使电机功率与变频器的功率相匹配，电机的功率不能大于变频器的功率，也不能低于变频器功率的一半，变频器的输出电压、电流及最高频率要与电机的要求相吻合，同时还应注意变频器的干扰与输出至风机电机间的允许距离。变频器电源是否要控制，这与强电设计有关，在实际工程中也有不设这些监控点的实例，这不影响系统的运行，但在单台切断空调系统电源方面不大方便。风机转速控制手动或自动方式的选择是在变频器上解决的，在变频器的控制面板上可以进行“远方”或“就地”控制模式的设定。当设置为“就地”时，对变频器的操作直接在控制面板上进行，这多用于空调系统风量调试及风机维修；当设置为“远方”时，则由监控系统进行控制。目前许多制造商生产的变频器和其控制面板是分离式的，以便于当变频器由系统控制时，可为同类的变频器配置一块面板，它仅用于变频器的参数设定和初调。但此方式若用于变风量系统，会给先于监控系统调试的空调风系统调试带来诸多不便，故而最好为每一台
