變風(fēng)量系統(tǒng)

在VAV系統(tǒng)中，比較大的噪聲源除了送、回（排）風(fēng)機(jī)外，還有VAV末端裝置。壓力無關(guān)型的VAV末端都帶有風(fēng)速測(cè)量傳感器，這些傳感器一般要求風(fēng)速高于一定數(shù)值才能保證測(cè)量準(zhǔn)確，所以流過末端入口的風(fēng)速都比較高，這是末端裝置產(chǎn)生較高噪聲的一個(gè)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(fēng)量的，所以，當(dāng)閥片關(guān)小的時(shí)候，流經(jīng)閥片的風(fēng)速也增加了，所以，閥門調(diào)節(jié)也是一個(gè)產(chǎn)生噪聲的根源。

末端裝置產(chǎn)生的噪聲通過送風(fēng)和外殼傳入室內(nèi)，前者稱為送風(fēng)噪聲（Discharge Noise)，后者稱為輻射噪聲（Radiated Noise）。在末端裝置的產(chǎn)品樣本中，都列有詳細(xì)的噪聲數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)者參考。一般，末端裝置產(chǎn)生的噪聲隨型號(hào)增大而增加，隨著后壓差的增加而增加。由于VAV系統(tǒng)的運(yùn)行工況是變化的，勢(shì)必室內(nèi)的聲壓級(jí)要隨之變化。一般來說，人耳對(duì)穩(wěn)定聲壓級(jí)的噪聲環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，長(zhǎng)時(shí)間后，人的感覺就不很明顯了。但是，當(dāng)聲壓級(jí)的變化達(dá)到5dB，人的耳朵就能較清楚地感覺到。這就是為什么在有的VAV系統(tǒng)中，室內(nèi)人員有時(shí)候能聽到噪聲，而有時(shí)候又感覺不到。

?變風(fēng)量系統(tǒng)（Variable Air Volume System, VAV系統(tǒng)）上世紀(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，保持恒定送風(fēng)溫度，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)量的減少帶來了風(fēng)機(jī)能耗的降低。VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。VAV系統(tǒng)出現(xiàn)后并沒有得到迅速推廣，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，并在其他國(guó)家也得到應(yīng)用。

雖然VAV系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是伴隨著VAV系統(tǒng)的誕生，大部分系統(tǒng)或多或少地也暴露出如下問題。從用戶的角度看，主要有：

1、缺少新風(fēng)，室內(nèi)人員感到憋悶；

2、房間內(nèi)正壓或負(fù)壓過大導(dǎo)致室外空氣大量滲入，房門開啟困難；

3、室內(nèi)噪聲偏大。

從運(yùn)行管理方面看，主要有：

1、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，尤其是帶“經(jīng)濟(jì)循環(huán)（Economizer Cycle）”的系統(tǒng)；

2、節(jié)能效果不明顯。

此外，VAV系統(tǒng)還存在一些固有的缺點(diǎn)：

1、系統(tǒng)的初投資比較大；

2、對(duì)于室內(nèi)濕負(fù)荷變化較大的場(chǎng)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。

3、對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來說，問題并不一定時(shí)時(shí)刻刻都存在，可能在某個(gè)工況發(fā)生，在另一個(gè)工況又消失了。

從表面上看，似乎VAV系統(tǒng)只不過比CAV系統(tǒng)多了一些末端裝置和風(fēng)量調(diào)節(jié)功能?？墒?，就因?yàn)閂AV系統(tǒng)風(fēng)量的變化和增加的末端設(shè)備，使得VAV系統(tǒng)從方案設(shè)計(jì)到設(shè)備選擇、施工圖設(shè)計(jì)，直到施工和調(diào)試都具有不同于定風(fēng)量系統(tǒng)的特殊性。VAV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(shè)計(jì)人員的努力就可以避免。

變風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面的若干問題

1、負(fù)荷、風(fēng)量問題：冬、夏系統(tǒng)最大風(fēng)量是根據(jù)系統(tǒng)最大冷負(fù)荷或最大熱負(fù)荷計(jì)算的。而最大冷熱負(fù)荷不是各區(qū)最大負(fù)荷的總和，應(yīng)考慮系統(tǒng)的同時(shí)負(fù)荷率，因空調(diào)設(shè)備提供的冷量能自動(dòng)的隨負(fù)荷變化而在建筑物內(nèi)部調(diào)劑。系統(tǒng)最小風(fēng)量可按最大風(fēng)量的40%-50%計(jì)算，該最小風(fēng)量必須滿足氣流分布方面的最低要求，同時(shí)必須大于衛(wèi)生要求的新風(fēng)量。

