空調(diào)冷量估算

1、變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)簡(jiǎn)介變風(fēng)量系統(tǒng)（Variable Air Volume System, VAV系統(tǒng)）本世紀(jì)60年代誕生在美國(guó)。VAV技術(shù)的基本原理很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)改變送入房間的風(fēng)量來(lái)滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，所以，風(fēng)量的減少帶來(lái)了風(fēng)機(jī)能耗的降低。VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來(lái)滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。VAV系統(tǒng)出現(xiàn)后并沒(méi)有得到迅速推廣，當(dāng)時(shí)美國(guó)占主導(dǎo)地位的仍是定風(fēng)量（CAV，Constant Air Volume）系統(tǒng)加末端再加熱和雙風(fēng)道系統(tǒng)。西方70年代爆發(fā)的石油危機(jī)促使VAV系統(tǒng)在美國(guó)得到廣泛應(yīng)用，并在其后20年中不斷發(fā)展，已經(jīng)成為美國(guó)空調(diào)系統(tǒng)的主流，并在

2、其他國(guó)家也得到應(yīng)用。VAV系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：a.由于VAV系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量來(lái)適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時(shí)在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時(shí)還可以考慮一定的同時(shí)使用情況，所以能夠節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和減少風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量。有關(guān)文獻(xiàn)介紹，VAV系統(tǒng)與CAV系統(tǒng)相比大約可以節(jié)能30%-70%，對(duì)不同的建筑物同時(shí)使用系數(shù)可取0.8左右。b.系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴(kuò)建，尤其適用于格局多變的建筑，例如出租寫(xiě)字樓等。當(dāng)室內(nèi)參數(shù)改變或重新隔斷時(shí)，可能只需要更換支管和末端裝置，移動(dòng)風(fēng)口位置，甚至僅僅重新設(shè)定一下室內(nèi)溫控器。c.VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，它具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，可以利用新風(fēng)消除室內(nèi)負(fù)荷，沒(méi)有風(fēng)機(jī)盤(pán)管凝水問(wèn)題和霉菌

3、問(wèn)題。圖1是一個(gè)典型的單風(fēng)道VAV空調(diào)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，除了送、回風(fēng)機(jī)、末端裝置（VAV Terminal）、閥門(mén)及風(fēng)道組成的風(fēng)路外，還有4個(gè)反饋控制環(huán)路（室溫控制、送風(fēng)靜壓控制、送回風(fēng)量匹配控制及新排風(fēng)量控制）。在供冷季節(jié)中，當(dāng)某個(gè)房間的溫度低于設(shè)定值時(shí)，溫控器就會(huì)調(diào)節(jié)VAV末端裝置中的風(fēng)閥開(kāi)度，減少送入該房間的風(fēng)量。由于系統(tǒng)阻力增加，送風(fēng)靜壓會(huì)升高。當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，靜壓控制器通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉角度或電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少系統(tǒng)的總送風(fēng)量。送風(fēng)量的減少導(dǎo)致送回風(fēng)量差值的減少，送回風(fēng)量匹配控制器會(huì)減少回風(fēng)量以維持設(shè)定值。風(fēng)道壓力的變化將導(dǎo)致新排風(fēng)量的變化，控制器將調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)閥來(lái)保持新排風(fēng)

4、量。在冬季，對(duì)于有內(nèi)外區(qū)的建筑，內(nèi)區(qū)繼續(xù)供冷，外區(qū)末端裝置只提供最小風(fēng)量以保證新風(fēng)和氣流組織，由末端再熱裝置或其他采暖系統(tǒng)供熱。VAV系統(tǒng)不僅限于圖1所示的單風(fēng)道節(jié)流型這一種形式，還有旁通型、雙風(fēng)道等等形式。廣義地講，只要是風(fēng)量變化的全空氣系統(tǒng)都可以稱作VAV系統(tǒng)。我國(guó)在80年代初曾經(jīng)引進(jìn)過(guò)VAV系統(tǒng)，但由于對(duì)系統(tǒng)性能不夠了解，致使系統(tǒng)不能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行。一時(shí)間VAV系統(tǒng)的應(yīng)用和研究停頓了下來(lái)，近來(lái)，工程師們又把目光轉(zhuǎn)向了VAV系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，這其中有兩大原因。一是國(guó)內(nèi)目前的CAV系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)暴露出一些缺點(diǎn)。由于我國(guó)目前舒適性空調(diào)系統(tǒng)都是沒(méi)有末端再熱的CAV系統(tǒng)，所以，一個(gè)送風(fēng)參數(shù)不能滿

