摘要： 变风量空调是国处较为流行的节能空调系统。本文从实际工程出发，详细描述了该系统的总体思想和设计的总体思想和设计方案，并介绍DDC控制系统在变风量空调中的作用。前言变风量空调系统(VAV)是70年代盛行于美国、日本的一种先进的空调系统。与定风量空调系统相比，它在满足空调要求的同时，又有明显的节能效果，因此问世之初便倍受世人瞩目。我国在80年代也曾进行过这方面的研究和产品试制，但终因各种不成熟的原因放弃了这一尝试，使近20年来，我们在这一领域的产品几乎完全处于空白，以至于在90年代国内空调行业又掀起的VAV热潮中，国内企业界一无所获。笔者作为工程设计人员，有幸参加了多个涉外大型项目的谈判与设计工作，特别在VAV这一领域与国外专家有过多次的探讨，并独自完成了其中有代表型的AT&T光纤公司办公区的变风量空调设计，尽管该系统在运行和调试过程中发现了不少的问题，但是作为国内较早的严格意义上的变风量空调系统，对它的经验和教训进行有效的总结归纳，必将有利于它的推广。工程概况AT&T上海光纤通信有限公司是合资生产单膜光纤的国内主要厂家，工厂位于有中国"硅谷"之称的上海漕河泾开发区。该厂的主要建筑是1幢近万平方米的综合楼，集中了生产，办公和动力辅助区于一体，充分体现AT&T公司同类型厂房的特点。综合楼成长方形体态，南北最长92.3m，东西长72m。西北端头72mX15m的1层区域为全厂的动力辅助区，层高6m，东南端头72mX31m的2层区域为生产区，层高6m，生产单膜光纤，是工厂的核心部分；南端头为3层办公区，层高4.2m，是本文讨论的区域。它包括1层的开敞式办公室、入口门厅、餐厅等和2层的开敞式办公室、空调机房等。由于这3个区域使用功能的不同，因此对空调系统的要求也不尽相同。办公区主要考虑是供舒适的人员工作环境，采用舒适空调。生产厂房为超净车间与本文无关，这里不再赘述。负荷计算图1、图2分别为办公区1层、2层平面简图。平面区域的功能划分和建筑朝向如图中所注。夏季冷负荷采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷，计算结果见表1表1 围护结构和室内负荷逐时冷负荷表(W)房间时 间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0016:0017:0018:0019:00围护结构A194251137614853485602189426163197641569013417112369674A2116810465461101643019787214652537131571334643518236630B146057100930511070129501407013465110951004189307943B2-----------C139783488386045605493703778798941107101167012558小计2969032429410285062060124696686966867297676326701866805室内热源A14760193861959717380184392001720017201342018055185413A24363170321720115416174831754017540176341767149204832B197717691874115792086213821382218224422702323B2-----------C112956745248536902660283528352940297570593080小计1139545132411574696547428425304253042926430701976715651小计41085775618218597585107521121981111981102231107028678582456从表1的计算结果来看，办公区的冷负荷24h变化很大，除去因为中午用餐造成的内部人员负荷变化外，主要的负荷波动显然是来自围护结构。便如，1层办公室和餐厅由于受透过玻璃窗日射得热影响，负荷峰值出现在13：00；而2层办公室则由于屋顶冷负荷作用，峰值出现在18：00。由于这些峰什出现的不同步性，使办公区的总最大逐时冷负荷在14:00出现，为112198W。另外，从表中还可以得到办公区各区域最大负荷峰值之和为140780W，于是该系统的分流系数计算可得112198/140870=0.8。