VAV 空调系统在办公建筑内的使用及控制策略分析

VAV 空调系统在办公建筑内的使用及控制策略分析

郭强 邢智力

中国中元国际工程有限公司 北京市海淀区 100089

关键词：V AV变风量空调系统 地面强化送风系统 新风量 节能 空气品质

本文研究的项目位于太原杏花岭区，以其中甲级写字楼A楼为例进行论述。A楼建筑面积约8.86Wm2。建筑限高85米，长143.9米，宽35米。本项目处在太原核心区，A楼将体现传统与现代城市元素，将成为现代办公--甲级写字楼的标杆。

摘要：本文从系统形式介绍及能源策略控制角度，从甲级写字楼A楼的空调系统的方案确定，VAV变风量空调系统组成，内外区空调方式，系统布置形式，VAV空调系统控制，VAV末端装置选用及控制进行设计介绍，VAV空调系统融合了风机盘管系统与定风量空调系统的优点，在高档写字楼项目中，越来越受开发业主青睐。

VAV空调系统控制系统设计是变风量空调设计的重点和难点，也是系统成功与否的关键，文中详细论述了甲级写字楼A楼外区，内区VAV空调系统及其控制系统，为同类项目提供了参考借鉴。

一、变风量VAV系统的简单介绍

变风量系统其工作原理是当房间负荷发生变化时，系统末端装置自动调节送入房间的风量，确保房间温度保持在设计要求的范围内，同时，空调机组根据各末端装置的风量变化，通过自动控制调节送风机的风量，达到节能的目的。

甲级写字楼空调系统的确定，不仅要从空调系统本身技术成熟性，稳定性，先进性考虑，还需要结合建筑层高和室内装修后的净化要求，考虑空调系统安装空间。写字楼常使用的空调系统有风机盘管加新风和全空气系统。风机盘管系统中四管制风机盘管加新风系统使用功能灵活，冷暖适用范围宽广，当前写字楼应用的较多；全空气系统中VAV变风量空调系统使用功能灵活，冷暖适用范围宽广，当前写字楼应用的较多；全空气系统中VAV变风量空调系统使用功能灵活，冷暖适用范围宽广，当前写字楼应用的较多；全空气系统中VAV变风量系统相对定风量系统节能性明显

二、系统设计

2.1 VAV变风量空调系统设计

2.1.1系统选择分析

VAV变风量空调系统复杂，设计难点多，控制系统的设计是变风量空调系统设计的重点和难点之一，也是系统成功与否的关键。故在设计时尽可能选择系统简单，控制形式便于实现的形式。

VAV变风量空调系统有多种类型，但空调系统组成有四个基本部分构成，空气处理及输送设备，风管系统，变风量末端装置和自动控制系统。

写字楼A楼的空调区进行了内外分区，VAV空调处理系统采用了单风机的系统；空调系统采用单风机系统，空调机组采用单风机（只设变频送风机）设置独立的变频排风机系统，每层设置空调机房。新风量和排风量应连锁控制，以满足室内压力平衡，在过渡季能够最大限度的利用室外新风，空调机组离室外机房近，送回风管道短，风机输送能耗低，控制调试简单。

2.1.2 VAV外区空调系统设计

甲级写字楼A楼外区VAV空调系统+地面强化送风系统，地面强化送风系统沿外围护结构玻璃幕墙内地面设置，安装高度同网络地板高度，宽度500mm。地面强化送风系统冬季供暖，夏季供冷，直接抵消外围护结构负荷，大大减轻外区VAV系统送风管和空调机组外形尺寸；地面强化送风设备出风口为柔性水篦子格栅式，颜色同地面装饰颜色，VAV空调系统的送风口距外墙围护结构3m，使夏季冷负荷向内延伸，冬季冷热负荷分别处理，外围护结构负荷可以抵消部分内负荷，形成混合得益，减少供冷量，经济型提高。为了满足室内最小新风量要求，VAV系统冬季送风量不少于设计送风量的30%。外区冬季室温由地面强化送风系统控制；在办公空调不使用时，由地面强化送风系统控制室内防冻温度10℃。

外区空调机组（含排风机）控制原理，详见附图。外区空调机组（含排风机）控制原理说明：

风机可由DDC远距离及现场手动控制启停。温度、湿度、风阀、水阀等控制环路与风机连锁，风机停止运行时连锁温度、湿度控制环路停止工作，冷水阀全闭，热水阀设最小开度，新风阀全闭；防冻控制系统正常工作。控制系统启停顺序；启动时先看水阀，再开风阀，最后启动风阀；关闭时首先关闭风机，再关风阀，最后关闭水阀。排风机变频控制：根据室内典型区域的静压差，通过相应的变频器控制送、排风机的转速。

