導語：變風量空調(diào)設計管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

提要討論了變風量空調(diào)系統(tǒng)設計中的新風、噪聲、氣流組織、房間正壓、末端裝置的選擇以及系統(tǒng)控制方法等問題，并提出一些參考建議。

關鍵詞變風量空調(diào)系統(tǒng)設計討論

AbstractDiscussessomeproblemsencounteredinthedesignofVAVsystems,includingoutsideair,noisecontrol,airdistribution,spacepositivepressure,terminaldevicesselectionandsystemcontrolstrategies.

Keywordsvariableairvolume,airconditioningsystem,design,discussion

1變風量系統(tǒng)簡介[1]、[2]

變風量系統(tǒng)（variableairvolumesystem）本世紀60年代誕生在美國。變風量技術(shù)的基本原理很簡單，就是通過改變送入房間的風量來滿足室內(nèi)變化的負荷。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間在部分負荷下運行，所以，風量的減少帶來了風機能耗的降低。變風量系統(tǒng)出現(xiàn)后并沒有得到迅速推廣，當時美國占主導地們的仍是定風量系統(tǒng)加末端再熱和雙風道系統(tǒng)。西方70年代爆發(fā)的石油危機促使變風量系統(tǒng)在美國得到廣泛應用，并在其后20年中不斷發(fā)展，已經(jīng)成為美國空調(diào)系統(tǒng)的主流，并在其他國家也得到應用。

變風量系統(tǒng)有如下優(yōu)點：

·由于變風量系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送入房間的風量來適應負荷的變化，同時在確定系統(tǒng)總風量時還可以考慮一定的同時使用情況，所以能夠節(jié)約風機運行能耗和減少風機裝機容量。

·系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴建，尤其適用于格局多變的建筑。

·變風量系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，它具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點，可以利用新風消除室內(nèi)負荷，沒有風機盤管凝水問題和霉變問題。

圖1是一個典型的單風道變風量空調(diào)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，除了送回風機、末端裝置（VAVterminal）、閥門及風道組成的風路外，還有五個反饋控制環(huán)路--室溫控制、送風靜壓控制、送回風量匹配控制、新排風量控制及送風溫度控制。

圖1單風道變風量空調(diào)系統(tǒng)

在供冷季中，當某個房間的溫度低于設定值時，溫控器就會調(diào)節(jié)變風量末端裝置中的風閥開度減少送入該房間的風量。由于系統(tǒng)阻力增加，送風靜壓會升高。當超過設定值時，靜壓控制器通過調(diào)節(jié)送風機入口導葉角度或電機轉(zhuǎn)速減少系統(tǒng)的總送風量。送風量的減少導致送回風量差值的減少，送回風量匹配控制器會減少回風量以維持設定值。風道壓力的變化將導致新排風量的變化，控制器將調(diào)節(jié)新風、回風和排風閥來保持新排風量。

在冬季，對于有內(nèi)外區(qū)的建筑，內(nèi)區(qū)繼續(xù)供冷，外區(qū)末端裝置只提供最小風量以保證新風氣流組織，由末端再熱裝置或其他供暖系統(tǒng)供熱。

變風量系統(tǒng)不僅限于圖1所示的單風道節(jié)流型這一種形式，還有旁通型、雙風道等形式。廣義地講，只要是風量變化的全空氣系統(tǒng)都可以稱作變風量系統(tǒng)。

