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VAV變風(fēng)量通風(fēng)柜的控制方式有哪些么?
對(duì)于VAV變風(fēng)量通風(fēng)柜想必很多人都用過(guò)或者聽(tīng)說(shuō)過(guò):就拿化學(xué)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),他對(duì)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)的要求比較高,換氣次數(shù)要求不小于8次/小時(shí),所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中,我們通常會(huì)建議大家使用VAV變風(fēng)量通風(fēng)柜,以便于更好的使用。
物理通風(fēng)柜的“抑制力”來(lái)源于面風(fēng)速的動(dòng)態(tài)平衡,通風(fēng)柜的面風(fēng)速并不是越大越好,也不是越小越好。國(guó)際公認(rèn)物理通風(fēng)柜在平均面風(fēng)速0.5m/s時(shí)抑制力Z強(qiáng),換句話說(shuō),在0.5m/s面風(fēng)速時(shí)從通風(fēng)柜內(nèi)漏出的有毒有害化學(xué)物質(zhì)Z少,這就是為什么使用VAV變風(fēng)量控制系統(tǒng)的Z重要原因。
變風(fēng)量通風(fēng)柜想要了解VAV變風(fēng)量通風(fēng)柜,就不得不了解一下VAV控制系統(tǒng)啦目前主流的VAV控制方式有:
1、基于面風(fēng)速傳感器的“閉環(huán)控制”方式:此控制方式對(duì)于面風(fēng)速傳感器的精度、耐酸堿腐蝕性要求較高,同時(shí)對(duì)控制器的運(yùn)算和控制邏輯以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高,閉環(huán)系統(tǒng)容易出現(xiàn)“過(guò)沖”和“反復(fù)震蕩”等問(wèn)題;
2、基于位移傳感器的“開(kāi)環(huán)控制”方式:此控制方式對(duì)于閥門的要求較高通常會(huì)使用文丘里閥,位移傳感器有現(xiàn)成的成熟的產(chǎn)品,此種控制邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單,但是需要配置專門的文丘里閥;
3、基于位移傳感器和面風(fēng)速傳感器的雙傳感器控制方式:此種控制方式存在兩種開(kāi)發(fā)思路:
一為兩種傳感器同時(shí)控制不分主輔,面風(fēng)速傳感器實(shí)測(cè)面風(fēng)速,位移傳感器實(shí)測(cè)移門的開(kāi)度,用實(shí)測(cè)的面風(fēng)速*移門開(kāi)度(位移傳感器)*移門開(kāi)度(常量)*3600得到實(shí)際的排風(fēng)量,通常此控制方式會(huì)配合文丘里閥來(lái)使用,控制器將控制文丘里閥開(kāi)至實(shí)際所需風(fēng)量(文丘里閥為出廠標(biāo)定閥門,也就是說(shuō)對(duì)應(yīng)的閥桿位置對(duì)應(yīng)的風(fēng)量且閥門與壓力無(wú)關(guān));
二是主輔控制,通常都是位移傳感器為主控或者Z先控制,面風(fēng)速傳感器為輔控或微調(diào)面風(fēng)速,此種控制方式可以配置蝶閥和文丘里閥使用,如果是配合蝶閥使用的話,我的假想是,移門剛一變化時(shí)位移傳感器可以給一個(gè)快速的響應(yīng)和快速角度調(diào)整,由于蝶閥為非線性非壓力無(wú)關(guān)型閥門,所以移門開(kāi)度與閥門開(kāi)度無(wú)直接線性關(guān)系,但是在調(diào)試的時(shí)候可以找出某一通風(fēng)柜移門從全關(guān)到500mm工作開(kāi)度時(shí)所對(duì)應(yīng)的大致蝶閥開(kāi)度范圍,可以把此范圍作為位移傳感器的快速調(diào)整閥門;
4、基于位移傳感器的流量反饋型蝶閥控制:控制方式為位移傳感器測(cè)試移門開(kāi)度,移門開(kāi)度(位移)*移門寬度*面風(fēng)速(設(shè)定值)*3600=排風(fēng)量,流量反饋型蝶閥提供一個(gè)“閉環(huán)”流量反饋和控制,以滿足實(shí)際排風(fēng)量的需求。
如下圖所示,左側(cè)風(fēng)柜各2段位含排風(fēng)段、送風(fēng)(風(fēng)機(jī))段、混風(fēng)段,變風(fēng)量系統(tǒng)可通過(guò)控制房間上方的閥門或則電機(jī)的運(yùn)行頻率來(lái)確保右下方房間內(nèi)的溫度恒定。
變風(fēng)量系統(tǒng)(Variable Air Volume System, VAV系統(tǒng))本世紀(jì)60年代誕生在美國(guó),根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化或室內(nèi)要求參數(shù)的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量,從而使室內(nèi)參數(shù)達(dá)到要求的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。
