楼宇自动化系统课程设计报告-标准变风量空调机自动控制的设计.doc

空气调节补充教材成绩 _重庆邮电大学移通学院自动化系楼宇自动化系统课程设计报告题目：标准变风量空调机自动控制的设计 系 别 08级自动化系 专业名称 08电气工程及其自动化 班 级 一 班 学 号 姓 名 指导教师 重庆邮电大学移通学院自动化系2012 年12月18日目录1.1空调机工作原理及过程31.2空调机系统运行参数41.3空调机的分类52. 空调机系统自动控制原理62.1空调机控制系统的构成及功能62.1.1一般空调机的控制系统62.1.2空调机系统的组成及功能62.2空调机系统原理设计82.2.1总体设计82.2.2单台空调机运行图93·空调机系统运行、调节、控制93.1空调机系统的启动、运行、调节93.2方案总结114·空调机系统控制流程124.1顺序控制124.2连锁控制135·变频器在空调机系统的运用145.1变频器基本原理145.2变频器在空调机系统中的运用156·基于PLC的设计156.1PLC的选型156.2PLC配置166.3变频器配置186.3.1 变频器输入输出接口187·控制系统197.1补水泵控制系统197.1.1补水泵控制原理图197.1.2补水泵控制电气接线图207.2循环泵控制217.3鼓风控制228·空调机系统PID调节原理238.1PID调节原理图238.2PID算法的实现239·程序设计249.1主程序设计249.2 子程序设计25总结28致谢29参考文献29变风量系统的概念按处理空调负荷所采用的输送介质分类，变风量(VAV System)空调系统是属于全空气式的一种空调方式，即全空气系统的一种。该系统是通过变风量箱调节送入房间的风量或新回风混合比，并相应调节空调机(AHU)的风量或新回风混合比来控制某一空调区域温度的一种空调系统。在这里，有以下几个方面值得注意: 系统必须是利用变风量箱来分配流量的。也就是说，系统中必须有变风量箱使用。 在工程实例中，有的变风量系统是保持送入房间的风量不变而改变一次风与回风的混合比例的；而有的变风量系统却是保持一次风恒定而改变一次风与回风的混合比例的。因此，用“改变风量或新回风混合比”的概念代替单纯的“改变风量”的概念，似乎更能概括目前存在的各种各样的变风量系统的总体特征。 区域温度的控制由变风量箱(VAV box)来实现。即通过气动或电动或DDC(直接数字控制)来控制变风量阀的开度调节风量，或通过调节变风量箱中的风机转速来调节送风量或调节旁通风阀来实现。 空调机组(AHU)的送风量应根据送风管内的静压值进行相应调节，与变风量箱减少或者增加送风量以控制房间温度相呼应。一般地，空调机组送风机的性能曲线应相当平缓，从而使得风量的减少不至于使送风静压过快升高。按照控制方法分，空调机组的送风量控制又可分为定静压、变静压、总风量控制三种基本形式。2变风量系统分类一般地，可以把变风量系统按周边供热方式和变风量箱结构两方面进行分类。21 按照周边供热方式的分类(内部区域单冷)按周边供热方式，变风量系统可以分为如下几类: 内部区域单冷系统。即是指在空调内区采用的变风量空调形式，一般地不带供热功能，下面几种形式均是以采用内部区域单冷为前提的。 散热器周边系统。散热器设置在周边地板下，不用冷、热空气的混合来控制空气温度，一般采用热水或电热散热器，具有防止气流下降、运行成本低、控制简单等优点。但需要精确计算冷却和加热负荷，以避免冷热同时作用。在国外一些豪华考究的设计中，采用顶棚辐射散热器提供更舒适的空调环境。 风机盘管周边系统。风机盘管可以是四管式，也可采用冷热切换二管式，或单供热二管制。风机盘管采用暗吊时不占用地板面积，同样具有运行成本低、控制简单的优点。夏天由于吊顶内仍保留冷水管及凝水盘，对天花板仍有发生水患的可能。 变风量再热周边系统。在变风量末端装置中加再热盘管，一般采用热水、蒸汽或电加热盘管。该系统比双风管系统初投资为低，比定风量再热系统节约能源，尽管同样不占用地板面积，但控制程序复杂。 变温度定风量周边系统。该系统的特点是送风量恒定，通过改变一次风与回风的混合比例来调节房间温度。回风全部吸收灯光热量再送出，因而节能。初投资较双风管系统低，控制也较复杂。 