某辦公樓變風(fēng)量(VAV)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明

某辦公樓變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：本文介紹了某辦公樓變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制的方法，不同于靜壓控制的方法。通過實(shí)踐證明了該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試及運(yùn)行管理方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵字：辦公樓變風(fēng)量總風(fēng)量控制1.概述該工程為綜合辦公樓，共四層，一層為大廳、平安教育室、辦公室、配電室等；二層、三層為辦公室、會(huì)議室；四層為辦公室、通信中心、信息中心等。總空調(diào)面積1939m2。廠區(qū)冷凍站夏季可提供7℃冷水，冬季可提供60℃熱水，要求設(shè)中央空調(diào)，夏季供冷，冬季供熱，為人們提供舒適的工作環(huán)境。2.設(shè)計(jì)參數(shù)2.1室外計(jì)算參數(shù)：夏季室外計(jì)算干球溫度：35.7℃夏季室外計(jì)算濕球溫度：28.5℃冬季室外計(jì)算干球溫度：-4℃冬季室外計(jì)算相對(duì)濕度：77％夏季大氣壓力：1002.0hPa冬季大氣壓力：1023.0hPa2.2室計(jì)算參數(shù)：房間名稱夏季冬季新風(fēng)量m3/h.人溫度℃濕度％溫度℃濕度％辦公室通信中心信息中心24～26＜6518～20≥4040會(huì)議室平安教育室24～26＜6518～20≥40303.目前變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)的控制方法有：定靜壓控制、變靜壓控制。這些方法在國(guó)外使用多年，成功的例也較多。但在國(guó)使用的情況就不那么樂觀了，這些建筑VAV空調(diào)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，存在問題較多，以致導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，重新改造，改為普通的空調(diào)系統(tǒng)。主要表現(xiàn)為自控系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)不匹配，調(diào)試無法成功；設(shè)置參數(shù)不穩(wěn)定，風(fēng)量不平衡；空氣品質(zhì)和舒適感達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。究其原因很多，其最大的原因是控制系統(tǒng)的問題，控制過于復(fù)雜，不但要求設(shè)計(jì)人員既懂空調(diào)專業(yè)又要懂自控專業(yè)，而且要求施工和管理人員也要懂空調(diào)和自控，脫離了中國(guó)的實(shí)際。在國(guó)VAV控制系統(tǒng)一般是由自控公司施工，空調(diào)系統(tǒng)由安裝公司承當(dāng)，各負(fù)責(zé)一塊，導(dǎo)致調(diào)試?yán)щy，互相推委；其次是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)管道千變?nèi)f化，自控公司無法提供一個(gè)在工廠編制好的通用軟件，需要調(diào)試人員現(xiàn)場(chǎng)編程，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，難度很大；其三是VAV末端設(shè)備、變頻器、和控制設(shè)備由不同廠家生產(chǎn)提供，協(xié)議往往不公開，設(shè)備之間無法操作，進(jìn)一步使調(diào)試復(fù)雜化；其四是變風(fēng)量理論有待完善，由于變風(fēng)量空調(diào)系存在很多不確定因素，調(diào)試時(shí)需反復(fù)調(diào)試系統(tǒng)方能運(yùn)行。其五是由于季節(jié)的變化，VAV空調(diào)系統(tǒng)需反復(fù)進(jìn)行調(diào)試。其六是使用單位無專業(yè)〔自控、空調(diào)〕技術(shù)人員專門管理，出現(xiàn)故障無法排除；其七是VAV系統(tǒng)末端裝置和控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一但出現(xiàn)問題，業(yè)主很難再投資進(jìn)行改造，干脆放棄不用。