办公楼VAV-BOX安装及调试工法

办公楼VAV BOX安装及调试工法中建五局工业设备安装有限公司(执笔人:姚传联、陈晖辉、邓 广、代静涛、印建文)1空调系统简介随着现代化办公大楼需求越来越多，对办公环境的舒适性要求越来越高，但大型中央空调系统的耗能巨大，占大楼耗能比例也越大。大型中央空调系统选用变风量VAV BOX末端设备，代替传统的风机盘管送风方式，节能效果明显，系统稳定可靠，办公环境舒适，VAV BOX空调系统具有良好的发展前景。上海陆家嘴国际金融中心南塔办公楼空调系统采用全空气式变风量系统。办公楼每层配置二台可变频单冷型空调机组，为办公区提供空调送风。空调送风经主环型送风管送至内、外区的单风道串联风机型VAV BOX，再由条缝风口送出，以满足室内负荷。内区VAV BOX不带电加热，外区VAV BOX配置电加热器，在冬季时提升室内送风温度。空调机组的风机由变频器调节变风量风机的送风量，一次送风量变化由房间温度传感器控制，末端二次回风量根据一次送风量变化而增加或减少，达到总末端送风量不变。室外新风和中央排风做一次热交换才引入中央新风机过滤、杀菌、加湿、温度调节处理，达到节能的目的。办公楼新风供应采用中央变风量新风机做中央新风二次过滤，在夏季时，中央新风会由冷冻盘管降温除湿，在冬季时，中央新风会由采暖热水加热，及使用电加热蒸汽机组加湿。中央新风经中央新风管道送至每层办公楼。新风被送进变风量空调机组，经过变风量空调箱及配合办公室内的二氧化碳浓度传感器变化作适当新风量调节及控制，在达到合理空调品质的同时做进一步节能。中央新风机组根据每层新风变风量箱的累积值进行变风量控制，以达到节能的效果。2工法特点2.1 VAV BOX选用开放的BACNET协议 由于VAV 要与空调自动控制系统联网,需要采用开放的协议。现在主流的开放的协议主要有LONTalK协议和BACNET协议。近几年来，由于BACNET协议完全开放，技术先进，专用于楼宇自控网络，高效可扩展，方便集成等特点，受到越来越多的使用。2.2 VAV BOX选用风机串联压力无关型 通过串联风机保证出风口风量恒定,风门改变一次风与回风混合比例。当空调内外区使用同一AHU时，冬季依靠再加热设备对送风温度再提升。VAV BOX通过检测实际送风量值与需求风量的比较，直接调节一次风风阀的开度，实现送风量与风管静压的无关性，提高送风量控制精度，加快区域空调处理速度。2.3 VAV BOX总风量调节AHU送风量 VAV BOX通过调节一次新风量，使室内温度湿度满足工作环境需要。根据设定工作环境温度及实际运行回风温度计算出该台VAV BOX所需求风量，将VAV BOX需求风量求和，VAV需求总风量与AHU设计额定总风量比较，调节AHU送风电机的频率，从而改变送风量，实现总风量变频，AHU与VAV BOX联动。 2.4 VAV BOX变风量系统与传统的风机盘管加新风系统比较VAV BOX变风量系统具有风机变频节能、每个工作区域温度个性调节、二次装修分隔、风机噪音低且无冷凝水害等特点，运行噪声小，节能效果明显。3适用范围本工法适用于以下工程或工程部位:3.1 大型商用写字楼，中央空调一次性建成投入使用，小业主会进行二次装修和分隔的办公楼；3.2 大型企业的办公楼，员工办公区域采用敞开式办公，室内温度统一设定；3.3 大型建筑群，对空调效果及节能要求高；4工艺原理VAV变风量自动控制原理一般可从以下几部分说明:4.1 VAV BOX变风量末端压力补偿原理VAV BOX变风量系统是通过改变控制区域入口送风量来调节空气温度。压力无关型如下表所示：由于压力无关型VAV BOX末端优秀控制性能，本项目选用此类型作为空调的终端设备。压力无关型VAV BOX采用毕托管对风速进行检测，其工作原理是通过迎风面引压孔和背风面引压孔分别获得风管的总压和静压，VAV BOX中DDC控制器通过测量总、静压差及动压，然后根据伯努利方程计算出风速和风量。毕托管结构图如下：4.2 VAV风机型式选择 根据空调区域的供冷/供热、主送风管气流组织、节能降噪以及控制策略要求，VAV BOX风机选用串联型（结构如下图所示），通过串联风机保证出风口风量恒定，一次新风调节阀改变一次新风与二次回风的混合比例。 