由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行,所以,風(fēng)量的減少帶來(lái)了風(fēng)機(jī)能耗的降低。
VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來(lái)滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。VAV系統(tǒng)出現(xiàn)后并沒(méi)有得到迅速推廣,當(dāng)時(shí)美國(guó)占主導(dǎo)地位的仍是定風(fēng)量(CAV,Constant Air Volume)系統(tǒng)加末端再加熱和雙風(fēng)道系統(tǒng)。西方70年代爆發(fā)的石油危機(jī)促使VAV系統(tǒng)在美國(guó)得到廣泛應(yīng)用,并在其后20年中不斷發(fā)展,已經(jīng)成為美國(guó)空調(diào)系統(tǒng)的主流,而中國(guó)對(duì)變風(fēng)量空調(diào)技術(shù)的興趣可以追溯到上個(gè)世紀(jì)六十年代,進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),國(guó)內(nèi)采用VAV技術(shù)的多層建筑與高層建筑已達(dá)到75%。
變風(fēng)量系統(tǒng)特點(diǎn)
定風(fēng)量系統(tǒng)為空調(diào)機(jī)吹出的風(fēng)量一定,以提供空調(diào)區(qū)域所需要的冷(暖)氣。
當(dāng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷變動(dòng)時(shí),則以改變送風(fēng)溫度應(yīng)付室內(nèi)負(fù)荷,并達(dá)到維持室內(nèi)溫度于舒適區(qū)的要求。常用的中央空調(diào)系統(tǒng)為AHU(空調(diào)機(jī))與冷水管系統(tǒng)(FCU系統(tǒng))。這兩者一般均以定風(fēng)量(CAV)來(lái)供應(yīng)空調(diào)區(qū),為了應(yīng)付室內(nèi)部分負(fù)荷的變動(dòng),在AHU定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機(jī)的變溫送風(fēng)來(lái)處理,在一般FCU系統(tǒng)則以冷水閥ON/OFF控制來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。
定風(fēng)量單冷系統(tǒng)
定風(fēng)量單冷系統(tǒng)是大空間區(qū)域較為常用的空調(diào)系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)是便于管理,較節(jié)省管理成本及初期投資,缺點(diǎn)是無(wú)法較精確地控制大空間內(nèi)某區(qū)域性溫度,常用在大堂,中庭等區(qū)域
定風(fēng)量末端再熱系統(tǒng)
定風(fēng)量末端再熱系統(tǒng)在冬季使用,優(yōu)缺點(diǎn)與上文所述的定風(fēng)量系統(tǒng)相類似
如上所述,定風(fēng)量通常是控制單區(qū)域的溫度為目的而設(shè)定的空調(diào)系統(tǒng),總的說(shuō)來(lái)定風(fēng)量系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
相較于定風(fēng)量系統(tǒng),VAV變風(fēng)量系統(tǒng)則具有以下優(yōu)勢(shì)
變風(fēng)量系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為單風(fēng)道及雙風(fēng)道兩大類,而單風(fēng)道可以分為帶風(fēng)機(jī)型,無(wú)風(fēng)機(jī)型兩小類,而帶風(fēng)機(jī)型又分為串聯(lián)風(fēng)機(jī)型和并聯(lián)風(fēng)機(jī)型,在目前市場(chǎng)上,無(wú)論是帶風(fēng)機(jī)型還是無(wú)風(fēng)機(jī)型均包含有單冷型、電加熱型、熱水盤管型三種形式,具體分類如下圖所示:
單風(fēng)管型變風(fēng)量末端(Single Duct Terminals),簡(jiǎn)稱單風(fēng)管型VRV,單風(fēng)管型VRV的工作原理,來(lái)自變風(fēng)量空調(diào)箱的一次風(fēng),經(jīng)末端內(nèi)置的風(fēng)閥調(diào)節(jié)后送入空調(diào)區(qū)域。
如上所述,單風(fēng)管型VRV分為單冷型、單冷再熱型和冷熱型,分別依靠系統(tǒng)送來(lái)的冷風(fēng)或熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)供冷和供熱。
單風(fēng)道單冷型供冷時(shí),送風(fēng)量隨室溫降低(冷負(fù)荷減少)而減少,直至最小風(fēng)量;供熱時(shí),送風(fēng)量隨室溫升高(熱負(fù)荷減少)而減少。
單風(fēng)道水盤管再熱型供熱時(shí)末端一般保持最小風(fēng)量。受送風(fēng)溫度和一次風(fēng)量限制,供熱量有限,僅適合于部分內(nèi)熱負(fù)荷小且人員密集房間的區(qū)域過(guò)冷再熱,也可用于冬季外圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷很小的夏熱冬暖地區(qū)的外區(qū)供熱。