双风管变风量周边系统。该系统的优点是能量效率高，当采用两个风机时，可利用灯光发热，在所有时间内，由于冷却和加热的交替功能，可以获得最小的送风量。但初投资较高，控制较复杂。 转换变风量系统。加热和冷却均由一套风管系统通过冬夏转换承担。其缺点是温度控制不灵活，当建筑物有若十个区时，不能由一套系统来控制，例如不能同时满足一个区域需要加热而另一个区域需要供冷的要求，这时就需要划分若十个转换系统。以上7种系统，各有优缺点。一般应综合建筑功能、初投资、地域特征、产品来源、装潢等多方面进行优选。一般地:对于周边热损失较大的情况，即单位长度外墙热损失超过450 W/ m，应考虑将加热器设置在窗台下或外墙底部，以免气流下沉，这时可以考虑选择散热器周边系统或落地式风机盘管周边系统。 对于周边热损失中等的情况，即单位长度外墙热损失250 450 W/ m,可以采用吊顶暗装式送风，送风直接吹向外墙和窗户，这时可以选择暗吊式风机盘管周边系统;也可以采用上述各个系统，但条缝型散流器宜设计成单向的。对于周边热损失小的情况，即单位长度外墙热损失小于250 W/ m,可以采用上述一各个系统，这时条缝型散流器宜布置在房间中间，且两向送风。2. 2按变风量箱的结构分类 按调节原理分，变风量箱可以分成四种基本类型，即节流型、风机动力型(fan Powered)、双风道型和旁通型四种。 节流型 节流型变风量箱是最基本的变风量箱，其它如风机动力型、双风道型、旁通型等都是在节流型的基础上变化发展起来的，所有变风量箱的“心脏”就是一个节流阀，加上对该阀的控制和调节元件以及必要的面板框架就构成了一个节流型变风量箱。一般地，节流阀有三种基本类型，即百叶型、文丘里型和气囊型。百叶型的调节原理和百叶风阀的调节原理一样，在小风量的情况下，一般做成单叶风阀，通过调节风阀的开度来调节风量，如约克产品；文丘里型的调节原理是在一个文丘里式的套管内装上一个可以沿轴线方向滑动的滑块，通过滑块的位移改变气流通过的截面积来调节风量，如特灵产品；气囊型的调节原理是通过静压调节气囊的膨胀程度达到调节风量的目的，如开利产品。 风机动力型(Fan Powered) 风机动力型是目前在北美等地被广泛推崇的变风量箱，可能是由于它的出现和自控水平的提高，使人们改变了在60-70年代对空调变风量系统的偏见。风机动力型是在节流型变风量箱中内置加压风机的产物。根据加压风机与变风量阀的排列方式又分为串联风机型(Series Fan Term finals)和并联风机型(Parallel Fan Term finals)两种产品。所谓串联风机型是指风机和变风量阀串联内置，一次风既通过变风量阀，又通过风机加压；所谓并联风机型是指风机和变风量阀并联内置，一次风只通过变风量阀，而不需通过风机加压。根据美国TITUS公司提供的资料，串联风机型和并联风机型的比较见表2。除以下比较外，还有以下几方面问题必须指出:a. 串联风机型变风量系统一般较适合用于一次风低温送风的系统，如空调水系统大温差设计(供回水温度大于50C )的系统和有冰蓄冷的系统，其优点是可以减小中末端设备和风管的尺寸及节约风机能耗。b. 串联风机型和并联风机型可以同时使用，对于像休息室、人厅、咖啡室等需要维持一定送风量的地方是可以考虑的。双风道型一般由冷热两个变风量箱组合而成。因其初投资昂贵和控制较复杂而较少得到使用。旁通型这是利用旁通风阀来改变房间送风量的系统。由于其并不具备变风量系统的全部优点，因而在有些论文中称其为“准”变风量系统。该系统的特点是投资较低，但节能却很小，因为有人量送风直接旁通返回空调设备，并不怎么减小风机能耗，所以目前使用也不多。以上4种系统目前设计使用较多的是风机动力型和节流型。串联风机型加上空调水系统大温差设计成为北美空调设计的特色。2. 3变风量箱和周边供热方式的组合 变风量系统的三大要素是:变风量箱；周边供热方式；自动控制。这三者缺一不可，相互依存。对于具体的变风量系统而言，必然存在这三大要素的不同组合。自动控制一般为气动、电动或DDC控制。变风量系统的具体描述参见表3。3控制系统构成变风量空调系统的设计和控制系统的设计是密不可分的。如：房间温度控制、送风量控制、送回风风量匹配控制、新排风风量控制和送风温度控制5个控制环路。