变风量空调系统末端消声及气流组织
VAV-BOX(变风量末端)分类及工作原理(自己整理)
VAV-BOX(变风量末端)分类及工作原理(自己整理)目录VAV BOX本体主要部件 (3)VAV BOX的分类 (4)压力有关型BOX (5)压力无关型BOX (6)应用 (7)单冷型VAV BOX（不带风机、单风道） (7)冷暖型VAV BOX（不带风机、单风道） (8)定风量型CAV BOX (9)并联风机型BOX (9)串联风机型BOX (10)VAV BOX的选择 (11)VAV BOX本体主要部件VAV BOX的分类压力有关型BOX1.通过房间温度与设定温度差值控制风阀开度2.工作原理3.弊端：当阀位不变时，BOX风量随入口静压变化而变化压力无关型BOX1.通过房间温度与设定温度差值控制风阀风量2.风速（压差）传感器-8*2个小孔3.工作原理应用目前应用做多的是压力无关型单冷型VAV BOX（不带风机、单风道）1.单冷带再热型VAV BOX工作原理冷暖型VAV BOX（不带风机、单风道）定风量型CAV BOX并联风机型BOX风机并联型末端的风机与来自空调箱的一次风处于相对并联的位置.串联风机型BOX风机串联型末端的风机和来自空调箱的一次风处于相对串联的位置VAV BOX的选择末端类型最佳适用场所普通适用场所单风道1.吊顶其他设备较多，安装空间受限；2.工程初投资受限；3.噪声要求高但气流组织要求低的场所所有空调系统内外区串联风机型1.低温送风系统；2.恒定气流组织；3.较大的换气次数；4.BOX下游阻力较大普通空调系统内外区可带再热并联风机型1.吊顶内设备散热量很大；2.内区吊顶与外区相通，系统有单独回风管普通空调系统内外区、带再热单风道定风量要求风量恒定（可调）但不调节温度的场所，如定新风量、定排风量、洁净定送风量AHU定新风量（设定值可调）。
变风量空调系统的优缺点
在各种空调方式中,VAV 空调系统有其自身的优点:1、由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行,所以风量的减少带来了风机能耗的降低和末端设备里的再加热器能耗的降低;2、能实现局部区域的灵活控制;3、利用系统多样性,可使中央系统的初始成本低;4、同样,由于可利用系统的多样性,今后扩展的成本大大降低;5、系统是自平衡的(Self2balancing) ,等等。
因此,国外智能大厦的空调系统多采用VAV 空调系统, 或与CAV 空调系统、FCU 空调系统相结合的方式。
虽然VAV 空调系统具有上述优点,但是它的控制却最复杂。
目前,VAV 空调系统的控制方式基本上采用多个回路的PID控制。
在系统模型参数变化不大的情况下,PID 控制效果良好。
但是,VAV 空调系统是一个干扰大的、高度非线性的、不确定性系统,这是由于:1、外界气候和空调区域里的人员活动的变化很大,对系统形成很大的干扰;2、空气调节过程是高度非线性的;各执行器的运行特性也是非线性的;3、各个控制回路之间耦合强烈,完全解耦是不可能的;4、随着时间的推移,设备会老化和更换,从而造成系统参数的变化。
5、在许多系统里,系统的数学模型很难建立。
1. 1 VAV 系统的节能研究20 世纪70 年代到90 年代,主要集中研究它的能耗情况,即与定风量(CAV) 空调系统和风机盘管系统比较节能效果。
与CAV 空调系统相比,VAV 系统可以不需或减少再热量,降低送风量,从而减小风机能耗,降低制冷负荷等。
此外,VAV系统还可以通过消除过冷、回收灯光的热量而节能[1 - 3 ] 。
Wallace 等人提出在高层建筑的VAV系统中引入建筑能耗监控系统和计算机控制,可以优化节能效果。
风机能耗在VAV 系统中占很大的比重,因此对风机采取有效的调节措施,降低风机能耗是增强VAV 系统节能效果的重要途径。
目前,风机调节主要采用调节风机入口导流叶片角度和变风机转速两种方法, Englander 和Norford 比较了二者的节能效果,并用动态模拟软件HVACSIM + 进行了模拟计算,结果表明,采用变转速调节要比采用调节风机进口导流叶片角度节能30 % ,而且变转速调节与DDC 结合效果会更好。
空气调节--变风量系统
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。
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，是一种最简单的控 制方法
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。
在送风和回风风道上安装风量计 ,并用一个控制器控制二 者的差值来解决这个问题。
（1）系统构成： TE (室内温度设定 /传感器 ), IVC (VAV末端智能控制器 ), SCM (系统管理器 ), ICC (系统控制器 ), INV (变频器 )等部件及系统构成 。
（2）控制目的: 是使系统在最小送风静压(变静压法 )下满足室内要 求风量.