5、足不同房間的要求。風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)可以避免這個(gè)問(wèn)題，但是凝水污染吊頂以及霉菌問(wèn)題同樣令人不能容忍。隨著室內(nèi)辦公設(shè)備的增加、房間使用功能的變化、房間格局的變化，空調(diào)系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)做相應(yīng)改動(dòng)，可是CAV系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)改擴(kuò)建較麻煩。第二個(gè)原因是受VAV系統(tǒng)節(jié)能的誘惑?？照{(diào)歷來(lái)是個(gè)能耗大戶，而其中風(fēng)機(jī)能耗占大半。因此，業(yè)主也希望采用VAV系統(tǒng)以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。雖然VAV系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是伴隨著VAV系統(tǒng)的誕生，大部分系統(tǒng)或多或少地也暴露出如下問(wèn)題。從用戶的角度看，主要有：1、缺少新風(fēng)，室內(nèi)人員感到憋悶；2、房間內(nèi)正壓或負(fù)壓過(guò)大導(dǎo)致室外空氣大量滲入，房門(mén)開(kāi)啟困難；3、室內(nèi)噪聲偏大。從運(yùn)行管理方面看，主要有：

6、1、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，尤其是帶“經(jīng)濟(jì)循環(huán)（Economizer Cycle）”的系統(tǒng)；2、節(jié)能效果不明顯。此外，目前VAV系統(tǒng)還存在一些固有的缺點(diǎn)：1、系統(tǒng)的初投資比較大；2、對(duì)于室內(nèi)濕負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合，如果采用室溫控制而又沒(méi)有末端再熱裝置，往往很難保證室內(nèi)濕度要求。3、對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，問(wèn)題并不一定時(shí)時(shí)刻刻都存在，可能在某個(gè)工況發(fā)生，在另一個(gè)工況又消失了。從表面上看，似乎VAV系統(tǒng)只不過(guò)比CAV系統(tǒng)多了一些末端裝置和風(fēng)量調(diào)節(jié)功能?？墒?，就因?yàn)閂AV系統(tǒng)風(fēng)量的變化和增加的末端設(shè)備，使得VAV系統(tǒng)從方案設(shè)計(jì)到設(shè)備選擇、施工圖設(shè)計(jì)，直到施工和調(diào)試都具有不同于定風(fēng)量系統(tǒng)的特殊性。VAV系統(tǒng)存在的這些問(wèn)

7、題和缺陷，其原因是多方面的。有的可能需要一定的技術(shù)支持才能解決；而有的可能通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的努力就可以避免。筆者只是剛開(kāi)始研究VAV系統(tǒng)，不過(guò)在這介紹一些國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以及本人的一點(diǎn)心得體會(huì)，對(duì)讀者還是不無(wú)裨益的。 變風(fēng)量（VAV）末端裝置末端裝置是房間送風(fēng)以維持室內(nèi)溫度的重要設(shè)備。末端裝置有如下幾種分類方法。按照改變風(fēng)量的方式，有節(jié)流型和旁通型。前者采用節(jié)流機(jī)構(gòu)（如風(fēng)閥）調(diào)節(jié)風(fēng)量；后者則是通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)閥把多余的風(fēng)量旁通到回風(fēng)道。按照是否補(bǔ)償壓力變化，有壓力有關(guān)型（Dressure Dependent）和壓力無(wú)關(guān)型（Pressure Independent）。從控制角度看，前者由溫控器直接控

8、制風(fēng)閥；后者除了溫控器外，還有一個(gè)風(fēng)量傳感器和一個(gè)風(fēng)量控制器，溫控器為主控器，風(fēng)量控制器為副控器，構(gòu)成串級(jí)控制環(huán)路，溫控器根據(jù)溫度偏差設(shè)定風(fēng)量控制器風(fēng)同歸于盡控制器根據(jù)風(fēng)量偏差調(diào)節(jié)末端裝置內(nèi)風(fēng)閥。當(dāng)末端入口壓力變化時(shí)，通過(guò)末端的風(fēng)量會(huì)發(fā)生變化，壓力無(wú)關(guān)型末端可以較快地補(bǔ)償這種壓力變化維持原有的風(fēng)量；而壓力有關(guān)型末端則要等到風(fēng)量變化改變了室內(nèi)溫度才動(dòng)作，在時(shí)間上要滯后一些。價(jià)格上，壓力無(wú)關(guān)型要比壓力有關(guān)型高一些。 按照有無(wú)末端混風(fēng)機(jī)來(lái)分，還有帶風(fēng)機(jī)和不帶風(fēng)機(jī)兩種末端。帶風(fēng)機(jī)的末端可以在小風(fēng)量時(shí)或低溫送風(fēng)系統(tǒng)中保證室內(nèi)一定的氣流組織。按照風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)的關(guān)系，帶風(fēng)機(jī)的末端又可分為帶并聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置

