辦公樓vav變風量空調(diào)系統(tǒng)案例分析

1、<p>　　辦公樓VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)案例分析</p><p>　　摘要：本文通過對北京某企業(yè)的辦公樓內(nèi)設置的VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)具體運行情況的介紹，闡述VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)的基本原理和使用的特點，以及VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)與其他空調(diào)系統(tǒng)的主要區(qū)別，通過目前該辦公樓空調(diào)系統(tǒng)的運行情況，對該VAV空調(diào)系統(tǒng)在設計、施工以及調(diào)試過程中存在的某些問題進行分析和總結(jié)。 </p><p>　　

2、關鍵詞：變風量空調(diào)系統(tǒng) VAV box 內(nèi)區(qū) 外區(qū) 風量平衡 </p><p>　　Abstract：Presents to operation of VAV air conditioning system used in a company in Beijing, introduces the principle, character of VAV air conditioning system, and th

3、e difference between VAV system and the other air conditioning systems. Through making analysis to the problems in the course of the system operating, try to summarize and give some advices to solve them. </p><

4、;p>　　Keywords: VAV air conditioning system, VAV box, interior area, periphery area, balance of air volume </p><p>　　中圖分類號：TB657.2 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)簡介 </p><p>　　變風量（

5、Variable Air Volume，簡稱VAV）空調(diào)系統(tǒng)是通過改變風量而不是送風溫度來調(diào)節(jié)和控制空調(diào)房間溫度的一種空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過變風量箱調(diào)節(jié)送入房間風量或新回風混合比，并相應調(diào)節(jié)空氣處理機組的風量或新回風混合比來實現(xiàn)具體的功能。VAV空調(diào)系統(tǒng)可根據(jù)空調(diào)負荷的變化及室內(nèi)要求參數(shù)的改變，自動調(diào)節(jié)空調(diào)送風量（達到最小送風量時調(diào)節(jié)送風溫度），以滿足室內(nèi)人員的舒適要求或工藝要求。與此同時，空調(diào)機組通過自動調(diào)節(jié)送風機的轉(zhuǎn)速來適應送風量的

6、需求，最大限度的減小風機動力，節(jié)約能源。 </p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)起源于上世紀60年代的美國，當VAV空調(diào)系統(tǒng)問世以后并沒有馬上得到推廣，直到1973年世界石油危機爆發(fā)之后，對能源的重視使得變風量空調(diào)系統(tǒng)的研究和應用得到了大力的推動，從此，VAV空調(diào)系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為了當今美國社會空調(diào)系統(tǒng)的主流。在VAV空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著壓力無關型VAV box基本上取代壓力相關型VAV box，日本學者開發(fā)研

7、究的超聲波流量傳感器和電磁式流量傳感器等適用于低速送風系統(tǒng)的傳感器取代傳統(tǒng)的皮托管流量傳感器，以及DDC控制的不斷完善和發(fā)展，由于在節(jié)能和降噪方面所取得的進展，因此，在美國和日本，VAV空調(diào)系統(tǒng)在低速送風系統(tǒng)中得到了普及和推廣。 </p><p>　　我國在20世紀70年代即有人開始從事VAV系統(tǒng)的開發(fā)和利用，并在地下廠房、紡織廠、體育館等建筑中有所應用。此后在80年代末期我國最早的智能建筑中也曾使用過VAV系統(tǒng)

8、，但是由于在建設和使用過程中存在的一些問題，在使用幾年之后便取消了變風量系統(tǒng)的運行方式，從而使得VAV系統(tǒng)的優(yōu)點并沒有發(fā)揮出來。在國內(nèi)建筑行業(yè)飛速發(fā)展的今天，我們有必要全面深刻分析變風量空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和技術關鍵、總結(jié)工程實例，使VAV系統(tǒng)真正發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢，獲得平穩(wěn)的發(fā)展。 </p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)的構成、基本原理及特點 </p><p><b>　　VAV裝置

9、 </b></p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)的運行依靠一種稱為VAV box的送風末端裝置來根據(jù)房間要求調(diào)節(jié)送風量，同時向系統(tǒng)控制器傳送自己的工作狀況，根據(jù)系統(tǒng)總的送風量的不斷變化，適時地調(diào)節(jié)空氣處理機組的風機變頻器工作參數(shù)，改變風機轉(zhuǎn)速，節(jié)約送風動力。基本原理如圖所示： </p><p>　　圖中房間內(nèi)設置的溫度傳感器T根據(jù)房間溫度與設定溫度的比較，將反饋信號傳送給VAV