图4.2 VAV串联风机结构图4.3 VAV BOX总需求风量与AHU变频联动控制方式VAV BOX通过改变控制一次新风量，达到调节室内温度目的，根据设定温度与回风温度计算出该台VAV BOX所需求风量。将VAV需求风量相加，与VAV BOX所对应的AHU设计额定总风量比较，改变AHU风机的频率，进而改变送风量，实现总风量变频，AHU与VAV BOX联动。AHU变频公式：AHU运行频率=（本层VAV BOX需求风量总和*1.1）/本层AHU额定总风量*50HZ。每台VAV BOX根据设定的需求温度与检测回风温度PID计算出需求风量，当设定温度和检测回风温度或换热效率变化时，需求风量是动态变化的。所以VAV总需求风量是变化的，可以改变AHU风机的频率，进而改变总送风量，实现总风量变频，节能效果明显。4.3 VAV BOX控制逻辑及点表介绍4.3.1 VAV BOX控制逻辑原则1VAV控制逻辑要根据空调系统的设计编辑，符合空调通风功能要求；2根据每种不同类型的VAV BOX编制不同的控制逻辑，并且是编写控制软件编程的重要依据；3. 符合空调整体的自动控制逻辑；4. 控制逻辑和控制软件是VAV的核心技术；VAV BOX（不带电加热）控制逻辑图如下：VAV BOX（带电加热）控制逻辑图如下：4.3.2 VAV BOX控制点表VAV自动控制点位表设备名称设备型号数码信号输入(DI)模拟信号输入(AI)数码信号输出(DO)模拟信号输出(AO)送风机故障报警(软件点位）送风风机运行状态电加热启动温度设定（软件点位）回风检测温度室内温度设定（软件点位）需求新风量（软件点位）实际新风量检测电动调节风阀开度反馈信号送风风机启/停控制电加热启/停控制电动调节风阀开度控制VAV（不带电加热）V-123111111111VAV（带电加热）VH-12111111111115施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程 VAV变风量施工工艺流程图如图5.1所示.绘制VAV供电管线图绘制VAV平面分布图绘制VAV安装大样图VAV 强/弱电穿线管敷设VAV BOX安装绘制VAV联网通讯管线图VAV温度传感器安装VAV 强/弱电接驳VAV 强/弱电穿线敷设VAV与AHU联网调试申请送强电VAV 单机调试与设计指标对比分析记录AHU频率变化值VAV与AHU试运行48小时VAV与AHU 正式运行调整VAV和AHU等参数图5.1 VAV BOX变风量施工工艺流程图5.2 操作要点 严格按照VAV BOX变风量施工工艺流程图，对每个工艺过程进行控制。5.2.1 绘制VAV BOX安装大样图在安装VAV BOX前，需要绘制VAV BOX安装大样图，对施工技术人员和工人技术交底。安装大样图要具有实际指导作用。图5.2.1 VAV BOX安装大样图5.2.2 绘制VAV平面分布图 根据空调负荷和使用的预计，每层VAV BOX台数和安装位置需要根据空调系统的设计及天花空间特点，绘制每层的VAV BOX分布设计平面图。平面图完成审批后，需要在现场对照设计平面图，在顶部楼板上划定安装控制线。VAV BOX分布平面图尽可能将VAV BOX 分布均匀。5.2.3 绘制VAV强电管线平面图 VAV BOX分布平面图完成审批后，绘制强电管线平面图。强电管线平面图的绘制，要根据VAV BOX风机的功率，4-5台组成一条回路。一般情况下，每台VAV风机的功率在1KW以下，每4台一条回路，电源线选用BV3*2.5平方毫米以上，在VAV DDC箱旁边安装带开关的熔丝接线座。穿线管可以选用热镀锌钢管，管径一般为SC25。平面图要标注回路、管径大小、强电线规格、穿线管敷设方式。5.2.4 绘制VAV联网管线平面图VAV虽然可以单独就地控制，但需要管理中心对其监视、管理、操作、修改设置参数，所以需要设计联网通讯管线平面图。联网通讯管线平面图要根据空调自动控制系统的总体设计，分为几条回路。根据其总体设计，VAV BOX分为三条回路，每条回路不能超过30台VAV，最好平均分配，保证每条回路通信平衡。通信线缆根据BACNET协议对线缆的规定，选用网络线缆且为双绞屏蔽线，阻抗匹配为100120 ，分布式电容小于100Pf/m，屏蔽分布式电容小于200pF/m，采用铂纸或网状屏蔽。