9、（Parallel Fan Powered Terminal）和帶串聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置（Series Fan Powered Terminal）。按照控制方式分，有電動(dòng)、氣動(dòng)和自動(dòng)的。電動(dòng)的末端還有模擬的和直接數(shù)字控制兩種。另外，末端裝置還可以附設(shè)消聲和再熱功能。是否采用變風(fēng)量（VAV）設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先面臨的問(wèn)題可能就是采用什么系統(tǒng)形式。某一種系統(tǒng)非常適合這個(gè)建筑，可能就不適合那個(gè)建筑。VAV系統(tǒng)適合多房間且負(fù)荷有一定變化的建筑。對(duì)于負(fù)荷變化較小的建筑物采用VAV系統(tǒng)的意義可能就不大了。每種系統(tǒng)形式都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不存在十全十美的系統(tǒng)。VAV系統(tǒng)容易產(chǎn)生噪聲問(wèn)題，那么對(duì)于影劇院和電臺(tái)

10、錄音棚這類聲學(xué)效果要求較高的場(chǎng)合，可能最好不要采用VAV系統(tǒng)。對(duì)某一系統(tǒng)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)關(guān)鍵在于實(shí)際運(yùn)行中顯現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)多還是缺點(diǎn)多。設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)（概念設(shè)計(jì)）階段所做的工作主要是綜合各方面因素（建筑物用途、建筑格局、室內(nèi)負(fù)荷變化特點(diǎn)、工程造價(jià)、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)以及業(yè)主對(duì)將來(lái)改擴(kuò)建的考慮等等），進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，權(quán)衡利弊。總之，是否采用VAV系統(tǒng)要因地制宜，不能為了用而用。設(shè)計(jì)中幾個(gè)值得注意的問(wèn)題一、變風(fēng)量比空調(diào)系統(tǒng)全年大部分時(shí)間運(yùn)行在部分負(fù)荷工況下，也就是說(shuō)，VAV系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、風(fēng)道以及末端的風(fēng)量大部分時(shí)間都處于最大風(fēng)量和最小風(fēng)量?jī)煞N極限狀態(tài)之間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果在這兩種極限狀態(tài)下不發(fā)生問(wèn)題，那么基本

11、上可以保證系統(tǒng)大部分時(shí)間運(yùn)行正常。最小設(shè)計(jì)風(fēng)量與最大設(shè)計(jì)風(fēng)量之比定義為變風(fēng)量比（Kv）。一般地，房間的Kv值最好不要小于0.4-0.5，否則容易導(dǎo)致房間氣流組織惡化、噪聲和通風(fēng)問(wèn)題；系統(tǒng)的Kv值最好也不要小于0.4-0.5，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)新風(fēng)嚴(yán)重不足以及控制不穩(wěn)定等問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，房間的最大設(shè)計(jì)風(fēng)量比較容易確定，而對(duì)于像會(huì)議室、影劇院、餐廳這類負(fù)荷變化不確定的地方，確定最小設(shè)計(jì)風(fēng)量相對(duì)要困難一些。其實(shí)，在確定最小風(fēng)量時(shí)除了要考慮負(fù)荷變化特點(diǎn)之外，還要考慮房間氣流組織和室內(nèi)空氣品質(zhì)要求。房間送風(fēng)量太小會(huì)產(chǎn)生冷風(fēng)下沉、新風(fēng)不足、換氣次數(shù)不夠等問(wèn)題。為保證風(fēng)速的測(cè)量精度，壓力無(wú)關(guān)型末端裝置也有最小風(fēng)