直接数字控制DDC虽然不一定采用反馈环路控制，但是也包含这5部分控制内容。它们是变风量空调控制系统的必要组成部分。当然，系统还会有预冷、预热等其他控制。3.1房间温度控制在变风量系统中，通常根据末端装置温控器自接控制风阀或者根据一个风量传感器和一个风量控制器，温控器为主控器，风量控制器为副控器，构成串级控制环路，温控器根据温度偏差设定风量控制器设定值，风量控制器根抓风量偏差调节末端装置内的风阀。当末端入口压力变化时，通过末端的风量会发生变化，压力无关型末端可以较快地补偿这种压力变化，维持原有的风量；而压力有关型末端则要等到风量变化改变了室内温度才动作，在时间上要滞后一些。价格上，压力无关型要比压力有关型高一些。（定义：压力无关(pressure independent)是指阀门的执行机构由速度控制器来控制，而速度控制器由房间温度控制器设定。压力有关(pressure dependent)是指阀门的执行机构直接由房间温度控制器控制。）3. 2送风量控制在变风量系统中，通常根据静压传感器的信号来感知系统风量的变化，并通过控制器调节风机送风量。静压控制器通过调节风机转速或入口导叶来恒定静压控制点的静压值，以满足下游风道、末端装置及送风口的压力损失。恒定静压的目的是保证任何一个末端入口的设计资用压力。由于要恒定静压，送风机不能无限制地减少风量，所以风机功耗并不与风量的3次方成正比。由于存在风道阻力损失，静压传感器越靠近管路末端，静压设定值就越小，就越能节约风机功耗。我们希望将静压传感器放在系统最不利的末端入口。由于变风量系统的动态特性，实际上不容易定义一个最不利的末端装置。任何一个都可能成为最不利。ASHRAE建议，在使用压力无关型末端的场合，把静压传感器放在送风机到系统末端的2/3处。3.3新排风风量的控制系统风量的调节会导致总新风量的变化，为此，在需要维持新风量不变的场合，有必要采取恒定新风量的措施，下面列举两种: 将最小新风道和经济循环新风道分开，分设新风阀，并在最小新风道上安装流量传感器，以此来调节3个风阀的开度，维持最小新风量通常，为保证测量精度，流量传感器前后要保证一定的直管段。但是，由于现场情况比较复杂，经常很难完全满足所要求的直管段这样，必然对测量和控制效果产生很大影响。据说，现场最好的测量准确度只有20%左右。 混风压力变化是造成新风量变化的直接原因。所以，恒定新回风混合箱内压力就能够保证新风量在需要最小新风量的时候，关闭经济循环新风阀，通过调节回风阀来恒定混风压力;在过渡季的时候，由混风温度控制器调节经济循环风阀的开度，随着新风量的增大，混风压力减小，这时，混风压力控制器关小混风阀直至完全关闭，整个系统采用全新风。虽然这种方法原理简单，但实际上很难实现，因为混风箱内气流很乱，压力极不稳定，压力测点不容易选择，而且，可能容易产生新风量控制和风机风量控制的耦合，造成系统运行不稳定。 前面提到的两种方法都是为了恒定新风量。有人认为，新风主要用于保证室内空气品质(IAQ)，可以采用以室内CO2浓度来控制新风量的办法。这种方法适用于新风品质较差的地区，如夏季空气湿热，冬季干冷。不过，CO2浓度达到要求并不能代表室内空气品质合格，室内还会存在其他易挥发性污染物。采用送回风机的系统，回风阀前后压差很大，风阀很难调节。所以有人提出用排风机取代回风机。这样，回风阀前后都是负压，且压差较前者小很多。排风机可由新、排风流量计或室内压力来控制。新风问题与建筑物负荷特点、系统形式及室外气象条件等很多因素有关。上述方法或设想，从控制逻辑上可能是可行的，实际当中却未见得适用于任何系统。对于某一特定建筑，很有必要具体分析系统的夏季工况、冬季工况及过渡季经济循环工况。3. 4送回风风量匹配控制送风量随负荷变化，回风量也要随之变化，这样才能保证房间的正常压力。由于房间向外渗风和厕所排风，回风量要比送风量小。下面是几种目前常用的风量匹配控制方法：一种最简单的控制方法是送风机和回风机都由一个送风静压控制器来调节。当负荷减少时，送回风量按同一比例减少。这样送回风量的差值也减少了，从而导致新排风量不平衡。回风机由放在新回风混合箱里或房间内的静压控制器控制。