分流系数的意义在于，变风量系统的负荷和风机的容量不再像传统空调系统那样按其各部负荷峰值的简单叠加进行计算，而是根据整个系统的空调逐时负荷的最大值进行计算。这种改变使得变风量系统的设计容量较之其他系统(如定风量系统)有了较大的下降，这也是变风量系统作为节能系统的一个主要特征。冬季热负荷从表2中可以看出，冬季房间的负荷仍然是由房间内热源引出的冷负荷和围护结构失热而造成的热负荷组成。内热源引发的冷负荷情况和夏季大致相当，只是由于室温不同，使人员单体散热略有变化而已。而围扩结构的失热则在1天24h中基本保持不变，只随室外计算温度的改变而变化。表2以冬季空调室外计算温度，即历年平均不保证1天的日平均温度为计算依据。表2 围护结构和室内负荷逐时冷负荷表(W)房间时 间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0016:0017:0018:0019:00围护结构A1-9828-A2-22788-B1-4731-B2---C1-2103-小计39450室内热源A1-4760-19580-19792-17554-17163-20147-20217-20287-20335-20382-5413A2-4363-17202-17373-15570-15618-17658-177115-1772-17810-4920-48321-977-1869-1874-11684-11975-2086-2138-2191-2218-2270-2323B2-----------C1-1295-7037-2485-2590-2660-2765-2835-2905-2940-7164-3080小计-11395-45588-41524-47408-47866-42656-42805-43155-43303-19872-15648总计28055-6138-2074-7958-8416-3206-3455-3705-38531957823802分析负荷组成可以发现，冬季工况下办公的内部区域由于人员、照明和工作台的散热，仍将处于需送冷风的状态；而办公区的外部造近外墙区域，则明显受到建筑失热的影响需送热风，暖通工程习惯上将这些因为位置不同而在冬季有截然相反空调负荷的区域分成内区的外区，一般经验，内外区的分界线在外墙进深5~6m处。内外区的设立客观上增加了中央系统处理的复杂性，加大了建设成本，但是却能大幅度提高空调房间的舒适程度。随着现代社会的发展和人们对室内环境要求的不断提高，这种分区方式越来越多被采用在各种大、中型中央空调系统上。湿负荷办公区对相对温度要求不高，全年波动范围可在35%~65%之间。在上海地区，进行技术经济分析显示，空调系统中不加设湿度控制设备是最佳选择。故本次负荷计算不包括湿负荷。风量计算房间最大送风量房间的最大送风量计算原则是能满足房间夏季或科季热湿负荷要求，即按设计冷热负荷和湿负荷计算中的最大值取。本次设计周边采用热水供暖系统，故不需考虑冬季风量。表3所列各房间最大送风量均是以夏季冷负荷为依据计算而得。房间最大、最小送风量表房间最大送风量(m3/h)最小送风量(m3/h)A1137696885A2152697635B174074444B2--C155932237总计42038表中各房间最大送风量的总和为42038m3/h，但这并不是系统的总送风量，和负荷设计一样，风量计算同样存在逐时性的问题。一般而言，变风量系统冷负荷的变化率与送风量的变化率是一致的，因此系统的送风量应该由各房间最大送风量的总和乘以分流系统0.8后得到，为33630m3/h。房间的最小送风量房间的最小送风量应满足控制室内相对温度、最小新风和气流组织等要求，不能完全随负荷的变小而变小。根据国外工程的经验和办公区不同房间的使用情况，本系统中最小风量的转换率大致在0 .4~0.6之间。送风温度大家都知道，变风量系统不同于定风量系统之处在于它要求送风温度一定，而通过改变送风量大小来调节室内温度、湿度。但是这并不是说变风量系统就等同于定送风温度的系统。实际情况是一个操作灵活、运行节能的变风量系统，它的送风温度可负荷下降而适当提高，所以必然也是变化的。这种温度的绝对变化对送风量的变化来说只是一种修正，从理论上可以认为送风温度一定。关于送风温度再设定的问题在后述"送风湿度控制"中还将进一步论述。