10、box的電動風閥執(zhí)行機構，調(diào)節(jié)末端送風量，當送風管道內(nèi)由于末端電動閥的開啟度的變化，靜壓值也隨之變化，壓力傳感器將信號反饋到DDC或者系統(tǒng)控制器（SC），空調(diào)機組的變頻器根據(jù)DDC（SC）的指令，改變機組風機轉(zhuǎn)速，使機組送風量適應末端的要求，從而實現(xiàn)節(jié)能運行。 </p><p>　　實際應用中，VAV box通常也設置一個風機系統(tǒng)，將一次送風和房間內(nèi)回風混合后經(jīng)風機加壓（或者一次風不經(jīng)風機加壓而與加壓的室內(nèi)回風并

11、聯(lián)）送入房間，從而確保室內(nèi)的換氣次數(shù)不變。這種形式的VAV末端裝置通常被稱為FPB（Fan Power Box）。 </p><p>　　VAV系統(tǒng)的特點： </p><p>　　能夠?qū)崿F(xiàn)局部區(qū)域（或房間）的溫度控制，可根據(jù)負荷的變化或個人要求自動調(diào)節(jié)局部環(huán)境； </p><p>　　自動調(diào)節(jié)各空調(diào)房間的送風量，通過空調(diào)機組總的送風量的調(diào)節(jié)，降低空調(diào)系統(tǒng)能量消耗；

12、</p><p>　　適用于民用建筑、工業(yè)廠房、研究機構等各種場合；可以結(jié)合帶熱回收的空調(diào)系統(tǒng)以及全新風空調(diào)系統(tǒng)； </p><p>　　VAV末端裝置的采用，避免了傳統(tǒng)的風機盤管冷凝水存在的“水患”影響，并有利于裝飾裝修的改造； </p><p>　　基于VAV空調(diào)系統(tǒng)與定風量空調(diào)和風機盤管系統(tǒng)相比所具有的舒適、節(jié)能、安全和方便等特點，VAV空調(diào)系統(tǒng)的應用前景是廣

13、闊的。以下根據(jù)我所接觸的VAV系統(tǒng)應用實例，對VAV空調(diào)系統(tǒng)的使用做具體的介紹。 </p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)的具體應用 </p><p><b>　　項目概述： </b></p><p>　　本項目是某大型電子企業(yè)的研發(fā)技術園區(qū)，整個園區(qū)包括一棟辦公樓（A座16層）和3棟研發(fā)樓（B、C、D座3層裙樓），除了在各實驗室、IT機房等區(qū)域采

14、用機房空調(diào)外，整個研發(fā)中心的辦公區(qū)、餐廳均采用了VAV的空調(diào)系統(tǒng)。 </p><p><b>　　系統(tǒng)設置： </b></p><p>　　根據(jù)辦公區(qū)的建筑特點，各層空調(diào)機房、電梯間和樓梯間以及衛(wèi)生間等均設置在大樓內(nèi)部核心筒區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)以距離外窗5m的距離范圍劃分為外區(qū)和內(nèi)區(qū)，外區(qū)采用帶加熱盤管的串聯(lián)風機動力型VAV末端裝置，內(nèi)區(qū)采用不帶加熱盤管的串聯(lián)風機動力型VAV

15、末端裝置。 </p><p>　　同時按照樓層分別設置全空氣組合式空調(diào)機組集中處理每層的空氣溫濕度，并由新風豎井引入新風與本層室內(nèi)回風混合后進行處理?？照{(diào)機組均設置風機調(diào)速用變頻器，以便根據(jù)本層空調(diào)末端送風量的變化適時調(diào)節(jié)機組總的送風量與之匹配。 </p><p><b>　　設備選用： </b></p><p>　　變風量末端裝置（VAV B

16、OX）采用串連風機動力型變風量末端裝置（FPB），壓力無關型，風機電動機為PSC單相電動機,配誘導風過濾器和消聲器、室內(nèi)溫度傳感器、DDC控制器和網(wǎng)絡通訊接口，加熱器控制閥及附件，一次風控制閥和熱水流量控制閥為電動型，風機采用SCR（可控硅速度控制器）調(diào)速。 </p><p><b>　　運行情況： </b></p><p>　　夏季：為了維持室內(nèi)溫度在24℃

17、7;2范圍內(nèi)，保證辦公區(qū)的舒適性，同時保證空調(diào)機組對室內(nèi)空氣的除濕功能，我們設定空調(diào)機組的送風溫度為12℃，空調(diào)機組送風通過風管送至各VAV末端裝置處與該處回風進行混合后送入室內(nèi)，根據(jù)各區(qū)域房間的負荷情況，由房間墻壁安裝的溫控器內(nèi)傳感器和設定值反饋信號到VAV BOX的風閥執(zhí)行機構并作出相應的開度調(diào)整，改變空調(diào)機組到達該房間的送風量。如果房間溫度偏高，調(diào)低溫控器的設定值后，風閥開度增加，機組送風量增加，相應地，VAV末端送風量恒定的前提

