中央空调VAV空调系统优劣对比

VAVVAV 空调系统简介空调系统简介 变风量 Variable Air Volume 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 Delta 控制公司是世界上首家设计 制造出一体化 即集控制器 执行机构和流 速传感器于一身 的 VAV 控制器的 BA 产品制造商 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 经过十几年的普及和发展 目前变风量 空调系统己占据了欧 美 日集中空调系统约 30 的市场份额 并在世界上越来越多的 国家得到应用 进入 90 年代以来 采用 VAV 技术的多层建筑与高层建筑已达到 95 变风量空调系统由空气处理机组 新风 排风 送风 回风管道 变风量空调箱 房间温控 器等组成 其中变风量空调箱是该系统的最重要部分 一 变风量空调系统 VAV 的优 势 变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要在以下几个方面 1 节能 由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行 而变风量空调系统是通过改变 送风量来调节室温的 因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能 据模拟测算 当风量减 少到 80 时 风机耗能将减少到 51 当风量减少到 50 时 风机耗能将减少到 15 全年空调负荷率为 60 时 变风量空调系统 变静压控制 可节约风机动力耗能 78 2 新风作冷源 因为变风量空调系统是全空气系统 在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源 相对于 风机盘管系统 能大幅度减少制冷机的能耗 亦可改善室内空气质量 3 无冷凝水烦恼 变风量空调系统是全空气系统 冷水管路不经过吊顶空间 避免了风机盘管系统中令人 烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题 4 系统灵活性好 现代建筑工程中常需进行二次装修 若采用带 VAV 空调箱装置的变风量空调系统 其送 风管与风口以软管连接 送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变 也可根据需 要适当增加风口 而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中 任何小的局部改造 都显得很困难 5 系统噪声低 风机盘管系统存在现场噪声 而变风量空调系统噪声主要集中在机房 用户端噪声较小 6 不会发生过冷或过热 带 VAV 空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比 能更有效地调节局部区域的温 度 实现温度的独立控制 避免在局部区域产生过冷或过热现象 7 提高楼宇智能化程度 采用 DDC 数字控制的变风量空调系统 可以实现计算机联网运行 接入到楼宇自控系 统中 从而提高楼宇智能化程度 8 减少综合性初投资 由于增加了系统静压控制以及 VAV 空调箱等环节 设备控制上的造价会有所提高 但由 于变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布 使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转 移 从而使系统的设计总送风量减少 因此可以减小空调系统的设备容量 系统综合性初 投资不一定会增加 甚至可以降低 9 变风量空调系统结构简单 维修工作量小 使用寿命长 二 变风量空调系统 VAV 控制原理 变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制 采用室内温度为主控制量 空气流 量为辅助控制量 变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度 与设定温度比较差值 