我國在80年代初曾經(jīng)引進過變風量系統(tǒng)，但由于對系統(tǒng)性能不夠了解，致使系統(tǒng)不能按設計要求運行。一時間變風量系統(tǒng)的應用和研究停頓了下來。近來，工程師又把目光轉(zhuǎn)向了變風量系統(tǒng)。筆者認為，這其中有兩大原因。一是國內(nèi)目前的定風量系統(tǒng)和風機盤管系統(tǒng)暴露出一些缺點。由于我國目前舒適性空調(diào)系統(tǒng)都是沒有末端再熱的定風量系統(tǒng)，所以，一個送風參數(shù)不能滿足不同房間的要求。風機盤管系統(tǒng)可以避免這個問題，但是凝水污染吊風機盤管系統(tǒng)可以避免這個問題，但是凝水污染吊頂以及霉菌問題同樣令人不能容忍。隨著室內(nèi)辦公設備的增加、房間使用功能的變化、房間格局的變化，空調(diào)系統(tǒng)也應當做相應改動，可是定風量系統(tǒng)和風機盤管系統(tǒng)改擴建較麻煩。二是受變風量系統(tǒng)節(jié)能的誘惑?？照{(diào)歷來是個能耗大戶，而其中風機能耗占較大一部分。因此，業(yè)主也希望采用變風量系統(tǒng)以節(jié)約運行費用。

雖然變風量系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但是據(jù)國外文獻介紹，大部分變風量系統(tǒng)或多或少地也暴露出一些問題。從用戶的角度看，主要有：

·缺少新風，室內(nèi)人員感到憋悶；

·房間內(nèi)正壓或負壓過大導致房門開啟困難；

·室內(nèi)噪聲偏大。

從運行管理方面看，主要有：

·系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，尤其是帶"經(jīng)濟循環(huán)（economizercycle）"的系統(tǒng)；

·節(jié)能效果有時不明顯；

此外，目前變風量系統(tǒng)還存在一些固有的缺點：

·節(jié)能效果有時不明顯；系統(tǒng)的初投資比較大；

·對于室內(nèi)濕負荷變化較大的場合，如果采用室溫控制而又沒有末端再熱裝置，往往很難保證室內(nèi)濕度要求。

對一個系統(tǒng)來說，問題并不一定時時刻刻都存在，可能在某個工況發(fā)生在另一個工況又消失了。

從表面上看，似乎變風量系統(tǒng)只不過比定風量系統(tǒng)多了一些末端裝置和風量調(diào)節(jié)功能?？墒牵鸵驗樽冿L量系統(tǒng)風量的變化和增加的末端設備，使得變風量系統(tǒng)從方案設計到設備選擇、施工圖設計、直到施工和調(diào)試都具有不同于定風量系統(tǒng)的特殊性。變風量系統(tǒng)存在的這些問題和缺陷，其原因是多方面的。有的可能需要一定的技術(shù)支持才能解決；而有的可能通過空調(diào)系統(tǒng)設計人員的精心設計就可以避免。

2變風量末端裝置

末端裝置是改變房間送風量以維持室內(nèi)溫度的重要設備。末端裝置有如下幾種分類方法。

按照改變風量的方式，有節(jié)流型和亮度通型。前者采用節(jié)流機構(gòu)（如風閥）調(diào)節(jié)風量；后者則是通過調(diào)節(jié)風閥把多余的風量亮度通到回風道。

按照是否補償壓力變化，有壓力有關型（pressuredependent）和壓力無關型（pressureindependent）。從控制角度看，前者由溫控器直接控制風閥；后者除了溫控器外，還有一個風量傳感器和一個風量控制器，溫控器為主控器，風量控制器為副控器，構(gòu)成串級控制環(huán)路，溫控器根據(jù)溫度偏差設定風量控制器設定值，風量控制器根據(jù)風量偏差調(diào)節(jié)末端裝置內(nèi)的風閥。當末端入口壓力變化時，通過末端的風量會發(fā)生變化，維持原有的風量；而壓力無關型末端可以較快地補償這種壓力變化，維持原有的風量；而壓力有關型末端則要等到風量變化改變了室內(nèi)溫度才動作，在時間上要滯后一些。價格上，壓力無關型要比壓力有關型高一些。

按照有無末端混風機來分，有帶風機和不帶風機兩種末端。帶風機的末端可以在小風量或低溫送風系統(tǒng)中保證室內(nèi)一定的氣流組織。按照風機和一次風的關系，帶風機的末端又可分為帶并聯(lián)風機的末端裝置（parallelfanpoweredterminal）和帶串聯(lián)風機的末端裝置（seriesfanpoweredterminal）。