（3）控制循环构成:
四、VAV空调控制系统的发展与介绍
(2) 控制目的:
确保系统新风量 ; 过渡季节的全新风空调。
（3）控制原理
四、VAV空调控制系统的发展与介绍
第一阶段:定静压定温度法。 80年代开发。 第二阶段:定静压变温度法,(CPT定静压法 )。90年代前开发。 第三阶段:变静压变温度法,(VPT变静压法)。90年代后期开发。
李克欣：暖通空调 1999年第 2 9卷第 3期
1、定静压定温度法原理
四、VAV空调控制系统的发展与介绍
简单地说，通过改变送入房间的风量来满足室内 变化的负荷
一、变风量系统的概念
2、定义解释
系统必须是利用变风量箱来分配流量； 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； 保持一次风恒定而改变一次风与回风的混合比例； 区域温度的控制由变风量箱来实现； 空调机组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。
探究变风量空调系统的优化设计方案
探究变风量空调系统的优化设计方案摘要：变风量系统有很强的动态特性，加之空调系统固有的非线性，使问题的解决变得非常困难。
可目前这方面的研究还比较滞后，设计人员在设计时缺少有效的分析计算手段。
国内变风量系统的实践正在兴起，迫切需要可行、有效的辅助设计的分析方法。
Abstract: the dynamic characteristic of the variable air volume system has a strong, combined with the inherent nonlinear air conditioning system, makes it very difficult to solve the problem. But it's still lags behind, at present the research design personnel in the lack of effective means of analysis and calculation in design. Chinese practice of variable air volume system is on the rise, urgently need to be feasible and effective analysis method of aided design.关键词：变风量优化设计Keywords: variable air volume optimization design1、引言1, the introduction变风量空调系统于60年代在美国诞生，其基本原理是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。
在当今特别提倡节能和舒适性的条件下，变风量空调系统正在逐渐被人们接收并得到应用。
//Variable air volume air conditioning system in the 60 s was born in the United States, its basic principle is through the change into the room air volume to meet the indoor load change. In today's special advocate energy saving and comfort conditions, variable air volume air conditioning system is gradually been received and applied.变风量空调系统主要有以下几个优点：Variable air volume air conditioning system mainly has the following advantages:* 由于变风量空调系统是通过改变送入房间的风量来适应负荷的变化，而空调系统大部分时间的部分负荷下运行，所以风量的减少带来了风机能耗的降低。
变风量末端装置(与“装置”有关优秀PPT文档)
变风量末端装置（VAV box）的特点： 当房间负荷降低，能保证最小新风量和气流组织要求。 当系统压力升高时，自动维持送风量不超过设计最大值。 受温控指令，根据室温自动调节送风量。 变风量末端装置（VAV box）的特点： 当房间负荷降低，能保证最小新风量和气流组织要求。 当房间负荷降低，能保证最小新风量和气流组织要求。
变风量末端装置
➢ 变风量末端装置是变风量空调系统（Variable Air Volume System）的关键设备之一。空调系统通过末端装 置调节一次风送风量，跟踪负荷变化，维持室温。
第1页，共5页。
变风量末端装置 变风量末端装置（VAV box）的特点：
1.受温控指令，根据室温自动调节 送风量。
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变风量末端装置
当不使用事，能完全关闭。 变风量末端装置是变风量空调系统（Variable Air Volume System）的关键设备之一。
受温控指令，根据室温自动调节送风量。MD
变风量末端装置（VAV box）的特点： 当房间负荷降低，能保证最小新风量和气流组织要求。 当房间负荷降低，能保证最小新风量和气流组织要求。 变风量末端装置（VAV box）的特点：
