1.全空气系统的两种形式
定风量系统送风量固定,通过调节送风温度满足负荷变化,适用场合:
1)空间较大、人员密集的场所,如剧院、体育馆、商场、展览厅、餐厅、多功能厅、大型会议厅等,这些区域便于独立设置大风量系统,新风比例大,气流组织稳定,必要时可全新风运行节能。
2)温湿度波动要求严格的工艺性场所,医院手术室、播音室、电视台、洁净房间、恒温恒湿实验室等,系统易于精确控制温湿度,避免波动,且能保证良好的气流组织和均匀稳定的环境参数。
3)高洁净度要求的场所,洁净车间,需要稳定的气流组织和过滤效果,系统固定风量能保障洁净度和温湿度均匀性。
3)负荷稳定且使用时间统一的区域,办公建筑中的公共大堂、大型开放式办公区(内区)等。
定风量全空气系统结构简单、控制逻辑清晰,维护成本低,温湿度控制精度高。但是负荷波动时能耗浪费严重,无法作出适应性调整,只能通过调整冷媒流量来应对负荷变化,风机长期满负荷运行噪音较大能耗高。
变风量系统(VAV)通常送风温度固定,通过调节送风量适应负荷变化,适用场合:
1)负荷差异大、需独立温控的场所,比如高档办公楼、大型商业中心、多功能建筑,这些区域(如内区vs外区)冷热需求不同,VAV可分区精准控制温。
2)对空气品质要求高的场所,比如医院部分区域、高端酒店、注重健康的商业空间,此类系统通常配置高级过滤,且可变新风比利于节能运行。
3)建筑内区需常年供冷的场所,比如大型建筑核心区、无外围护结构的空间,内区设备人员发热量大,即使冬季也可能需冷风,VAV可灵活应对。
4)空间布局需灵活可变的场所,比如开放式办公区、经常需调整隔断的场所,风口风量可调,房间分隔调整时,空调系统易于适配。
但值得注意的是,采用喷口侧送的场所不适合采用风机变频控制,否则气流将达不到射程,温度场将不均匀。
变风量系统的风机的变速调节一般是通过变频来实现,全空气机组的电机最低转速宜为其额定转速的50%,最小不应低于40%。
当采用变频调节时,其对应的频率变化范围也是同样的比例。如工频50Hz的电机,最低转速宜大于或等于25Hz,最小不低于20Hz。
此类系统负荷波动时可调节送风量,节能效果显著(通常相比定风量系统可节能20%~40%),支持单个房间独立控温,适配不同使用时间的空间。但设备复杂、初期投资高,控制精度要求高,维护难度大,低负荷时可能出现新风不足或气流组织不佳的问题。
2.CO2浓度监控
在全空气系统中,人员密集区域需设CO2传感器,当系统较大,或不是直接由房间回风时,CO2传感器、温、湿度传感器应安装于房间内,以便能够准确地反映室内的参数。
CO2传感器通常挂墙安装,距地1.0~1.5m,与人的呼吸带高度一致,测量更具代表性,面积<50㎡可设1个,面积50~200㎡,设置2个,面积>200㎡,至少3个,每连续运行半年宜进行一次性能现场校验。
CO2浓度监控通常采用NDIR(非色散红外)原理传感器,其抗干扰能力强、精度高、寿命长。
3.控制要求
1)电动风阀及水阀与送风机连锁开闭,当风机停止后,所有电动风阀及水路电动阀门、蒸汽调节阀等也全部关闭(其中,冬季热水阀先于风机和风阀开启,后于风机和风阀关闭;风机开启3~5min后,再开启加湿器,关闭加湿器5~6min后,再关闭风机。
2)新风阀、回风阀两阀联动调节,动作相反,阀位之和为100%。
3)冬季防冻,当盘管后温度低于5℃时,防冻开关发出报警,自动停止风机运行,连锁关闭新风阀,全开热水调节阀,同时,在中控室发出声光报警。