按照控制方式分，有電動、氣動和自力型。電動的末端還有模擬型和直接數(shù)字控制型兩種。

另外，末端裝置還可以附設消聲和再熱水功能。

3是否采用VAV

變風量系統(tǒng)適合多房間且負荷有一定變化的建筑。對于負荷變化較小的建筑物，采用變風量系統(tǒng)的意義不大。每種系統(tǒng)形式式都有它的優(yōu)點和缺點，不存在十全十美的系統(tǒng)。比如，變風量系統(tǒng)容易產(chǎn)生噪聲問題，那么對于影劇院和電臺錄音棚這類聲學效果要求較高的場合，最好不要采用變風量系統(tǒng)。對某一系統(tǒng)優(yōu)劣的評價關鍵在于實際運行顯現(xiàn)出來的優(yōu)點多還是缺點多。設計人員在方案設計（概念設計）階段所做的工作主要是綜合各方面因素--建筑物用途、建筑格局、室內(nèi)負荷變化特點、工程造價、系統(tǒng)運行維護以及業(yè)主結(jié)將來改擴建的考慮等等，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，權(quán)衡利弊?？傊欠癫捎米冿L量系統(tǒng)要因地制宜，不能為了用而用。

4設計中幾個值得注意的問題

4．1變風量比

空調(diào)系統(tǒng)全年大部分時間運行在部分負荷工況下，也就是說，變風量系統(tǒng)的風機、風道以及末端的風量大部分時間都處于最大風量和最小風量兩種極限狀態(tài)之間。根據(jù)經(jīng)驗，如果在這兩種極限狀態(tài)下不發(fā)生問題，那么基本上可以保證系統(tǒng)大部分時間運行正常。最小設計風量與最大設計風量之比定義為變風量比（Kv）。一般地，房間的Kv值最好不要小于0.4～0.5，否則容易導致房間氣流組織惡化、噪聲和通風問題；系統(tǒng)的Kv值最好也不要小于0.4～0.5，否則會導致系統(tǒng)新風嚴重不足以及控制不穩(wěn)定等問題。

一般來說，房間的最大設計風量比較容易確定，面對于像會議室、影劇院、餐廳這類負荷變化不確定的地方，確定最小設計風量相對要困難一些。其實，在確定最小風量時除了要考慮負荷變化特點之外，還要考慮房間氣流組織和室內(nèi)空氣品質(zhì)要求。房間送風量太小會產(chǎn)生冷風下沉、新風不足、換氣次數(shù)不夠等問題。為保證風速的測量精度，壓力無關型末端裝置也有最小風量要求。

另外，對于采用燈具回風的房間，一部分燈光負荷沒有直接進入房間，而是被回風帶走，提高了送回風溫差，計算風量是不能包括這部分負荷。所以，在確定設計風量時，還要考慮房間回風方式的影響。

不論是房間還是系統(tǒng)，變風量比都是表征變風量系統(tǒng)一個比較重要的動態(tài)特性參數(shù)。

4．2新風問題[1]、[3]

圖2是一個典型的定風量系統(tǒng)的經(jīng)濟循環(huán)系統(tǒng)（economizercyclesystem）①。在過渡季，通過調(diào)節(jié)新風、回風和排風三個閥門的開度來改變新風量以維持一個混風溫度。這種做法是為了縮短冷機的開啟時間。這里姑且不談經(jīng)濟循環(huán)系統(tǒng)在定風量系統(tǒng)中能否正常運行，不過單純地像圖2那種做法在變風量系統(tǒng)中肯定無法保證新風量。圖3給出了一個系統(tǒng)的壓力分布圖，其中b表示設計工況，c為50%設計風量時的情況?？梢钥闯觯斂傦L量減少時，從而導致新風減少。

圖2定風量經(jīng)濟循環(huán)系統(tǒng)

