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

某辦公樓變風(fēng)量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：1.概述該工程為綜合辦公樓，共四層，一層為大廳、安全教育室、辦公室、配電室等；二層、三層為辦公室、會議室；四層為辦公室、通信中心、信息中心等?？偪照{(diào)面積1939m2。廠區(qū)冷凍站夏季可提供7℃冷水，冬季可提供602.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：冬季室外計(jì)算相對濕度：77％夏季大氣壓力：1002.0hPa冬季大氣壓力：1023.0hPa2......1.概述該工程為綜合辦公樓，共四層，一層為大廳、安全教育室、辦公室、配電室等；二層、三層為辦公室、會議室；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602.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)算相對濕度：77％夏季大氣壓力：1002.0hPa冬季大氣壓力：1023.0hPa2.2室內(nèi)計(jì)算參數(shù)：3.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。這些方法在國外使用多年，成功的范例也較多。但在國內(nèi)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，脫離了中國的實(shí)際。在國內(nèi)VAV控制系統(tǒng)一般是由自控公司施工，空調(diào)系統(tǒng)由安裝公司承擔(dān)，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在工廠編制好的通用軟件，需要調(diào)試人員現(xiàn)場編程，現(xiàn)場調(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該項(xiàng)目變風(fēng)量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制的方式。每個樓層一個系統(tǒng)，安全教育室(6.5m層高)一個系統(tǒng)，大廳設(shè)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，共分六個系統(tǒng)。4.2空調(diào)設(shè)備選擇及參數(shù)表4.3空調(diào)設(shè)備的布置4.3.1變風(fēng)量吊頂式空氣處理機(jī)設(shè)在每層吊頂內(nèi)，VAV終端箱設(shè)在每個房間靠走廊側(cè)樓板下，空氣處理機(jī)通過送、回風(fēng)道與每個房間VAV終端箱連接。4.3.2由于建筑物層高的限制送風(fēng)主管道設(shè)在走廊吊頂內(nèi)，回風(fēng)利用吊頂作為回風(fēng)道。4.3.3安全教育室吊頂式空氣處理機(jī)，設(shè)在二層機(jī)房內(nèi)，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；同時集中控制器實(shí)時采集被控房間溫度、風(fēng)量及其變化趨勢，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，以達(dá)到最大節(jié)約電能的目的。該系統(tǒng)采用末端帶動力的風(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)時的風(fēng)量需求，采用數(shù)字信號傳輸及先進(jìn)的控制軟件，實(shí)施對風(fēng)機(jī)的控制，避免使用壓力檢測裝置，也不需要變靜壓控制時的末端閥位信號容易實(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)的形式得到簡化，因而不僅使系統(tǒng)的調(diào)試工作變得容易，同時也帶來控制系統(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5.3.1VAV空調(diào)系統(tǒng)末端控制采用了國產(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)場溫度檢測設(shè)定，室內(nèi)溫度變風(fēng)量控制，能真正實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的室內(nèi)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)時間快，由于設(shè)在溫控器內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時檢測室內(nèi)溫度，與用戶設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，實(shí)時平滑地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的自動控制和無級調(diào)節(jié)。F2000EDC面板上設(shè)計(jì)有五個人性化按鍵，直觀方便，操作簡單。它獨(dú)特的超大液晶顯示屏，可實(shí)時顯示以下室內(nèi)狀態(tài)：設(shè)置溫度、當(dāng)前室內(nèi)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）、定時狀態(tài)（定時開關(guān)機(jī)）等，使室內(nèi)空調(diào)的運(yùn)行情況一目了然，使用戶能直接看到和體會到控制產(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。