新回风混合箱里气流太乱，不易测量；而房间正压一般很小，容易受干扰。在送风和回风风道上安装风量计，并用一个控制器控制两者的差值来解决这个问题。由于现场情况复杂，风量常常无法测准。3. 5系统控制的稳定性在实际工程中，采用多个环路的控制系统，每个环路单独工作都正常。但是，当几个控制系统都工作时，整个系统就会出现不稳定。比如，当某个房间的温度下降，该房间末端装置的风阀就会关小，从而导致系统静压升高，其他房间的送风量增加。这时，这些房间的末端装置的风阀就会关小以恒定各自的送风量。这将导致系统静压进一步升高。当达到某一程度，静压控制器就降低送风机的转速减小风量，回风机风量也随着减少。系统静压又回落到原来的水平，那么各个末端风阀又开始开大。由于系统压力的变化，必须导致新风量的变化，从而导致送风温度的变化，控制器就会调节三个风阀的开度。由于阀位的变化将致使整个系统的静压和流量发生变化。这时，系统处在一种频繁的调节当中。风阀时而开大时而关小，送进区内的风量也是忽大忽小。很多人认为DDC比反馈控制优越。可是，实际工程中DDC也同样遇到了稳定性问题。为了全面提高系统稳定性、最大限度地节约能量，出现了一个新概念，就是所谓的基于末端装置的变风量系统TRAV(terminal regulated air volume system)。其基本原理是，将末端装置送风温度、温控器读数、风量及阀位信号都送入一个中央控制器，由它来统一计算后再调节送风状态点(送风机工况点以及表冷器后送风温湿度)。这种控制方法需要解决两个关键问题，即送风状态点的预测和所需送风状态的实现如果能比较好的解决这两个问题就可以避免多个环路之间的相互作用，从而提高系统稳定性。4. 变风量系统控制方法4.1 定静压控制所谓定静压控制就是通过调节风机来保持风道上某一点的静压恒定不变，根据众多实际工程经验总结出的压力测点位置是在主风道上距离风机出口约2/ 3处，压力设定值则通常取为设计状况下该点的静压值。事实上，压力测点的选择主要是综合考虑节能和调节稳定的结果。测点距风机出口越近，越不利于节能，但压力调节越稳定；测点离风机出口越远，节能效果越显著，但压力调节振荡的可能性也越大。42 变静压控制变静压控制方法的出现，很大程度上得归功于计算机通讯网络在控制系统中的广泛使用。实际上变静压的思想并不复杂，就是在定静压控制运行的墓础上，阶段性的改变静压设定值，在适应当前流量的要求的同时，尽量使静压保持允许的最低值，以节省风机能耗，因此也称为最小静压控制。可以看出，变静压控制的关键是通过什么手段来重新设定静压值。一般来说要想实现变静压控制，至少必须满足下述两个基本条件： 末端能独立调节流量而与压力无关，即只能使用与压力无关型的末端； 各末端要能向静压设定控制器合适地给出压力应升高还是降低或不变的信号。第一个条件由于与压力无关型末端的普遍使用基本上不是问题，对于第二个条件，因为控制系统通讯功能的加强。各末端向控制器给出信号是完全可行的，关键问题是末端在什么状态下给出合理的信号。解决方案是:每个末端在流量达不到设定流量时，向静压设定控制器发出警报信号，当有足够的末端数(一般取2, 3个)处于警报状态时，将静压设定值增加一个预定步长；同样地，当处于警报状态的末端数小于或等于某个数(一般是1, 0)时，将静压设定值减少一个预定步长。判断流量是否达到要求，简单地可以通过测量流量与设定流量之差来决定。当选用的末端能够提供阀位信号时，也可间接地通过阀位信号来判断，即当末端阀位长时间内处于全开状态时，就基本上可以认为目前的压力设定值偏低了，从而发出警报信号。从人多数文献来看，静压设定算法基本上还是通过保证末端风阀的适当开度来实现的。根据某些文献，并结合变风量末端的开度一阻力特性总结出变静压设定算法如下:a. 如果有末端阀位大于95 %，则压力设定值增加一个步长Pinc, Pinc的大小视系统的压力状况而定；b. 至少有1个末端的阀位处上75%一95%之间，则压力设定值不变；c. 如果所有末端的阀位都小于75 %，则降低压力设定值一个步长Pdec。通常Pinc和Pdec两个参数值并不相等，这两个参数必须在系统初调时仔细设定。静压设定算法在进行下一次设定时，必须规定一个合适的延迟时间，以保证风机转速的调节效果已经对末端的流量调节产生了作用，而不至于因为静压的频繁设定引起系统压力调节的振荡。