圖3系統(tǒng)壓力分布圖

對于采用混風的空調(diào)系統(tǒng)，不論是定風量系統(tǒng)，還是變風量系統(tǒng)，新風量在各個房間是按負荷分配的。也就是說，即使總新風量達到要求，有的房間也會有新風不足的問題。對于變風量系統(tǒng)，由于送入房間的風量是變化的，所以房間的新風量必然也是變化的。如果為了滿足這些房間的要求，總新風量將會增加，甚至在有的時候可能超過需要的送風量。為此，ASHRAE標準62-1989提出，在一定的新風量下，總回風中二氧化碳的含量不一定超標，可以利用回風以減少總新風量。該標準給出了修正總新風量的計算式，

Y=X/（1+X-Z）（1）

其中：Y--修正后的總新風量與總值送風量之比；

X--未修正的總新風量與總送風量之比；

Z--各房間中，新風量與送風量之比的最大值。

ASHRAE標準62-1989只回答了如何確實總新風量問題?？墒?，對于變風量系統(tǒng)，送入房間的風量是變化的，房間的新風量必然也是變化的。新風量的問題就更加突出了。所以，在新風要求很高的場合，可能要單獨敷設新風道。這樣，風道占用建筑的空間就要增加了。

所以，變風量系統(tǒng)中，新風主要存在三方面的問題：總新風量的控制，總新風量的確定和新風的分配。

4．3噪聲問題[1]

在變風量系統(tǒng)中，比較大的噪聲源除了送、回（排）風機外，還有變風量末端裝置。流過末端入口的風速都比較高，因為壓力無關型的變風量末端都帶有風速測量傳感器，這些傳感器一般要求風速高于一定數(shù)值才能保證測量準確。這是末端裝置產(chǎn)生較高噪聲的一個原因。一般的節(jié)流型末端是靠調(diào)節(jié)閥片開度來改變風量的，所以當閥片關小的時候，流經(jīng)閥片的風速也增加了，所以，閥門調(diào)節(jié)也是一個產(chǎn)生噪聲的根源。

末端裝置產(chǎn)生了噪聲通過送風和外殼傳入室內(nèi)，前者稱為送風噪聲（dischargenoise），后者稱為輻射噪聲（radiatednoise）。在末端裝置的產(chǎn)品樣本中，都列有詳細的噪聲數(shù)據(jù)供設計者參考。一般，末端裝置產(chǎn)生的噪聲隨型號增大而增加，隨前后壓差的增加而增加。由于變風量系統(tǒng)的運行工況是變化的，勢必室內(nèi)的聲壓級要隨之變化。一般來說，人耳對穩(wěn)定聲壓級的噪聲環(huán)境有一定的適應能力，長時間后，人的感覺就不很明顯了。但是，當壓級的變化達到5dB，人的耳朵就能較清楚地感覺到。這就是為什么在有的變風量系統(tǒng)中，室內(nèi)人員有時候能聽到噪聲，而有時候又感覺不到。

對于噪聲問題，筆者提出以下幾點建議供讀者參考。

①校核每個末端裝置在最小、最大風量下產(chǎn)生的噪聲。

②對于噪聲要求較高的場合（如NC35以下），采用變風量系統(tǒng)要謹慎，而帶風機的末端通常用在NC40以上的場合。

③因為末端的型號越大噪聲也越大，所以，最好選用入口直徑不大于300mm的末端裝置。

④盡量把末端裝置安裝在房間外面（如走廊）。如果只能裝在室內(nèi)且噪聲又超標，應與建筑工種協(xié)調(diào)，考慮采用消聲效果好的吊頂材料或其他措施。

⑤末端裝置出風口到房間送風口間的風道壓力損失不要超過50～60Pa。否則，在低負荷工況會導致末端裝置前后壓差較大，從而使室內(nèi)噪聲級變化較大。

⑥房間設計噪聲聲壓級最好比要求的低大約5dB。

4．4氣流組織

一般的空調(diào)系統(tǒng)的送風口都是定截面的，導葉角度也很少改變，所以當風量減少時，勢必影響室內(nèi)氣流組織。

國外通常采用空氣分布特性指標ADPI[14]來評價房間的氣流組織性能。該指標綜合考慮了空氣溫度、氣流速度和人的舒適度三方面的因素。如果ADPI=100%，表示全室人員都感到舒適；ADPI達到80%，即可認為是滿意的氣流組織效果。60年代美國堪薩斯大學對幾種風口進行了氣流組織試驗，結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯鲈谧冿L量送風的情況下，條縫散流器在較大的風量變化范圍內(nèi)，ADPI均可保持在80%以上，說明這兩種送風口的性能較為理想。