以此输出所 需风量的调整信号 调节变风量末端的风阀 改变送风量 使室内温度保持在设定范围 同时 风道压力传感器检测风道内的压力变化 采用 PI 或者 PID 调节 通过变频器控 制变风量空调机送风机的转速 消除压力波动的影响 维持送风量 三 变风量空调系统 VAV 常用控制方式 1 定静压控制 工作原理 保证系统风道内某一点 或几点平均 静压一定的前提下 室内所需风量由 VAVBOX 风阀调节 系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节 风机转速确定 同时 可以改变送风温度来满足室内舒适性要求 2 变静压控制 工作原理 在保证 VAVBOX 风阀尽可能的处于全开位置 85 100 系统送风量由 风道内所需静压来控制变频器工作 调节风机转速确定 同时 可以改变送风温度来满足 室内舒适性要求 3 总风量控制 工作原理 通过改变送风量调整室内温度 并使送风与回风的差值保持恒定 以满足构 筑物排风的需求 四 变风量 VAV 系统基本构成 1 室内变风量温控器 2 变风量末端 VAVBOX 带有控制器 传感器 风阀 BOX 箱体及其他辅助设施 3 风道静压测量装置 4 变风量空调机 带有变频器 五 变风量 VAV 空调系统发展趋势 国外高档写字楼一般都是把 VAV 空调系统作为常规的必备系统而拒绝采用 FC 新风系 统 让 FC 重新回到宾馆里去 正是这种情况的最好结论 国内高档写字楼的发展趋势也 必将是 VAV 系统 因为 VAV 系统在技术 经济 灵活性 维护量小几个方面都具有无可 比拟的优越性 一 一 VRV 空调系统简介空调系统简介 VRV 空调系统全称为 Variable Refrigerant Volume 系统 即变制冷剂流量系统 系统结构 上类似于分体式空调机组 采用一台室外机对应一组室内机 一般可达 16 台 控制技术上 采用变频控制方式 按室内机开启的数量控制室外机内的旋涡式压缩机转速 进行制冷剂流量 的控制 VRV 空调系统与全空气系统 全水系统 空气 水系统相比 更能满足用户个性化的使 用要求 设备占用的建筑空间比较小 而且更节能 正是由于这些特点 其更适合那些需经常 独立加班使用的办公楼建筑工程项目 VRV 空调系统的设计包含两个部分 空调设备选型及空调管路设计 空调系统控制设计 前一部分内容由设计院的暖通工程师设计 后一部分内容通常由提供全套产品的系统工程承 包商配套设计 二 二 VRV 空调系统的控制方式空调系统的控制方式 1 VRV 空调系统的常规控制 此控制方式相对简单 每一台室外机对应若干台 通常最大约为 16 台 室内机 各组 VR V 空调系统均独立运行控制 就地遥控器设置可按工程实现情况采用一个遥控器对应一台室内 机 或一个遥控器对应若干台室内机 是一种比较经济实用的控制方式 该控制方式均为末端就地控制 无集中监控管理环节 在实际使用过程中 室内机的温度 值设定 开机时间 开机数量随意性比较大 其使用上的灵活性 方便性常常是以牺牲能耗为 代价 从纯节能角度讲效果并不明显 2 VRV 空调系统的集中控制 配置了独立控制管理系统的控制方式 与目前 VRV 空调系统采用的控制方式相比较 增 加了集中控制管理环节 可以在控制室内对远端各组 VRV 空调系统进行监控管理 是一种比 较完善的控制方式 但投资明显增加 可以根据用户的使用规模 投资能力 管理要求进行组合配置 此方案的不足之处是与建 筑物内的其它弱电系统无功能关联 尤其在智能化建筑设计中 不利于弱电系统功能的综合集 成 3 VRV 空调系统的网关控制 对于一个已设计了楼宇自控系统 BAS 的智能大楼 如何合理的 最大限度的发挥其系 统功能 减少系统设备的重复投资 提高系统集成技术能力 是作者在这里重点要同大家探讨 的问题 楼宇自控系统是智能建筑内的重要设备 从通常的监控对象讲 对空调系统的监控无论从 监控点占全系统的数量还是从投入产出的节能效果比较 在整个系统中都占有重要的份量 楼 宇自控系统中的其它部分主要为开关量的时间 事件监控信号 在采用 VRV 空调系统的智能 建筑中 若不将其纳入建筑物的楼宇自控管理系统中 整个系统的节能效率将降低 设备投资 回收期增长 