43 总风量控制431方法的提出传统的变风量系统控制方法一直视静压为调节风机转速的唯一参数。很多文献所提出的控制方法的进一步改进，都是围绕静压点的位置，甚至于安装几个静压点，然后经过一个选择开关确定使用哪个静压值来控制风机。事实上，只要静压控制环节存在，系统就必然有不稳定的因素。能不能找到一种方法完全摆脱掉静压控制呢？为了实现这一目的，首先有必要对变风量系统控制中的各个环节进行仔细的分析。在变风量系统控制中，排除机组的控制环节后，风系统控制中只有房间温度控制环节和风机转速控制环节。风机转速控制如果不使用静压控制，则必须寻找新的控制手段。可能的办法就是考虑对风机实行某种前馈控制，而不使用反馈控制量进行风机调节。432 基本原理 通过对末端控制环路的仔细分析，发现了各个末端的设定风量Gset是一个很有价值的量，它反映了该末端所带房间目前要求的送风量，那么所有末端设定风量之和则显然是系统当前要求的总风量，并且体现了系统希望达到的流量状态。根据风机相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速是一个正比的关系。模拟中通过固定所有末端阀位全开，改变风机转速，得到一系列系统总风量与转速的对应关系，根据这一正比关系,可以想到在设计工况下有一个设计风量和设计风机转速，那么在运行过程中有一要求的运行风量自然可以对应一要求的风机转速。虽然设计工况和实际运行工况下系统阻力有所变化，但可将其近似表示为:如果说所有末端带的区域要求的风量都是按同一比例变化的，显然这一关系式就足以用来控制风机转速了。但事实上在运行时几乎是不可能出现这种情况的。考虑到各末端风量要求的不均衡性，适当地增加一个安全系数就可简单地实现风机的变频控制。这个安全系数应该能反映出末端风量要求的不均衡性。这样我们先给每个末端定义一个相对设定风量Ri的概念:式中Gs,i为第i个末端的设定风量，由房间温度PID控制器输出的控制信号设定;Gd,i为第i个末端的设计风量。显然由于各个末端要求风量的差异而使各末端的相对设定风量Ri不一致，这种不一致的程度，可以用误差理论中的均方差概念来反映。首先计算出各个末端的相对设定风量Ri的平均值:式中n为变风量系统中末端的总个数。则均方差可以表示为: 有了上述基本概念之后，我们可以给出下面的风机转速控制关系式:式中Ns为运行工况下风机设定转速;Nd为设计工况下的设计转速;Gs,i为运行工况下的第i个末端的设定风量;G d,i为设计工况下的第i个末端的设计风量;为所有末端相对设定风量的均方差;K为自适应的整定参数，缺省值为1.0;n为末端个数。参数K是一个保留数，可在系统初调时确定，也可以通过优化某一项性能指标，如最大阀位偏差进行自适应整定，目的是使各个末端在达到设定流量的情况下，彼此的阀位偏差最小。 有了这个转速关系式以后，就可实时地根据末端设定风量的变化对风机进行转速调节。433结论总风量控制方式在控制系统形式上具有比静压控制简单得多的结构。它可以避免使用压力测量装置，减少了一个风机的闭环控制环节;此外，也不需要变静压控制时的末端阀位信号。这种控制系统形式卜的简化，同时也带来了控制系统可靠性的提高。总风量控制方式在控制特点卜是直接根据设定风量计算出要求的风和L转速，具有某种程度上的前馈控制含义，而不同于静压控制中典型的反馈控制。但设定风量并不是一个在房间负荷变化后立刻设定到未来能满足该负荷的风量(即稳定风量)，而是一个由房间温度偏差积分出的逐渐稳定下来的中间控制量。因此总风量控制方式下风机转速也不是在房间负荷变化后立刻调节到稳定转速就不动了，而可以说是一种间接根据房间温度偏差由PID控制器来控制转速的风机控制方法，这才是总风量控制方法的实质。总风量控制在控制性能上具有快速、稳定的特点，不像压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡。其主要原因是因为总风量控制方式取消了压力控制环节，而传统控制方式下由于压力测量误差的存在，导致风机做出一些无谓的微小调节，使系统总不可避免地出现小幅波动现象。