圖4幾種風口的氣流組織試驗結(jié)果

1圓形散流器（2）2側(cè)送風口（1個）3條縫形散流器（2個）

燈具形散流器（4個）--40W/m2，---80W/m2

4．5房間正壓度

由于變風量系統(tǒng)的新排風量和房間的送回風量是變化的，所以房間的正壓也是波動的，不像定風量系統(tǒng)那么穩(wěn)定。這個問題如果處理不好，會發(fā)生房間門開啟困難、門縫和窗縫滲風嚴重等問題。

房間正壓度與系統(tǒng)送回風匹配控制、新排風控制和房間的送回風方式有關。其中，房間的送回風中，進入房間的送風支道上都安裝有末端裝置，而回風道上是很少裝末端裝置的，這樣，為了保證房間正常壓力，國外經(jīng)常采用吊頂回風，這種做法的回風道內(nèi)壓力的變化對室內(nèi)壓力影響較小。如果只能采用風道回風，就一定要減小回風風速，盡量減小回風道上相距最遠的兩個回風口間的壓降。

4．6末端裝置的選擇

末端裝置的種類繁多，而不同廠家的產(chǎn)品還各具特點。在種類選擇時，應充分考慮末端裝置的聲學控制性能以及房間功能要求。在尺寸選擇時，一般在設計最大風量的基礎上還要考慮一定的裕量以滿足將來發(fā)展的需要。但是，末端選型不要過大，選型過大會減小風閥的調(diào)節(jié)范圍，降低調(diào)節(jié)能力，極易導致末端風閥在小風量時產(chǎn)生振蕩。

另外，在末端選型問題上一直存在一個爭論即壓力有關型和壓力無關型末端哪個好。一種觀點認為，壓力無關型末端好，反應快，室溫波動小。另一種對立觀點認為，正因為壓力無關型末端反應快，才容易造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，房間的熱慣性較大，一定程度的壓力變化對房間溫度影響較小，所以，壓力有關型反而會比壓力無關型更穩(wěn)定。

到底誰優(yōu)誰劣還需要大量工程實踐和研究才能得出結(jié)論。不過，由于壓力無關型末端比壓力有關型末端多了一個風速測量裝置（如均速管），所以設計時通常要考慮入口前有足夠長的直管道，同時施工和運行管理水平要求也較高（如管道吹灰，更新過濾器）。當然，壓力無關型末端的價格也較高。

5變風量系統(tǒng)的控制

變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計和控制系統(tǒng)的設計是密不可分的。前面提到，圖1所示的變風量系統(tǒng)中采用了房間溫度控制、送風量控制、送回風風量匹配控制、新排風風量控制和送風溫度控制5個控制環(huán)路。直接數(shù)字控制DDC雖然不一定采用反饋環(huán)路控制，但是也包含這5部分控制內(nèi)容。它們是變風量空調(diào)控制系統(tǒng)的必要組成部分。當然，系統(tǒng)不定期會有預冷、預熱等其他控制。

