變風系統VAV末端

2021-01-10 建設工程教育網

  【學員問題】變風系統VAV末端?

  【解答】摘要:與工業發達國家相比,在變風量空調的領域,我國已經落後許多年,隨著空調事業的發展,近年來,變風量空調系統的研究,VAV系統開發和應用,已經提到議事日程。相信在不久的將來,VAV末端機組將在我國空調領域中得到廣泛的應用。

  1、VAV末端的工作原理

  向房間送入室內的冷量按下式確定:

  Q=C.ρ。L(tn-ts)(1)

  式中C—空氣的比熱容,KJ/(Kg.°c);ρ—空氣密度,Kg/m3;L—送風量,m3/S;

  tn—室內溫度,°c;ts—送風溫度,°c;Q—吸收(或放入)室內的熱量,KW.

  如果把送風溫度設為常數,改變送風量L,也可得到不同的Q值,以維持室溫不變。

  空調系統的VAV末端按變風量的工作原理設計,當空調送風量原理設計,當空調送風通過VAV末端時,藉助於房間溫控器,控制末端進風口多葉調節風閥的開閉,以不改變送風溫度而改變送風量的方法,來適應空調負荷的變化,送風量隨著空調負荷的減少而相應減少而相應減少,這樣可減少風機和制冷機的動力負荷。

  當系統送風量達到最小設定值,而仍需要下調室內空氣參數時,可直接通過加熱器再熱,或啟動一臺輔助風機,吸取吊頂中的迴風,送入末端機組內,與冷氣流混合後一起通過加熱器再熱後送入房間,達到維持室內空氣參數的目的。

  2、VAV末端的產品特點

  2.1省能運行

  VAV末端藉助於進口調節閥,並聯風朵,熱水盤管,電熱盤管、電熱盤管、風速測量裝置、房間恆溫器,氣動或電動控制元件,能使空調系統達到省能運行。

  部分負荷時,能避免在定風量系統中,再熱器的冷熱負荷抵消而造成的雙重能量消耗。如考慮到系統設備的同時使用系統,能使VAV末端系統總風量減少,節省大量風機水泵的電能。

  2.2組合靈活

  VAV末端結構緊湊,機組組合靈活。

  按設備的使用功能分,機組有單風道、雙風道、熱水再熱、電熱再熱,並聯風機驅動等不同的末端組合。近空調機需要,機組還可配備靜壓箱和消聲箱和消聲器。按設備的控制功能分,機組有氣功、電動(模擬/數字)、壓力相關型和壓力無關型等不同組合。

  2.3靜音設計

  箱體設計成內壁貼有帶保溫的消聲材料的消聲器。箱內通常不設風機,並聯風機動力小,噪聲低。末端的送風動力主要來自於系統的可變風量主風機,這樣,能使風機靜音運轉。

  在部分負荷時,VAV末端的噪聲通常比同風量的風機盤管加新風系統低,特別適用於圖書館、演播室、影劇院等場合。

  2.4控制先進

  機組進氣口設有電子風速傳感器,可以根據房間的溫度要求,通過壓力無關型氣動/電動(模擬/數字)控制器調節送風量,溫度控制品質好。

  2.5安裝方便

  與同風量的風櫃相比,VAV末端機組結構緊湊,機組高度小於500MM,有效地增加了機組的安裝空間,減少了層高對機組安裝的影響。由於冷凍/冷凝水管不進入天花板上部,沒有風機盤管的凝水盤,不存在冷凝滴水汙損天花板現象。設置在機組側面或底部的維修孔,使機組的安裝、維護和保養更為方便,有效地減少機組的安裝和維修成本。

  3、VAV末端的基本組合

  3.1單風道變風量末端

  這是最簡單的變風是末端,僅有一條送風道通過末端設備和送風口向室內送風。根據空調負荷的減少而相應減少,這樣可實現對室溫,室內最大,最小風量的有效控制,減少風機和制冷機的動力負荷。

  這種組合只能對各房間同時加熱工冷卻,無法實現在同一時期內,對有的房間加熱,有的房間冷卻。當顯熱負荷減少時,室內相對溼度也不易控制。因此,僅適用於室內負荷比較穩定。室內相對溼度無嚴格要求的場合。