那么如何在工程中确定送风温度的范围呢？建议参照美国加州节能协会的规定：在舒适空调，考虑10℃送风温差，送风温度调节范围大致为13~19℃。从工程实际运行来看，这个数值也比较符合上海的情况，可供大家在设计工作中借鉴。系统设计系统划分一般而言，对于定风量空调系统，系统划分主要是考虑室内房间的温、湿度波动范围及温、湿度基数，各房间的热湿扰量以及使用班次和运行时间等。在这种情况下，建筑物内往往需要多个中央空调系统，而一个中央空调系统所能负担的房间又不能太多，使整个项目的初投资、运行费和维护管理相对不经济。而在变风量系统中，系统的划分则可以不受使用班次、运行时间和房间朝向等因素影响，甚至对于那些相对湿度不高的房间，可以不受室内温度基数和波动范围的影响，因此变风量空调系统的划分应该更录活于定风量系统。基于上述考虑，办公区的所有区域只设置了个中央空调系统，这样既减少了投资，方便了管理，又解决了机房面积小、空调器不便安装的困难。最小新风比系统设计最小新风比为20%。这部分新风是满足室内卫生条件和补充排风及正压渗透风的必须风量。在过渡季节时，则实施全新风运行，既节约能量，又改善室内卫生条件。气流组织气流分布设计是变风量系统设计的重要组成部分，它直接关系到系统的使用效果。对于带风机的变风量末端装置而言，这种影响和事实上风量系统是相当的；但对于节流性的末端，这种影响从某种程度讲就是决定性的了。问题的难点出现在出风口上。如何在送风量变化的情况下，仍然能保证必要的出风速度和流型。当然，如果使用国外早已开发出来的高风速低流量的高拖带力送风末端，在最大和最小风量情况下，出风口均能动作自如，对室内空气扰动小，完全适用于这样的条件。但这种风口的造价比较昂贵，运行维修要求高，目前不宜提倡进口使用。在国内厂家无法提供这类风口时，只能以现有产品规格，合理选用，精心设计，最大可能减少风量扰动对气流产生的负而产生的负面效应。在工程设计中采用了下面3个方面的措施，供大家参考：a 送风口尺寸放大。变风量末端在调节时产生的风速变化会使人感到不舒适，这在大风量送风口万为明显。解决这个问题的最简单方法是加大吊顶风口尺寸，尽可能养活出风速度，使这种风速的变化带来的影响微乎其微。一般可将送风口的额定流量加大一档。b.增强吊顶贴附效应。使吊顶平面保持平整，昼使吊顶面的凹凸远离送风口。这其中主要包括灯具、水喷淋头和火灾报警探头，两者间须隔开一定的距离。c.选用适当的风口。从工程实践看，在"顶送"的情况下，采用条形散流器有变风量运行时可以获得良好的空气分布效果。条形散流器通常包括送风静压箱，箱内贴保温吸声材料。出风口位于箱体下方，呈长条缝形，条缝内设有可调整的叶片，可以从外面手动调整叶片角度，使送风流型成不同形式以适应不同风量是要求。尤其在小风量时，可以使送风呈高度贴附射流，避免冷风下坠。周边供热采暖系统周边供热系统采用钢制串片散热器散热。钢串片外罩辐射板，沿外墙下低标高敷设。设计采暖用热水为90℃/70℃，由中央动力站供给。供水方式上供下回，管路同程式布置。周边供热系统向周边供热，以补偿冬季由于围扩结构和冷风渗入造成的热荷。因此其供热量应与户外气温成反比，作为对供热量的有效控制，还加设室外温度再设定控制，修正供水温度设定值。控制原理见图3。供热系统设计工况下供热量按冬季空调计算温度下围扩结构散热量和冷风渗透散热量之和计。供水温度传感器T1将温度信号传到控制器，控制热水电动阀DF的开度，保证供水温度恒定。另外控制器也接受室外温度信号T2，并根据室外温度情况修定供水温度。即当室外温度逐渐增高时，按预设比率降低供水温度设定值。管道设计办公区采用框架结构，受主体厂房的影响，层高不高。另一方面，由于办公区采用大系统的划分方式，使系统总送风量变大。这些因素造成风管道设计的困难。按照空调设计规范，对于室内噪音不超过55dB(NC)的房间，低速系统主风管设计风速不应超过9m/s。而本次设计办公区主风管的风速却高达11.5/s，按近中速系统的水平。这其中巨大的区别来自变风量系统设计的不同观念。对于普通低速定风量系统，风管的末端就是风口，风速过高引发的再生噪音会通过风管传到风口，进入室内。对变风量系统，风管的末端却是VAV末端装置。每一个VAV末端装置既具有风量调节能力，同时又很容易实现游泳场和静压的功能，从而有效地切断噪音的传递，成为名符其实的末端消声器和静压箱。