12、量要求。另外，對(duì)于采用燈具回風(fēng)的房間，一部分燈光負(fù)荷沒(méi)有直接進(jìn)入房間，而是被回風(fēng)帶走，提高了送回風(fēng)溫差，計(jì)算風(fēng)量時(shí)不能包括這部分負(fù)荷。所以，在確定設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，還要考慮房間回風(fēng)方式的影響。不論是房間還是系統(tǒng)，變風(fēng)量比都是表征VAV系統(tǒng)一個(gè)比較重要的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。二、新風(fēng)問(wèn)題a. 圖2是一個(gè)典型的CAV系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)循環(huán)系統(tǒng)（Economizer Cycle System）。在過(guò)渡季，通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)3個(gè)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)改變新風(fēng)量以維持一個(gè)混風(fēng)溫度。這種做法是為了縮短冷機(jī)的開(kāi)啟時(shí)間。這里姑且不談經(jīng)濟(jì)循環(huán)系統(tǒng)在定風(fēng)量系統(tǒng)中能否正常運(yùn)行，不過(guò)，單純地像圖2那種做法在VAV系統(tǒng)中肯定無(wú)法保證新風(fēng)量。圖3

13、給出了一個(gè)系統(tǒng)的壓力分布圖，實(shí)線表示設(shè)計(jì)工況，虛線為50%設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)的情況?？梢钥闯?，如果不采用任何恒定新風(fēng)的措施，當(dāng)總風(fēng)量減少時(shí)，新回風(fēng)混合點(diǎn)處的壓力（指絕對(duì)值）就會(huì)變小，從而導(dǎo)致新風(fēng)量減少。對(duì)于采用混風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)，不論是CAV系統(tǒng)，還是VAV系統(tǒng)，新風(fēng)量在各個(gè)房間之間是按負(fù)荷分配的。也就是說(shuō)，即使總新風(fēng)量達(dá)到要求，有的房間也會(huì)有新風(fēng)不足的問(wèn)題。對(duì)于VAV系統(tǒng)，由于送入房間的風(fēng)量是變化的，所以房間的新風(fēng)量必然也是變化的。所以，VAV系統(tǒng)中，新風(fēng)主要存在三方面的問(wèn)題：總新風(fēng)量的控制、總新風(fēng)量的確定和新風(fēng)的分配（新風(fēng)量的控制問(wèn)題在本文§5中介紹）。b.新風(fēng)量的確定和分配前面提到，不論是

14、CAV系統(tǒng)，還是VAV系統(tǒng)，新風(fēng)量在各個(gè)房間之間是按負(fù)荷分配的。即使總新風(fēng)量達(dá)到要求，有的房間也會(huì)有新風(fēng)不足的問(wèn)題。如果為了滿足這些房間的要求，總新風(fēng)量將會(huì)增加，甚至在有的時(shí)候可能超過(guò)需要的送風(fēng)量。為此。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1989提出，在一定的新風(fēng)量下，總回風(fēng)中CO2的含量不一定超標(biāo)，可以利用回風(fēng)以減少總新風(fēng)量。該標(biāo)準(zhǔn)給出了修正總新風(fēng)量的計(jì)算式式中Y修正后的總新風(fēng)量與總送風(fēng)量之比；X未修正的需求的總新風(fēng)量與總送 風(fēng)量之比；Z各房間中，新風(fēng)量與送風(fēng)量之比的最大值。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1989只回答了如何確定總新風(fēng)量問(wèn)題?？墒?，對(duì)于VAV系統(tǒng)，送入房間的風(fēng)量是變化的，房間的新風(fēng)量必然也是變化

15、的。新風(fēng)的問(wèn)題就更加突出了。所以，在新風(fēng)要求很高的場(chǎng)合，可能要單獨(dú)敷設(shè)新風(fēng)道。這樣，風(fēng)道占用建筑的空間就要增加了。新風(fēng)問(wèn)題與建筑物負(fù)荷特點(diǎn)、系統(tǒng)形式及室外氣象條件等很多因素有關(guān)。上述方法或設(shè)想，從控制邏輯上可能是可行的，實(shí)際當(dāng)中卻未見(jiàn)得適用于任何系統(tǒng)。對(duì)于某一特定建筑，很有必要具體分析系統(tǒng)的夏季工況、冬季工況及過(guò)渡季經(jīng)濟(jì)循環(huán)工況。三、 噪聲問(wèn)題在VAV系統(tǒng)中，比較大的噪聲源除了送、回（排）風(fēng)機(jī)外，還有VAV末端裝置。壓力無(wú)關(guān)型的VAV末端都帶有風(fēng)速測(cè)量傳感器，這些傳感器一般要求風(fēng)速高于一定數(shù)值才能保證測(cè)量準(zhǔn)確，所以流過(guò)末端入口的風(fēng)速都比較高，這是末端裝置產(chǎn)生較高噪聲的一個(gè)原因。一般的節(jié)流型末端