穿线管可以选用热镀锌钢管，管径一般为SC20。平面图要标注回路、管径大小、通信线缆规格、穿线管敷设方式。5.2.5 VAV BOX箱、一次新风管及送风软管的安装VAV BOX箱安装时，尽量与空调水管、空调风管、消防水管、横梁、墙壁等处相隔30CM以上，特别是VAV BOX箱的DDC装置盖板，如果距离相隔太近，对接线、调试、维护带来很多困难。VAV BOX箱一次新风管应采用硬连接, 直线长度不小于4倍一次风风管直径，以满足毕托管测风量的精度和准确性。安装和保温一次新风管时，要先清洁内部，不要把异物遗留在风管内。VAV BOX箱的送风软管安装，其长度控制在3米内，按1米间距设置吊架，保证空调风均匀送至房间内。5.2.6 VAV BOX强/弱电穿线管的敷设给VAV BOX箱供电强电穿线管和通讯联网穿线管，先安装完VAV BOX箱后，再敷设穿线管。一是强电熔丝接线座和通讯底盒位置更加准确，安装在VAV DDC箱旁边；二是节省管线工程量，并有利于调试时操作。熔丝接线座需有接地点，有预留供VAV接驳的端子。5.2.7 VAV 强/弱电线缆的敷设强电线缆敷设要符合国家强电技术规范和设计要求，强电线敷设时，一次性与熔丝接线座接好，并用摇表在强电配电箱做好绝缘测试、线路通断测试，做好记录。弱电通讯线缆敷设在预留的接线86底盒，预留长度保证VAV BOX箱接线要求。线缆敷设完后，需要对通讯线缆的通断情况进行检查测试。在最末端将线缆短接，用万用表测量通断、短路情况。5.2.8 VAV BOX强/弱电的接驳当线缆敷设到位后，可以将强弱电的线接入VAV BOX箱中相对应的接线端子。强弱电的线进箱要分别采用不同的软管接入，并在箱子内分开不交叉。线缆按照VAV 生产的厂家接线图接驳，每条通讯线首尾端连接120欧姆终端电阻。5.2.9 VAV BOX温度传感器的安装温度传感器的安装一般设置在天花板回风口附近，当天花板还没有安装或安装位置没有确定时，可以预留2米左右的线缆，传感器放置在VAV BOX箱上，以免被损坏。5.2.10 VAV BOX申请供电 当上序步骤完成后，申请供电。供电前查看绝缘测试、线路通断测试记录。5.2.11 VAV BOX单机调试流程1.VAV BOX调试之前，手动测试风阀执行器正反向运转正常。2.天花板不能全部安装完，在DDC箱旁边需预留可拆卸天花板。3.备好以下调试仪器和工具：笔记本电脑、调试软件、万用电表、测电笔、螺丝刀、电源插排、手持温度探测器、手持风量监测仪、毕托管、八倍频声表。4.安排好调试人员、人员分组搭配。5.调试内容1）建立VAV 系统网络；2）装载VAV BOX控制器程序；3）现场温度传感器的检测，温度设定。风阀的开关，流量的检测，风阀跟随设定温度和现场温度变化调节的反应速度，检验现场温度的控制效果；6. VAV BOX检查；1）记录及核对带风机变风量箱资料及网络地址码；2）检查带风机变风量箱、电缆配件及调节风阀是否安装完成，并符合要求；3）检查回风滤尘网是否安装完成，并符合要求；4）检查温度传感器是否安装完成，并符合要求；5）检查是否有电源供应,电压是否正常；6）检查所有管道的保温完整无损；7）检查电源接线及控制线路；7. VAV BOX (不带加热器)调试1)设置带风机变风量箱的风阀在适当开启(MAX,FLOW)位置；2)试运转风扇马达并记录负载电流、电压；3)设定温度控制点(夏季25度,冬季20度,数字可因要求调整)；4)测试由计算机把控制温度设定低于室温(如10度),带风机变风量箱的风阀是否在MIN.FLOW位置；测试控制温度高于室温（如30度），带风机变风量箱的风阀是否在MAX.FLOW位置；5)量度及记录供回风温度及量度送风风量,是否漏风；6)测试在一次风风阀全关状态下是否会漏风；7)带风机变风量箱噪音测量及记录；8)检测BMS监控点的各项监测控制功能,包含:空调机组无启动时,可否启动带风机变风量；利用ACS系统独立控制每组带风机变风量箱功能.9)带负荷试运行不少于两小时.8. VAV BOX (带电加热器)调试1)冬季室内设计温度为20度（数字可因要求调整）；2)测试带风机变风量箱的风阀在MIN.FLOW位置时,其一次风流量仍大于当时室温所需的一次风(经温度传感器测量及控制器计算),超过一段特定时间(如两分钟,数字可因要求在调整),供热模式启动；3)测试电加热器并记录负载电流、电压；4)测试无一次风情况下,可否启动电加热器；5)测试电加热器过热保护功能(自动关闭及手动复位)；6)其余参照带风机变风量箱调试步骤1至9；5.2.12 VAV BOX程序原代码 说明：本程序是在TAC ANDOVER CONTINUUM 1.5版本，PE（简明英语）语言环境下编程。