因此VAV空調(diào)系統(tǒng)其控制方法的選擇尤為重要，他不但與系統(tǒng)初投資的多少有關(guān)，而且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。4.變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1該工程變風(fēng)量〔VAV〕空調(diào)系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制的方式。每個(gè)樓層一個(gè)系統(tǒng)，平安教育室(6.5m層高)一個(gè)系統(tǒng)，大廳設(shè)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，共分六個(gè)系統(tǒng)。4.2空調(diào)設(shè)備選擇及參數(shù)表樓層房間名稱空調(diào)面積〔m2〕VAV終端箱VAV空調(diào)機(jī)組一層辦公室122FTB-10H，L=1000m3K1：KCD10〔6排〕一臺(tái)Q=65.5kW，L=10000m3H=350Pa，N=1.1kW*2。辦公室266FTB-8H×3,L=800m3配電室20FTB-12H,L=1200m3蓄電池室24FTB-12H,L=1200m3進(jìn)線室22FTB-8H,L=800m3人力資源部29FTB-10H,L=1000m3文印室20FTB-8H,L=800m3綜合部98FTB-8H×4,L=800m3VAV終端箱L總=11600m3平安教育室148K2：KCD10〔6排〕一臺(tái)Q=65.5kW，L=10000m3H=350Pa，N=1.1kW*2。二層會(huì)議室47FTB-12H×3,L=1200m3K4：KCD12〔6排〕一臺(tái)Q=78kW，L=12000m3H=650Pa，N=1.8kW*2。辦公室124FTB-8H，L=800m3辦公室224FTB-8H，L=800m3辦公室324FTB-8H，L=800m3辦公室448FTB-8H×2，L=800m3資料室62FTB-12H×2,L=1200m3設(shè)備房29FTB-8H，L=800m3參謀室47FTB-12H,L=1200m3平安部120FTB-12H×3,L=1200m3VAV終端箱L總=15600m3三層休息室118FTB-8H，L=800m3K5：CD14〔6排〕一臺(tái)Q=92kW，L=14000m3H=670Pa，N=2.2kW*2。休息室218FTB-8H，L=800m3休息室218FTB-8H，L=800m3會(huì)客室30FTB-12H，L=1200m3會(huì)議室28FTB-12H，L=1200m3辦公室148FTB-8H×2,L=800m3辦公室243FTB-8H×2,L=800m3辦公室342FTB-12H，L=1200m3辦公室426FTB-10H，L=1000m3辦公室530FTB-10H，L=1000m3辦公室661FTB-12H×2L=1200m3辦公室730FTB-10H，L=1000m3設(shè)備房23FTB-8H，L=800m3VAV終端箱L總=15000m3四層辦公室129FTB-10H,L=1000m3K6：KCD15〔6排〕一臺(tái)Q=92kW，L=15000m3H=670Pa，N=2.2kW*2。辦公室218FTB-8H，L=800m3辦公室347FTB-8H×2,L=800m3辦公室429FTB-10H，L=1000m3辦公室526FTB-8H，L=800m3儀表維修18FTB-8H，L=800m3值班室21FTB-10H，L=1000m3通信中心95FTB-10H×4,L=1000m3信息中心173FTB-10H×3,L=1000m3信息中心268FTB-10H×2,L=1000m3商務(wù)部68FTB-10H×2,L=1000m3VAV終端箱L總=16200m34.3空調(diào)設(shè)備的布置變風(fēng)量吊頂式空氣處理機(jī)設(shè)在每層吊頂，VAV終端箱設(shè)在每個(gè)房間靠走廊側(cè)樓板下，空氣處理機(jī)通過送、回風(fēng)道與每個(gè)房間VAV終端箱連接。由于建筑物層高的限制送風(fēng)主管道設(shè)在走廊吊頂，回風(fēng)利用吊頂作為回風(fēng)道。平安教育室吊頂式空氣處理機(jī)，設(shè)在二層機(jī)房，通過送風(fēng)管，旋流送風(fēng)口送風(fēng)，通過設(shè)在一層百葉風(fēng)口回風(fēng)。附：VAV空調(diào)系統(tǒng)流程圖5.