16、是靠調(diào)節(jié)閥片開(kāi)度來(lái)改變風(fēng)量的，所以，當(dāng)閥片關(guān)小的時(shí)候，流經(jīng)閥片的風(fēng)速也增加了，所以，閥門(mén)調(diào)節(jié)也是一個(gè)產(chǎn)生噪聲的根源。末端裝置產(chǎn)生的噪聲通過(guò)送風(fēng)和外殼傳入室內(nèi)，前者稱為送風(fēng)噪聲（Discharge Noise)，后者稱為輻射噪聲（Radiated Noise）。在末端裝置的產(chǎn)品樣本中，都列有詳細(xì)的噪聲數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)者參考。一般，末端裝置產(chǎn)生的噪聲隨型號(hào)增大而增加，隨著后壓差的增加而增加。由于VAV系統(tǒng)的運(yùn)行工況是變化的，勢(shì)必室內(nèi)的聲壓級(jí)要隨之變化。一般來(lái)說(shuō)，人耳對(duì)穩(wěn)定聲壓級(jí)的噪聲環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，長(zhǎng)時(shí)間后，人的感覺(jué)就不很明顯了。但是，當(dāng)聲壓級(jí)的變化達(dá)到5dB，人的耳朵就能較清楚地感覺(jué)到。這就是為

17、什么在有的VAV系統(tǒng)中，室內(nèi)人員有時(shí)候能聽(tīng)到噪聲，而有時(shí)候又感覺(jué)不到。對(duì)于噪聲問(wèn)題，筆者提出以下幾點(diǎn)建議供讀者參考：a.校核每個(gè)末端裝置在最小、最大風(fēng)量下產(chǎn)生的噪聲。b.對(duì)于噪聲要求較高的場(chǎng)合（如NC35以下），采用VAV系統(tǒng)要謹(jǐn)慎，而帶風(fēng)機(jī)的末端通常用在NC40以上的場(chǎng)合。 c.因?yàn)槟┒说男吞?hào)越大噪聲也越大，所以，最好選用入口直徑不大于300mm的末端裝置。d.盡量把末端裝置安裝在房間外面（如走廊）。如果只能裝在室內(nèi)且噪聲又超標(biāo)，應(yīng)與建筑工種協(xié)調(diào)，看是否可以采用消聲效果好的吊頂材料或其他措施。e.末端裝置出風(fēng)口到房間送風(fēng)口間的風(fēng)道壓力損失不要超過(guò)60-70Pa。否則，在低負(fù)荷工況會(huì)導(dǎo)致末端裝

18、置前后壓差較大，從而使室內(nèi)噪聲級(jí)變化較大。f.房間設(shè)計(jì)噪聲聲壓級(jí)最好比要求的低大約5dB。四、氣流組織一般的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口都是定截面的，導(dǎo)葉角度也很少改變，所以當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，勢(shì)必影響室內(nèi)氣流組織。國(guó)外通常采用空氣分布特性指標(biāo)ADPI來(lái)評(píng)價(jià)房間的氣流組織性能。該指標(biāo)綜合考慮了空氣溫度、氣流速度和人的舒適度三方面的因素。如果ADPI=100%，表示全室人員都感到舒適；ADPI達(dá)到80%，即可認(rèn)為是滿意的氣流組織效果。有關(guān)的氣流組織試驗(yàn)結(jié)果表明：在變風(fēng)量送風(fēng)的情況下，條縫散流器和燈具散流器在較大的風(fēng)量變化范圍內(nèi)，ADPI均可保持在80%以上，說(shuō)明這兩種送風(fēng)口的性能較為理想。所以，在VAV系統(tǒng)中一般

19、不使用普通的方形或圓形散流器，而用是條縫散流器，側(cè)送風(fēng)口更是極少采用。五、 房間正壓度由于VAV系統(tǒng)的新排風(fēng)量和房間的送回風(fēng)量是變化的，所以房間的正壓也是波動(dòng)的，不像CAV系統(tǒng)那么穩(wěn)定。這個(gè)問(wèn)題如果處理不好，會(huì)發(fā)生房門(mén)開(kāi)啟困難、門(mén)縫和窗縫滲風(fēng)嚴(yán)重等問(wèn)題。房間正壓度與系統(tǒng)送回風(fēng)匹配控制、新排風(fēng)控制和房間的送回風(fēng)方式有關(guān)。其中，房間的送回風(fēng)方式是最直接影響房間正壓度的因素（關(guān)于送回風(fēng)分匹配控制、新排風(fēng)控制問(wèn)題，見(jiàn)§5）。VAV系統(tǒng)中，進(jìn)入房間的送風(fēng)支風(fēng)道上都安裝有末端裝置，而回風(fēng)道上是很少裝末端的，這樣，為了保證房間正常壓力，國(guó)外經(jīng)常采用吊頂回風(fēng)，這種做法的回風(fēng)道內(nèi)壓力的變化對(duì)室內(nèi)壓力影

