智能化办公大楼变风量空调系统设计分析

摘要：变风量空调系统是节能性卓越、舒适性良好的全空气空调系统。其运行过程需要有适当的控制手段，以保证系统的节能效果和运行的稳定性。但针对这样复杂难控的对象，经典控制和现代控制都难以充分满足要求，所以需要借助于智能控制来全面实现。本文以某综合楼为研究对象，对该大楼空调设计的特点、设备配置及装修配合等方面进行了介绍，对变风量空调系统的常规控制等进行了探讨，同时时存在的问题进行了分析总结。

关键词：智能化办公楼;变风量空调系统;设计

智能建筑是信息技术与建筑技术结合的产物，概括地说，它是以建筑为平面，具有通信自动化、建筑设备自动化和办公自动化三者的智能化集成系统，它为人们提供舒适、安全、高效、方便的环境，空调自控系统是组成智能建筑很重要的一部分，特别是近年来控制技术的发展特别是微电子和计算机技术的发展，使空调仪表走向智能化，功能大量增加，为变风量空调技术的发展和实际应用提供了可靠的保证，从而为智能建筑提供高舒适低能耗的系统。

一、工程概况

某综合楼位于新疆库尔勒市，建筑面积约50000m²：由主楼、裙楼和附楼组成。其中主楼高33层，约140米，为主办公楼。-1～2层为大厅及休息厅，3～27层为普通办公区。28～32层为高管办公区，33层为接待中心，15层为避难层。也是空调竖向分区的设备用房。裙楼高2层。为餐饮及配套服务用房;附楼高3层，为会议由心及信息中心。本专业设计内容包括太楼空调系统、通风系统及防排烟系统。

二、变风量空调系统的常规控制

变风量系统的送风量和各空调房间的送风量都随着空调房间负荷的变化而不断变化，则相对于定风量系统而言，必定会提出更多、更复杂的控制要求。也只有实现了这些控制要求，该系统的运行才能平稳可靠，经济节能的优势才能充分发挥出来。可以说，VAV空调系统的运行性能好坏，在很大程度上依赖于VAV控制系统。

（一）基本控制要求

除单室或单区域的单区系统外，多区系统的基本控制要求一般有如下四方面：

1、各空调房间的室内温度控制

这是变风量系统的基本控制环节，包括变风量末端装置的控制和送风机的控制在内。这主要是通过控制末端装置以改变送入室内的风量，从而保持室内温度的相对稳定。

2、送风参数的控制

也就是对空气处理装置的控制。现在的变风量空调系统已突破单纯送风量调节的阶段，送风的温度也可变化，使两者都成为可调的参数。实现此类控制，就是在经济运行的基础上，既确保送风温度在符合设计要求的范围内波动，又让送风量紧紧跟随该系统的总负荷变化而变化。

3、空气的平衡控制

既使系统保持一个稳定的运行静压，也要各室内维持一定的正静压。前者对系统的运行可靠性十分重要，后者可防止室内负荷因新风侵入、室内空气外渗等而增加。

（二）末端装置的控制

基本是根据测得的各室温度与给定值的偏差，由设在各个房间内的温控器来控制末端变风量装置的送风量，达到补偿室内外干扰、维持室温的目的。由于變风量末端装置的送风量还与其入口处风道内的静压相关，系统中其它末端装置的调解也就会对它的实际送风量产生影响。因而对末端装置的控制分为三类：压力相关型、压力无关型和限制风量型。对此控制要求，常以直接的室内正压控制、风道静压控制和风量追踪控制三种方法实现。

（三）风机的控制

迄今为止，由于涉及风管路特性、风机工况和各空调房间空调负荷的变化等多种因素，变风量系统的风机控制尚无统一的控制方法。针对现在普遍使用的变频风机，变风量系统的风机控制通常有定静压法、变静压法、总风量法及最佳静压计算控制法等方法。

三、变风量空调系统的自控系统设计

变风量空调系统运行过程很需要有适当的控制手段，以保证系统的节能效果和运行的稳定性。而其主要任务是：自动调节送风量，适应房间空调负荷的变化;实现不同功能房间对室内不同温度参数的要求;自动调节送风机的转速以降低空调系统运行能耗。另外，变风量系统的运行工况是随时变化的，它必须依靠自动控制才能保证空调系统最基本的要求—适宜的室温、足够的新鲜空气、良好的气流组织、正常的室内压力。

其中应用较多也较典型的是单风道的变风量空调系统，变风量控制系统并不是仅在定风量系统上安装了末端装置和变速风机而已，而是还有一整套由若干个控制回路组成的控制系统。仅机组的变风量控制就包含了送风机的控制、回风机控制、新风量控制等诸多环节;变风量空调系统自动调节与控制的内容除上述的基本方面外，还特别包括了送风管路静压监测及风机风量的监测、连锁控制及送、回风机的风量平衡自动控制。

定静压和变静压控制方法尽管都能完成系统的基本控制要求，但两者均存在许多不足之处：定静压方法控制简单，但风机能耗较高，末端装置的阀位多处于偏小状态，相应地带来了噪声问题;变静压方法虽然能最大限度地节省风机能耗，但控制算法复杂，实现较为困难，尤其是市场上提供的控制装置基本上都不提供变静压的控制算法，需要控制人员现场编程、调试，工作量太大。此外，这两种方法因为使用压力控制，在根本上还都存在一个系统稳定性的问题。而风机总风量控制方法则是基于压力无关型的VAV末端研究出的一种简单易行的VAV空调系统的控制方法。它通过对末端装置环路的分析，发现各个末端的设定风量反映了该末端所带房间目前要求的总风量，并且体现了系统希望达到的流量状态，从而根据总风量和风机转速的正比关系来调节风机转速。

四、结语

对于智能化的高档办公楼，由于建筑使用功能的现代化，采用先进的空调形式是必要的。变风量（VAV）空调系统能很好地满足其需要。采用变温度定静压变风量方式，控制系统简单可靠，比较容易实现，也能较好地达到室内设计要求。新风系统采用定风量方式可避免混合方式下出现的新风量偏小问题。

参考文献：

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[3]陈忠堂，张鹏飞.深圳某金融大厦节约化空调设计分析[J].上海建设科技，2017（05）：39-41.

[4]苏蕊.智能楼宇VAV变风量空调系统控制[D].天津大学，2015.

作者简介：姓名：姜蔓（1987.06--），性别：女，籍贯：辽宁省 大连人，学历：本科，毕业于辽宁工业大学，现有职称：中级工程师，研究方向：建筑环境与设备工程。