18、下，由于一次送風（空調(diào)機組處送風）量的比例增加，出風口的送風溫度也降低，滿足房間的溫度變化和調(diào)整。反之亦然。應該注意的是，各層空調(diào)機組的送風量根據(jù)整層各末端的送風量實時變化情況通過變頻器調(diào)節(jié)而相應調(diào)整，避免了由于局部末端裝置風閥的調(diào)整導致整層送風量的不平衡。同時，由于VAV BOX上的風閥調(diào)節(jié)采用PID（比例微分積分）調(diào)節(jié)控制方式，調(diào)節(jié)的效果及時、準確、到位，不會造成房間溫度波動過大進而引起人體的不舒適性。 </p>&l

19、t;p>　　冬季：由于冬季熱負荷主要來自于外圍護結(jié)構的熱量散失，外區(qū)的負荷變化隨外界環(huán)境變化而波動較大，同時現(xiàn)代辦公環(huán)境中使用了大量的電子計算機、打印機、復印機等發(fā)熱量比較大的電子設備，加之辦公區(qū)域人員密度較大，冬天會出現(xiàn)寫字樓的內(nèi)區(qū)仍然需要供冷，而靠近圍護結(jié)構的外區(qū)需要供熱的現(xiàn)象。為了滿足不同區(qū)域的冷熱要求，空調(diào)機組仍然采用送冷風的方式運行，由于冬季不需要考慮除濕要求，因此將送風溫度設定為18℃，避免末端送風溫度過低。保證房間內(nèi)

20、區(qū)的溫度要求；同時，在外區(qū)的末端送風裝置設置有輔助加熱盤管，根據(jù)外界溫度的變化導致室內(nèi)溫度低于設定溫度時，如果該區(qū)域的VAV BOX風閥已經(jīng)調(diào)至最小開度，仍然沒有效果，那么通過熱水盤管上電磁閥動作后，熱水開始循環(huán)，VAV BOX送風經(jīng)過加熱處理后送入房間，達到供熱的效果。 </p><p><b>　　存在問題： </b></p><p>　　VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制比較

21、復雜，而且系統(tǒng)安裝期間的整個空調(diào)風系統(tǒng)的平衡調(diào)試應該到位，在這樣的前提下，VAV系統(tǒng)的運行方可平穩(wěn)有效，否則其舒適性將大打折扣。在我們實際運行維護過程中，出現(xiàn)了很多問題，主要集中表現(xiàn)為一下幾種： </p><p>　　VAV BOX的運行噪音大，對辦公人員的干擾極大； </p><p>　　辦公區(qū)溫度差異比較大，辦公區(qū)東部和西部的溫差明顯； </p><p>　　冬

22、季內(nèi)區(qū)辦公室溫度偏低，溫控器失效； </p><p>　　冬季大樓南側(cè)辦公區(qū)的溫度受室外太陽輻射影響大，上午下午變化明顯； </p><p>　　外區(qū)VAV BOX輔助加熱盤管安裝施工質(zhì)量差，出現(xiàn)漏水和電磁閥故障較多； </p><p>　　風機動力型末端裝置的噪音主要來自風機電機運行噪音以及末端回風口濾網(wǎng)。如果回風口濾網(wǎng)臟堵嚴重，也會導致噪音。此問題通過安排工人做

23、好計劃性維護工作，保證濾網(wǎng)的清潔，可以避免。同時，我們發(fā)現(xiàn)，由于設備安裝位置和辦公座位的布置導致在某些員工座位處，幾臺設備的噪音疊加，嚴重影響員工的辦公情緒，我們暫時采用員工座位調(diào)離，在一些區(qū)域人員較多，無法通過座位調(diào)整臨時解決的，我們將風機轉(zhuǎn)速降低，但是這樣做的后果降低了該區(qū)域的空氣換氣次數(shù)，而且電機長期低速運轉(zhuǎn)也會影響其工作壽命，因此我們盡可能不采取此應急措施。對于風機電機產(chǎn)生的噪音，我們與設備廠家進行聯(lián)系，希望通過更換低噪音風機電

24、機來徹底解決問題。但是作為設備本身，風機動力型VAV BOX也是不適用于噪音要求比較高的辦公場所，這是設計人員應該避免的。 </p><p>　　我們發(fā)現(xiàn)各樓層的空調(diào)機房位于核心筒區(qū)域，空調(diào)機組的送風管道引出機房后分成兩大支管引向東西兩側(cè)區(qū)域，風管分布不規(guī)則，各支管存在風量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不到位甚至缺少風閥機構的問題，風量不平衡嚴重，僅僅依靠VAV BOX上的電動風閥進行調(diào)節(jié)，無法滿足風量調(diào)節(jié)的要求。我們按照各區(qū)域風量

