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1、苏州工业园区教育发展大厦 中央空调变风量系统应用文 苏州工业园区设计研究院股份有限公司马玉明陈志华上海大智中央空调技术有限公司龚建华霍小平【摘 要】本文通过介绍总风量控制法在苏州工业园区教育发展大厦中央空调变风量系统中的应用，尝 试从业主与设计的角度分析了，什么样的变风量系统才是一个真正成功的变风量系统，如何才能确保 变风量系统工程的成功实施。【关键词】变风量 总风量控制法1 项目概况 苏州工业园区教育发展大厦总建筑面积 111614m2，其中地上建筑面积 72847.1m2， 地上建筑层数为 23 层，地下为 2 层，总建 筑高度为 99.75m。该工程空调总冷负荷为 10500kW，总热负
2、荷为 6950kW，建筑面积冷 负荷指标为 94W/m2，热负荷指标为 63W/m2， 空调冷热源由城市集中供冷供热站通过公共 管廊提供，裙房及大空间采用组合式空调器 集中处理空气，标准层采用 VAV 空调系统， 使用变风量空调机组共 91 台，VAV BOX 共1160 台，风机盘管共 188 台。度，T_set 为受控房间的设定温度，Gi-run 为测得的 VAV BOX 末端风量，Gi-demand 为 VAVBOX 末端需求风量。 Gi-demand 的计算方法为 ：Gi-demand=QMIN+（QMAX-QMIN）（T_room-T_set）/3 这里，设定比例积分带为 3。2 变
3、风量空调系统的节能控制 变风量空调系统是一种全空气系统，是 单项投资较少而节能效果最佳的绿色生态节 能系统之一 ； 其节能效果明显，与通常的中 央空调系统相比，可节省能耗 20%25% ； 自 20 世纪 60 年代起，得到了美国政府和国 际工程界的高度重视与推广应用。近十多年 来，该项技术在苏州地区已有不少应用 ； 但 是获得应有的节能效果的成功案例很少，绝 大多数项目仍在以定风量模式运行。VAV BOX 的温度控制模型如图 1 所示。 图 1 中，T_room 为 受控房间的实时温 3 总风量法控制原理 总风量控制法可分为单一总风量控制法 和双重总风量控制法，本文将以 Onyx-2001
4、总风量法为例进行介绍。Onyx-2001 总风量法的控制原理如图 2 所示。采用该方法，通过两个非常有用的参 数，即可方便地实现总风量控制。这两个参 数，一个是计算出来的实时最佳需求风量值 Gi-demand，即根据温差计算（积分比例等）出 来的实时最佳需求风量，利用该参数可以方 便地计算出 VAV 系统实时最佳需求总风量，255Intelligent Building & City Information 2013No.195B楼宇自动化 Uilding Automation即Gi-demand ； 另一个是 VAV 控制器实测的风量值 Gi-run，利用该参数可以计算出 VAV 系统实时运
5、行总风量，即Gi-run。3.1 修正转速f 的确定方法图 2 中的 f0 只是一个粗略值，是有一定 误差和出入的 ；因此需要引入修正转速f 来 不断地予以修正也正是因此才引入了最 佳需求总风量Gi-demand 的概念。对于f，有多种理论表达式，最直接且 容易理解的就是采用步长法的理论表达式。若 ： （Gi-demand - Gi-run）/ Gi-run 1% 则 ： f=1 若 ： -1% （ Gi-demand - Gi-run）/ Gi-run 1% 则 ： f=0 若 ： （Gi-demand - Gi-run）/ Gi-run -1% 则 ： f=-1 如此， 总风量控制的基本流
6、程如图 3 所示。4 使用情况介绍 苏州工业园区教育发展大厦中央空调变 风量系统经过夏冬两季的初步试用，效果良好。 空调系统工程情况如下 ： 温度可控，在舒适范围内可调 ； 新风量可以得到保证， 无憋气、 闷气现象； 环境噪音低，满足一流写字楼的要求。 自控系统工程情况如下 ： 空调箱风机变频节能运行情况良好， 实现了真正的总风量节能运行 ； 运行稳定可靠 ； 系统反应速度快，网络结构合理 ； 与其他弱电系统的集成需要进一步完 善与加强。从以上几方面情况看，该系统基本上达 到了设计使用要求，具有一定的推广应用与 示范价值，系统管理水平在今后的物业管理 过程中还有待提高。5 对 VAV 空调系统
