摘要:在空调系统中,变风量空调系统(VAV)以其节能、方便、控制灵活等优势,逐渐成为空调系统的主流系统。本文结合上海越洋国际广场工程对VAV变风量空调系统进行了详细的介绍,解决了超高层建筑的室内温度控制的难题。
关键词:VAV空调系统、超高层建筑、应用
中图分类号: TU208 文献标识码: A
一、工程概况
二、VAV空调系统在本工程中的应用
1、VAV系统简介
VAV全称Variable Air Volume,即变风量空调系统。它通过改变控制区域入口送风量(而非送风温度),达到空气调节的目的。与传统风机盘管加新风系统、全空气定风量系统相比,变风量空调系统(VAV)具有众多的优势。
本工程办公楼标准层采用的是变风量空调系统,每层于核心筒内设置4个空调机房,每个机房内设置了2台变频薄型空调箱,1台负担外区负荷,1台负担内区负荷。该系统末端采用单风道压力无关型VAV-BOX。出风口为灯具型风口,与铝扣板天花紧密结合(图1)。
2、VAV BOX的优点
单风道压力无关型VAV BOX。VAV在很大的风量范围内,能够有效测定风压及流量,从而保证装置在正常的运行范围内实行精确的控制(精度为±5名)。其阀门驱动器为集DDC控制器、压差变送器、风门驱动器为一体的VMA控制器,因为VMA是直接安装于末端单元风阀轴上的,所以,省却了外置接线及安装时间。VMA的风门驱动器采用了增强型步进电机驱动器,其驱动马达反应快捷,由全开至全关只需30s,这大大节省了调节及平衡VAV末端单元的时间,电机运行宁静(小于35dB)、精确圆滑。VMA具有真实的阀位反馈,可以清楚的知道阀门是否卡住,或在轴连接处产生的滑动。
图1 办公标准层平面
3、薄型空调箱的优点
因机房空间较紧凑,故设计采用了薄型空调箱,其与一般机组相比,安装面积减少了50%,而且检修只需在一个方向进行。本工程内、外区空调箱皆设置了初、中效过滤段,皆为四管制,并自带干蒸汽加湿器,蒸汽由地下室燃气锅炉提供。内区空调箱结构及外区空调箱结构见图
2、图3。
图2 内区薄型空调箱三维示意 图3 外区薄型空调箱三维示意
4、VAV系统的控制方式
该系统在控制方式上采用了日本式变静压法与总风量法相结合,其中总风量法为主、变风量法为辅的方式。
(1)末端VAV BOX的控制
我们先将房间实际温度与设定温度相比较,根据特有的计算方式计算出VAV BOX所需的送风量,再将此需求送风量与实际送风量(实际送风量由VAV BOX自带的十字正交流量传感器测得)相比较,由此调节VAV BOX阀门开度,使实际送风量与需求送风量相匹配。另外,根据设计要求VAV BOX设定了最大送风量和最小送风量,我们将实际送风量控制于此区域范围内。
(2)变频风机频率的控制
这是根据每个VAV BOX的风量求出风量总和,并根据风机特性曲线求出送风机的对应频率。实际的调试情况表明:风机频率和送风量成正比关系,此结果与理论相符合。我们根据这个实际情况,计算出VAV风门高开度数量和VAV低开度数量(以70%~90%为控制目标,小于70%为低开度,大于90%为高开度),以此作为风机频率修正的依据,并不断重置风机频率达到最低水平,确保了VAV BOX的开度在70%~90%之间。
(3)新、排风量的控制
我们先在新、排风管上均设置了CAV,并根据CO2探测器(设置于回风总管上)的感测值计算出所需的新、排风量,然后依靠CAV来进行实时控制。这里需注意的是:如果内区空调箱的CAV全部打开,但新、排风量仍未达到需求风量时,则应调节回风段和混和段之间的电动阀,直至达到需求风量。
5、VAV安装与调试注意事项
变风量空调系统的运用已有几十年时间,在国外的项目运用已经比较成熟,但在国内的运用还不是十分广泛,究其原因主要是变风量空调系统(VAV)在工程后期的调试上未达到设计的要求,给日后的施工带来很多隐患。因此,在VAV的安装与调试上需特备注意一下几点。
(1)VAV与DDC的选型;
(2)核查VAV出厂前的调试报告;
(3)VAV BOX箱的安装距离控制;
(4)VAV BOX箱一次新风管的长度控制;
(5)VAV BOX箱安装顺序的控制;
(6)VAV BOX与弱电BAS的协调;
(7)VAV进场时认真核对其相关技术参数;
(8)VAV调试尽量使用正式电源;
(9)VAV调试要与BAS施工单位同步调试;
(10)严格检测各风口风速,调节风平衡;
6、调试的情况及存在的问题
(1)噪声控制
从实际调试结果来看,空调机房内部的噪声控制效果比较理想,仅靠机房墙处有轻微低频噪声,而在白天背景噪声较高时可忽略。在末端送风的灯具型风口,我们根据调试结果来看,单个风口风量超过250m3/h时,有送风噪声产生,并且此风口气流组织不佳,会直吹人体。目前解决的方法是增加送风口、直吹人体的风口,并根据实际情况移位或更换散流器。另外,空调箱在50Hz频率下,末端风量总合往往超过设计总风量,故在调试过程中确定了一最大频率(刚好能使末端满足设计最大风量,一般在40Hz~45Hz之间),并且以此为依据拟定风机频率――风量曲线。这种做法避免了因为风机风量过大使VAV BOX阀门开度减小,而造成VAV BOX箱体内部风速过高产生的噪声。目前调试结果显示:租户区内噪声值为45dBA之下。
(2)漏风量的控制
控制漏风量对于VAV系统尤为重要。这是因为:①漏风会造成空调箱实际运行频率上升,并造成能源的浪费和噪声的增加;②漏风会造成末端总风量与风机风量不匹配。其在实际运行中会出现风机频率到达设定值的时候,末端往往达不到需求值的情况。故在工期允许的情况下,VAV系统的风管建议采用法兰连接,尤其是与VAV BOX连接的圆形风管。这是因为如果采用承插连接容易漏风。对于锌铁皮矩形风管,我们建议采用角钢法兰风管,而不推荐机械法兰插条连接。
(3)温度控制
三、结束语
实践证明,在超高层建筑中采用VAV空调系统可减小能耗,降低噪声,提高空调房间的舒适性,系统的稳定性好,施工和维护方便,值得在今后类似工程中进一步推广与应用。