从这次使用的美国Krueger公司的样本看，MVA型的压力无关式末端可允许一次风送风风速高达12.5m/s。主风管风速提高后，有效地减少了风管截面积，节约建筑空间。但同时也会带来风管静压升高、风机压头变大的不利因素，造成不必要的能量浪费。所以在设计中是否需要提高风速不能一概而论，应视具体情况而定。在设计中，为了节省空间采用的另一有效措施，是使用了吊顶回风的形式。在吊顶层内去掉了大量的回风支管，使回风进入吊顶空间后直接在端头集中返回空调器，形成上送上回的气流形式，这种结构明显简化了管道的空间安排，利于设计和施工。值得注意的是，由于吊顶回风带增了部分照明和建筑负荷，从而使负荷组成情况发生了改变，部分原来会形成室内负荷的得热量变成了空调器的负荷。这一点很有意义，它使房间送风量仍至整个系统送风量得到减少，节约了风机的能耗。当然，由于空气处理焓值加大，同时也要求空调器冷盘管能力加强，相应造成设备投资增加。自动控制系统整个大楼的空调控制采用美国SIEBE集团BARBACOM环境控制公司生产的NETQWORK800楼宇自动化管理系统。这是一种国际上较为先进的直接数字式计算机控制系统，该系统主体杠架分为3层结构，包括管理级、分区工作站和区域控制器，各级控制器之间通过数据网络连接，而数据网终则可视控制点的多少，有不同的配置方式以保证足够的通信速度。主框结构中，管理级使用INTER486作为其中央主电脑，采用主体图形软件SIGNAL，可以通过微软窗口WS操作系统，提供一个完整的人机图形界面；分区工作站采用可读写微处理器作为主控制设备，一方面能够不借助其他终端齐备方便地实现系统编程的输入和修改工作，另一方面作为区域住处中枢直接和管理级相连，并能为下级控制器提供部分控制模式；区域控制器同样以微处理器为基础，根据服务动力设备的不同特点，可有多种类型供选用。其中用于变风量末端的控制器为可变风量数字控制器(MFII)，它可以监视送风温度、送风速度和送风区域，能感知阀��的开合位置，作为室内负荷的反馈，甚至可以远距离设定并监控最大、最小风量。这种控制器设计灵活，方便可靠，非常适合于变风量系统。设备选择和计算中央空调机组1 组成和规格要求中央空调机组采用双风机布置形式，见图4，它包括回风静压段、消声段、回风机段、排风段、新风混合段、初级过滤段、送风机段、表冷段、消声段、过滤送风段、新排风口和新排风风阀。中央空调机组的主要技术数据列于表4表4 中央空调机组主要技术参数表送风机排风机表冷器过滤器风量(m3/h)风压(Pa)风量(m3风压(Pa)冷量(kw)水温(℃)初级终级35000700280050018010/14EU3EU72 送风温度控制空调系统使用经济循环控制(Economzer Control)。所谓经济循环，是指利用新风的冷量在过渡预备队节为建筑物提供自然冷却，以节约机械冷源的能耗。在上海这样的夏季高湿地区，使用经济循环的优越性不言而喻。作为全新风使用的判断标准，常用有两种：温度法和焓值法。温度法适用于干燥低露点的气侯条件；而焓值法则适用于潮湿的天气。为符合江南地区的湿热气象特征，本设计采用焓值法作为新风判断标准。以冬季室内状态点的焓值48kj/kg为基准。低于此值时，控制模块的开关打开，新风风阀联动控制环路被激活，新风阀可以开大至任意百分比；高于此值时，开关关闭，控制环路不发生作用，新风阀关小至最小新风比30%固定法动。由于采用了周边供热系统，所以中央空调机组内没有设置加热段，送风温度控制实际只包括表冷器和新回风阀的调节控制。这是一个分程的自动控制过程，控制曲线见图5。将送风温度设定于13℃，当送风温度低于12℃时，新风阀开至最小，冷水阀关闭；当送风温达到12℃时，新风阀开始开大，回风阀开始关闭，当温度达到14℃时，新风阀开至最大，回风阀关闭，同时冷水阀开始打开；当送风温度达到16℃时，冷水阀开至最大。另外，在控制程式设计过程中，特别增加了送风温度再设定功能。它能在变风量系统中，当室内冷负荷降低后，及时调整送风温度值，仍然维持房间的足够送风量，避免因为可能的送风量减少而带来气流组织效果下降。不同于热负荷的是，室内冷负荷的变化规律不能简单地从室外温度变化情况获得，部分区域甚至不受季节影响，因此如何能有效地从室内反馈回冷负荷的变化至控制器，是能否实现这一功能的关键。由于建筑物的室内负荷是分散的，于是采用传统的自动控制模式就存在两个很难解决的问题。