空气出口
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变风量末端装置 单风管再热型：
加 热 器
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2.当系统压力升高时，自动维持送风 量不超过设计最大值。
3.当房间负荷降低，能保证最小新风量
和气流组织要求。
4具有一定消声功能。 5.当不使用事，能完全关闭。
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变风型。 2.风管再热型。3.风机动力型。
开利VAV变风量末端装置及控制和系统应用精讲
• • • • VAV系统介绍 开利VAV末端及控制系统 开利VAV系统项目案例 VAV市场及竞争对手分析
1
VAV变风量系统
什么是VAV系统？
• VAV（Variable Air Volume）变风量末端通过改 变送风量，来调节室内负荷，满足温度需求， 是一种可以实现分区域调节的全空气系统。
VAV系统的特点
14
开利VAV变风量末端产品
开利VAV末端产品符合标准
• 所有箱体材料与内衬材料满足UL181标准 (Underwriters Laboratories美国保险商实验室)， NFPA-90A标准(National Fire Protection Association美国国家防火协会组织)，同时满足 UL723标准、ASTM E84标准（美国材料与试验协 会）或ASTM C665标准（细菌标准） 。 循环风机的电机经ARI认证，满足ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute) Standard 880标准。所有风机动力型机组均获得ETL认证。 (美国电子测试实验室Electrical Testing Laboratories) 所有噪音参数根据ARI Standard 880-98标准测试， NC参数基于ARI 885-98 (2002 Addendum — Appendix E). 获得North American Technician Excellence Association, NATE 北美优秀技术专家协会认证， 暖通制冷业界中的首位技术认证，开利确保技术、 产品与服务的专业性。
3
适用 范围
VAV变风量系统
高品质室内空气的保证及节能型系统 • 《公共建筑节能设计标准》于2005年7月1日正式实施。 – 5.3.4 下列全空气调节系统宜采用变风量空气调节系统
某办公营业楼变风量空调末端及其风系统调试
某办公营业楼变风量空调末端及其风系统调试摘要：本文介绍了大厦的变风量空调系统的概况，阐述了所使用的单风管压力无关型vav-box和串联风机动力型末端装置的工作原理。
通过对该项目的风量平衡调试工作经验，总结了调试的基本内容、方法、步骤、注意要点和体会。
系统5年来的良好运行证明调试是较为成功的，为系统的正常高效运行打下了坚实基础。
关键词：变风量末端原理调试中图分类号： g267文献标识码：a 文章编号：随着建筑行业设备安装技术的发展，人们越来越多地认识到调试工作的重要性，安装工程在安装后必须进行调试的强制性规定已经在施工及验收规范里注明。
现代工程，特别是大型、重要的工程项目，都会投入大量的人力物力完成各项工程的调试工作，以确保项目的成功。
在智能建筑中变风量空调系统应用越来越广泛，变风量空调系统根据负荷变化自动改变送风量来调节空调区域温度，其核心装置是变风量末端，系统风平衡调试是保证其能否正常运行的关键环节之一。
本人有幸参与了中国银行总部大厦变风量空调系统的调试工作，积累一些对变风量末端风系统的调试经验。
1、空调系统简介1.1建筑物基本结构与功能该建筑物是独资兴建的高标准办公营业楼其建筑面积约为17.5万平方米，占地面积3025平方米。
地上使用部分共15层，地下共4层。
建筑结构形式为内筒外框式，外框作为办公楼，内筒为营业大厅（称为四季厅）。
建筑地下1-4层作为观众厅、金库、餐厅、车库、机电设备机房（冷冻机房、空调机房、水泵房、热交换间等），并兼具人防功能；地上1-3层作为营业大厅和交易大厅，4-15层为办公楼层，其中4-11层为标准层，每层面积9000平方米，10、11层为行长办公区，14层为贵宾中厅。
1.2空调系统概况本建筑标准办公区域均采用变风量系统，在各标准层每层设5个ahu空调机房，内设变频空调机组和新风、回风、送风管路。
空调区域进行内外分区，由外墙向内4.2米作为外区，其余部分为内区。
内外区不分设风机房，而是采用不同的变风量末端以满足内外区不同负荷要求（图1）。
变风量(VAV)空调系统介绍,调试常见的问题及解决措施
变风量空调系统即VAV（Variable Air Volume System）空调系统，是全空气系统的一种空调方式，它是通过改变送风量来调节和控制某一空调区域的温度，从而与空调区负荷的变化相适应。
VAV系统的优势较多，也被业内许多人士推崇，但要真正实现VAV系统的优点，除合理的设计外，专业的系统调试和运行管理也是必不可少的。
01、变风量（VAV）系统基本构成主要包括四部分：室内变风量温控器；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；风道静压测量装置；变风量空调机（带有变频器）。
VAV系统的工作原理、流程如下图：02、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。