5．1VAV控制系統(tǒng)的組成

5．1．1房間溫度控制

本文第2部分已經(jīng)介紹過了，在此不再贅述。

5．1．2送風量控制

在變風量系統(tǒng)中，通常根據(jù)靜壓傳感器的信號來感知系統(tǒng)風量的變化，并通過控制器調(diào)節(jié)風機送風量。靜壓控制器通過調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速或入口導葉來恒定靜壓控制點的靜壓值，以滿足以下游風道、末端裝置及送風口的壓力損失。恒定靜壓的目的是保證任何一個末端入口的設計資用壓力。由于要恒定靜壓，送風機不能無限制地減少風量，所以風機功耗并不與風量的3次方成正比。由于存在風道阻力損失，靜壓傳感器越靠近管路末端，靜壓設定值就越小，就越能節(jié)約風機功耗。我們希望將靜壓傳感器放在系統(tǒng)最不利的末端入口。由于變風量系統(tǒng)動態(tài)特性，實際上不容易定義一個最不利的末端裝置。任何一個都可能成為最不利。ASHRAE建議，在使用壓力無關型末端的場合，把靜壓傳感器放在送風機到系統(tǒng)末端的2/3處[5]。筆者認為，這只是個折衷的考慮。不過，對于中小規(guī)模的低速送風系統(tǒng)，風道遠近壓差不大太大，所以矛盾不很突出。

5．1．3新排風風量的控制

前面說過，系統(tǒng)風量的調(diào)節(jié)會導致總新風量的變化，為此，在需要維持新風量不變的場合，有必要采取恒定新風量的措施，下面列舉兩種：

①將最小新風道和經(jīng)濟循環(huán)新風道分開，分設新風閥，并在最小新風道上安裝流量傳感器，以此來調(diào)節(jié)3個風閥的開度，維持最小新風量。通常，為保證測量精度，流量傳感器前后要保證一定的直管段[6]。但是，由于現(xiàn)場情況比較復雜，經(jīng)常很難完全滿足所要求的直管段。這樣，必然對測量和控制效果產(chǎn)生很大影響。據(jù)說，現(xiàn)場最好的測量準確度只有20%左右[1]。

②混風壓力變化是造成新風量變化的直接原因，所以，恒定新回風混合箱內(nèi)壓力就能夠保證新風量。在需要最小新風量的時候，關閉經(jīng)濟循環(huán)新風閥，通過調(diào)節(jié)回風閥來恒定混風壓力；在過渡季的時候，由混風溫度控制器調(diào)節(jié)經(jīng)濟循環(huán)風閥的開度，隨著新風量的增大，混風壓力減小，這時，混風壓力控制器關小混風閥直至完全關閉，整個系統(tǒng)采用全新風[1]，[7]。雖然這種方法原理簡單，但實際上很難實現(xiàn)，因為混風箱內(nèi)氣流很亂，壓力極不穩(wěn)定，壓力測點不容易選擇，而且，可能容易產(chǎn)生新風量控制和風機風量控制的耦合，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。

前面提到的兩種方法都是為了恒定新風量。有人認為，新風主要用于保證室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ），可以采用以室內(nèi)CO2濃度來控制新風量的辦法。這種方法適用于新風品質(zhì)較差的地區(qū)，如夏季空氣濕熱，冬季干冷。不過，CO2深度達到要求并不能代表室內(nèi)空氣品質(zhì)合格，室內(nèi)還會存在其他易揮發(fā)性污染物[1]。

采用送回風機的系統(tǒng)，回風閥前后壓差很大，風閥很難調(diào)節(jié)。所以有人提出用排風機取代回風機，如圖5所示。這樣，回風閥前后都是負壓，且壓差較前者小很多。排風機可由新、排風流量計或室內(nèi)壓力來控制。

圖5排風機取代回風機后的壓力分布圖

新風問題與建筑物負荷特點、系統(tǒng)形式及室外氣象條件等很多因素有關。上述方法或設想，從控制邏輯上可能是可行的，實際當中卻未見得適用于任何系統(tǒng)。對于某一特定建筑，很有必要具體分析系統(tǒng)的夏季工況、冬季工況及過渡季經(jīng)濟循環(huán)工況。

5．1．4送回風風量匹配控制

送風量隨負荷變化，回風量也要隨之變化，這樣才能保證房間的正常壓力。由于房間向外滲風和廁所排風，回風量要比送風量小。下面是幾種目前常用的風量匹配控制方法[9]：

·一種最簡單的控制方法是送風機和回風機都由一個送風靜壓控制器來調(diào)節(jié)。當負荷減少時，送回風量按同一比例減少。這樣送回風量的差值也減少了，從而導致新排風量不平衡。不過，筆者認為，對于變風量比不太小的系統(tǒng)，問題可能不大。