單風(fēng)道電加熱再熱型結(jié)構(gòu)如下圖所示,電加熱型優(yōu)點(diǎn)通常是加熱速度快,能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到快速升溫的作用,缺點(diǎn)是,電加熱較為耗能,且電加熱使用時(shí)間太長(zhǎng)有火災(zāi)隱患,及其不安全
單風(fēng)道電加熱型系統(tǒng)好比風(fēng)柜內(nèi)的電加熱系統(tǒng),在若干年前的設(shè)備廠里,測(cè)試風(fēng)柜內(nèi)升溫極限時(shí),多次發(fā)生風(fēng)柜“自燃”事件,由此可見(jiàn),電機(jī)熱型在使用過(guò)程中應(yīng)做好防火措施
并聯(lián)式風(fēng)機(jī)動(dòng)力型(Parallel Fan Power Box Terminal),簡(jiǎn)稱并聯(lián)型FPB。
并聯(lián)型FPB的工作原理,來(lái)自變風(fēng)量空調(diào)箱的一次風(fēng),經(jīng)末端內(nèi)置的一次風(fēng)風(fēng)閥調(diào)節(jié)后,直接送入空調(diào)區(qū)域。一次風(fēng)量較大時(shí),并聯(lián)的末端風(fēng)機(jī)不運(yùn)行,風(fēng)機(jī)出口止回閥關(guān)閉;風(fēng)量減少時(shí),啟動(dòng)風(fēng)機(jī)吸入二次回風(fēng),與一次風(fēng)混合后送入空調(diào)區(qū)域。
與下文即將提起的串聯(lián)型FPB一樣,二次回風(fēng)用于加大送風(fēng)量,保證供熱和室內(nèi)氣流組織的需要;供冷時(shí)提高送風(fēng)溫度,減少過(guò)冷再熱量;供熱時(shí)降低送風(fēng)溫度,防止熱風(fēng)分層,保證室內(nèi)氣流分布的均勻性。
并聯(lián)型FPB常帶熱水或電熱加熱器,用于外區(qū)冬季供熱和區(qū)域過(guò)冷再熱。
并聯(lián)型FPB的風(fēng)機(jī)也可以在冷熱工況下連續(xù)運(yùn)行,適用于低溫送風(fēng)。
并聯(lián)型FPB的風(fēng)機(jī)也可變風(fēng)量運(yùn)行,與一次風(fēng)量反比調(diào)節(jié),用以保持末端送風(fēng)量穩(wěn)定、使室內(nèi)氣流分布均勻。
并聯(lián)型FPB的風(fēng)機(jī)也可以在冷熱工況下連續(xù)運(yùn)行,適用于低溫送風(fēng)。
并聯(lián)型FPB常帶熱水或電熱加熱器,用于外區(qū)冬季供熱和區(qū)域過(guò)冷再熱,如下梁圖所示:
串聯(lián)式風(fēng)機(jī)動(dòng)力型(Series Fan Power Box Terminal),簡(jiǎn)稱串聯(lián)型FPB。 串聯(lián)型FPB的工作原理,來(lái)自變風(fēng)量空調(diào)箱的一次風(fēng),經(jīng)末端內(nèi)置的一次風(fēng)風(fēng)閥調(diào)節(jié),與來(lái)自吊頂內(nèi)的二次回風(fēng)混合,通過(guò)串聯(lián)的末端風(fēng)機(jī)增壓送入空調(diào)區(qū)域。 當(dāng)區(qū)域負(fù)荷減少、一次風(fēng)量減少時(shí),二次回風(fēng)加大并保持足夠的送風(fēng)量,滿足室內(nèi)氣流組織的需求。 供冷時(shí),當(dāng)一次風(fēng)調(diào)到最小值后區(qū)域仍有過(guò)冷現(xiàn)象時(shí),二次回風(fēng)提高送風(fēng)溫度,減少過(guò)冷在熱量。利用吊頂內(nèi)部分照明冷負(fù)荷產(chǎn)生的熱量(約高于室內(nèi)2℃),可抵消一次風(fēng)的部分供冷量,減少區(qū)域過(guò)冷再熱量。 供熱時(shí),一次風(fēng)為小風(fēng)量運(yùn)行,二次回風(fēng)加大并保持足夠的送風(fēng)量,滿足室內(nèi)氣流組織的需求。同時(shí),二次回風(fēng)降低出風(fēng)溫度,防止熱風(fēng)分層,保證室內(nèi)氣流分布的均勻性。
串聯(lián)型FPB可增設(shè)熱水或電加器,用于外區(qū)冬季供熱或區(qū)域過(guò)冷再熱。 串聯(lián)型FPB適用于低溫送風(fēng),通過(guò)二次回風(fēng)加大送風(fēng)量并提高出風(fēng)溫度,即使采用普通風(fēng)口也可防止冷風(fēng)下沉,保持室內(nèi)氣流分布的穩(wěn)定性,其結(jié)構(gòu)如下兩圖所示
單風(fēng)道VAV工作特點(diǎn)
并聯(lián)風(fēng)機(jī)型VAV工作特點(diǎn)
不同類型的比較如下表所示
以特靈VAV系統(tǒng)品牌為例,其機(jī)組型號(hào)說(shuō)明如下
單風(fēng)道機(jī)組型號(hào)說(shuō)明
VAV系統(tǒng)市場(chǎng)上流行的基本控制原理是壓力有關(guān)型與壓力無(wú)關(guān)型
VAV末端通過(guò)測(cè)量室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度之間的差值來(lái)控制風(fēng)閥的開(kāi)度,調(diào)節(jié)進(jìn)入房間的風(fēng)量