本编程语言是本项目的重点、难点、核心技术。1、毕托管测风量程序Line DP2Flow K_Value = 30.13 EffPrimaryDP = PrimaryDP_K + OffsetDP If EffPrimaryDP = 1 then Goto DP2Flow EndifLine E Goto DP2Flow2、调节风阀控制程序Line CNTRL RNTM = 220 If (VAVFan VAVFan_Status) then VAVFan_Alarm = On Else VAVFan_Alarm = Off If (Occp = On) then If (VAV_M = Off) then Auto model VAVFan = On Heater_M = Off If (RmTemp_K - SetRmTemp) HeaterOffT) then Heater = Off CtrlMod = Off Endif Else If (VAVFan_M = On) then VAVFan = On Else VAVFan = Off If (Heater_M = On) and (VAVFan_Status = On) then Heater = On Else Heater = Off Endif Endif PIDSgnl1 = PID_CLC(RmTemp_IN, SetRmTemp, 0.07, 0.0002, 0, 0.5, 1, LERR, INTGL) SetPtFlw = maximum(minimum(PIDSgnl1 * (Maxflw - Minflw) + Minflw), Maxflw), Minflw) PIDSgnl = PID_CLC(Flw, SetPtFlw, 0.00075, 5e-005, 0.00056, 0, 0, LERR1, INTGL1) If TS abs(VAVDamp) then VAVDamp = Off If (PIDSgnl = 0) or (PIDSgnl = 1) then Goto PULSE If (abs(PIDSgnl - Fdbk) * RNTM) 1) then Goto PULSE EndifLine PULSE If (PIDSgnl = 1 and Fdbk = 1) then VAVDamp = Off Goto FDBKLINE Endif If (PIDSgnl = 0 and Fdbk = 0) then VAVDamp = Off Goto FDBKLINE Endif If (PIDSgnl 0 and PIDSgnl abs(VAVDamp) then Goto FDBKLINELine FDBKLINE Fdbk = maximum(minimum(Fdbk + (VAVDamp * (1.57 - Fdbk) * (VAVDamp 0) + (VAVDamp * (0.57 + Fdbk) * (VAVDamp 0) / RNTM), 1), 0) Goto CNTRLLine E Goto CNTRL5.2.13 VAV调试过程1.调试小组工程师在空调机房工作2.笔记本电脑调试连接通讯回路设置通讯速率搜索VAV中DDC3.笔记本电脑调试上传控制程序上传VAV控制程序完成后VAV控制程序4.将VAV 集成接入BA网络控制器网络控制器UNC-520正常工作将VAV通讯线缆接入UNC-520RS485接口网络控制器UNC-520读取VAV联网网络控制器UNC-520读取VAV数据内容现场工人与调试工程师配合测试结果5.网络控制器UNC520内部编程DDC与UNC520模块化组态语言编程5.2.14 VAV 与AHU联网调试当VAV BOX单机调试完成后，分回路联网到BA系统网络控制器RS485接口。