  3.2雙風道變風量末端

  機組具有冷熱兩個風道,當房間的送風量隨著冷負荷的減少而達到最小風量時,開啟熱風閥,向房間補充熱量,使系統的負荷得到有效的調節。

  這種組合,對房間的負荷適應性強,能滿足有的房間加熱,有的房間冷卻的要求。由於負荷得到補償,最小風量得到控制,室內的相對溼度可保持在較好的水平上,但系統需增加一條風道,設備費和運行費將有所提高。

  3.3熱水再熱單風道變風量末端

  在單風道變風量末端機組上,串聯一熱水再熱盤管即成。當系統風量達到最小設定值,而仍需要下調室內的空氣參數時,一次風可通過熱水加熱器再熱、送入房間,達到維持室內空氣參數的目的。

  這種末端對房間的調節,基本與雙管末端類似,但系統需敷設熱水管,設備費和運行費也有氣提高。

  3.4電熱再熱單風道變風量末端

  由單風道變風量末端串聯一電熱盤管組合而成,其加熱工作原理與串聯熱水盤管相同。

  3.5並聯風機驅動的單風道變風量末端

  由單風道變風量末端並聯一離心風機組合而成,當系統送風量達到最小設定值,而仍需要下調室內的空氣參數時,啟動一併聯風機,吸取吊頂中的迴風,送入機組內,與冷氣流混合後送入房間。一次風與迴風的混合,可有效地節省能量,並使系統具有較好的氣流分布。

  3.6並聯風機驅動熱水再熱的單風道變風量末端

  在並聯風機驅動的單風道變風量末端上,串聯一熱水再熱盤管組合而成。當系統送風量達到最小設定值,而仍需要下調室內的空氣參數時,啟動一併聯風機,吸取吊頂中的迴風,送入機組內,與冷氣混合後通過回熱器再熱,送入房間。

  3.7並聯風機驅動電熱再熱的單風道變風量末端

  在並聯風機驅動的單風道變風量末端上,串聯一電熱盤管組合而成。其工作原理與3.6節同。

  4、VAV末端的部件結構

  4.1箱體採用薄形設計,由鍍鋅板外殼製成,內襯厚度為25-50mm,密度為40kg/m3的玻璃纖維,表面貼有穿孔鋁箔,用保溫釘固定在面板上的內表面上,具有防火,隔熱、隔聲和防腐的能力。機殼內的最大風速可達到20m/S.

  一次風高壓側管採用圓管或橢圓管,低壓側風管採用滑動法蘭連接。機組下側或兩側,設有通道門,在不影響機組管道連接的情況下,能方便地對風機和電機進行維護保養。

  4.2調節風門

  由4-6片對開式葉片組成的節流基本功調節風門,具有良好的密封和氣流設計。當進口壓力為750Pa時,風門的最大洩漏量為額定風量的2%.

  在風門葉片伸出軸上設有無需保養的長壽命尼龍自潤滑軸承,與執行器連接後,風門能按房間的溫度要求,通過溫控器控制進氣口的一次風量。

  一次風的風量採用壓力無關型控制器,控制器可在工廠設定。控制區間為100%-10%,控制誤差為±5%-±10%,控制精度主要依賴於控制器的型式。

  4.3風速傳感器

  在機組進口調節風門前設平均風速傳感器,提供正比於流量的壓差信號,通過壓差信號利用圖表可直接讀得機組一次風的風量,並實現對風門的控制。

  最小的一次風壓差信號,利用圖表可直接讀得機組一次風的風量,並實現對風門的控制。

  最小的一次風壓差信號為25Pa,在典型的一次風流量區間,由平均風速傳感器測得的壓差,在校正圖中的誤差為±3%.

  4.4熱水盤管

  熱水盤管具有鍍鋅鋼板殼,銅管套鋁片結構,機械漲管。銅管內徑為??9.5-12.7mm,鋁片片距為1.80-2.54mm,排數為1-4排,每排設一迴路,其熱量區間為2-18KW.