是需要有多少室内负荷值作为采样点？一是选取什么样室内负荷作为采样点？工程设计使用了DDC控制系统，这个问题迎刃而解，并且可以方便地得到更精确的送风温度再设定控制。由于所有的变风量末端都是一个带微处理器智能化末端，它不仅可以运算并发出控制指令，而且还可以通过区域网络(LAN)的连接，互相之间共享资信。这就是DDC的主控制器提供了一种可能，使它能通过风络很容易地获得各个末端的数据，包括末端阀门的开度、室内的温度和负荷的百分比等。经过对这些数据的比较运算，主控器就能得到一个量化的反映室内负荷状态的指标，根据这个指标，按一定的补偿率就可以较为准确地对送风温度设定值进行修正了。参考了国外的应用资料，设计送风温度可在13~19℃变动。3 静压控制变风量系统中静压控制的目的在于根据系统内负荷变化情况，维持管道所需最小静压，保证风量供给，最大可能地节省风机功耗，并持续不断地平衡建筑物内的压力。通常它包括管道的静压控制和室内的静压控制。管道的静压控制是根据安置在送风主管下游的静压传感器的信号，控制送风风机的风量，以保持静压设定值的恒定，室内静压控制则根据使用情况的不同有多种选择，对于像办公室这类对压力要求不严的商用建筑物，最为常用的是根据安置在室内的压差传感器的信号，控制回风机的风量，以维持室内压力恒定。尽管风管静压和室内静压的控制环路是独立而不重复的，但实际运行中，还是经常会出现由于送风风机动作不协调产生的气压震荡。对于商用办公环境或医院等这样的地方，也许这种压力波动可以忽略不计，但是对于某些重要的场合则必须避免它出现。通常做法是在DDC系统中加入风量控制程式，风量控制程式可以通过分别设置于送风排风管上的风量传感顺，探测经过的风量大小，并据此调节回风机的转速，使之追踪送风机的变化，保持适中的送回风量差。这样就可以较为精确地维持室内的压力水平。图6是本设计中央空调系统静压控制的原理图。采用送风管静压值控制送风机转速，采用室内压差信号控制回风机的转速，同时为避免可能出现的气流失衡，在送回风机出口处还各设置了1个气流流量传感器，供管理人员从DDC系统中有效获取中央空调器送回风量的资料，便于及时预报和调整。采用计算机直接数字控制DDC，还可以实现送风静压的再设定控制。在变风量系统运行过程中，由于负荷的降低，送风量会自动减少，这时可能出现送风静压相对送风量偏高的不利现象。这时变风量末端的调节变得十分困难，阀门很小的变动都可能导致较大的风量波动。使用DDC系统后，控制器可以通过区域网络方便地获取所有末端电动风阀的开度位置，并经计算机加权运算处理，得到到一个反映室内负荷大小的信号值。用这个信号值就可以程式设计时，对送风静压设定值进行再设定。避免上述不利情况发生。4 新风量控制为了降低投资，本此设计采用了较为节俭的新风控制方法。如前所述，由于中央空调系统在过渡季节使用经济循环，所以新风阀由混风温度信号控制。而新风阀的最小开度，则在设计风量条件下，通过现场测试后确定。变风量末端1 型式和规格要求办公区采用节流型压力无关式变风量末端，该装置结构紧凑，体积小且不带风机，适合于相对狭小的办公区吊顶空间。由于空调区域内考虑了周边供热系统，因此所有的末端均为单冷型，而不再增设加热设备。图7是该类型末端的示意图。从图中可以看到，该末端由箱体、电动风门、流量传感器、室内温度传感器、微处理控制器以及相应的通信网络组成。其中流量传感器用于感知进风量的大小，并将信号输送到微处理器，微处理器据此调节电动风门的开启角度，维持末端风量设定值不变，室内温度传感器的信号也同样输送微处理器，作为对送风量大小的反馈，微处理器的根据它的数值修正末端风量设定值。前述风量计算中，末端最大送风量和最小送风量即是风量设定值变化的上下极限。这2个极限值应预先输入微处理器。2 设计选用设计采用了美国Krueger公司生产的MVA节流型压力无关式变风量末端。该产品使用MFH作为末端基本控制单元，正好和大楼空调自动化管理系统匹配。表5是MVA型变风量末端的主要技术指标，供设计选型使用。