而且实际系统中压力测量误差更大，控制算法往往要对其进行简单的滤波处理，再用来控制风机，否则系统根本稳定不下来。正因为总风量控制的这个优点，使得控制系统不仅减少了初投资，而且在初调时还可以大大减少工作量，并提高控制系统的可靠性。总风量控制在风机节能上介于变静压控制和定静压控制之间，并更接近于变静压控制。因为变静压控制算法较为复杂，而且容易引起系统压力振荡，所以总风量控制法从控制和节能角度上综合考虑，不失为一种替代传统静压控制的有效方法。虽然总风量控制具有如此显著的优点，但从模拟中也可看出总风量控制同样有自己的缺陷。即增加了末端之间的耦合程度，只是这种末端之间的耦合主要是通过风机的调节实现的。在静压控制方式下，各末端的耦合则是通过风道压力来实现的(这种耦合是不可避免的)。这种差别反映在有房间负荷变化后，风机和该房间的末端阀位同时调节，极大地改变了系统阻力特性，尤其是风机的调节使其余房间的流量发生了不可忽视的改变，迫使相应末端尽快做出调节，恢复以前的设定流量。 总之，总风量控制方法是基于压力无关型的变风量末端研究出的一种新的变风量系统控制方法，由于它避免了压力控制环节，确实能很好的降低控制系统调试难度，提高控制系统稳定性;而且通过合理选用采样时间，完全可以消除上述各个末端之间的耦合增强现象。因此，不管是从控制系统稳定性，还是从节能角度上来说，总风量控制都具有很大的优势，完全可以成为取代各种静压控制方式的有效的风机调节手段。 5 末端装置51 VAV末端的工作原理向房间送冷风时送入室内的冷量按下式确定: 式中C-一空气的比热容kJ/ ( kg.)；P-一空气密度kg/m3; L-一送风量, m3 / s;tn-一室内温度,； ts-一送风温度,； Q-一吸收（或放入）室内的热量，kw如果把送风温度设为常数改变送风量 L，也可得到不同的Q值，以维持室温不变。空调系统的VAV末端按变风量的工作原理设计。当空调送风通过VAV末端时，借助于房间温控器，控制末端进风口多叶调节风阀的开闭，以不改变送风温度，而改变送风量的方法，来适应空调负荷的变化。送风量随着空调负荷的减少而相应减少，这样可减少风机和制冷机的动力负荷。 当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室内空气参数时，可直接通过加热器再热，或启动一台辅助风机，吸取吊顶中的回风，送入末端机组内，与冷气流混合后一起通过加热器再热后送入房间，达到维持室内空气参数的目的。52 VAV末端的产品特点521省能运行 VAV末端借助于进口调节阀、并联风机、热水盘管、电热盘管、风速测量装置、房间恒温器、气动或电动控制元件，能使空调系统达到省能运行。部分负荷时，能避免在定风量系统中，再热器的冷热负荷抵消而造成的双重能量消耗。如考虑到系统设备的同时使用系数，能使VAV末端系统总风量减小，节省大量风机水泵的电能。522组合灵活VAV末端结构紧凑，机组组合灵活。按设备的使用功能分，机组有单风道、双风道、热水再热、电热再热，并联风机驱动等不同的末端组合。按空调需要，机组还可配备静压箱和消声器。按设备的控制功能分，机组有气动、电动(模拟/数字)、压力相关型和压力无关型等不同组合。523静音设计箱体设计成内壁贴有带保温的消声材料的消声器。箱内通常不设风机，并联风机动力小，噪声低。末端的送风动力主要来自于系统的可变风量主风机，这样，能使机组静音运转。 在部分负荷时，V AV末端的噪声通常比同风量的风机盘管加新风系统低，特别适用于图书馆、演播室、影剧院等场合。52 4控制先进机组进气口设有电子风速传感器，可以根据房间的温度要求，通过压力无关型气动/电动(模拟/数字)控制器调节送风量，温度控制品质好。52 5安装方便与同风量的风柜相比，VAV末端机组结构紧凑，机组高度小于500 mm,有效地增加了机组的安装空间，减小了层高对机组安装的影响。由于冷冻/冷凝水管不进入天花板上部，没有风机盘管的凝水盘，不存在冷凝滴水污损天花板现象。设置在机组侧面或底部的维修孔，使机组的安装、维护和保养更为方便，有效地减少机组的安装和维修成本。53 VAV末端的基本组合531单风道变风量末端这是最简单的变风量末端，仅有一条送风道通过末端设备和送风口向室内送风。