夏季：当送风温度（T2）高于设定值，通过PID控制，开大水阀开度；当送风温度低于设定值时关小水阀。冬季：当送风温度（T3）高于设定值时，通过PID控制，关小水阀开度；当送风温度低于设定值时开大水阀。冬季加湿：当回风湿度（H3）低于设定值时，开大加湿器阀门；反之，关小加湿器阀门。

当室外空气条件适合于焓值控制时，利用新风和回风的混合保证必须的送风温差，已达到节能的目的。在焓值控制中新风阀、回风阀按程度比例控制。

防冻报警：冬季当防冻报警温度（T1）低于设定值10℃时，打开水阀。限制报警：过滤器阻力增大到限定值时，自动报警提示更换和清洗过滤器。显示报警打印：室外温度T0，湿度H0，送风温度T2，湿度H2，房间内温度Tr，湿度Hr，风机运行状态显示故障报警。

2.1.3 VAV内区空调系统设计

内区设置VAV空调系统，全年供冷。VAV空调系统处理内区热负荷，夏季VAV 系统供冷；冬季内区室内设计温度高于外区室内设计温度2℃，内区冷负荷与外区渗入的热负荷相抵消，形成混合得益，最大限度节能。

内区空调机组的控制原理，详见下图。内区空调机组控制原理说明：

风机由DDC远距离及现场手动控制启停。温度、风阀、水阀等控制环路与风机连锁，风机停止运行时连锁温度控制环路停止工作，冷水阀全闭；防冻控制系统正常工作，控制系统启动顺序：启动时，先开水阀，再开风阀，最后启动风机；关闭时，首先关闭风机，再关风阀，最后关闭水阀。

当送风温度（T2）高于设定值，开大水阀开度，当送风温度低于设定值时关小水阀，当各末端当前送风量之和等于机组的最小设置送风量时，由设置与典型房间的室温来控制水阀的开度。

夏季冬季采用最小新风运行。关闭过渡季新风阀MD1及排风阀MD2；室内CO2化碳浓度高于设定值时，调整增大新风量，通风排风阀MD3按程序比例开大；反之，减少新风量，同时排风阀MD3按程序比例关小。过渡季开启新风阀MD1及排风阀MD2，充分利用室外新风冷源。

防冻报警：冬季当防冻报警温度（T1）低于设定值10℃时，打开水阀，限制报警，过滤器阻力增大到限定值时，自动报警提示更换和清洗过滤器。显示报警打印：室外温度T0，湿度H0，送风温度T2，湿度H2，房间内温度Tr，湿度Hr，风机运行状态显示故障报警。

2.1.4 VAV空调末端装置

VAV空调末端装置采用压力无关型，末端装置控制说明：

压力无关型控制：风管压力的变化不能引起当前送风量的变化。内区末端装置：风量由室内温度控制；外区：末端装置夏季送风量由室内温度控制，冬季设置送风量不小于最大送风量的30%；通过当前室温与设定室温进行比较，控制送风量。

实时测量当前送风量；实时测量当前的阀门的开度。实时测量当前室温；实时测量设定室温。

末端控制器采用DDC控制器，上述所有参数均应在DDC系统中能够被监测。

三、结语

VAV空调系统安装调试、风量平衡调试工作量巨大，为了能够达到设计效果，在设计时，各个控制之间的控制关系应清晰简单，易于实现。运行使用常出现的新风量不足、外区温度不理想等常见问题在设计源头应予以充分考虑，否则，后天在好的运行管理也无法弥补设计缺陷。

VAV变风量空调技术在写字楼项目应用日渐广泛，同时也存在问题较多，新风量不足及系统控制问题导致冷热不均是最普遍的问题，由于能力有限文章难免有错误纰漏，请批评指正，同时希望本文起到抛转引玉的作用，引起大家关于此方面的关注。

参考文献

1. 王绍凡 冯劲敏.VAV空调节能系统特性分析.清华大学出版社，2005

2. 陆耀庆.实用供热空调设计手册.2版.北京.中国建筑工业出版社，2008

3. 中华人民共和国国家标准.GB50736-2012.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（S）.北京.中国建筑工业出版社.2012

4. 全国勘察设计注册公用设备工程师复习教材.第三版.北京.中国建筑工业出版社2018