25、匹配的原則，在阻力較小的管段安裝插板增加局部阻力來調(diào)整風量分配，盡可能實現(xiàn)風量平衡，讓VAV BOX末端調(diào)節(jié)起效。 </p><p>　　該辦公樓的建筑布局設置為外區(qū)開放式辦公區(qū)域，內(nèi)區(qū)為主管領導辦公室、小型會議室、洽談室等封閉房間，由于內(nèi)區(qū)設置的VAV BOX沒有加熱盤管，房間內(nèi)人員設備等散熱量很小，冬季送入18℃的冷空氣后無法保證房間溫度。對于這種系統(tǒng)設置上的缺陷，即使關閉送風也無法保證房間溫度，而且為了保證

26、房間新風量也不可以這樣處理。我們通過從外區(qū)有加熱盤管的VAV BOX引送風支管到該房間來解決，但是由于外區(qū)VAV BOX的溫控器的位置無法感測該房間的實際狀態(tài)，所以解決的效果還是很難令人滿意。對于局部有問題的房間，根據(jù)投入人力物力等成本考慮，我們采用了添置移動式電暖器的方式。 </p><p>　　由于整個大樓外圍護為全玻璃幕墻結(jié)構，太陽輻射對室內(nèi)負荷影響最大，不僅僅是空調(diào)系統(tǒng)增加負荷，同時辦公區(qū)域的陽光反射也影

27、響員工辦公。工程前期采用的窗簾質(zhì)地較薄，遮光性能差，我們決定在大樓東側(cè)、南側(cè)、西側(cè)等受太陽輻射影響的三個方向上更換窗簾。但是更換后發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生新的問題，新?lián)Q的窗簾質(zhì)地較厚，遮光性能好，解決了光線反射對員工的影響，但是由于該窗簾材料吸熱性能也很好，在靠近窗簾的員工特別是大樓西側(cè)受太陽西曬的員工座位處熱輻射效應很強。而且VAV系統(tǒng)外區(qū)最外側(cè)的單層百葉送風口送風無法達到該員工位置，我們決定進行工程改造，調(diào)整最外側(cè)送風口的位置，以確保窗際熱環(huán)境可

28、控。 </p><p>　　由于VAV BOX安裝在各樓層的吊頂內(nèi)，外區(qū)加熱盤管采用熱水循環(huán)加熱，在工程建設時施工質(zhì)量的不過關，導致熱水管路某些部位部件漏水嚴重，既給員工辦公帶來不便，也造成吊頂內(nèi)電氣管線的安全隱患，同時，一些個別的熱水盤管電磁閥控制接線錯誤，無法保證加熱盤管的正常使用，種種問題都需要我們逐個排查加以解決，避免不必要的損失和危害。 </p><p><b>　　總

29、結(jié)： </b></p><p>　　針對以上出現(xiàn)的問題，我們積極采取一切可行的辦法和行之有效的措施加以解決和應對，保證大樓的正常運行，為員工提供一個舒適的辦公環(huán)境。但是對于其中暴露出來的問題，有必要加以總結(jié)，以便在今后的工作中完善和修正，并對其他人給予啟示，加以借鑒。 </p><p>　　設計人員在規(guī)劃設計階段應該對系統(tǒng)的特點和適用性有足夠的了解和掌握，對設計方案進行可靠的論

30、證，對日后的維護工作予以考慮，保證系統(tǒng)日后的運行不會出現(xiàn)不必要的問題。因為一些設計產(chǎn)生的問題如果在實際發(fā)生后進行整改，其難度太大，成本太高，甚至無法進行； </p><p>　　施工單位應該嚴把施工質(zhì)量關和設備材料選用，有些問題如果在施工階段不能夠予以重視和解決，在整個工程完工后進行整改也是相當難的。例如以上所述風量不平衡的問題，在建筑工程進行精裝修并入住以后再組織大面積的風系統(tǒng)調(diào)試幾乎是不可能的。 </p

31、><p>　　設施管理部門應該在系統(tǒng)設計方案階段就介入，對于一些設計和施工單位忽視或者不重視的細節(jié)，作為今后運行管理部門，是非常具有發(fā)言權和責任的，為了保證自己今后工作的正常進行，及時將此類問題消除。當然，這也需要該部門的相關技術人員能夠具備相當?shù)膶I(yè)理論知識和實際工作能力，用事實數(shù)據(jù)說話； </p><p>　　目前，對于本項目存在的各種問題，我們正在積極采取措施，通過大規(guī)模的整改措施徹底解

32、決有關問題，爭取將我們所擔心的事情消除在萌芽階段，保證大樓的正常辦公。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　霍小平. 中央空調(diào)自控系統(tǒng)設計[M]. 北京：中國電力出版社，2004 </p><p>　　電子工業(yè)部第十設計研究院. 空氣調(diào)節(jié)設計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005 </p>