启动AHU机组，50HZ满频运行，测试送风量是否满足设计要求。在网路控制器中分别读取VAV BOX数据,如:设定温度、回风温度、需求风量、实测风量、风阀开关状态、电加热控制、风机开关控制等。一般网络控制器读取每楼层VAV数据需要2-3小时，当有数据读取不到或不正常时，需要VAV BOX生产厂家和BA调试工程师一起分析，直至全部数据读取正常。BA调试工程师在网路控制器中，把本楼层VAV全部需求风量和相加，与AHU设计额定风量比较，调节变频器的频率输出，进而达到调节AHU风机的转速，改变AHU出风量，与VAV BOX总需求风量联动。调试编程完成后，试运行48小时，记录变频器的频率变化值，看频率长期是否在40HZ下运行。如果不符合设计指标要求，则调整变频计算公式，直至符合设计指标要求。5.2.15 VAV 与AHU正式运行当AHU与VAV调试参数符合设计指标要求后，AHU正式投入运行，办理验收及移交手续。6材料与设备6.1 采集参数传感器性能要求设备名称型号规格功能作用技术参数指标校正方法风管温度传感器TS-6721-850检测风管内温度，调节水阀开度敏感元件10kW 热敏电阻误差最大0.2,（070）漂移量/年最大0.025（070）探头插入冰块水中，与标准温度计比对,测量器阻值是否为原厂阻值；再插入温水中，再次比较其阻值；风管湿度传感器EE16-F6B51检测回风管空气含湿量湿敏元件：HC101高分子薄膜电容湿敏元件测量范围:10-95% RH; 0.50C精度: +/-3% RH; +/-0.5C输出: 0 - 10 V 或 4-20 mAPCB板上的调整旋钮，对变送器进行湿度的单点校准压差开关SPD900-600检测滤网是否测量范围：40-600PA;最大压力：50KPA设定在200PA二氧化碳传感器EE852C65检测回风CO2含量，调节新风量大小测量范围: 0.2000 精度: 0.2000ppm: (50ppm +测量值的2%)；输出: 0 -5/ 10 V 或 4-20 mA自动校准程序可对红外源老化进行补偿风管温度传感器TS-6721-850阻值随温度变化情况：温度（C）额定电阻值（kW）-4010.517-3010.172-209.654-108.93308.044106.938205.798255.238304.696403.707502.875602.206701.685801.287900.9861000.7601100.5901200.4626.2 自动控制设备 VAV BOX箱中所带的DDC控制器，一般为专用VAV 控制DDC。一台VAV配置一台DDC，一个调节风阀执行器，一个风流量检测器、一个回风温度传感器组成VAV 控制系统。AHU 的DDC控制器选用TAC公司IA 系列MNB300,AHU所对应的点位全部接入到MNB300和扩展模块。网络控制器选用TAC公司IA 系列通用网络控制器UNC-520-2-N。UNC-520具有四个RS485接口，每一个接口可以连接25-1台DDC。每楼层分为3条回路接入到UNC-520 3个RS485接口。第四个RS485接口接驳AHU和EAF等设备的DDC。6.2.1 VAV BOX的 DDC控制器性能要求规格型号B3885-V接口RS-485 BACnet/MSTP通用输入(0-5V)-10bit2空气流量传感器(0-1”)1风阀执行器1可控硅输入,0.5A,24VAC2本地服务端口有闪存容量（应用程序和操作系统）512KBACnet 设备描述B-AAC认证BTL6.2.2 AHU EAF 的MNB-300 DDC性能要求1，功能要求：1）.可独立运行，也可以应用BACNET 楼宇自动化网络中；2）.集成MS/TP接口与PC联接，工具软件完成编程和配置；3）.DIP开关设定地址；4）.隔离的RS-485 MS/TP通讯收发器；5）.MS/TP通讯速率9.6至76.8K波特率可选；2，技术参数要求：类别参数点位6个UI点，3个AO点，6个DO点电源20.4-30VAC，50/60HZ功耗24VAC下16VA6.2.3 网络控制器UNC-520-2-N产品技术指标I/A 系列UNC 520系列通用网络控制器采用Motorola RISC 250MHz 处理器，内置WindRiver VxWorks操作系统，自带128MB RAM和32MB 闪存配合操作系统和数据库备份。