  熱水盤客設有放水和放氣孔並有左右方向之分,盤管的洩漏壓力為180Pa.需要時還可設置電動控制閥,調節水量。

  4.5電熱盤管

  電熱盤管設置在由鍍鋅鋼板組成框架的臥式機組內,安裝在VAV末端機組的出口。通常按加熱量、電氣特性和控制級數進行設計。由80/20鎳鉻絲製成的電熱盤管放在充滿二氧化鎂的不鏽鋼管內,由固定的陶瓷軸套支撐。

  4.6並聯風機

  並聯風機具有前向多翼離心葉輪,雙吸結構,鍍鋅板外殼,電動機直接驅動,通常安裝在VAV末端機組的出口,有吸入和壓出兩種不同的安裝形式。為了防止停機時的回流,在風機的出口處設在回流風門。

  風機電機是一種節能型的單相電容電機,帶有自動復位的過載保護,適於調速器(SCR)的調速運行,提供風機風量的無級調速。風機的設計風量可由速度控制器在現場設定。風機電機級與系統匹配,保證從最小電壓時穩定運轉。

  電機風扇部件維修時可直接從機組側面拆下,而不需將風扇與電機分離,電機安裝在進口環上,進口環具有扭曲的機架,機架上設有帶含油軸承的橡膠軸套。

  4.7控制器

  機組具有壓力無關型氣動,電子和通訊控制。在1.5KPa進口壓力下,風量調節的精度為機組額定流量的±5%.無論在工廠或現場,控制器均能按照房間恆溫器的要求,在最大和最小(進口管道流速>1.8M/S時)設定點之間調節。通常把帶有恆溫器的電子控制機組定為標準機組。

  在臥式機組的進口截面設線性流量探針。當在現場按提供的流量壓力圖表檢驗流量時,傳感器將提供放大3倍於動壓的壓差信號。在管道流速為1.8-13m/s區間內,其精度可達±10%.

  5、VAV末端選型程度

  根據所提供的控制區大小,冷/熱負荷,送風溫度和房間的設計溫度等參數,按下述程度選擇VAV末端。

  5.1確定房間的送風量

  根據房間的冷/熱負荷、設定溫度和所要求的送風溫度,計算房間的送風量,應注意,不同的冷熱負荷具有不同的送風量。

  5.2確定機組型號

  選擇機組型號,使其風量大於等於房間所需的送風量。其中應使一次風的風量滿足冷負荷的要求,並聯風機的風量應滿足熱負荷的要求,如系統沒有並聯風機,機組按冷工況50%的送風量送風,可按如下方法計算再熱盤管(電熱或熱水)所需加熱量。

  5.2.1按冷工況50%的送風量和要求的熱負荷計算空氣的溫升。

  5.2.2按房間的設定溫度計算盤管的出風溫度。

  5.2.3按房間的送風溫度計算機組所需的加熱量。

  5.3確定再熱盤管(電熱或熱水)

  5.3.1確定電熱盤管

  把所需的熱負荷換算成KW數。按電熱盤管資料,選定其負荷大於等於所換算的KW數,並確定電熱盤管所需的電壓相數和級數,應注意,電熱盤管每kw需要的最小風量為170m3/h.

  5.3.2確定熱水盤管

  按不同的進水和進風溫度,對熱負荷進行修正。按修正後的熱量值,選擇在額定風量下盤管的排數。水量和靜壓降,並使盤管的熱量大於等於修正值。

  熱水盤管也有一個最小風量值,可按機組最大的風量的20%選取。

  5.4估算機外靜壓

  按下遊側管網的不同情況,估算組成末端的低速空氣分布系統所需的機外靜壓值,其中包括電熱盤管、熱水盤管、消聲器、擴散器和管網等下遊部件的阻力損耗值。並聯風機必須滿足在額定機外靜壓下的設計風量值。風量可用下述方法進行調整。

  5.4.1藉助速度控制器(SCR)調節風機的轉速。

  5.4.2調節一次風進口靜壓,為一次風管網所需靜壓與一次風風門所需最小靜壓之各,機組的設計必須滿足額客風量下的進口靜壓要求。

  機組的最大進口靜壓通常設定為500-750Pa.

  6、VAV末端使用方法

  6.1風量區間

  6.1.1VAV末端的風量

  通常VAV末端的風量小於等於6800M3/H,由設置在機組進口的線性平均流速傳感器,藉助於壓力無關型控制器,按控制信號調節。風量區間由控制器的靈敏度,進口管條件和所選機組的大小限定。

  為了防止不穩定的控制方法,進口管道的最小流速應大於1.8m/s,如果小於此值,壓力信號不小於2.5Pa,大多數控制系統將不能進行可靠的分辨。

  為減少管道的壓力阻損和機組的噪聲,送風管道的流速高深莫測小於12.8m/s.機組進口的最大流速可達到15.3m/s,這時送風管道的壓損將明顯增加,機組的噪聲也加大。