表5 MVA型变风量不端主要参数表MODELCFMAIRFLOWMIN.IN.P.5’’IN.P..75’’IN.P.1’’IN.P.1.5’’IN.P.4’’IN.P510FPMP.S.DP.P.T.DPNC.NCNCNCNC.MVA063502599.11.211326333740471501783.05.12-2630353944905764.01.03-2328313338MVA086252594.13.231118232633393001891.06.11-16222833411415860.02.03-1119232834MVA1010002596.02.0201319232833425001834.01.10-17232833412040917.00.03-1421242838MVA1214002599.09.032916182430387001783.04.016-1518233038892.01.04--1418233035表6 各区域变风量末端选择表区域设计风量m3/h最大送风量最小送风量MVA06MVA08MVA10MVA12(m/s)m3/h(m/s)m3/hA1137698.617224.4861--8-A2152698.616974.3839--9-B174079.418525.61111--4-B2---------C1559312.013993.8560-4--根据前文计算所得的办公区不同使用区域的设计送风量和表5参数，可最后选定各区域变风量末端的型号和数量见表6。体会与认识变风量末端的选择在变风量系统中，末端的型式和种类以及相应的派生产品是非常多的，就其根本特点来说，一般应包括如下基本功能：a、由预先设定的最大、最小值来控制通过它们的风量。b.降低系统静压及管内由于压差形成的气流速度。c.抑制噪音。就目前较为常用的分类方法，有根据风量调整控制类型分为节流型、旁路型和辅助风机型；有根据内部控制与传感器是否与压力相关分为压力相关式和压力无关式等。从专业的角度，完全意义上的变风量系统，实际上可分为节流型和辅助风机型2种。节流型VAV末端一般有1个风门和流量控制器，可在设定的最大值与最小值之间调节送风量，它包括2种基本类型：压力无关式和压力相关式。压力无关式的末端文已经介绍，不再重复。压力相半式的末端装置和前者相似，只是缺少1个空气流量传感器。这种末端的风量调节不同于压力无关式，它是根据室内温度传感器的信号来控制电动风门的动作，而不是根据空气流量传感器的信号。由于减少了空气流量传感器，因此价格最便宜。这种末端的主要特点是送风量的变化明显受风管上游的静压影响，故它的适用范围不广，而且精度不高，只能用于送风量达到极限值后，风管静压仍有足够稳定度的条件。例如，送风压力为750Pa、允许VAV末端最大送风量为400m3/h，而实际上末端达到最大送风量时，仅需风压120Pa。辅助风机型VAV末端在装置内加设了加压风机，可以维持室内最大循环空气量。它也包括2种类型：串联型和并联型。图8是串关型不端的示意图，它包括箱体、加压风机、滑动风门室内温度传感器、加热装置、微处理器及其通信网络。室内的冷负荷由1次冷风负担。当需要制冷时，微处理器将根据室内温度传感器的信号，控制滑动风门的动作，改变吊顶回风和1次冷风的混合比便，调节送风温度，维持室内温度恒定；当无需制冷时，滑动风门将1闪冷风完全关闭，空气从吊顶空间送往室内再循环；当需要加热时，则可仅依赖再循环风，经过安装于下级风管或末端武器处的加热装置后，由于加压风机是一个风量设备，因此即使室内负荷减少而造成一次冷风风门逐渐关闭，末端仍能从吊顶空间中抽取足够的回风来维持送风量不变。图9是并联型末端的示意图。它包括箱体、加压风机、1次冷风风门、室内温度传感器、加热装置、微处理器及其通信网络。室内的冷负荷仍由1次冷风负担。在正常制冷工况时，同节流型末端一样，通过调节1次冷 风风门来改变送风量，维持室内温度；当室内冷负荷减小，直至1次风关小到最小设定值时，末端加压风量同时调整送风温度；风机启动后，如果冷负荷进一步减小到1次风门完全关闭，这时下游风管或末端出口处的加热装置将启动，这也意味着在夜间或周末，中央空调可以完全关闭，而仅由末端风机视加热需要而循环启停，保持环境温度。带辅助风机的VAV末端一般用于不能采用关断式VAV末端进行变风量控制的场合，甚至包括某些带周边供热但不能用关断式VAV末端通风的中心区域。这种情况下，末端能够24h保持对环境的有效控制，满足用户要求。另外，带辅助风机的末端还可以用于大温差送风的空调系统，以大温并减小1次风的风机和管道尺寸。如果使用节流型末端，则由于大温差减少了送风量，而容易导致末端风口送风质量下降，特别是在低负荷时。