支持单条MS/TP总线31个BACnet节点，通过以太网可直接与 BACnet产品和系统进行通讯。UNC520系列通用网络控制器控制器，标准配置如下：支持浏览器的操作界面10/100Mb 以太网端口2 个 RS-232 端口4 个 RS-485 隔离端口1 个 LonWorks 端口，带驱动程序LON 节点直接访问功能BACnet 驱动程序特性：支持 LonWorks 及 BACnet 通讯自带 RISC 微处理器平台，高速运 算在局域网范围内实现分散实时控制安装费用低提供报警、记录、时间表、控制以 及定制的暖通空调应用等大型系统配置中可使用多个UNC-520子站， 提供真正的点对点操作和完整的应用共享密码保护功能可配置英特网用户界面服务，同时支持多个Web 浏览器的企业内部 网或互联网用户6.3 调试仪器设备性能要求VAV调试需要以下调试仪器和工具：设备名称型号规格用途数量笔记本电脑P42.8/2G/160G/RS485接口现场上传下载控制程序2台软件CONTINUUM 1.5编程2套网络控制器BCX-CR-127编程、上传下载程序2台万用电表VC890D检测测量各信息点位2台手持示波仪FLUKE 192BS测量信号强度1台手持风量/温度监测仪VELOPORT 20测量风速及流量，测量风温度2个7.质量控制 质量控制按照执行国家标准：l 智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)l 民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)l 信息技术互连国际标准(ISOIECl180195)l 采暖、通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)l 分散型控制系统工程设计规定（HG/T20573-95）l 建筑电气安装工程质量检验评定标准（GBJ 45-82）7.1建立质量保证机构，强化工程质量管理在工程实施的全过程进行严格的质量监控，由公司主任工程师领导的质量检查监督机构深入现场，使工作质量始终处于有效的监督和控制状态。7.2注重项目质量管理工作，提升人员技术素质建立由施工员、施工班组、质检员、项目经理组成的工地质量管理体系。做好宣传教育工作，树立质量第一的观念，提高职业道德水平，开展专业技术培训，特殊工种人员持证上岗职责，以工作质量保工序质量，促工程质量。采用企业拥有的现代化装备、新技术，以科技进步保证工程质量。7.3严把材料进货关，控制施工材料供货质量对工程所需材料的质量进行严格的检查和控制。所有进场材料必须有产品合格证或质量证明，对设备进行开箱检查、验证。7.4优化施工方法，达到预防为主的目的精心制定施工方案和施工工艺、技术措施，做到切合工程实际，解决施工难题，工法有效可行，把常见的质量通病和事故按预定的目标进行控制，将质量管理的检查变为事先控制程序，达到预防为主的目的。7.5加强工序质量检查，做好成品保护工作首先认真进行施工图纸的会审工作，明确技术要求和质量标准。在此基础上做好安全技术交底。在施工过程中，加强工序质量的三级检查制度，层层把关。并严格进行质量等级检评。所有隐蔽工程必须经建设单位、监理单位及有关单位验收签字认可，并做好记录后方可组织下道工序的施工。针对关键部位或薄弱环节设置控制点，认真执行工序交接记录和验收制度。实施计量管理，保证计量器具的准确性。施工中，合理安排施工程序对已完成的成品制定保护措施。7.6加强技术管理，认真贯彻执行国家规定、操作规程和各项管理制度，明确岗们责任制，认真做好技术交底工作。7.7每个施工作业组设一名兼职质检员，负责工程施工质量检查工作。7.8加强工序质量控制，每完成一道工序，专（兼）职质检员严格按照施工图纸及有关检查标准，进行施工质量验收，对不符合施工质量要求的，发出整改通知，直至通过工序验收为止，并作质检记录。8.安全措施在VAV BOX安装与调试过程中，主要的安全隐患有：高空平台作业，临时移动电源的使用，与其它专业交叉配合等等。 高空平台作业、悬空作业，必须系好安全带，不准往下或向上抛扔