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。
03、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）舒适度良好、干净卫生：风机盘管系统在湿工况运行，极容易滋生细菌，传播疾病。
变风量空调系统在干工况运行，室内无凝结水，不会滋生细菌。
（2）温度稳定：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。
（3）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，因此可大幅度减少送风风机的动力耗能。
（4）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。
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变风量空调系统末端消声及气流组织
气流分布不合理状态分析
•射程太短时
•送风散流器
•射流
•偏冷
•送风管 •送风散流器
•偏热
•射流
•接VAV末 端
•小风量时,送风射流长度不够,冷气流过早与吊平顶脱离,造成散流器下侧及附近空气温度偏低;两 个散流器之间或分隔墙处空气温度偏高.室内空气温度场不均匀,舒适性较差
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•测量范围1-10m/s；测量精度±5 ％；推荐风速 7.5m/s
变风量空调系统末端消声及气流组织
•欧美中国系末端——皮托管式风速传感器
•皮托管式风速传感器全 量程测量范围为0-375Pa， 如测量精度为全量程的3 ％，则最小可测动压差为 11.25Pa
•如风速传感器的放大系 数为2.5，则该末端装置 一次风入口处最小风速应 为2.74m/s，如小于该最 小风速，则末端装置不能
•低速变风量末端装置风速要求
•1. 一次风设计（最高）风速一般在6-8 m/s 范围内； •2. 一次风最低风速可在1 m/s以上，可确保风速传 感器测量精度
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•如何确定采用欧美 中国系与日系末端
• 采用欧美中国系末端装置 •欧美公司投资、建造或管理的建筑物 •欧美设计事务所设计的建筑物 •国内公司投资建筑的建筑物
•N型散流器
•方型或矩形散流 器
• 低温送风口
• 变风量风口
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•送风散流器选择方法
国外几种变风量风口选择方法：
• 依据（NC）或（RC）噪声标准选择 • 依据射流分布选择 • 依据计算分离点距离选择 • 依据舒适性标准（ADPI）选择★ • 依据综合分析法选择
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变风量空调系统末端消声及气流组织
气流分布不合理状态分析 （热风、外区、温度偏高）
•VAV末端装置
•送风支管 •送风散流器 •热风温度如高于41℃
外
围
护 结
•热风随冷表面下沉
构
•部分送风被排走
•送风干管 •回风口
•
•冬季送风温度不易太高，ASHRAE62规定当温差大于8℃时，通风效率将下降25％，部分 送风直接被排风口排走，热风在靠近外围护结构处下沉，房间中部形成4-6 ℃温差， 严重影响室内空气品质。送风温度过高，浮力太大、气流短路，不能充分混合
变风量空调系统末端消声及气流组织
•风管低频噪声处理
•1、调整风机转速，改变气流波动频 率，与风管共振频率错开 •2、增加风管刚度，直接改变风管的 共振频率 •3、风管外表面帖隔声毡 •4、采用圆形风管替代矩形风管
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•多个送风散流器噪声增加近场值
•一房间中设置多个散流器，需对散流器噪声值进行综合 (叠加)计算。Nevins在1976年提出多个散流器噪声增加 的近场（≤3m）经验估算值
125…4000倍频程下提供
•排出噪声考虑下列衰减因素
•辐射噪声考虑下列衰减因素
•风管内村、末端反射、1.7m软 管、房间效应
•吊平顶效应、房间效应
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•变风量末端装置噪声控制要求：
•1、根据样本提供的末端出口噪声与箱体辐射 噪声选型，使装置噪声不超过室内噪声标准
变风量空调系统末端、 消声及气流组织
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2020/11/14
变风量空调系统末端消声及气流组织
•一、变风量末端装置
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•变风量末端装置分类
•按改变房间送风方式分： •单风道型、风机动力型、旁通型、诱导型、变风量风口
•按补偿系统压力变化方式 •压力相关型、压力无关型 分
生的噪声值。当散流器的噪声值接近房间噪声标
准时，更应对风口调节风阀的设置关切
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•风管部件安装位置与噪声增加