5.3.2VAV空調(diào)系統(tǒng)終端箱采用國產(chǎn)F2000FTBVAV終端箱，它是帶有動力的風(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VAV末端信號，采用總風(fēng)量控制法控制送風(fēng)量。對多路傳感器信號進(jìn)行現(xiàn)場采集并控制相關(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)場可編程、液晶顯示、中文菜單。特點(diǎn)：高速CPU，雙RS-485通道，內(nèi)置1024字節(jié)RAM作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，內(nèi)置32K字節(jié)ROM作為程序存儲空間，內(nèi)置看門狗，抗惡劣環(huán)境干擾，大屏幕點(diǎn)陣液晶實(shí)時顯示參數(shù)設(shè)置及運(yùn)行狀態(tài)，中文菜單，現(xiàn)場編程，集成度高，聯(lián)網(wǎng)功能。6.系統(tǒng)簡介夏季由冷凍站提供7～12℃冷水，冬季提供60～50該空調(diào)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，采用總風(fēng)量控制方式，由室內(nèi)末端數(shù)字控制器，控制室內(nèi)VAV末端風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與室內(nèi)參數(shù)設(shè)定值的實(shí)時修正相結(jié)合，實(shí)施對送風(fēng)機(jī)的控制，以達(dá)到節(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；同時集中控制器實(shí)時采集被控房間溫度、風(fēng)量及其變化趨勢，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，以達(dá)到最大節(jié)約電能的目的。該系統(tǒng)采用末端帶動力的風(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較7.2.1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。在對現(xiàn)有的VAV系統(tǒng)中這二種控制法的研究和實(shí)例分析表明：二種方法均能完成VAV系統(tǒng)的控制要求，但同時也存在不少問題：定靜壓方法控制簡單，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，同時由于末端閥位多處于偏小狀態(tài)，噪聲問題比較突出；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)行多次換季調(diào)試等。此外大量使用壓力控制，耦合現(xiàn)象很難避免，系統(tǒng)就會存在不穩(wěn)定的因素。加之風(fēng)閥、執(zhí)行器價格較高，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，對管道的長度、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。總之，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)口或國內(nèi)組裝，造價較高，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。7.2.2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)時的風(fēng)量需求，采用數(shù)字信號傳輸及先進(jìn)的控制軟件，實(shí)施對風(fēng)機(jī)的控制，避免使用壓力檢測裝置，也不需要變靜壓控制時的末端閥位信號，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)的形式得到簡化，因而不僅使系統(tǒng)的調(diào)試工作變得容易，同時也帶來控制系統(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)已國產(chǎn)化，系統(tǒng)簡單，調(diào)試方便，運(yùn)行穩(wěn)定，加之較低價格、方便的服務(wù)和在國內(nèi)有很多成功的實(shí)例，使得該系統(tǒng)逐步為人們所認(rèn)識，成為符合中國國情的VAV空調(diào)系統(tǒng)。7.3新風(fēng)作冷源：在過渡季節(jié)，停用冷水機(jī)組，可利用室外新風(fēng)作冷源，向室內(nèi)供冷風(fēng)，具有顯著的節(jié)能效果。7.4空調(diào)末端采用變風(fēng)量吊頂式空氣處理機(jī)，布置在吊頂，內(nèi)不占機(jī)房面積。7.5利用走廊吊頂做回風(fēng)道，降低了建筑物層高，節(jié)省了土建工程造價。8.VAV空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝需注意的事項(xiàng)8.1選擇變風(fēng)量（VAV）空氣處理機(jī)時，要考慮該設(shè)備所負(fù)擔(dān)的房間由于功能的不同，同時使用系數(shù)小于1，故送風(fēng)量小于變風(fēng)量（VAV）終端箱送風(fēng)量之和。8.2過渡季節(jié)利用自然冷源，新風(fēng)口的尺寸設(shè)計(jì)時要考慮全新風(fēng)運(yùn)行。8.3為了降低建筑物的層高，可利用吊頂作為變風(fēng)量空氣處理機(jī)的回風(fēng)道，安裝時要注意吊頂回風(fēng)道的保溫性和密閉性。需特別注意的是吊頂回風(fēng)道安裝完畢要清理干凈，保持清潔，避免回風(fēng)過濾網(wǎng)堵塞影響空調(diào)效果。8.4本工程在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)荷小時新風(fēng)量隨之減