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1該空調(diào)系統(tǒng)控制系統(tǒng)是運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、多變量控制理論、變頻調(diào)節(jié)技術(shù)、人工環(huán)境工程技術(shù)對(duì)中央空調(diào)多變量系統(tǒng)進(jìn)行集散控制，通過各房間的溫度控制器，采用模糊邏輯控制技術(shù)控制相應(yīng)的VAV末端設(shè)備風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)該房間的送風(fēng)量；同時(shí)集中控制器實(shí)時(shí)采集被控房間溫度、風(fēng)量及其變化趨勢(shì)，進(jìn)行解耦計(jì)算并由它來控制空氣處理機(jī)風(fēng)機(jī)變頻控制器，進(jìn)行總風(fēng)量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。使空氣處理機(jī)的總風(fēng)量與房間VAV末端所需風(fēng)量相匹配，使系統(tǒng)能耗隨著環(huán)境溫度及系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化，以到達(dá)最大節(jié)約電能的目的。該系統(tǒng)采用末端帶動(dòng)力的風(fēng)機(jī)箱，系統(tǒng)控制與壓力無關(guān)，一改以往VAV系統(tǒng)價(jià)格高，難調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。末端數(shù)字控制器帶通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中智能化管理。5.2該設(shè)計(jì)VAV空調(diào)系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制法，該控制方式的變風(fēng)量系統(tǒng)，不同于靜壓控制法，它是根據(jù)系統(tǒng)各末端風(fēng)量之和與系統(tǒng)當(dāng)前總風(fēng)量相匹配的原理設(shè)計(jì)而成的。總風(fēng)量控制方式在變風(fēng)量系統(tǒng)中具有比靜壓控制簡(jiǎn)單得多的結(jié)構(gòu)，尤其是在末端采用風(fēng)機(jī)代替風(fēng)閥的方式，不采用靜壓調(diào)節(jié)，而是由末端實(shí)時(shí)的風(fēng)量需求，采用數(shù)字信號(hào)傳輸及先進(jìn)的控制軟件，實(shí)施對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，防止使用壓力檢測(cè)裝置，也不需要變靜壓控制時(shí)的末端閥位信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的解耦?？傦L(fēng)量控制法在控制性能上具有快速、穩(wěn)定的特點(diǎn)，這種控制方法與壓力無關(guān)，控制系統(tǒng)的形式得到簡(jiǎn)化，因而不僅使系統(tǒng)的調(diào)試工作變得容易，同時(shí)也帶來控制系統(tǒng)可靠性的提高，減少了以后的維護(hù)工作量。5.3VAV空調(diào)控制系統(tǒng)的組成VAV空調(diào)系統(tǒng)末端控制采用了國(guó)產(chǎn)VAV空調(diào)末端數(shù)字控制器F2000EDC，它集控制器、執(zhí)行器于一體，帶有數(shù)字通信接口的數(shù)字末端控制裝置，它可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)設(shè)定，室溫度變風(fēng)量控制，能真正實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的室變風(fēng)量調(diào)節(jié)。它采用微處理器及人工智能的模糊邏輯控制技術(shù)，保證了被控環(huán)境高效率，低能耗；它瞬間相應(yīng)時(shí)間快，由于設(shè)在溫控器的溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)室溫度，與用戶設(shè)定的溫度進(jìn)行比擬，實(shí)時(shí)平滑地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的自動(dòng)控制和無級(jí)調(diào)節(jié)。F2000EDC面板上設(shè)計(jì)有五個(gè)人性化按鍵，直觀方便，操作簡(jiǎn)單。它獨(dú)特的超大液晶顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示以下室狀態(tài)：設(shè)置溫度、當(dāng)前室溫度、當(dāng)前房間風(fēng)量大小、鎖定狀態(tài)〔鎖定制冷/制熱狀態(tài)，鎖定設(shè)置溫度〕、定時(shí)狀態(tài)〔定時(shí)開關(guān)機(jī)〕等，使室空調(diào)的運(yùn)行情況一目了然，使用戶能直接看到和體會(huì)到控制產(chǎn)品的智能化。