辅助风机型末端通过回风与低温风混合降低室内温度梯度，避免了为降低室内温度梯度而增加送风量的问题，并且能提供比节流型末端更多的制热模式可供选择，但同时也带来了一些其他问题，如噪音问题、风机电机所产生的维修与接线问题以及增加了能耗等。这些利弊正好和节流型末端使用情况相反，因此在系统设计时，应根据项目的不同特点，作出相应的选择。变风量系统的加热问题在越来越多的空调设计中，都存在内区和外区的空调负荷全年变化不一致的情况，这要求暖通工程师在系统设置上要采取相应的措施。一般在工程上有2种做法，一种是内外区分离系统，另一种是内外区组合系统。所谓内外区分离系统，是指内区用单制冷的变风量系统，外区(周边)采用单暖或制冷供暖系统，由独立的周边采暖水系统补偿建筑物因热辐射损耗的能量。典型的变风量系统在周边加热的同时，全年实行冷循环，对内区的所有区域实行风冷，采暖水系统是根据整个大楼的考虑设计的，而不是对各个分立的单元进行独立的手动和自动控制。常用的内外区分离系统的外区部分通常包括：定风量周边制冷加热系统、风机盘管系统、周边诱导系统等，见图10。内外区组合系统，顾名思义是在1个系统内组合了内区和外区。外区的控制系统是由内区扩展而成。内区是单制冷的变风量系统，外区是单制冷变风量末端加上末端再热系统组成的周边区域控制系统。以上这些形式各有各的特点，在工程上也都有所有。只是相对说来，内外区组合系统由于结构简单因此适应面较广，但是它的室内气流效果却较差。尤其对于采用电加热的末端，因为装置安装在风管内而极易引起火灾。本设采用的内区单制冷变风量系统带独立周边供热系统的最大特点是可以明显降低风机能耗。我们知道，在无人的情况下，定风量系统的风机马达仍会照常动转，所以独立的周边空调系统比周边供热系统耗能更多。另外需要提醒大家注意，在这个工程进行试运行时，我们进行了设计回访。回访中我们发现，在开敞式办公室内，由于采用了大量流行的钢制家具和金属隔断，使供热系统的二次辐射热现象非常严重当供热系统一运行，家具和隔断的温度很快就升高，而使置身其中的工作人员感到极度不适。因此在工程设计中如何有效避免二次辐射热影响非常重要。这一点容易被易视，但是周边供暖设计的关键，直接关系到室内效果，希望大家重视。中央空调机组的布置前述的中央空调机组是典型的双风机布置形式，如图4所示。在变风量的应用中，为了保证室内压力的平衡，必须同时对送回风机进行控制。一般而言，送回风机采用同一型号风机，其中回风机需不断追踪送风机变化，用以消除由此而引来的建筑物内部压力的波动。为达到这一目标，根据要求的精度不同有两种方案可供选择。一是用同一个静压信号(送风管上的或室内的)来同时控制送回风机，使之动作协调。这种方法简单，造价低但精度差。另一种方案则如在前文"静压的控制"中所述，可以较好地保证建筑物的正压要求；但是安造价高，维修要求严，因此应用也受到很大限制。实际上，在美国SMACNA出版的《空调系统应用》中还有介绍了一种更简单的双风机的布置形式，在静压要求不高的变风量系统中可以达到更好的控制效果。在这里推荐给大家。我们不妨将这种系统称为送一排双风机系统，以示区别于上面所说的送一回双风机系统。送一排双风机布置形式见图11。从图上看，这两种布置的最大差别在于排风机和回风机设置上的不同。理论上讲，单独的排风机和回风机对室内静压的控制是不分轩轾的。但双风机系统中，设置排风机却比设置回风机有更大的优越止性，简要分析如下：a.控制环路单一。在关断式变风量系统中，排风机用于室内压力控制简单便宜，每1个参数都同1个变量控制，不存在功能重复和矛盾的情况，而这一点回风机无法做到。可从3个必要的控制环路做比较(表7)。表7 控制环路比较控制环路送一排双风机系统送一回双风机系统室外/回风风阀由混风温度控制由混风温度控制送风机由送风静压控制由送风静压控制排风机和排风阀由室内压差控制(排风机的启停 由排风阀驱动器上的中间继电器开关控制)可用排风机和排风阀，但精度低；要提高精高，则需回风机追踪送风机变化，根据送、回、排风量大小业调节回风机b、稳定性高。排风机较之回风机更容易达到系统的稳定，这是由于排风吸入点和新风吸入点静压相近的原因，这提高了回风阀风量的调节能力。图12模拟显示了送一回双风机布置中各点的静压情况。假设在新风阀全开时，送风机在A点抽成一个负压 （-150Pa）用以克服新风阀的阻力损失，另一方面，回风机在B点形成150Pa正压用于克服排风阀和风罩阻力，在这种情况下，在回风阀两侧将形成1个300Pa的压差。