20、響較小。如果只能采用風(fēng)道回風(fēng)，就一定要減小回風(fēng)風(fēng)風(fēng)速，盡量減小回風(fēng)道上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)回風(fēng)口間的壓降。六、末端裝置的選擇前面已經(jīng)介紹過(guò)各種末端裝置，而且各個(gè)廠家的產(chǎn)品還各具特點(diǎn)。在種類選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮末端的聲學(xué)、控制性能以及房間功能要求，在盡寸選擇時(shí)，一般在設(shè)計(jì)最大風(fēng)量的基礎(chǔ)上還要考慮一定的裕度以滿足將來(lái)發(fā)展的需要。但是，末端選型不要過(guò)大。選型過(guò)大會(huì)減小風(fēng)閥的調(diào)節(jié)范圍，降低調(diào)節(jié)能力，極易導(dǎo)致末端風(fēng)閥在小風(fēng)量時(shí)產(chǎn)生振蕩。另外，在末端選型問(wèn)題上一直存在一個(gè)爭(zhēng)論，就是，壓力有關(guān)型和壓力載交型末端哪個(gè)好。一種。觀點(diǎn)認(rèn)為，壓力無(wú)關(guān)型末端好，反應(yīng)快，室溫波動(dòng)小。另一種對(duì)立的觀點(diǎn)認(rèn)為，正因?yàn)閴毫o(wú)關(guān)型末端反

21、應(yīng)快，才容易造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，房間的熱慣性較大，一定程度的壓力變化對(duì)房間溫度影響較小。所以，壓力有關(guān)型反而會(huì)比壓力無(wú)關(guān)型更穩(wěn)定。到底誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣還需要大量工程實(shí)踐和研究才能得出結(jié)論。不過(guò)，由于壓力無(wú)關(guān)型末端比壓力有關(guān)型末端多了一個(gè)風(fēng)速測(cè)量裝置（如均速管），所以設(shè)計(jì)時(shí)通常要考慮入口前有中夠長(zhǎng)的直管道，同時(shí)施工和運(yùn)行管理水平要求也較高（如管道吹灰，更新過(guò)濾器）。當(dāng)然，壓力無(wú)關(guān)型末端的價(jià)格也較高。變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)的控制VAV空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是密不可分的。前面提到，圖1所示的VAV系統(tǒng)當(dāng)中采用了房間溫度控制、送風(fēng)靜壓控制、送回風(fēng)風(fēng)量匹配控制和新排風(fēng)風(fēng)量控制等4個(gè)控制環(huán)路。直接數(shù)字控制D

22、DC雖然不采用環(huán)路控制，但是也包含這4部分控制內(nèi)容，它們是VVA空調(diào)控制系統(tǒng)的必要組成部分。當(dāng)然，系統(tǒng)還會(huì)有送風(fēng)溫度控制、預(yù)冷預(yù)熱等其他控制。一、 變風(fēng)量（VAV）控制系統(tǒng)的組成1 房間溫度控制1.1 送風(fēng)靜壓控制在VAV系統(tǒng)中，通常根據(jù)靜壓傳感器的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，靜壓控制器通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或入口導(dǎo)葉來(lái)恒定靜壓控制點(diǎn)的靜壓值，以滿足下游風(fēng)道、末端裝置及送風(fēng)口的壓力損失。恒定靜壓的目的是保證任何一個(gè)末端的設(shè)計(jì)資用壓力。那么，就要將靜壓傳感器放在系統(tǒng)最不利的末端入口。由于要恒定靜壓，送風(fēng)機(jī)不能無(wú)限制地減少風(fēng)量，所以風(fēng)機(jī)功耗并不與風(fēng)量的3次方成正比。由于存在風(fēng)道阻力損失，靜壓傳感器越靠近管路末