其質(zhì)地選用PC／ABS高檔防火材料，精致光潔，真正滿足用戶追求高品質(zhì)環(huán)境的需要。VAV空調(diào)系統(tǒng)終端箱采用國(guó)產(chǎn)F2000FTBVAV終端箱，它是帶有動(dòng)力的風(fēng)機(jī)箱，可使末端風(fēng)壓提升30～50Pa，它由低噪聲離心風(fēng)機(jī)、電容式電機(jī)、吸音風(fēng)機(jī)箱體、保溫吸聲板等部件組成，具有大風(fēng)量、低轉(zhuǎn)速、低噪聲、低能耗技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。5.3.3F2000CCU變風(fēng)量中央控制器可獨(dú)立完整地控制空氣處理設(shè)備。它可采集多至64個(gè)VAV末端信號(hào)，采用總風(fēng)量控制法控制送風(fēng)量。對(duì)多路傳感器信號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集并控制相關(guān)設(shè)備；用能量平衡法精確完成變風(fēng)量系統(tǒng)中的新風(fēng)量控制；送回風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)量控制；防凍保護(hù)，壓差狀態(tài)指示及控制。具有網(wǎng)絡(luò)接口，可與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，組成中央監(jiān)控管理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是高集成度、功能完整、聯(lián)網(wǎng)控制、現(xiàn)場(chǎng)可編程、液晶顯示、中文菜單。特點(diǎn)：高速CPU，雙RS-485通道，置1024字節(jié)RAM作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，置32K字節(jié)ROM作為程序存儲(chǔ)空間，置看門狗，抗惡劣環(huán)境干擾，大屏幕點(diǎn)陣液晶實(shí)時(shí)顯示參數(shù)設(shè)置及運(yùn)行狀態(tài)，中文菜單，現(xiàn)場(chǎng)編程，集成度高，聯(lián)網(wǎng)功能。附：控制系統(tǒng)原理圖：6.系統(tǒng)簡(jiǎn)介夏季由冷凍站提供7～12℃冷水，冬季提供60～50℃熱水，供室空氣處理機(jī)，通過走廊送風(fēng)道和走廊吊頂回風(fēng)道與VAV末端裝置相連。室設(shè)F2000EDC末端數(shù)字控制器，控制VAV末端裝置風(fēng)機(jī)的無級(jí)調(diào)節(jié)，改變送風(fēng)量的方法，來適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化。該空調(diào)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，采用總風(fēng)量控制方式，由室末端數(shù)字控制器，控制室VAV末端風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與室參數(shù)設(shè)定值的實(shí)時(shí)修正相結(jié)合，實(shí)施對(duì)送風(fēng)機(jī)的控制，以到達(dá)節(jié)能的目的。7.本設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)7.1該辦公樓VAV空調(diào)系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制法，該空調(diào)控制系統(tǒng)是運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、多變量控制理論、變頻調(diào)節(jié)技術(shù)、人工環(huán)境工程技術(shù)對(duì)中央空調(diào)多變量系統(tǒng)進(jìn)行集散控制，通過各房間的溫度控制器，采用模糊邏輯控制技術(shù)控制相應(yīng)的VAV末端設(shè)備風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)該房間的送風(fēng)量；同時(shí)集中控制器實(shí)時(shí)采集被控房間溫度、風(fēng)量及其變化趨勢(shì)，進(jìn)行解耦計(jì)算并由它來控制空氣處理機(jī)風(fēng)機(jī)變頻控制器，進(jìn)行總風(fēng)量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。