  6.1.2並聯風機的風量

  並聯風機的風量,通常由速度控制器(SCR)設定,最大的風量,由風機、電機和下遊側的壓力決定,最小的風量由SCR在工廠設定,風量過低,會使電機轉速過低,導致電機過熱和軸承過度磨損。

  6.1.3系統的總風量

  系統的總風量的控制,是通過調節風機的轉速或風機進口導葉,保證風道上的某一點的靜壓恆定來實現的。

  系統最大風量的設定,取決於房間朝向,建築規模、房間性質和使用情況,由設計者作充分調查後決定,考慮到各末端負荷控制的不同時性,系統主風機的標準運轉點,通常處在最大負荷的60%-80%,風量過度會使系統靜壓設定值偏高,影響系統的節能和噪聲。

  系統最小風量的設定,應滿足控制室風的相對溼度,最上新風和氣流組織的要求,有時也可按房間最大的風量的越不顯著,相反,易引起風機運行的不穩定。

  6.2噪聲

  機組噪聲主要由管道和靜壓引起,而流速也是產生噪聲的一個因素。減少送入機組分支風管的壓力,會使機組噪聲顯著減少。在某種情況下,當風機的噪聲成為主要矛盾時,減少風機的風量,使其在低於100%風量下運行,能得到較低的聲壓級。

  6.2.1出口器械聲/輻射噪聲

  在機組的下遊設置管道,對降低機組出口噪聲是非常有效的,如果在末端機組與房間擴散器之間的管道不設消聲襯裡,整個系統可能噪聲很大,通常,減小進口壓降是具有益的,但有時減小進口壓降會增加噪聲,噪聲會通過管道傳入房間。

  由機組的金屬板和誘導口發出的噪聲,通過吊頂元件如燈具和迴風口等,傳入房間,在單管系統中,輻射噪聲通常不成問題。但設置的撓性管會產生附加的輻射噪聲,從空間傳入壓力通風房間,增加了輻射噪聲強度,因此,如有可能,風機末端應設置在遠離迴風口和噪聲敏感的空間。

  VAV末端的送風管,如能分成多支,便可有效地降低噪聲,劃分的每個支風管可降低A聲級噪聲3dB,但必須注意,分布管的風量不可直接送到同一個房間,為減少噪聲在空中相互迭加,多分支風管的出口和T形管的位置,應至少遠離風機末端1.8m.

  6.2.2擴散器/撓性管

  與擴散器連接的撓性管,通常能降低出口噪聲級,即使在撓性管斷裂時也不例外。但在機組入口處設置撓性管,機組的噪聲級將會提高。

  如果擴散器與末端具有相同的聲級,出口噪聲應是兩者的合成。在一般情況下,兩個相同的聲功率級的迭加,噪聲級應增加3dB.但在許多情況下,擴散器發出的噪聲頻率比末端高,兩者的合成不會引起房間NC級的提高。

  6.2.3電熱盤管和熱水盤管對機組的聲功率級,無論是出口噪聲還是輻射噪聲,都有一定的影響,把盤管設置在機組出口,通常存有壓降,如果包括盤管在內的下遊側壓降很小(小於76Pa),計算機組出口噪聲時,仍可用原來的進口管道靜壓查聲級表。但如果在機組出口存有較大的壓降,且這一壓降小於管道進口靜壓時,應將機組進口的管道靜壓減去機組出口壓降,用其差值查聲級表,所計算的噪聲值將有所降低。盤管對輻射噪聲的影響。通常不作考慮。

  6.3系統壓力

  管道壓力控制是保證噪聲,較精確的流量調節和節能的最有效方法。使用不同的風機調節和節能的最有效方法。使用不同的風機調節技術,能保證一次風系統最佳的效率和運行。為了防止壓力無關型控制器和風機系統之間的系統振蕩,風機調節系統的響應時間應可調整。

  要重視系統靜壓設定值的計算。如果設定值偏高,會使末端閥門處於一個開度較小的位置,導致末端噪聲明顯增大,影響系統節能。

  傳感器的設定位置是非常關鍵的,需考慮在滿負荷和部分負荷時,風機的節能,系統的穩定性和每臺VAV末端前有足夠的靜壓,如果傳感器設置在緊靠主風機的下遊,主風機出口的靜壓。如果傳感器設置在緊靠主風機的下遊,主風機的出口的靜壓將基本保持定值,不隨風量改變,但如把傳感器設在保持一固定靜壓的下遊某一點,主風機的靜壓將隨著風量的減少而明顯降低。設計風量下,傳感器靜壓的下遊某一點,主風機的靜壓將隨著風量的減少而明顯降低。