23、端，靜壓設(shè)定值就越小，就越能節(jié)約風(fēng)機(jī)功耗。由于VAV系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，實(shí)際上不容易定義一個(gè)最不利的末端裝置。任何一個(gè)都可能成為最不利。ASHRAE建議，在使用帶定風(fēng)量裝置末端的場(chǎng)合，把靜壓傳感器放在送風(fēng)機(jī)到系統(tǒng)末端的2/3處，筆者認(rèn)為，這只是個(gè)折衷的考慮。不過(guò)，對(duì)于中小規(guī)模的低速送風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)道遠(yuǎn)近壓差不太大，所以矛盾不很突出。1.2 新排風(fēng)風(fēng)量的控制前面說(shuō)過(guò)，系統(tǒng)風(fēng)量的調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致總新風(fēng)量的變化，為此，在需要維持新風(fēng)量不變的場(chǎng)合，有必要采取恒定新風(fēng)量的措施，下面列舉兩種：a.將最小新風(fēng)道和經(jīng)濟(jì)循環(huán)新風(fēng)道分開(kāi)，分設(shè)新風(fēng)閥，并在最小新風(fēng)道上安裝流量傳感器，以此來(lái)調(diào)節(jié)3個(gè)風(fēng)閥的開(kāi)充，維持最小新風(fēng)量。通常

24、，為保證測(cè)量精度，流量傳感器前后要保證一定的直管段。但是，由于現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜，經(jīng)常很難完全滿足所要求的直管段。這樣，必然對(duì)測(cè)量和控制效果產(chǎn)生很大影響。據(jù)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)最好的測(cè)量準(zhǔn)確度只有20%左右。b.混風(fēng)壓力變化是造成新風(fēng)量變化的直接原因，所以，恒定新回風(fēng)混合箱內(nèi)壓力就能夠保證新風(fēng)量。在需要最小新風(fēng)量的時(shí)候，關(guān)閉經(jīng)濟(jì)循環(huán)新風(fēng)閥，通過(guò)調(diào)節(jié)回風(fēng)閥來(lái)恒定混風(fēng)壓力；在過(guò)渡季的時(shí)候，由混風(fēng)溫度控制器調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)循環(huán)風(fēng)閥的開(kāi)度，隨著新風(fēng)量的增大，混風(fēng)壓力減小，這時(shí)，混風(fēng)壓力控制器關(guān)小混風(fēng)閥直至完全關(guān)閉，整個(gè)系統(tǒng)采用全新風(fēng)。雖然這種方法原理簡(jiǎn)單，但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)，混風(fēng)箱內(nèi)氣流很亂，壓力極不穩(wěn)定，壓力測(cè)點(diǎn)不容易選擇

25、。前面提到的兩種方法都為是為了恒定新風(fēng)量。有人認(rèn)為，對(duì)于新風(fēng)主要用于保證室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ），可以采用以室內(nèi)CO2濃度來(lái)控制新風(fēng)量的辦法。這種方法適用于新風(fēng)品質(zhì)較差的地區(qū)，如夏季空氣濕熱，冬季干冷。不過(guò)，CO2濃度達(dá)到要求并不能代表室內(nèi)空氣品質(zhì)合格，室內(nèi)還會(huì)存在其他易揮發(fā)性污染物。關(guān)于新、排風(fēng)的控制，以下幾個(gè)點(diǎn)值得注意：a.合理選擇新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)閥，以減少不穩(wěn)定干擾。b.采用送回風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)，回風(fēng)閥前后壓差很大，風(fēng)閥很難調(diào)節(jié)。所以有人提出用排風(fēng)機(jī)取代回風(fēng)機(jī)，如圖4所示。這樣，回風(fēng)閥前后都是負(fù)壓，且壓差較前者小很多。排風(fēng)機(jī)可由新風(fēng)、排風(fēng)流量計(jì)或室內(nèi)壓力來(lái)控制。c.在新風(fēng)道阻力較大的場(chǎng)合，可能有

26、必要采用新風(fēng)機(jī)。否則，混風(fēng)箱內(nèi)負(fù)壓過(guò)大可能會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定。d.另外，室外風(fēng)壓和建筑物的煙囪效應(yīng)也不容忽視。10m/s的風(fēng)的滯止壓力為65Pa，所以陣風(fēng)對(duì)混風(fēng)溫度和壓力的影響是很大的。適當(dāng)加大新排風(fēng)道的阻力損失可以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)壓和熱壓的抵抗能力。1.3送回風(fēng)風(fēng)量匹配控制送風(fēng)量隨負(fù)荷變化，回風(fēng)量也要隨之變化，這樣才能保證房間的正常壓力。由于房間向外滲風(fēng)和廁所排風(fēng)，回風(fēng)量要比送風(fēng)量小。下面是幾種目前常用的風(fēng)量匹配控制方法：a.一種最簡(jiǎn)單的控制方法是送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)都由一個(gè)送風(fēng)靜壓控制器來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，送回風(fēng)量按同一比例減少，這樣送回風(fēng)量的差值也減少了，從而導(dǎo)致新排風(fēng)量不平衡。不過(guò)，筆者認(rèn)為，對(duì)于