使空氣處理機(jī)的總風(fēng)量與房間VAV末端所需風(fēng)量相匹配，使系統(tǒng)能耗隨著環(huán)境溫度及系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化，以到達(dá)最大節(jié)約電能的目的。該系統(tǒng)采用末端帶動(dòng)力的風(fēng)機(jī)箱，系統(tǒng)控制與壓力無關(guān)，一改以往VAV系統(tǒng)價(jià)格高，難調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。末端數(shù)字控制器帶通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中智能化管理。7.2本設(shè)計(jì)方案總風(fēng)量控制法與靜壓控制法的比擬靜壓控制法靜壓控制法分為定靜壓控制法和變靜壓控制法。在對(duì)現(xiàn)有的VAV系統(tǒng)中這二種控制法的研究和實(shí)例分析說明：二種方法均能完成VAV系統(tǒng)的控制要求，但同時(shí)也存在不少問題：定靜壓方法控制簡(jiǎn)單，但為保持空調(diào)送風(fēng)管道中有較大的壓力，使得風(fēng)機(jī)耗能偏高，同時(shí)由于末端閥位多處于偏小狀態(tài)，噪聲問題比擬突出；變靜壓方法能節(jié)省風(fēng)機(jī)能耗，但控制較為復(fù)雜，調(diào)試難度大，并需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行屢次換季調(diào)試等。此外大量使用壓力控制，耦合現(xiàn)象很難防止，系統(tǒng)就會(huì)存在不穩(wěn)定的因素。加之風(fēng)閥、執(zhí)行器價(jià)格較高，機(jī)械連接部位多，故障率較高。采用變靜壓控制法的空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格設(shè)計(jì)主風(fēng)道、支風(fēng)道的壓力分配，對(duì)管道的長(zhǎng)度、尺寸、走向、分布等都有嚴(yán)格的要求。但建筑物的結(jié)構(gòu)、裝修等對(duì)風(fēng)道的設(shè)計(jì)有一定的限制，導(dǎo)致風(fēng)道不能完全按設(shè)計(jì)施工圖施工，增大了VAV系統(tǒng)的調(diào)節(jié)難度，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？傊?，由于靜壓控制法VAV系統(tǒng)的末端設(shè)備及控制系統(tǒng)多為進(jìn)口或國(guó)組裝，造價(jià)較高，調(diào)試難度大及后期維護(hù)費(fèi)用高，無疑阻礙了VAV空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。總風(fēng)量控制法總風(fēng)量控制方式的變風(fēng)量系統(tǒng)，不同于靜壓控制法，它是根據(jù)系統(tǒng)各末端風(fēng)量之和與系統(tǒng)當(dāng)前總風(fēng)量相匹配的原理設(shè)計(jì)而成的?？傦L(fēng)量控制方式在變風(fēng)量系統(tǒng)中具有比靜壓控制簡(jiǎn)單得多的結(jié)構(gòu)，尤其是在末端采用風(fēng)機(jī)代替風(fēng)閥的方式，不采用靜壓調(diào)節(jié)，而是由末端實(shí)時(shí)的風(fēng)量需求，采用數(shù)字信號(hào)傳輸及先進(jìn)的控制軟件，實(shí)施對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，防止使用壓力檢測(cè)裝置，也不需要變靜壓控制時(shí)的末端閥位信號(hào)，容易實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的解耦。總風(fēng)量控制法在控制性能上具有快速、穩(wěn)定的特點(diǎn)，這種控制方法與壓力無關(guān)，控制系統(tǒng)的形式得到簡(jiǎn)化，因而不僅使系統(tǒng)的調(diào)試工作變得容易，同時(shí)也帶來控制系統(tǒng)可靠性的提高，減少了以后的維護(hù)工作量。另外由于VAV末端設(shè)備及控制系統(tǒng)已國(guó)產(chǎn)化，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，運(yùn)行穩(wěn)定，加之較低價(jià)格、方便的效勞和在國(guó)有很多成功的實(shí)例，使得該系統(tǒng)逐步為人們所認(rèn)識(shí)，成為符合中國(guó)國(guó)