4)当过滤器阻力超过设定值(通常为两倍初阻力值)时,在中控室发出报警信号。
5)夏(冬)季及过渡季工况:
定风量系统
供冷工况,当未设置再热盘管时,调节冷却盘管冷水管路电动阀开度,以控制回风温度(当回风不能正确反映空调系统服务区域温度时,应采用典型房间温度作为调节依据,此时应将回风温湿度传感信号改为典型房间温湿度传感信号)为设定值。
当房间湿度要求严格、设置再热盘管时,调节冷却盘管冷水管路电动阀开度,以控制送风露点温度为设定值。调节再热盘管热水管路电动阀开度,以控制回风或典型房间温度为设定值。
供热工况,不设置预热盘管时,调节加热盘管水路电动阀,以控制回风或典型房间温度为设定值;设置预热盘管时,新风进风温度不低于0℃时,首先调节预热盘管水路电动调节阀,以控制回风或典型房间温度为设定值;
当预热盘管水路电动阀全开时,调节加热盘管水路电动阀,以控制回风或典型房间温度为设定值。当新风进风温度低于0℃时,保持预热盘管水路电动阀全开,调节加热盘管水路电动阀,以控制回风或典型房间温度为设定值。
设置加湿器时,通过通过PID运算,控制加湿器水路阀门开关,以控制回风或典型房间相对湿度为设定值。
冬季新风供冷工况:调节新风、回风、排风比例,以控制回风或典型房间温度为设定值。
新风量控制:夏季供冷工况和冬季供热工况下,通过DDC调节新风、回风、排风阀门开度,以控制回风或典型房间C02浓度为设定值。过渡季节工况和冬季新风供冷工况不控制C02浓度。
过渡季,具有加大新风量条件的系统,当室外空气始值低于回风空气始值时,使新风和排风阀门开度最大、回风阀门开度最小,采用最大新风量。直至采用最大新风量回风温度或典型房间温度低于设定值时,调节新风、回风、排风阀开度,以控制回风温度或典型房间温度为设定值。
变风量系统
DDC采用温度优先控制法,根据回风温度,与设定值的差值,通过PID运算,调节送风机的运行频率,保证回风温度恒定。
同时,DDC根据送风温度与设定值的差值,经PID运算后,调节热/冷水阀开度,使送风温度,维持恒定(一般为最大送风温差,即设计工况的送风温度)。
当送风机达到最大运行频率,室内温度仍有降低(升高)要求时,DDC降低(升高)送风温度的设定值。
当送风机达到最小运行频率,室内温度仍有升高(降低)要求时,DDC升高(降低)送风温度的设定值。
此工况下采用最小新风比运行,同时,CO2传感器检测回风的CO2浓度,当浓度大于1000ppm(可根据项目要求设定)时,增大新风阀的开度,调整最小新风比。但在冬季时,水阀需保持最小10%开度,以防冻。
冬季工况,DDC根据回风湿度,与设定值的差值,通过PID运算,调节加湿器加湿量,使回风湿度维持恒定。
过渡季前期,风机以工频运行,控制系统检测室内外空气的温、湿度并在焓值比较器内进行比较,当室外空气的焓值小于室内空气的焓值时,采用全新风+冷水阀调节,直至冷水阀完全关闭进入过渡季工况。
过渡季时,风机仍以工频运行,DDC根据回风温度,与设定值的差值,通过PID运算,调节新风回风阀开度,利用室外新风降温,使回风温度维持恒定。
本文参考如下文献
《民用建筑暖通空调设计统一技术措施2022》建筑工业出版社
《中央空调节能及自控系统设计》建筑工业出版社
《空气调节设计手册》建筑工业出版社
《变风量全空气系统在办公建筑中的应用》建材与装饰
《一次回风全空气系统在商业建筑中的应用分析》建筑热能通风空调
来源:暖通建筑