根据空调负荷的变化，末端的送风量随着空调负荷的减少而相应减少，这样可实现对室温、室内最大、最小风量的有效控制，减少风机和制冷机的动力负荷。 这种组合只能对各房间同时加热或冷却，无法实现在同一时期内，对有的房间加热，有的房间冷却。当显热负荷减少时，室内相对湿度也不易控制。因此，仪适用于室内负荷比较稳定，室内相对湿度无严格要求的场合。532双风道变风量末端机组具有冷热两个风道。当房间的送风量随着冷负荷的减少而达到最小风量时，开启热风阀，向房间补充热量,使系统的负荷得到有效的调节。这种组合，对房间的负荷适应性强，能满足有的房间加热，有的房间冷却的要求。由于负荷得到补偿，最小风量得到控制，室内的相对湿度可保持在较好的水平上。但系统需增加一条风道，设备费和运行费将有所提高。53 3热水再热单风道变风量末端单风道变风量末端机组上，串联一热水再热盘管即成。当系统风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，一次风可通过热水加热器再热，送入房间，达到维持室内空气参数的目的。这种末端对房间的调节，基本与双管末端类似，但系统需敷设热水管，设备费和运行费也有所提高。53 4电热再热单风道变风量末端由单风道变风量末端串联一电热盘管组合而成。其加热原理与串联热水盘管相同。535并联风机驱动的单风道变风量末端由单风道变风量末端并联一离心风机组合而成。当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气流混合后送入房间。一次风与回风的混合，可有效地节省能量，并使系统具有较好的气流分布。53 6并联风机驱动热水再热的单风道变风量末端在并联风机驱动的单风道变风量末端上，串联一热水再热盘管组合而成。当系统送风量达到最小设定值，而仍需要下调室内的空气参数时，启动一并联风机，吸取吊顶中的回风，送入机组内，与冷气流混合后通过加热器再热，送入房间。53. 7并联风机驱动电热再热的单风道变风量末端 在并联风机驱动的单风道变风量末端上，串联一电热盘管组合而成。其工作原理与5。3.6节同。54 VAV末端的部件结构5. 41箱体箱体采用薄形设计，由镀锌板外壳制成，内衬厚度为25- 50 mm、密度为40 kg/m3的玻璃纤维或岩棉等保温材料，表面贴有穿孔铝箔，用保温钉固定在面板的内表面上具有防火、隔热、隔声和防腐的能力。机壳内的最大风速可达到20 m/ s。一次风高压侧风管采用圆管或椭圆管，低压侧风管采用滑动法兰连接。机组下侧或两侧，设有通道门，在不影响机组管道连接的情况下，能方便地对风机和电机进行维护保养。54. 2调节风门由46片对开式叶片组成的节流式调节风门，具有良好的密封和气流设计。当进口压力为750 Pa时，风门的最大泄漏量为额定风量的2%。在风门叶片伸出轴上设有无需保养的长寿命尼龙自润滑轴承，与执行器连接后，风门能按房间的温度要求，通过温控器控制进气口的一次风量。一次风的风量采用压力无关型控制器，控制器可在下厂设定。控制区间为100%10%，控制误差为士5%士10%,控制精度主要依赖于控制器的型式。54. 3风速传感器在机组进口调节风门前，设平均风速传感器，提供正比于流量的压差信号。通过压差信号，利用图表可自接读得机组一次风的量，并实现对风门的控制。最小的一次风压差信号为25 Pa。在典型的一次风流量区间，由平均风速传感器测得的压差，在校正图中的误差为士3%。54. 4热水盘管热水盘管具有镀锌钢板机壳，铜管套铝片结构，机械涨管。铜管内径为9. 512. 7 mm,铝片片距为1.802.54 mm，排数为14排，每排设一回路，其热量区间为218 kw。热水盘管设有放水和放气孔，并有左右方向之分。盘管的泄漏压力为180Pa。需要时还可设置电动控制阀，调节水量。54. 5电热盘管电热盘管设置在由镀锌钢板组成框架的卧式机组内，安装在VAV末端机组的出口。通常按加热量、电气特性和控制级数进行设计。由80/20镍铬丝制成的电热管放在充满二氧化镁的不锈钢管内，山固定的陶瓷轴套支撑。54. 6并联风机并联风机具有前向多翼离心叶轮，双吸结构，镀锌板外壳，电机自接驱动。通常安装在VAV末端机组的出口,有吸入和压出两种不同的交装形式。