•消声器： 消声器应间隔安装，两个消声器 之间设一段直管段，避免空气通过消声器后 产生再生噪声
•各类阀件： 在噪声要求较高的房间的吊平 顶内，阀件之间也应有一直管段，对声学 要求很高的房间，其吊平顶内风管上一般 不设调节风量的阀件
•按末端装置形式分
•矩形末端装置、圆形末端装置
•按驱动执行机构能源划分 •气动型末端装置、电动型末端装置
•按控制方式划分 •电气模拟控制型、电子模拟控制型、直接数字式控制（DDC)
•按末端装置送风量变化划分 •定风量型末端装置、变风量型末端装置
•按再热方式划分 •无再热型、热水再热型、电热再热型
•按末端装置通道数划 •单风道型末端装置、双通道型末端装置 分
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•内区气流组织要求
•内区空调负荷特点
•内区散流器设置要点
1. 出热启动外,常年需要供 冷;
2. 人员活动变化、办公设 备休眠、网络设备的使 用。空调负荷不稳定、 可变
3. 空调冷负荷密度较小
1. 最大风量与最小风量比外区散流器 小
2. 散流器之间的间距应比外区的小， 单位面积散流器数量应比外区的多
精度稍低、 需温度校正 ，适用于含 微粒的气流
不受温湿度 影响，可用 于含微粒的 气流中
可应用于受 灰尘、温度
变风量空调系统末端消声及气流组织
•高速变风量末端装置风速要求
•1. 一次风设计（最高）风速要求在10 m/s （一般在 10-15 m/s范围内）以上； •2. 一次风最低风速要求3 m/s以上，确保风速传感 器测量精度
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•欧美中国系末 端
•日系末端
•ETI单风道型
•titus风机动力 型
•topre单风道型 （84年）
•久保田单风道 型 （83年）
•特点：
•特点：
•采用皮托管式风速传感器
•一次风入口风速较高（高速系统）
•既有单风道型又有风机动力型末端 装置
•无一采用皮托管式风速传感器 •一次风入口风速较低（低速系统） •只有单风道型末端装置
• 采用日系末端装置
•日本公司投资、建造或管理的建筑物 •日本设计事务所设计的建筑物
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•二、变风量系统消声处理
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•变风量空调系统噪声源及传播途径
•空调机房
•末端外壳辐射噪声
•S2
•风管外壳辐射噪声
•吊顶回风静压 箱
风口型式
噪声标准（dB) 开口最大风速（m/s）
50
3.2
40
2.8
送风口
35
2.5
30
2.2
25
1.8
45
3.8
40
3.4
回风口
35
3.0
30
2.5
25
2.2
•表中数值为不受约束的开口数据，当开口与散流器或回风百叶相接时，会少量 或大量增加噪声值。这主要取决于所采用的风口的数量、结构与安装方式
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•空气分布性能指标（ADPI）定义
在整个人员活动区中对各个局部地点的空 气流速与空气温度进行检测，就可得到 空气分布特性指标ADPI
•式中：
•Nθ——测量区域内满足(-1.7℃～+1.1℃)的测量点个数； •N ——测量区域内测量点的总个数。
变风量空调系统末端消声及气流组织
•变风量末端装置噪声传播形式
•单风道型末端装置
•箱体辐射噪声 •风阀节流噪 声
•风机动力型末端装置
•箱体辐射噪声
•风机运行噪声
•风阀节流噪 声
•样本声学数据
•以各型号、各档风量下，装置进、出口静压差为12.7Pa、25Pa、50Pa、
75Pa时装置出口排出噪声与箱体辐射噪声（NC），箱体辐射噪声按
•气流方向
•送风管
•气流方向
•送风管
•送风散流器
•送风散流器
•当散流器支管安装与散流器实测状况不同时，会产生较大的噪声；
•支管与干管连接偏差应控制在D/8以内；
•当支管与干管连接偏差达到D/2时，散流器的噪声值可能比样本数据增加1216dB
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•不受约束的送回风口最大速度限制
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•日系末端——非皮托管式风速传感器
•测量范围1-10m/s；测量精度
±1.5％；最大误差± 0.15m/s
•测量范围1-15m/s；测量精度
±1.5％；最大误差± 0.375m/s
•测量范围1-20m/s；测量精度
±1.1％；最大误差± 0.22m/s
•2、当末端噪声值接近噪声标准时，应在完成终 饰的情况下进行实测，确认其影响程度
• 3、将末端设置在次要房间的吊顶上或改用隔 声效果好的吊顶材料，风机动力型末端一般不 设在低于45dB房间的吊顶上
•4、末端以最小风量运行时应有效防止空调器送风 机的工作点进入不稳定区,产生较大的低频噪声
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变风量空调系统末端消声及气流组织
•调节风阀安装位置与噪声增加值
调节风阀设置位置
风量调节阀压力比 1.5 2 2.5 3 4 6
加到散流器上的dB值
线型散流器的喉部
5 9 12 15 18 24
线型散流器静压箱入口处
2 3 4 569