变风量(vav)系统空调调试工法.doc

变风量(VAV)系统空调调试工法
1 前言
变风量(VAV)空调系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的空调系统。变风量空调系统60年代起源于美国，自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展，最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。
而在我国，随着国民经济的快速发展，人们的生活品质正在逐步提高，对室内的空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要，建筑物空调系统正在快速的普及和发展。与此同时，建筑物的能耗也越来起大。然而全球气候变暖，因此，在满足人们需要的同时，必须利用现代先进的自动控制系统，大力开发节能型空调系统。
应对于新型空调系统，采用新型的检测调试方法。为了不影响工程交工验收和数据的准确性，总结了个别工程的经验，为我公司的变风量(VAV)系统的检测调试提供依据。特编制本工法。
2 工法特点
变风量空调系统由空调机组和末端装置(VAV BOX)组成，末端装置(VAV BOX)箱安装于吊顶内，与末端风口采用带强度的保温软管进行连接。一般VAV BOX均带2-5个风口，风量的调节全部在吊顶内完成，因此检测时，需要其它专业施工到位，方能编制检测调试方案以及平衡调整。
3 适用范围
本工法适用于负荷变化较大的建筑物，如：办公大楼，多区域控制的建筑物以及公用回风通道建筑物。
3.1 负荷变化较大的建筑物
由于变风量可以减少送风机和供冷、暖的能量(因为可利用灯光及人员等热量)，故负荷变化较大的建筑物可以采用变风量系统。
若建筑物的玻璃窗面积比例小，外墙传热系数小，室外气候对室内影响较小，则不适合采用变风量系统。因为部分气候时的负荷能量较小。
例如办公大楼，一旦建筑物内有人员聚集和灯光关闭开启，负荷就接近尖峰；人员离开和灯光关闭负荷就变小，因此负荷变化较大。
再如图书馆或公式建筑，具有较大面积的玻璃幕墙和有较大负荷变化的时间长。
3.2 多区域控制的建筑物
多区瑾控制的建筑物适合采用变风量系统，因此变风量系统在设备安装上比较灵活，因此用于多区域时，比一般传统的系统更为经济节能。
3.3 公用回风通道的建筑物
具有公用回风通道的建筑物可以成功的采用变风量系统，公用回风通道可以获得满意的效果，因为如采用多回风通道时，可能产生系统静压过低或过高的情形。
一般来说，办公林楼和学校均可采用公用回风通道，然而，也有一些建筑物不适合采用，如医院的隔离病房，实验室和厨房等，因为采用公用回风通道会互相污染空气。
4 变风量末端装置调试原理
变风量空调系统中的空调机组采用变频风机，送入每个房间的风量由变风量末端装置VAV BOX控制，每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。如图4.1所示，

图4.1 变风量系统流程图
室内温度通过末端装备设在房间的温控器进行设定，温控器本身自带温度检测装置，当房间的空调负荷发生变化，实际值偏离设定值时，VAV BOX根据偏离程度通过系统计算，确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通过VAV VOX的检测装备进行检测，如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差，则VAV VOX自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季，当室内温度高于设定值时，VAV BOX将开大风阀提高送风量，此时主送风道内的静压P将下降，并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器，控制器将实测值与设定值进行比较后，控制变频风机提高送风量，以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAV BOX将减少送风量。冬季和夏季的调节方式相同，但调节过程相反。具体控制过程如图4.2所示，
空调房间温度t
VAVbox送风量 Q
主送风道静压△t
变频调速
送风机转速 n

图4.2 控制过程
上述控制过程中，控制对象为室内温度、主送风道静压P，检测装置为静压传感器，调节装置是现场DDC控制器，执行器是变频器，干扰量是VAV BOX风阀开度、空调负荷。另外，送风道的严密性也是不可避免的干扰量，但可以通过改装施工工艺使之减小到最小程度。
由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变，因此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季，当送风温度定的过高，空调机组冷量不能平衡室内负荷时，空调机组可能大风量工频运转，此时达不到节能的效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定，并且通过控制空调机组回水电动阀，对送风温度进行有效的控制，控制过程如前所述。
为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果，保持良好的室内空气质量。现场DDC可以对空调机组进行起停控制，通过设定时间表，使机组按时工作按时停止。DDC控制器通过监测新风与回风焓值，确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风，以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警，以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制与中央控制室之间进行信息交换，实现整个系统的集中控制。
空调系统的设计负荷，是考虑在最不利环境下的最大负荷。在实际运行的过程中，处于最大负荷运行状态的比例很小，所以采用变风量空调系统可以取得良好的节能效果。
变风量空调系统的控制可分为变风量空调机组和变风量末端装置两部分
5 系统调试流程及调试操作方法
5.1系统调试流程
5.1.1 变风量(VAV)系统调试流程如图5.1所示。
准备工作
空调系统运转调试前的检查
空调自动调节系统控制线路的检查
通风空调系统的风量测试与调整
调节器及检测仪表单体性能校验
空调器设备性能测定与调整
自动调节系统及检测仪表联动校验
空调系统综合效果测定
资料整理编制交工调试报告