  設計風量下,傳感器靜壓控制點最好設置在離主風機出口處2/3處,或距系統末端1/3處的送風管段上,在多區系統中,傳感器應設置在各區中的VAV末端前的最小靜壓處,這對提高VAV末端的運行性能,減少喘振是十分有利的。

  最小壓力需求對並聯風機機級組和單管道機組是相似的,如果風機和一次風同時使用,最小壓力需求將增加,其值正壓於出口管道的風機誘導壓。

  並聯風機的運行將會影響進口壓,應把風機的壓力與下遊側壓力相加。當並聯風機運行時,機組最小應有50Pa的壓力。

  6.4加熱選擇

  VAV末端有許多加熱方式,其中最主要的是電加熱和熱水加熱。選擇加熱方式時,要注意在安裝加熱器後,其頂棚的氣流分布必須保證居住都舒適。為了避免氣流的分層現象,美國ASHRAE手冊推薦,機組的出風溫度與房間溫度之差應小於8.4°C.這意味著選擇加熱方式時應注意其加熱量的輸出在全負荷時,是否會使加熱量的輸出在全負荷時,是否會使加熱溫差超出這一推薦值。

  7、VAV末端發展前景

  30年代前,美國空調界認識到,與傳統的定風量系統相比,變風量冷卻和加熱系統提供了許多優點,VAV空調系統不僅導致了空調房間的舒適,低噪聲,機組保養的方便,而且增加了有效空間,降低了建築的空調成本,使初投資明顯減少。

  VAV末端在大區間空調系統中的適應性,操作性和經濟性,使其在當今美國、日本和歐洲工業發達國家中,日益得到普及和應用。不再設置風機盤管,新風由送風道直接送入空調區域,通過VAV末端,實施對空調房間的有效控制。

  與工業發達國家相比,在變風量空調的領域,我國已經落後許多年,隨著空調事業的發展,近年來,變風量空調系統的研究,VAV系統開發和應用,已經提到議事日程。相信在不久的將來,VAV末端機組將在我國空調領域中得到廣泛的應用。

  以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。

責任編輯:tracy

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    一、引言在空調、通風系統中,由於同一系統的風管是相互連接的一個整體,因而必然遵循各支路阻力平衡規律,當風管系統的結構形式、管道尺寸一經確定,在一定的風機作用下,各段的風量是按阻力平衡規律自動分配的。在設計計算時未經阻力平衡計算,會導致系統實際風量分配與設計不符。當然我們也可以通過調節風閥來分配風量,但這樣一來就又使非最不利環路的風壓多餘。
  • 風變科技劉克亮:一場理想和專業主義的未來大學實驗
    很多人不知道的是,這款新產品的成功背後經歷了上千次的迭代,這也是風變科技目前的第三代產品。創始人劉克亮大二輟學,在經歷了熊貓書院、熊貓小課、風變編程的代際發展後,5年的創業經歷讓他對教育和科技有了不一樣的認知,意識到風變要通過建造一所未來的超級大學來改變教育供給側。
  • 控制前端 加大末端 菏澤永恆熱力二網調平保障管網末端供暖效果
    大眾網·海報新聞記者 趙晨光 菏澤報導因小區分布和小區自身建築類型等原因,在供暖運行過程中經常會造成管網末端的小區供暖效果不理想,或者是在同一小區的末端住戶供暖效果不佳怎麼辦?針對此問題,菏澤永恆熱力在確保一次網平穩運行的基礎上,啟用二次網調平,控制二次網前端流量,加大末端流量,保障二次網末端供暖效果。檢查循環泵為提升小區二次供水管網末端供暖效果,菏澤永恆熱力每年都會對二網失衡的小區進行提升改造。
  • 解析製藥企業末端汙染特點及治理技術
    但是傳統的末端治理存在很多弊端,下文將為您解析製藥行業的廢水、廢氣、廢渣的特點及治理技術。其中製藥企業末端汙染之廢氣治理,本文主要對VOCs進行了說明。三、末端治理概述隨著末端汙染對環境的損害越來越大,末端治理應運而生。末端治理是指在生產過程的末端,針對產生的汙染物開發並實施有效的治理技術。末端治理在環境管理發展過程中是一個重要的階段,它有利於消除汙染事件,也在一定程度上減緩了生產活動對環境汙染和破壞趨勢。