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VAV与VRV空调系统的原理及特点

2014/6/30 8:42:27      点击:
    变风量(Variable Air Volume)空调系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的空调系统。Delta控制公司是世界上首家设计、制造出一体化(即集控制器、执行机构和流速传感器于一身)的VAV控制器的BA产品制造商。
    变风量空调系统60年代起源于美国,自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展,最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。经过十几年的普及和发展,目前变风量空调系统己占据了欧、美、日集中空调系统约30% 的市场份额,并在世界上越来越多的国家得到应用。进入90年代以来,采用VAV技术的多层建筑与高层建筑已达到95%。
    变风量空调系统由空气处理机组、新风/排风/送风/回风管道、变风量空调箱、房间温控器等组成,其中变风量空调箱是该系统的最重要部分。
 一、变风量空调系统(VAV)的优势
     变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要在以下几个方面:
 1、 节能
    由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行,而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的,因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。据模拟测算,当风量减少到80% 时,风机耗能将减少到51%;当风量减少到50%时,风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60% 时,变风量空调系统(变静压控制)可节约风机动力耗能78%。
 2、 新风作冷源
 ---因为变风量空调系统是全空气系统,在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源,相对于风机盘管系统,能大幅度减少制冷机的能耗,亦可改善室内空气质量。
 3、 无冷凝水烦恼
    变风量空调系统是全空气系统,冷水管路不经过吊顶空间,避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题。
 4、 系统灵活性好
    现代建筑工程中常需进行二次装修,若采用带VAV空调箱装置的变风量空调系统,其送风管与风口以软管连接,送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变,也可根据需要适当增加风口。而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中,任何小的局部改造都显得很困难。
 5、 系统噪声低
     风机盘管系统存在现场噪声,而变风量空调系统噪声主要集中在机房,用户端噪声较小。
 6、 不会发生过冷或过热
    带VAV空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比,能更有效地调节局部区域的温度,实现温度的独立控制,避免在局部区域产生过冷或过热现象。
 7、 提高楼宇智能化程度
    采用DDC数字控制的变风量空调系统,可以实现计算机联网运行,接入到楼宇自控系统中,从而提高楼宇智能化程度。
 8、 减少综合性初投资
    由于增加了系统静压控制以及VAV空调箱等环节,设备控制上的造价会有所提高。但由于变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布,使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转移,从而使系统的设计总送风量减少,因此可以减小空调系统的设备容量,系统综合性初投资不一定会增加,甚至可以降低。
 9、 变风量空调系统结构简单,维修工作量小,使用寿命长。
 二、变风量空调系统(VAV)控制原理
     变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制,采用室内温度为主控制量,空气流量为辅助控制量。
--变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度,与设定温度比较差值,以此输出所需风量的调整信号,调节变风量末端的风阀,改变送风量,使室内温度保持在设定范围。
    同时,风道压力传感器检测风道内的压力变化,采用PI或者PID调节,通过变频器控制变风量空调机送风机的转速,消除压力波动的影响,维持送风量。
 三、变风量空调系统(VAV)常用控制方式 
1、定静压控制 
   工作原理:保证系统风道内某一点(或几点平均)静压一定的前提下,室内所需风量由VAVBOX风阀调节;系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节风机转速确定。 同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。 
2、变静压控制 
   工作原理:在保证VAVBOX风阀尽可能的处于全开位置(85-100%),系统送风量由风道内所需静压来控制变频器工作,调节风机转速确定。同时,可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。 
3、总风量控制 
   工作原理:通过改变送风量调整室内温度,并使送风与回风的差值保持恒定,以满足构筑物排风的需求。
 四、变风量(VAV)系统基本构成
 1、室内变风量温控器
 2、变风量末端(VAVBOX)——带有控制器、传感器、风阀、BOX箱体及其他辅助设施
 3、风道静压测量装置
 4、变风量空调机(带有变频器)
 五、变风量(VAV)空调系统发展趋势
    国外高档写字楼一般都是把VAV空调系统作为常规的必备系统而拒绝采用FC+新风系统,“让FC重新回到宾馆里去”正是这种情况的最好结论。国内高档写字楼的发展趋势也必将是VAV系统,因为VAV系统在技术、经济、灵活性、维护量小几个方面都具有无可比拟的优越性。