当回风阀稍微开大后，大量的空气将回至空调器混合段，而不是排走，这将减少新风补充量，导致室内压力加大。图11则模拟显示了送一排双风机布置中各点的静压情况，和前者比较，A和B形成的静压可能相等，使回风阀两侧压差几乎为0，回风阀的调节性能得到极大的改善，为更精确的压力控制提供了可能。压力损失小。排风机在系统中只用来克服排风阀和风口的阻力损失，因此它的风压要求不高。而在回风机系统中正好相反，在很多用于回风能量消耗的地方，它包括风机调速装置的损耗、空气进入排风段的损耗和回风阀的损耗等。节约能量。当新风阀在最小位置时，排风机系统中的排风机应该关掉，和边疆工作的回风机系统比较可以明显地节省能耗。另外，排风机的启停对建筑物的压力变化不能产生明显影响，而回风机的启停则相反，使建筑物的压力产生巨大波动。综上所述，在变风量系统中，用排风机来控制室内压力有许多潜在的优点，它可以提高空调系统的工作效率，并能降低投资，是值得推广的双风机系统。如何保证最小新风正如本设计一样，常用的新风补给方式都是压力相关式。这种方式要求使用1个新风阀，并用机械设定来限制阀门完全关闭。而阀门的最小开度需在系统平衡后，通过手动的方法设定，以满足室内最低通风要求。在变风量系统中，使用这种方式有一个明显的缺陷：由于风机转速是根据室内负荷变化的，当转速下降后，由于系统动压的正是降，新风通风量会有显著减少。我们知道，转速的平方和动压成正比，转速下降一平地，将使动压下降3/4。由此引起的新风量大量减少，使变风量系统在低负荷运行时的新风量多数都不能达到设计要求。为了避免这种情况发生，在变风量系统设计时应考虑送风量变化后新风的补尝问题。工程上把这种新风补给方式称为压力无关式。图13是常见的压力无关式新风补给系统图。和压力相关式比较，硬件增加了1个流量传感器和1个回压风机。仍然保留的电动新风阀将根据流量传感器的新风风量信号，调节阀门的开度，保证系统新风补给量不低于最小设计值。当风机减速时，由于风量的大幅减少，将使流量传感器两侧的压差变得很小，这种很小的压差会使传感器的工作变得极芭度不稳定，从而直接影响阀门动作。为了避免这种现象的出现，在管路上加设了加压风机，这样不管混合箱内的静压高低，新风都将顺利补充。风管静压的测量风管静压的测量在变风量系统设计中，由于受到专业交叉的影响，往往不能引起暖通或电气工程师重视，而极易造成静压传感器位置设置不合理，从而影响整个系统使用效果。实际上，如何正确测量风管静压对风管静压的控制举足轻重，是实现变风量节能控制的关键。由于同一流量下风管内各点的风速并不完全相同，使用单点空速管测量静压对管道总风管而难以得到十分精确的数值，因此必须使用多点空速管和流量传感器来测量风压，然而投入费用高与校正维持困难又限制了这种方法的广泛应用。设计人员在系统设计是，最直观简洁的办法是把与变风量末端有关的风管内各点的静压标在图纸上，从理论上讲，对于安装压力相关式末端的系统，静压传感器应装于风管的平均压力处，这一点风量的变化对压力的影响相对最小而安装压力无关式末端的系统，静压传感器则最好置于最大压力损失的管道末端，以保证在维持末端最小风量时，最大限度地节约风机功耗。然而在实际的管道系统中，风经过不同的管路和附件会造成不同的压力损失，这种情况很难准确估计，使计算依据变得很不可靠，因此对要求较高的系统有的会采用实测的方法来重新定位静压传感器，一般首选的位置是在风机距管道末端2/3至3/4处。另外作为对静压传感器的补充，在风机出口处应安装1个高限静压控制器。一旦防火防烟风门关闭时，可替代远处的静压传感器，立即切断风机。结束语变风量空调系统的应用在国外已经研究多年，技术日臻完善，而在我国则处于刚起步的阶段。通过国际间的技术交流和合作，笔者有机会接触到他们先进的理论思想和应用产品，并在建设方上海AT&T光张公司的大力扶持下，以产品引起家、国内设计和调试的模式，进行变风量系统应用的有效益尝试。值得一提的是，国内合作伙伴––––香港柏利加公司，作为空调自控系统的供货商，在变风量系统现场调试时给予了我们充分而又有经验的合作，从而保证了系统能够顺利投入运行。既然是一种尝试，工作中的失误在所难免，笔者真心希望能通过这样一种形式，将我们正反两方面的经验教训和心得体会自动告诉大家，供大家在工程中借鉴。同时，文中如有不妥之处欢迎大家指教。