VAV空调系统在超高层建筑中的应用

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。