图5.1 变风量(VAV)系统检测调试流程

5.1.2 系统平衡调试要求
1．系统调试前，根据工程特点编制调试方案；
2．空调系统的无生产负荷的联合试运转及调试，应在制冷设备和空调设备单机试运转合格后进行；空调系统带冷(热)源的正常试运转不应少于8h，当竣工调试季节与设计条件相差较大时，可做不带冷(热)源试运转。
3．空调系统的设备、风管、电气依设计文件，安装收尾完善，经检查施工质量符合施工规范及检验评定标准。
4．风管连接处无明显漏风；各阀门调节装置安装正确，调节灵活；设备及风道内无杂物。
5．金属软管与VAV BOX箱及风口连接的严密性。
5.1.3 空调自控系统应对敏感元件、调节阀及执行机构等进行安装检查，确认安装位置正确，零件、附件齐全。一、二次仪表接线和配管正确，并应提前对自动调节系统进行单机模拟动作试验。
5.2检测调试步骤及调试方法
5.2.1 系统平衡调试步骤
5.2.1.1 调试前的准备
空调系统调试前，应熟悉空调空调系统全部设计资料，包括图纸和设计说明，充分领会设计意图，了解各种设计参数，系统的全貌及空调设备性能及使用方法等；编制合理的调试方案。
调试前结合图纸与现场，查清施工方法与设计要求不符合及安装质量不合格的地方，并提出意见进行整改；
5.2.1.2 现场准备工作
检查空调系统上的全部阀门，保证阀门灵活开启；清理机组及风管内的杂物，保证风管的通畅性；检查皮带的松紧度以及风机的风量是否与机组铭牌相匹配；检查VAV BOX箱的各控制线是否到位，以及VAV BOX箱与风口的软管连接是否严密；
5.2.1.3 调试小组的组成及分工
调试小组应设置调试负责人，全面负责调试的开展和工种间协调工作。调试小组的主要成员应熟悉某一个或某几个子分部的技术骨干，在调试过程中能独立进行工作。若系统工程为较庞大的工程，调试小组还应分成若干个分组，每一分组亦应调设置分组小组长，职责是在调试负责人的指导下，带领所属分组进行分系统的调试。
5.2.1.4 调试工具及仪器
根据工程量的大小可配备适当的设备及仪器，以广州合景大厦为例，所用工具及仪器见下表：
序号
仪器 设备名称
数量
检测参数
1
多功能式声级计
2
噪声
2
数字式温湿度仪
2
室内温度、湿度
3
风速仪
2
风速
4
笔记本电脑
1
风量
5
232转换485接口
1

6
数据传输线
1

7
光电转速表
1
风机转数
8
毕托管
2

9
数字式微压计
2
风压

5.2.2 调试过程
5.2.2.1 空调系统风量的测试与调整
1、通风空调系统的风量、风压、风机转速的测定
系统风量的测定内容主要为：送风量、回风量、新风量和各分支管送至VAV BOX风量的测定，可以在送风管、回风管、新风管以及各分支管上测定。系统风量的测定与调整，应在空调机组正常运转，通风管网中出现的通病被消除以后进行。
⑴、 风管内风量的测定方法
① 系统风量一般在风管内采用毕托管和数字式微压计进行测定，根据风管内风量计算公式：
L=3600F·V (m3/h)
上式中：F——风管测定断面面积；(m2)

V——风管测定断面上的平均风速；(m/s)
因此，系统风量的测定，实质上就是测定风管的断面面积和该断面上的平均风速，为了准确测定风管内的风量应正确选择测定断面和确定断面上的测点。
② 测定断面的选择：测定断面原则上须选在气流均匀且稳定的直管段上，即按气流方向在局部阻力之后大于或等于4倍管径(矩形风管大边尺寸)，以及在局部阻力之前大于或等于1.5倍管径(矩形风管大边尺寸)的直管段上，如果现场条件受到限制，可应适当缩短距离，但也应使测定断面到前局部阻力的距离大于测定断面到后局部阻力的距离，同时应适当增加测定断面测点的数目.
③ 确定断面内的测点
首先将测点断面划分为若干个接近正方形面积相等的小断面，其面积不大于0.05m2，测点位于各个断面的中心，以图5.2.2.1为例:

小断面面积:0.2×0.2=0.04m2
在此断面上至少测量15个点，各点平均分布在小断面中心，如果气流不均匀，可以增加测点数，各点动压测得后则可计算出平均动压。由下式确定出风速：
换算公式：Ⅰ、 Pd =(+++……)2/n
式中： Pd1 Pd2……——各点动压Pa
Ⅱ、 V==4.04
式中：ρ——风管内空气的密度(Kg/m3)
Pd——风管内的平均动压(Pa)
空调机组送风量、回风量、新风量均可采用上述方法测量，根据现场情况当送风管太短，无法开测量孔时，可以用测得回风与新风量之和的方法，计算出系统风量。
对于全新风机组可采用热球风速仪，直接在新风入口处测得新风量，测试方法见风口风量的测试。
排风机的排风量可采用上述方法测量，也可在排风出口用风速仪测量；排烟风机可采用在风机吸入管的直管段上开测量孔测试。
实测系统总风量，新风量、排风排烟量不超过设计风量的±10％
(2) 绘制风管系统草图
根据系统的实际安装情况，参考设计图纸，绘制出系统单线草图以供测试时使用；在草图上，应标明风管尺寸、测定断面位置、风阀的位置、送(回)风口的位置等.在测定截面处应注明该截面的设计风量、面积.
(3) 测量方法
使用胶皮软管将毕托管与数字式微压计相连接后，将毕托管插入测试孔，全压孔迎向气流方向，并使毕托管处于水平状态.
(4) 风机的压力通常以全压表示，测定风机全压必须分别测出风机压出端和有吸入端测点截面上的全压平均值，通风机的风压为风机进出口处的全压差.测定压力时，风机吸入端的测点截面应尽可能靠近风机吸入口处.
(5) 风机转速的测量采用转速表直接测量风机主轮转数，得复测量三次取其平均值的方法.
2. 风口风量的测定
(1) 风口风量的计算
对于散流器风口测试时可采用风量罩测量风口风量
回风口或排风口的风速，可贴近格栅或网格处测量
用风速仪在风口截面处用定点测量法进行测量，测量时可按风口截面的大小，划分为若干个面积相等的小块，在其中心处测量.对于尺寸较大的矩形风口(图5.2.2.4)可分为同样大小的8-12个小方格进行测量；对于尺寸较小的矩形风口(图5.2.2.3)，一般测5个点即可，对于条缝形风口(图5.2.2.2)，在其高度方向至少应有两个测点，沿条缝方向根据其长度分别取为4、5、6对测点。

测量方法采用定点测量法，按风口截面大小，划分为若干个面积相等的小块，在其中心处测量。
风口平均风速，按下式计算：
VP=V1+V2+……+Vn/N (m/s)
式中：V1、V2……Vn——各测点风速
N——测点总数(个)
风口风量的计算可用：
L＝3600KFVp m3/h
式中：F——辅助风管出口面积(m2)
Vp——风口平均风速(m/s)
K——考虑风口的结构形式的修正系数，一般取0.7～1.0
如果实测风量与设计风量有出入时，可通过调节风口阀门的开度来控制，调整结果实测风口风量不得超过设计风量的±15%
3. 系统总风量的调整与送至VAVBOX各支管风量的平衡
(1) 送回风系统风量的调整，就是在测量管内风量的同时，按照需要及时调节变频器的大小来控制总风量以达到设计的数值。
(2) VAV一次二次送风系统的风量测定与平衡
对于VAV变风量系统，目前国内工程上使用较多地为单风道变风量末端，对于风系统来说，一次风和二次风系统组成(图5.2.2.5)，一次风量由变频空调机组AHU根据一次风管内的静压调节转速提供。二次风量由VAV末端的风机分高中低三档定风量送风。