·回風機由放在新回風混合箱里或房間內(nèi)的靜壓控制器控制。前面說過，新回風混合箱里氣流太亂，不易測量；而房間正壓一般很小，容易受干擾。

·在送風和回風風道上安裝風量計，并用一個控制器控制二者的差值來解決這個問題。由于現(xiàn)場情況復雜，風量常常無法測準。

5．2系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性

在實際工程中，像圖1那樣采用多個環(huán)路的控制系統(tǒng)，每個環(huán)路單獨工作都正常。但是，當幾個控制系統(tǒng)都工作時，整個系統(tǒng)就會出現(xiàn)不穩(wěn)定。比如，當某個房間的溫度下降，該房間末端裝置的風閥就會關小，從而導致系統(tǒng)靜壓升高，其他房間的送風量增加。這時，這些房間的末端裝置的風閥就會關小以恒定各自的送風量。這將導致系統(tǒng)靜壓進一步升高。當達到某一程度，靜壓控制器就降低送風機的轉(zhuǎn)速減小風量，回風機風量也隨著減少。系統(tǒng)靜壓又回落到原來的水平，那么各個末端風閥又開始開大。由于系統(tǒng)壓力的變化，必須導致新風量的變化，從而導致送風溫度的變化，控制器就會調(diào)節(jié)三個風閥的開度。由于閥位的變化將致使整個系統(tǒng)的靜壓和流量發(fā)生變化。這時，系統(tǒng)處在一種頻繁的調(diào)節(jié)當中。風閥時而開大時而關小，送進區(qū)內(nèi)的風量也是忽大忽小[10]。

很多人認為DDC比反饋控制優(yōu)越?？墒牵瑢嶋H工程中DDC也同樣遇到了穩(wěn)定性問題。

造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因是什么呢？如何解決呢？

有人認為是多個控制環(huán)路之間的相互作用（interaction），建議設計時不要選用壓力無關型末端，而選擇壓力有關型的末端。這樣等于減少了環(huán)路數(shù)量，可能會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性[10]。一些系統(tǒng)管理人員干脆拆掉新排風控制，以犧牲新風來換取系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。

還有人認為是末端裝置選擇過大以及末端入口壓力過大。建議合理選擇末端，仔細進行風道計算。

實際的空調(diào)系統(tǒng)千差萬別，發(fā)生不穩(wěn)定問題的原因肯定也是多方面的。不過，筆者認為，單就系統(tǒng)控制而言，除了變風量系統(tǒng)本身的強動態(tài)特性，空調(diào)系統(tǒng)中的非線性環(huán)節(jié)以及多個反饋控制環(huán)路之間的耦合可能是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的兩個重要原因。

為了全面提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、最大限度地節(jié)約能量，出現(xiàn)了一個新概念，就是所謂的基于末端裝置的變風量系統(tǒng)TRAV(terminalregulatedairvolumesystem)[11][12]。其基本原理是，將末端裝置送風溫度、溫控器讀數(shù)、風量及閥位信號都送入一個中央控制器，由它來統(tǒng)一計算后再調(diào)節(jié)送風狀態(tài)點（送風機工況點以主表冷器后送風溫濕度）。筆者認為，這種控制方法需要解決兩個關鍵問題，即送風狀態(tài)點的預測和所需送風狀態(tài)的實現(xiàn)。如果能比較好的解決這兩個問題就可以避免多個環(huán)路之間的相互作用，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

變風量系統(tǒng)能否正常運行在很大程度上要依靠控制系統(tǒng)，然而目前的控制手段還不很成熟。實際工程中確實有相當一部分系統(tǒng)不有按照原先設計的那樣運行。不過，將空調(diào)系統(tǒng)設計和控制系統(tǒng)設計兩部分融合起來，同時考慮，針對不同的系統(tǒng)設計實施切實可行的控制策略，還是可以設計出成功的變風量系統(tǒng)的。那種由建筑設備設計人員先設計空調(diào)部分，再由控制工程人員或公司承包控制部分的做法似乎是行不能的。