经济效益也会降低 为了实现上述设计思想 作者曾在一个工程项目的楼宇自控系统设计中预留若干输入 输 出监控点 以期对 VRV 空调系统的运行状况进行监控 后来发现由于 VRV 空调系统的室内 机与室外机是一个闭环控制运行系统 且室外机始终处于侍服或运行状态 以致于按照传统方 式设置的楼宇自控监控点显得缺少实际意义 唯一能考虑的只是在其配电回路中设置监控节点 起到按时间程序设定开启系统的功能 控制不必要的能源浪费 经过对 VRV 空调系统控制产品的深入了解 发现相当多的 VRV 产品制造商都已相继开 发出了基于 BACnet 协议专用网关的接口设备 可以满足作者将 VRV 空调系统纳入建筑物楼 宇自控系统中的设想 VRV 末端设备的运行状态是通过 BACnet 网关接口上传信号至建筑物自控中心的 BAS 或 BMS 系统 自控中心经该网关接口下传信号 如初始值设定 控制参数设定等 至末端设备 并对整个 VRV 空调系统实行系统管理 经对这二个系统的集成 在中央控制中心可以对 V RV 空调系统实现以下功能 1 室温监视 2 温控器状态监视 3 压缩机运转状态监视 4 室内风扇运转状态 5 空调机异常信息 6 ON OFF 控制和监视 7 温度设定和监视 8 空调机模式设定和监视 制冷 制热 风扇 自动 9 遥控器模式设定和监视 10 滤网信号监视和复位 11 风向设定和监视 12 额定风量设定和监视 13 强迫温控器关机设定和监视 14 能效设定和设定状态监视 15 集中 机上控制器操作拒绝和监视 16 系统强迫关闭设定和监视配置了独立控制管理系统的控制方式 基于 BACnet 协议 网关的 VRV 空调系统控制线路从控制形式上均属于集中控制管理方式 由于图 3 的控制方式 是建立在建筑物一体化智能控制管理平台上 可以与其它弱电系统实现联动控制功能 其优越 性就更明显 如利用电子考勤及电子门锁系统实施 VRV 空调系统的启 停联动 达到有效节 能的目的 利用火灾报警信号 实施 VRV 空调系统的相应联动功能 满足消防要求 三 三 VRV 空调系统的空调系统的 BACnet 网关接口在强调产品及系统开放互操作 网关接口在强调产品及系统开放互操作 BACnet 作为楼宇自控系统的一个重要标准 近年来已为人们普遍关注 其所开发的一些设备已可以与大量 第三方 设备兼容通讯 但仍有不少设备采 用自定义的通讯协议 只能采用网关的形式与 第三方 互联 VRV 空调系统的 BACnet 网关是制造厂商为实现其空调系统与楼宇自控系统的互联而设计的专用网 络接口 它可通过 BACnet 以太局域网和 BACnet 客户端通信 支持 BACnet 一致 性类别 3 支持部分 BACnet 标准的应用服务 支持部分标准对象类别 由此能提供 VRV 空调系统的信息 目前 这类设备基本都可以与市场上主流楼宇自控系统设 备实现连接 如 HONEYWELL YONNSON CONTROLS 及 SIEMENS 等品牌 四 采用 BACnet 网关的经济性 比较采用 BACnet 网关接口方式与独立设置智能管理设备方式相比在满足相类 似的功能条件下 硬件设备投资少 软件功能相似 因此 总投资费用来得低 而 且实施的功能齐全 但较最简单的遥控器控制方式还需要增加不少费用 从目前咨 询到的网关初步报价来看约为 15 万元左右 到底如何衡量该设备的投资价值 可 从两个方面比较 一是系统总投资 二是能实现的功能 一般而言 VRV 空调系 统的投资价格是普通空调系统的 1 5 倍左右 规模为 256 台室内机 办公面积约为 5000M2 的投资概算约为 272 万元 通常一个网关最多可接 16 台室外机和 256 台 室内机 相比较而言 该网关的投资费用将使空调系统总投资增加约 5 5 左右 随着空调系统规模的扩大 控制管理软件费用不变 该控制设备所占的投资比例还 将下降 以每台室内机折算 摊至每台室内机约增加投资费用 600 元不到 作者曾 经业主要求设计过一个空气 水系统形式的空调系统 所有末端风机盘管都分别采 用联网接口方式 每个接口工程报价为 1000 元 由此比较 同样是末端监控 相 对而言 VRV 空调系统采用网关方式相对便宜得多 这还不包括 16 台