为了防止停机时的回流，在风机的出口处设有回流风门。 风机电机是一种节能型的一相电容电机，带有自动复位的过载热保护，适于调速器(SCR)的调速运行，提供风机风量的无级调速。风机的设计量可由速度控制器在现场设定。风机电机能与系统匹配，保证在最小电压时稳定运转。电机风扇部件维修时可自接从机组侧面拆下，而不需将风扇与电机分离。电机安装在进口环上，进口环具有扭曲的机架，机架上设有带含油轴承的橡胶轴套。54. 7控制器机组具有压力无关型气动、电子和通讯控制。在1. 5kPa进口压力下，风量调节的精度为机组额定流量的士5%，无论在工厂或现场，控制器均能按照房间恒温器的要求，在最大和最小(进口管道流速>1.8m/s时)设定点之间调节。通常把带有恒温器的电子控制机组定为标准机组。在卧式机组的进口截面设线性流量探针。当在现场按提供的流量压力图表检验流量时，传感器将提供放大3倍于动压的压差信号，在管道流速为1.813 m/ s区间内，其精度可达士10%。55 VAV末端选型程序根据所提供的控制区大小，冷/热负荷，送风温度和房间的设计温度等参数，按下述程序选择VAV末端。55. 1确定房间的送风量根据房间的冷/热负荷、设定温度和所要求的送风温度，计算房间的送风量。应注意，不同的冷热负荷具有不同的送风量。55. 2确定机组型号选择机组型号，使其风量大于等于房间所需的送风量。其中应使一次风的风量满足冷负荷的要求。并联风机的风量应满足热负荷的要求。如系统没有并联风机，机组按冷工况的送风量送风，可按如下方法计算再热盘管(电热或热水)所需加热量：a.按冷工况的送风量和要求的热负荷计算空气的温升；b.按房间的设定温度计算盘管的出风温度；c.按房间的送风温度计算机组所需加热量；55. 3确定再热盘管(电热或热水)a.确定电热盘管：把所需的热负荷换算成kw数.按电热盘管资料,选定其负荷大于等于所换算的kw数，并确定电热盘管所需的电压、相数和级数。应注意，电热盘管每kw需要的最小风量为170 m3/ h。b.确定热水盘管按不同的进水和进风温度，对热负荷进行修正。按修正后的热量值，选择在额定风量下盘管的排数、水量和静压降，并盘管的热量大于等于修正值。热水盘管也有一个最小风量值，可按机组最大风量的20%选取。55. 4估算机外静压按下游侧管网的不同情况，估算组成末端的低速空气分布系统所需的机外静压值。其中包括电热盘管、热水盘管、消声器、扩散器和管网等下游部件的阻力损耗值。并联风机必须满足在额定机外静压卜的设计风量值。风量可用下述方法进行调整：a.借助速度控制器(5CR)调节风机的转速b.调节一次风风量控制器，调节风机的风量55. 5确定进口静压机组一次风进口静压，为一次风管网所需静压与一次风风门所需最小静压之和。机组的设计必须满足额定风量下的进口静压要求。机组的最大进口静压通常设定为500-750 Pa56 VAV末端使用方法56. 1风量区间a.VAV末端的风量通常VAV末端的风量小于等于6800m3/ h,由设置在机组进口的线性平均流速传感器，借助于压力无关型控制器，按控制信号调节。风量区间由控制器的灵敏度、进口管条件和所选机组的大小限定。为防止不稳定的控制，进口管道的最小流速应大于1. 8m/s，如果小于此值，压力信号将小于2.5Pa，大多数控制系统将不能进行可靠的分辨。为减小管道的压力阻损和机组的噪声，送风管道的流速应小于12. 8m/s。机组进口的最大流速可达到15.3 m/ s，这时送风管道的压损将明显增加，机组的噪声也加大。b.并联风机的风量并联风机的风量，通常由速度控制器(SCR)设定。最大的风量由风机、电机和下游侧的压力决定。最小的风量由SCR在工厂设定。风量过低会使电机转速过低，导致电机过热和轴承过度磨损。c.系统的总风量系统总风量的控制，是通过调节风机的转速或风机进口导叶，保证风道上的某一点的静压恒定来实现的。系统最大风量的设定，取决于房间朝向、建筑规模、房间性质和使用情况，由设计者作充分调查后决定。考虑到各末端负荷控制的不同时性，系统主风机的标准运转点，通常处在最大负荷的(60%80%)。风量过大会使系统静压设定值偏高，影响系统的节能和噪声。 系统最小风量的设定，应满足控制室内的相对湿度、最小新风和气流组