27、變風(fēng)量比不太小的系統(tǒng)，問(wèn)題可能不大。 b.回風(fēng)機(jī)由放在新回風(fēng)混合箱里或房間內(nèi)的靜壓控制器控制。前面說(shuō)過(guò)，新回風(fēng)混合箱里氣流太亂，不易測(cè)量；而房間正壓一般很小，容易受干擾。c.在送風(fēng)和回風(fēng)風(fēng)道上安裝風(fēng)量計(jì)，并用一個(gè)控制器控制二者的差值來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，風(fēng)量常常無(wú)法測(cè)準(zhǔn)。二、系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性在實(shí)際工程中，象圖1那樣采用多個(gè)環(huán)路的控制系統(tǒng)，每個(gè)環(huán)路單獨(dú)工作都正常，。但是，當(dāng)4個(gè)控制系統(tǒng)都工作時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。例如，當(dāng)某個(gè)房間的溫度下降，該房間末端裝置的風(fēng)閥就會(huì)關(guān)小，從而導(dǎo)致系統(tǒng)靜壓升高，其他房間的送風(fēng)量增加。這時(shí)，這些房間的末端裝置的風(fēng)閥就會(huì)關(guān)小以恒定各自的送風(fēng)量。這將導(dǎo)致

28、系統(tǒng)靜壓進(jìn)一步升高。當(dāng)達(dá)到某一限度，靜壓控制器就降低送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速減小風(fēng)量，回風(fēng)機(jī)風(fēng)量也隨著減少。系統(tǒng)靜壓又回落到原來(lái)的水平，那么各個(gè)末端風(fēng)閥又開(kāi)始開(kāi)大。由于系統(tǒng)壓力的變化，必須導(dǎo)致新風(fēng)量的變化，從而導(dǎo)致新風(fēng)溫度的變化，控制器就會(huì)調(diào)節(jié)3個(gè)風(fēng)閥的開(kāi)度。由于閥位的變化將致使整個(gè)系統(tǒng)的靜壓和流量發(fā)生變化，這時(shí)，系統(tǒng)處在一種頻繁的調(diào)節(jié)當(dāng)中。風(fēng)閥時(shí)而開(kāi)大時(shí)而關(guān)小，送進(jìn)區(qū)內(nèi)的風(fēng)量也是忽大忽小。很多人認(rèn)為DDC比反饋控制優(yōu)越?？墒?，實(shí)際工程當(dāng)中DDC的也同樣遇到了穩(wěn)定性問(wèn)題。造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因是什么呢？如何解決呢？有人認(rèn)為是多個(gè)控制環(huán)路之間的相互作用(Interacton)，建議設(shè)計(jì)時(shí)不要選用壓力無(wú)關(guān)型

29、末端，而選擇壓力有關(guān)型的末端。這樣等于減少了環(huán)路數(shù)量，可能會(huì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一些系統(tǒng)管理人員干脆拆掉新排風(fēng)控制，以犧牲新風(fēng)來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。還有人認(rèn)為是末端裝置選擇過(guò)大以及末端入口壓力過(guò)大。建議合理選擇末端，仔細(xì)進(jìn)行風(fēng)道計(jì)算。實(shí)際的空調(diào)系統(tǒng)千差萬(wàn)別，發(fā)生不穩(wěn)定問(wèn)題的原因肯定也是多方面的。不過(guò)，筆者認(rèn)為，單就系統(tǒng)控制而言，除了VAV系統(tǒng)本身的強(qiáng)動(dòng)態(tài)特性，空調(diào)系統(tǒng)的非線性和線性化控制以及過(guò)高的控制要求可能是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的兩個(gè)重要原因。為了全面提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、最大限度地節(jié)約能量，出現(xiàn)了一個(gè)新概念，就是所謂的基于末端裝置的變風(fēng)量系統(tǒng)(TRAV, Terminal Regulated Air Volume System)。其基本原理是，將末端裝置送風(fēng)溫度、溫控器讀數(shù)、風(fēng)量及閥位信號(hào)都送入一個(gè)中央控制器，由它來(lái)統(tǒng)一計(jì)算后再調(diào)節(jié)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)（