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VAV與VRV空調系統的原理及特點

2014/6/30 8:42:27      點擊:
    變風量(Variable Air Volume)空調系統是一種通過改變送風量來調節室內溫濕度的空調系統。Delta控制公司是世界上首家設計、制造出一體化(即集控制器、執行機構和流速傳感器于一身)的VAV控制器的BA產品制造商。
    變風量空調系統60年代起源于美國,自80年代開始在歐美、日本等國得到迅速發展,最重要的原因是變風量空調系統巨大的節能優勢。經過十幾年的普及和發展,目前變風量空調系統己占據了歐、美、日集中空調系統約30% 的市場份額,并在世界上越來越多的國家得到應用。進入90年代以來,采用VAV技術的多層建筑與高層建筑已達到95%。
    變風量空調系統由空氣處理機組、新風/排風/送風/回風管道、變風量空調箱、房間溫控器等組成,其中變風量空調箱是該系統的最重要部分。
 一、變風量空調系統(VAV)的優勢
     變風量空調系統區別于其它空調形式的優勢主要在以下幾個方面:
 1、 節能
    由于空調系統在全年大部分時間里是在部分負荷下運行,而變風量空調系統是通過改變送風量來調節室溫的,因此可以大幅度減少送風風機的動力耗能。據模擬測算,當風量減少到80% 時,風機耗能將減少到51%;當風量減少到50%時,風機耗能將減少到15%。全年空調負荷率為60% 時,變風量空調系統(變靜壓控制)可節約風機動力耗能78%。
 2、 新風作冷源
 ---因為變風量空調系統是全空氣系統,在過渡季節可大量采用新風作為天然冷源,相對于風機盤管系統,能大幅度減少制冷機的能耗,亦可改善室內空氣質量。
 3、 無冷凝水煩惱
    變風量空調系統是全空氣系統,冷水管路不經過吊頂空間,避免了風機盤管系統中令人煩惱的冷凝水滴漏和污染吊頂問題。
 4、 系統靈活性好
    現代建筑工程中常需進行二次裝修,若采用帶VAV空調箱裝置的變風量空調系統,其送風管與風口以軟管連接,送風口的位置可以根據房間分隔的變化而任意改變,也可根據需要適當增加風口。而在采用定風量系統或風機盤管系統的建筑工程中,任何小的局部改造都顯得很困難。
 5、 系統噪聲低
     風機盤管系統存在現場噪聲,而變風量空調系統噪聲主要集中在機房,用戶端噪聲較小。
 6、 不會發生過冷或過熱
    帶VAV空調箱的變風量空調系統與一般定風量系統相比,能更有效地調節局部區域的溫度,實現溫度的獨立控制,避免在局部區域產生過冷或過熱現象。
 7、 提高樓宇智能化程度
    采用DDC數字控制的變風量空調系統,可以實現計算機聯網運行,接入到樓宇自控系統中,從而提高樓宇智能化程度。
 8、 減少綜合性初投資
    由于增加了系統靜壓控制以及VAV空調箱等環節,設備控制上的造價會有所提高。但由于變風量空調系統可以根據冷熱負荷的分布,使送風量在建筑物內各個控制區域間平衡轉移,從而使系統的設計總送風量減少,因此可以減小空調系統的設備容量,系統綜合性初投資不一定會增加,甚至可以降低。
 9、 變風量空調系統結構簡單,維修工作量小,使用壽命長。
 二、變風量空調系統(VAV)控制原理
     變風量控制器和房間溫控器一起構成室內串級控制,采用室內溫度為主控制量,空氣流量為輔助控制量。
--變風量控制器按房間溫度傳感器檢測到的實際溫度,與設定溫度比較差值,以此輸出所需風量的調整信號,調節變風量末端的風閥,改變送風量,使室內溫度保持在設定范圍。
    同時,風道壓力傳感器檢測風道內的壓力變化,采用PI或者PID調節,通過變頻器控制變風量空調機送風機的轉速,消除壓力波動的影響,維持送風量。
 三、變風量空調系統(VAV)常用控制方式 
1、定靜壓控制 