其工作过程，VAV空调箱通过设在空调房间内的温度传感器测得温度小于设定值时，VAV空调箱则增大其一次风入口处的圆形蝶阀的开度，同时空调箱内的风机根据需要确定电机的档位，结合电子调速器，在满足风量平衡条件的前提下，将风机速度调整至最低，以达到降低噪声，节约能耗，当室内温度达到设定值时，则VAV将减小一次风入口处的一次风蝶阀，减少进入VAV空调箱的一次风量。同时由于进入VAV空调箱的一次风量减少，则造成一次风道内的静压升高，此时变频空调机组(AHU)通过设定在一次风主风道2/3处的压力探测器，测得的风管内的静压大于最小风量的设定值，则通过变频降低风机的转速。减少一次风送风量，反之则提高转速，增加送风量。
因此对于空调系统风量的测定和调整，可以分为一次风量的平衡和二次风量的平衡和调整。一次风量和二次风量的平衡最好在BMS工作站完成之后进行。
一次风量的平衡具有两种方法：
①．在各支风管上开测量孔，测得管内的风速，根据风量计算公式求出一次风量与设计值相比较后，对支风管上的手动调节阀门进行调节，直至满足规范和设计要求。
②．由于空调箱本身带有压力传感器，因此平衡时，可以通过传输线将手提电脑的串口与所调试系统的VAV空调箱控制器相连接，并将VAV空调箱的一次风阀档板固定在全开状态，利用一次风阀上的风压传感器，测得此系统中送至每一台VAV的压力平均值，并从电脑中读出求得一次风量，将其值与设计风量相比较，根据需要进一步对各支风管上的调节阀进行粗略调整，使电脑读出的一次风量与设计值相接近。当所有的阀门调整完毕后，使用同样的方法，对每一台VAV读出一次风量与设计值相比较，同时微调该支管上的调节阀，使其满足设计和规范要求。最后一次读出每一台VAV调整后的风量，如还有部分支管的一次风量不能满足设计和规范要求，则再次使用上述方法进行调整，确认一次风量满足设计和规范要求后，将支管上的调节阀进行固定，并做好记号。
对于VAV空调箱二次风量测试，可以使用热球风速仪在其送风口测得风速平均值，通过测得的平均风速与所测风口的有效使用面积求出二次风量，由于VAV空调箱的选型通常是基于中速档位，而现场各VAV空调箱送风软管的阻力不同，所以实际风量会有所变化，此时可根据具体情况对其风机的高、中、低三速档位进行调节，使VAV空调箱的出口二次风量符合设计要求。如果风速达到要求，应尽可能使风机靠近或置于低速档运行，从而最大程度满足降低噪声的要求。
此时VAV空调箱内的一次风阀应处于自动位置，待整个空调系统的水、电等专业都调试完成后，运行AHU和VAVBOX，根据具体要求合理设定房间所需温度(房间设定的温度不宜过高或过低，否则VAVBOX的一次风阀将始终处于全开位置，导致AHU一直全速运转，达不到智能化节能的目的)。当室内温度达到设定值时，VAVBOX空调箱自动调整一次风阀的开度，减少一次风量，同时变频AHU根据各个VAVBOX的实际一次风量自动调整其总的一次送风量，从而能够利用最少的能源，充分保证室内的空气清新和舒适性温度，为用户提供性能价格比较高的服务，从而满足设计意图。
风量平衡后系统总风量调试实测结果与设计风量的偏差不应大于10%，各风口的风量与设计风量的偏差不应大于15%。
4．AHU的新风量测试和调整
由于送入各房间的风量是变化的，所以新风量也随之变化，即使总新风量达到要求，分配到各房间的新风量也不一定满足最小新风量标准。
目前，变风量控制空调系统新风量的控制方法主要有：
①． 在回风总管或主要房间内设置CO2控测器，以CO2的浓度作为新风量调节对象；
②． 在新风总管上设置VAVBOX或CAVBOX，稳定输送一定的新风量。
根据本工程的特点，使用了上述中的第二种方法，在每个AHU机组新风入口处设定变新风装置(VAVBOX)或变新风装置(CAVBOX)，新风量的测定和平衡的是基于AHU机组的总风量、风压满足设计要求的前提下。当总风量满足要求后，将VAVBOX或CAVBOX设定到设计给定的新风比例，测定各AHU机组的新风量，并固定位置。
6 安全措施
进入施工现场的检测人员必须经过安全教育，并遵守建设单位有关安全管理规定；进入施工现场必须正确佩戴安全帽，高空作业应系好安全带，并应检查脚手架及跳板是否牢固，防止高空坠落事故；
在调试方案中应包括切实可行的安全技术措施，并由调试技术负责人向参与调试工作的所有人员进行安全技术交底。
7 应用实例
2007年3月我单位采用该工法对广州合景大厦的写字楼进行了风量平衡调试。
2008年2月我单位采用该工法对上海中建大厦进行了风量平衡调试。
上述工程中，通过采用本工法的技术措施，在工程量比较大以及工期比较紧的情况下，合理运用电脑采集数据进行风量平衡调试，从而保证本专业的顺利交工。
本工法可作为同类功能建筑具有一定的借鉴意义。