6總結(jié)

變風量系統(tǒng)設計比定風量系統(tǒng)容易還是難呢？

有這樣一種認識：雖然變風量系統(tǒng)的工況是不斷變化的，但不知道風道里氣流的壓力、流量具體是怎么變化的，所以無法、也沒有必要仔細計算和設計風道，況且壓力無關型變風量末端又能夠自行補償上游氣流壓力的變化，末端裝置的尺寸選擇過大、風道大了小了都不會出問題。

不用仔細作風道計算和設備選擇，設計當然簡單了，可實際并非如此。此是由于變風量系統(tǒng)工況隨時變化，原先定風量系統(tǒng)設計那種以設計日為基礎的方法似乎在這行不能，需要引入動態(tài)分析設計的思想和方法。不僅需要考慮設計日情況，還要分析過渡的工況，既要計算最大負荷，又要計算最小負荷，甚至必須進行全年分析。否則，系統(tǒng)將來可能會產(chǎn)生大問題，比如前面提到的新風不足和噪聲偏大。定風量系統(tǒng)設計同樣需要考慮新風、噪聲和全年運行調(diào)節(jié)等問題。但是相對而言，變風量系統(tǒng)分析計算的工作量和難度要大得多。從這個意義上說，變風量系統(tǒng)的設計向設計人員、向原有的設計思想和設計方法提出了挑戰(zhàn)。

變風量系統(tǒng)雖然已經(jīng)發(fā)展了30年，但是技術(shù)還不很成熟，還存在不少問題亟待解決。本文的一些建議和觀點只是筆者的管窺之見，僅供參考。變風量系統(tǒng)有很強的動態(tài)特性，加之空調(diào)系統(tǒng)固有的非線性，使問題的解決變得非常困難。頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的做法，菜譜式的表態(tài)分析和設計的方法不會從根本上解決問題。設計人員要想使系統(tǒng)運行中少出或不出問題，就需要對變風量系統(tǒng)的特性有足夠的認識，并能夠做出較準確的定量分析?？赡壳斑@方面的研究還比較滯后，設計人員在設計時缺少有效的分析計算手段。國內(nèi)變風量系統(tǒng)的實踐正在興起，迫切需要可行的、有效的輔助設計的分析方法（designmethodbyanalysis）。

參考文獻

1ChenSteve,StanleyDamster.VariableairVloumeSystemforEnvironmentalQuality.Mcgraw-HillCompany,1996.

2電子工業(yè)部第十設計院，空氣調(diào)節(jié)設計手冊（第二版），北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995。

3HainesRoge,VentilationAir,theEconomizerCycle,andVAV.Heating/Piping/AirConditioning,Oct1994.

4WendesHerb.SupplyoutletsforVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Feb1989.

5ASHRAEHandbook/HVACSystemsandEquipment,1996.

6HainesRoger.OutsideAirVolumeControlinaVAVSystem.Heating/Piping/AirConditioning,Oct1986.

7GravesLarry.VAVMixedAirPlenumPressureControl.Heating/Piping/AirConditioning,Aug1985.

8AveryGil.VAVEconomizerCycle:Don''''tUseaReturnFan.Heating/Piping/AirConditioning,Aug1984.

9HainesRoger.ControlStrategiesforVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Sept1984.

10AveryGil.TheInstabilityofVAVSystems.Heating/Piping/AirConditioning,Feb1992.

11HartmanThomas.TRAV-ANewHVACConcept.Heating/Piping/AirConditioning,July1986.

12GoswamiDave.VAVFanStaticPressureControlwithDDC.Heating/Piping/AirConditioning,Dec1986..

13WendesHerbet.VariableAirVolumeSystemManual.Prentice-Hall,1991.

14ASHRAEStandard.ANSI/ASHRAE113-1990.