   工作原理:保證系統風道內某一點(或幾點平均)靜壓一定的前提下,室內所需風量由VAVBOX風閥調節;系統送風量由風道內靜壓與該點所設定值的差值控制變頻器工作調節風機轉速確定。 同時,可以改變送風溫度來滿足室內舒適性要求。 
2、變靜壓控制 
   工作原理:在保證VAVBOX風閥盡可能的處于全開位置(85-100%),系統送風量由風道內所需靜壓來控制變頻器工作,調節風機轉速確定。同時,可以改變送風溫度來滿足室內舒適性要求。 
3、總風量控制 
   工作原理:通過改變送風量調整室內溫度,并使送風與回風的差值保持恒定,以滿足構筑物排風的需求。
 四、變風量(VAV)系統基本構成
 1、室內變風量溫控器
 2、變風量末端(VAVBOX)——帶有控制器、傳感器、風閥、BOX箱體及其他輔助設施
 3、風道靜壓測量裝置
 4、變風量空調機(帶有變頻器)
 五、變風量(VAV)空調系統發展趨勢
    國外高檔寫字樓一般都是把VAV空調系統作為常規的必備系統而拒絕采用FC+新風系統,“讓FC重新回到賓館里去”正是這種情況的最好結論。國內高檔寫字樓的發展趨勢也必將是VAV系統,因為VAV系統在技術、經濟、靈活性、維護量小幾個方面都具有無可比擬的優越性。

 六、VRV空調系統的原理和特點VRV 空調系統是在電力空調系統中,通過控制壓縮機的制冷劑循環餐和進入室內換熱器的制冷劑流量,適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。其工作原理是:由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數,根據系統運行優化準則和人體舒適性準則,通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量,并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內環境的舒適性,并使空調系統穩定丁作在最佳工作狀態。
   VRV 空調系統具有明顯的的節能、舒適效果,該系統依據室內負荷,在不同轉速下連續運行,減少了因壓縮機頻繁啟停造成的能量損失;采用壓縮機低頻啟動,降低了啟動電流,電氣設備將大大節能,同時避免了對其它用電設備和電網的沖擊;具有能調節容量的特性,改善了室內的舒適性。
   VRV 空調系統具有設計安裝方便、布置靈活多變、『_I 族巨筑空間小、使用方便、可靠性高、運行費用低、不需機房、無水系統等優點。
   七、VRV空調系統在工程設計中應注意的問題2.1 新風問題空調系統中,新風量是一個很重要的技術參數,也是達到室內衛生標準的保證。目前常用的新風處理方式有:
  。1)、使用專用的新風機,其室內機按新風工況設計,排管數通常為6 排或者8 排,風壓也較高,然而價格很高,一般工程中較少采用;
  。2)用全熱交換器處理新風。這種方式特別適合有排風要求的場合,如餐飲娛樂、會議室等。將室外新風經過全熱交換器與室外排風進行熱濕交換后送入室內,可以大人降低新風負荷,非常節能。
   然而,在工程設計需要注意新風口和排風口的布置一定要合理,尤其是有污染的場所,更要考慮新風和排風的交義污染問題,在國內使用時,由于大多數城市空氣質量較差,積灰嚴重,過濾器易堵塞,要經常清洗過濾器。
  。3)用風機箱將新風送至各個室內機,新風負荷由各個室內機負擔。該方式系統簡單,設計時風機箱也根據系統要求很容易選到合適的風壓。過渡季節還可以作為通風換氣機使用。但是未經過處理的新風直接接入室內機時,與新風單獨處理的系統相比,室內機型號加火,噪音也增火,而且在室外空氣濕度較大時,室內機可能會產生結露現象。
   由此可以看出對于VRV 空調系統最棘手的新風問題,通常情況下都推薦采用第三種處理方式,經濟合理,簡單適用。而在有排風要求的場合,則優先考慮第二種方式。