壓力有關(guān)型控制
壓力無(wú)關(guān)型控制
流量環(huán):多點(diǎn)式風(fēng)速(壓差)傳感器
有人使用模式
無(wú)人使用模式
早晨預(yù)冷/預(yù)熱模式
出口風(fēng)閥
進(jìn)口導(dǎo)葉
風(fēng)機(jī)速度控制
葉片角度控制
改變?nèi)~片角度,調(diào)整風(fēng)量.適用于軸流風(fēng)機(jī),用于較大系統(tǒng)。
風(fēng)機(jī)出口靜壓控制
通常靜壓傳感器放置在主風(fēng)機(jī)出口處,成本低但不節(jié)能
送風(fēng)管道靜壓控制
靜壓傳感器放置在送風(fēng)管上,現(xiàn)場(chǎng)安裝,位置難定,可能需多個(gè)傳感器,有節(jié)能
最優(yōu)化靜壓控制
靜壓傳感器放置在主風(fēng)機(jī)出口處,同時(shí)檢測(cè)風(fēng)閥位置,其原理圖所下圖所示
三種靜壓控制方式的比較
以特靈VAV系統(tǒng)配置為例
以下電氣部件介紹同樣以特靈VAV系統(tǒng)配置為例,具體原理圖如下所示
支持LonTalk協(xié)議,與第三方控制系統(tǒng)兼容性好
隨著變風(fēng)量系統(tǒng)使用得越來(lái)越廣泛,可以說(shuō)“群眾的眼睛是雪亮的”,可想而知,變風(fēng)量系統(tǒng)是存在很多優(yōu)勢(shì)的,
總的說(shuō)來(lái),變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)區(qū)別于其它空調(diào)形式的優(yōu)勢(shì)主要在以下幾個(gè)方面
由于空調(diào)系統(tǒng)在全年大部分時(shí)間里是在部分負(fù)荷下運(yùn)行,而變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)改變送風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)室溫的,因此可以大幅度減少送風(fēng)風(fēng)機(jī)的動(dòng)力耗能。據(jù)模擬測(cè)算,當(dāng)風(fēng)量減少到80% 時(shí),風(fēng)機(jī)耗能將減少到51%;當(dāng)風(fēng)量減少到50%時(shí),風(fēng)機(jī)耗能將減少到15%。全年空調(diào)負(fù)荷率為60% 時(shí),變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)(變靜壓控制)可節(jié)約風(fēng)機(jī)動(dòng)力耗能78%。
因?yàn)樽冿L(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng),在過(guò)渡季節(jié)可大量采用新風(fēng)作為天然冷源,相對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng),能大幅度減少制冷機(jī)的能耗,亦可改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。
變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng),冷水管路不經(jīng)過(guò)吊頂空間,避免了風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)中令人煩惱的冷凝水滴漏和污染吊頂問(wèn)題。
現(xiàn)代建筑工程中常需進(jìn)行二次裝修,若采用帶VAV空調(diào)箱裝置的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),其送風(fēng)管與風(fēng)口以軟管連接,送風(fēng)口的位置可以根據(jù)房間分隔的變化而任意改變,也可根據(jù)需要適當(dāng)增加風(fēng)口。而在采用定風(fēng)量系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的建筑工程中,任何小的局部改造都顯得很困難。
風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)存在現(xiàn)場(chǎng)噪聲,而變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)噪聲主要集中在機(jī)房,用戶端噪聲較小。
帶VAV空調(diào)箱的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)與一般定風(fēng)量系統(tǒng)相比,能更有效地調(diào)節(jié)局部區(qū)域的溫度,實(shí)現(xiàn)溫度的獨(dú)立控制,避免在局部區(qū)域產(chǎn)生過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象。
采用DDC數(shù)字控制的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,接入到樓宇自控系統(tǒng)中,從而提高樓宇智能化程度
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