 六、VRV空调系统的原理和特点VRV 空调系统是在电力空调系统中,通过控制压缩机的制冷剂循环餐和进入室内换热器的制冷剂流量,适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。其工作原理是:由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数,根据系统运行优化准则和人体舒适性准则,通过变频等手段调节压缩机输气量,并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件,保证室内环境的舒适性,并使空调系统稳定丁作在最佳工作状态。
   VRV 空调系统具有明显的的节能、舒适效果,该系统依据室内负荷,在不同转速下连续运行,减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失;采用压缩机低频启动,降低了启动电流,电气设备将大大节能,同时避免了对其它用电设备和电网的冲击;具有能调节容量的特性,改善了室内的舒适性。
   VRV 空调系统具有设计安装方便、布置灵活多变、『_I 族巨筑空间小、使用方便、可靠性高、运行费用低、不需机房、无水系统等优点。
   七、VRV空调系统在工程设计中应注意的问题2.1 新风问题空调系统中,新风量是一个很重要的技术参数,也是达到室内卫生标准的保证。目前常用的新风处理方式有:
   (1)、使用专用的新风机,其室内机按新风工况设计,排管数通常为6 排或者8 排,风压也较高,然而价格很高,一般工程中较少采用;
   (2)用全热交换器处理新风。这种方式特别适合有排风要求的场合,如餐饮娱乐、会议室等。将室外新风经过全热交换器与室外排风进行热湿交换后送入室内,可以大人降低新风负荷,非常节能。
   然而,在工程设计需要注意新风口和排风口的布置一定要合理,尤其是有污染的场所,更要考虑新风和排风的交义污染问题,在国内使用时,由于大多数城市空气质量较差,积灰严重,过滤器易堵塞,要经常清洗过滤器。
   (3)用风机箱将新风送至各个室内机,新风负荷由各个室内机负担。该方式系统简单,设计时风机箱也根据系统要求很容易选到合适的风压。过渡季节还可以作为通风换气机使用。但是未经过处理的新风直接接入室内机时,与新风单独处理的系统相比,室内机型号加火,噪音也增火,而且在室外空气湿度较大时,室内机可能会产生结露现象。
   由此可以看出对于VRV 空调系统最棘手的新风问题,通常情况下都推荐采用第三种处理方式,经济合理,简单适用。而在有排风要求的场合,则优先考虑第二种方式。
   2.2 目前VRV 空调系统本身所受局限
   (1)最大室外机连接数为4 台;
   (2)最大室外机组合容量为48HP:
   (3)最大室内机连接数为40 台;
   (4)室内机与室外机的容量比为50%~130%:
   (5)最大实际配管长度为150 米;
   (6)室内外机最大高度差当室外机在上时为50 米,当室外机在下时为40 米;
   (7)最大总配管长度为300 米。
   2.3 室内机选择问题一个工程中在某些部位室内选用不恰当,如:1.某工程在较窄小的电梯厅选用了嵌入式四面送风的室内机;2.某工程在吊顶下面安装吊式明装的室内机,不妥,应选用嵌入式双面或四面送风的室内机:3.某工程某个面积很大的厅,选用数台四面送风的室内机,实际选用暗装风管式的室内机不但可节省初投资,还可以更灵活配合内装修布置送风口达到使用目的。
   建议:
   1.房间有吊顶,而且平面成长窄形时采刚半明装四面送风室内机。
   2.有吊项且平面成正方形或空间较大时采用半明装四面送风室内机,当平面空间较大时,为了节省造价或更灵活的配合内装修也可选用暗装接管式室内机。
   3.房间无吊顶时,根据其平面形状、大小灵活的采用明装吊式、明装肇式和明装落地式室内机。
   2.4 室外机耗电量问题VRV 空调产品样本中提供的压缩机输功率不能当作压缩机的耗电量,两者之间存在着电机的效率,一般为0.8.
   2.5 室内外机的匹配问题实际工程中,尤其是中小型工程,同一层平面中有多种使用功能房间,其使用时间也不同,而且面积也较小(如:小会议室、接待室、包间、小餐厅等),要实现空调系统的划分就比较困难,即使能做剑而系统也十分复杂。如果采用VRV 空调系统以上问题就简单了,而且充分的体现出它既能灵活布置,又能节省平常运行费用的特点。既然把不同功能和不同使用时间的房间合在同一个空调系统中,那么,就存在室内合理匹配问题,这就需要考虑同时使用系数的问题,同时使用系数多少视具体情况而定,但是室内机和室外机的容量比既不能低于50%,也不能超过130%。
   2.6 室外机的布置问题室外机的布置应满足下述要求:进风通畅不干扰,排风顺畅不回流。只有做好这些才能保证室外机的产冷量(热量)。室外机布置在屋顶、阳台和地面上,前面两种做法居多,两者都有优缺点:
   室外机布置在层顶时,优点:屋顶较空旷,排风顺畅,热空气很快的散发到高空去。缺点:进风曲折,当众多室外机布置在同一屋顶时,进风曲折且干扰多。室外机布置在阳台上时优点:进风顺畅。缺点:排风不畅,存在回流现象,当数台垂直布置时,容易形成下面室外机的排风被上面室外机吸入作为进风,影响机组产冷量(热量)。
   2.7 凝结水管的安装问题VRV 空调部分室内机白带凝结水排升泵,这给设计带来极大的方便。实际上程中凝结水管的长度应尽量短,并要有0.O1 的坡度,以免形成管内气阻,排水不畅。如果凝结水管坡管不够时,可制一个排水升程管。升程管的高度应小于各种型号凝结水排升高度的规定值。升程管距管室内机应小300mm. 2.8 制冷剂的问题由于VRV 空调系统的管道接头较多,增加了制冷剂泄漏的可能性,且系统的内容积过大,增大了制冷剂充灌量,因此空调机安装的房间要求设计成:在出现制冷剂泄漏时,其浓度不会超过极限值。以制冷剂R410A 为例,它没有毒性和易燃性,但是当浓度上升时却存在窒息危险。其极限浓度计算方法是:制冷剂总量(千克)/安装室内机房间的最小容积(立方米)≤浓度极限(千克/立方米)用于一拖多的制冷剂的浓度极限为0.3 千克/立方米。浓度可能超过极限值的房间,与相邻房间要有开口,或者安装跟气体泄漏探测装置连锁的机械通风设备。

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