7、成败的一些看法 VAV 系统何谓成功，何谓失败，判断的 标准与依据是什么？目前业内莫衷一是。笔 者认为一个成功的 VAV 系统应该是这样的 ： 可完整实现房间末端 VAV BOX 的变3.2 三种基本风量控制法的对比分析 定静压控制、变静压控制、总风量控 制发展历史及各自优缺点的对比分析如表 1 所示。562013年 第2期智能建筑与城市信息总第195期表 1 三种基本风量控制法对比表还有待提高。趋势不同的系统混在一起时，控制策发展方向 ；风量功能， 比如温度控得住， 风量变化看得见； 楼层空调箱风机频率随负荷变化明显 ； 考虑到了全年工况的调节运行，特别 是过渡季的节能运行 ； 可实现对空调
8、水系统、蒸汽加湿系统 等全面的有效控制。术作为该项目 VAV 空调系统的关键技术。 这两个因素一个是硬件因素，一个是软 件因素。缺少这两个因素，系统的调试成功 就很难保证了。7 结束语 笔者认为确保变风量空调系统成功是完 全可能的，但是在目前的行业管理与安装水 平条件下，是件非常不容易的事，不但需要 各方面认真负责，求真务实，同时还必须注 意并做好如下几方面事情 ： 空调水系统管道水质处理 ； 空调水系统的水力平衡调试 ； 空调风系统的平衡调试 ； 各类控制部件，如压差传感器、电动 两通阀、温控电动调节阀、VAV BOX 电动风 阀、蒸汽电动调节阀等的现场整定与调试 ； 各类参数，如空调送风温
9、度、回风温 度、VAV BOX 最小与最大风量，以及再热电 动阀的控制逻辑等的正确选择。笔者相信，随着技术的不断发展与进 步，变风量空调系统将能够为中国建筑节 能发挥更大、 更好的作用。笔者希望能够 抛砖引玉，得到来自业界各方面的指点与 教益。6 VAV 空调系统成功的关键因素 一般来说，业主领导的重视和支持，前 期设计、招标工作的正确、细致，施工单位 的精心施工，可靠产品的选用，严格认真的 专业公司调试，建设方的严格管理，物业管 理方的精心呵护等，都是 VAV 空调系统成功 的重要因素。而笔者认为，成功的关键因素 主要有二 ：（1）VAV 空调系统施工界面的科学决策 通过对国内大量变风量空调
10、工程的考察，笔者总结了一些经常性的失败的教训，把原 来划分给弱电公司的空调自控系统并入机电 总包范围当中，责成一家施工企业对空调工 程的最终使用效果负责，避免了大量的扯皮， 有效保证了良好的安装质量和后期调试。（2）总风量控制策略 在本项目中，经过多次考察与技术交流，业主与机电总包方最终认定采用总风量控制技257Intelligent Building & City Information 2013No.195比较定静压控制变静压控制总风量控制发展历史为第一代基本控制策略，出 现 于 1960 年 ；现 欧美仍沿 用， 日 本 在 20 世 纪 80 年 代 已将其抛弃 ；在中国常有采 用，但
11、使用效果一直不理想。为第二代基本控制策 略，出现于 1980 年，曾在日本广泛采用，于 20 世纪 90 年代初传入中国，对中国暖 通界有一定影响。进入 2000 年 后， 日本已逐步抛弃该策略。为清华大学率先提出理论模型的，第三代基本 控制策略，起始于 1998 年。上海大智科技自 2001 年成功地采用该控制法实施了许多工程项 目，取得了良好的成绩。在学术上，欧美日的各 大公司都公开宣称支持该控制法。缺点不节能 ； 不能科学地确定定静压点与 定静压值 ； 对风管设计要求严格。送风温度偏低，影响舒适效果 ； 运行速度缓慢，影响控制效果 ； 只适合于单一朝向的小系统，当 变化略无所适从 ； 分区面积一般控制在 500m2。工程界对其采用的模糊逻辑控制理论的接受程度优点控制简单 ； 对于小型 VAV 项目或者不需 要联网的项目而言，仍不失 为一种较好的选择。节能效果好 ； 应用于 10000m3/h 以下的小型分散系统时控制效果较理想，但在国内难见 成功案例。节能效果好 ； 控制与操作直观明了，思路清晰，代表了技术的在国内已成功应用于 20 多个重大工程项目。