2、氣流分布問題：由于風(fēng)口變風(fēng)量，會(huì)影響到室內(nèi)氣流分布的均勻性和穩(wěn)定性，從而能影響人的舒適感。宜采用擴(kuò)散性能好的風(fēng)口（噴射型風(fēng)口擴(kuò)散性能較差），因?yàn)榍罢弋?dāng)風(fēng)量減少時(shí)，仍具有誘導(dǎo)室內(nèi)空氣的性能，二噴射型風(fēng)口的射流則會(huì)改變射程而直接下降到工作區(qū)。此外，配置多個(gè)風(fēng)口比用少量風(fēng)口的效果為好。利用貼附平頂作用的條縫風(fēng)口則被認(rèn)為是一種最好的變風(fēng)量送風(fēng)口。采用普通風(fēng)口時(shí)，一般可按80%左右的最大送風(fēng)量作為選定風(fēng)口風(fēng)量的依據(jù)。還應(yīng)指出：由于熱風(fēng)的浮升作用，當(dāng)變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)量變小時(shí)，將使氣流分布惡化，這是應(yīng)該注意的。

3、變風(fēng)量系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制：使用節(jié)流型變風(fēng)量風(fēng)口后，系統(tǒng)的管道特性線將產(chǎn)生變化，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)也講移動(dòng)，管內(nèi)靜壓增加，這樣雖則風(fēng)量是減少了，然而由于風(fēng)壓增大使動(dòng)力沒有得到很大節(jié)約，特別是在過量的節(jié)流后會(huì)引起噪聲的增加，甚至風(fēng)機(jī)可能進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)工作。此外，如果管內(nèi)壓力超過了末端裝置的容許靜壓，則調(diào)節(jié)失靈。再者，當(dāng)管內(nèi)靜壓的變化過高還將引起大量的漏風(fēng)。為了防止這一系列的缺點(diǎn)，必須在風(fēng)管內(nèi)設(shè)靜壓控制器，根據(jù)風(fēng)管內(nèi)靜壓的變化來控制送風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量，比較經(jīng)濟(jì)合理的措施是調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉裝置或調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)閥，才能從實(shí)際上達(dá)到節(jié)約動(dòng)力的效果。對(duì)于未采用專門設(shè)計(jì)制造的節(jié)流型風(fēng)口的空調(diào)系統(tǒng)，為了節(jié)約動(dòng)力消耗而采用變風(fēng)量運(yùn)行時(shí)，同樣也應(yīng)從調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)本身的風(fēng)量著手。

1）運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，由于風(fēng)量隨負(fù)荷的減小而降低，所以冷量、風(fēng)機(jī)功率接近建筑物空調(diào)負(fù)荷的實(shí)際需要。在過渡季節(jié)也可以盡量利用室外新風(fēng)冷量。

2）各個(gè)房間的室內(nèi)溫度可以個(gè)別調(diào)節(jié)，每個(gè)房間的風(fēng)量調(diào)節(jié)直接受裝在室內(nèi)的恒溫器控制。

3）具有一般低速集中空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。例如可以進(jìn)行較好的空氣過濾、消聲等，并有利于集中管理。

4）不像其他系統(tǒng)那樣，始終能保證室內(nèi)換氣次數(shù)、氣流分布和新風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)量過低而影響氣流分布時(shí)，則只能以末端再熱來代替進(jìn)一步降低風(fēng)量。

VAV系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.由于VAV系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量來適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時(shí)在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時(shí)還可以考慮一定的同時(shí)使用情況，所以能夠節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和減少風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量。有關(guān)文獻(xiàn)介紹，VAV系統(tǒng)與CAV系統(tǒng)相比大約可以節(jié)約風(fēng)機(jī)耗能30%-70%，對(duì)不同的建筑物同時(shí)使用系數(shù)可取0.8左右。

2.系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴(kuò)建，尤其適用于格局多變的建筑，例如出租寫字樓等。當(dāng)室內(nèi)參數(shù)改變或重新隔斷時(shí)，可能只需要更換支管和末端裝置，移動(dòng)風(fēng)口位置，甚至僅僅重新設(shè)定一下室內(nèi)溫控器。

3.VAV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(diǎn)，可以利用新風(fēng)消除室內(nèi)負(fù)荷，能夠?qū)ω?fù)荷變化迅速響應(yīng)，室內(nèi)也沒有風(fēng)機(jī)盤管凝水問題和霉菌滋生問題。

一般的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口都是定截面的，導(dǎo)葉角度也很少改變，所以當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，勢(shì)必影響室內(nèi)氣流組織。

國(guó)外通常采用空氣分布特性指標(biāo)ADPI來評(píng)價(jià)房間的氣流組織性能。該指標(biāo)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(dá)到80%，即可認(rèn)為是滿意的氣流組織效果。有關(guān)的氣流組織試驗(yàn)結(jié)果表明：在變風(fēng)量送風(fēng)的情況下，條縫散流器和燈具散流器在較大的風(fēng)量變化范圍內(nèi)，ADPI均可保持在80%以上，說明這兩種送風(fēng)口的性能較為理想。

所以，在VAV系統(tǒng)中一般不使用普通的方形或圓形散流器，而用是條縫散流器，側(cè)送風(fēng)口更是極少采用。