   2.2 目前VRV 空調系統本身所受局限
  。1)最大室外機連接數為4 臺;
  。2)最大室外機組合容量為48HP:
  。3)最大室內機連接數為40 臺;
  。4)室內機與室外機的容量比為50%~130%:
  。5)最大實際配管長度為150 米;
  。6)室內外機最大高度差當室外機在上時為50 米,當室外機在下時為40 米;
  。7)最大總配管長度為300 米。
   2.3 室內機選擇問題一個工程中在某些部位室內選用不恰當,如:1.某工程在較窄小的電梯廳選用了嵌入式四面送風的室內機;2.某工程在吊頂下面安裝吊式明裝的室內機,不妥,應選用嵌入式雙面或四面送風的室內機:3.某工程某個面積很大的廳,選用數臺四面送風的室內機,實際選用暗裝風管式的室內機不但可節省初投資,還可以更靈活配合內裝修布置送風口達到使用目的。
   建議:
   1.房間有吊頂,而且平面成長窄形時采剛半明裝四面送風室內機。
   2.有吊項且平面成正方形或空間較大時采用半明裝四面送風室內機,當平面空間較大時,為了節省造價或更靈活的配合內裝修也可選用暗裝接管式室內機。
   3.房間無吊頂時,根據其平面形狀、大小靈活的采用明裝吊式、明裝肇式和明裝落地式室內機。
   2.4 室外機耗電量問題VRV 空調產品樣本中提供的壓縮機輸功率不能當作壓縮機的耗電量,兩者之間存在著電機的效率,一般為0.8.
   2.5 室內外機的匹配問題實際工程中,尤其是中小型工程,同一層平面中有多種使用功能房間,其使用時間也不同,而且面積也較。ㄈ纾盒h室、接待室、包間、小餐廳等),要實現空調系統的劃分就比較困難,即使能做劍而系統也十分復雜。如果采用VRV 空調系統以上問題就簡單了,而且充分的體現出它既能靈活布置,又能節省平常運行費用的特點。既然把不同功能和不同使用時間的房間合在同一個空調系統中,那么,就存在室內合理匹配問題,這就需要考慮同時使用系數的問題,同時使用系數多少視具體情況而定,但是室內機和室外機的容量比既不能低于50%,也不能超過130%。
   2.6 室外機的布置問題室外機的布置應滿足下述要求:進風通暢不干擾,排風順暢不回流。只有做好這些才能保證室外機的產冷量(熱量)。室外機布置在屋頂、陽臺和地面上,前面兩種做法居多,兩者都有優缺點:
   室外機布置在層頂時,優點:屋頂較空曠,排風順暢,熱空氣很快的散發到高空去。缺點:進風曲折,當眾多室外機布置在同一屋頂時,進風曲折且干擾多。室外機布置在陽臺上時優點:進風順暢。缺點:排風不暢,存在回流現象,當數臺垂直布置時,容易形成下面室外機的排風被上面室外機吸入作為進風,影響機組產冷量(熱量)。
   2.7 凝結水管的安裝問題VRV 空調部分室內機白帶凝結水排升泵,這給設計帶來極大的方便。實際上程中凝結水管的長度應盡量短,并要有0.O1 的坡度,以免形成管內氣阻,排水不暢。如果凝結水管坡管不夠時,可制一個排水升程管。升程管的高度應小于各種型號凝結水排升高度的規定值。升程管距管室內機應小300mm. 2.8 制冷劑的問題由于VRV 空調系統的管道接頭較多,增加了制冷劑泄漏的可能性,且系統的內容積過大,增大了制冷劑充灌量,因此空調機安裝的房間要求設計成:在出現制冷劑泄漏時,其濃度不會超過極限值。以制冷劑R410A 為例,它沒有毒性和易燃性,但是當濃度上升時卻存在窒息危險。其極限濃度計算方法是:制冷劑總量(千克)/安裝室內機房間的最小容積(立方米)≤濃度極限(千克/立方米)用于一拖多的制冷劑的濃度極限為0.3 千克/立方米。濃度可能超過極限值的房間,與相鄰房間要有開口,或者安裝跟氣體泄漏探測裝置連鎖的機械通風設備。

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