张秀平 贾 蒙

中建一局集团第三建筑有限公司 北京 100161

1 概述

变风量空调系统（Variable Air Volume System，VAV系统）于20世纪60年代诞生在美国，是根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，保持恒定送风温度，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统[1]。变风量系统调节送风量在30%～100%，用调节风量代替通过再热调节送风温度，与定风量再热系统对比，既减少供冷量，也节省了不必要的再热量，是当时空调技术的一个重要进步[2-3]。VAV系统主要由变频空调、VAV末端风量调节装置、风管及控制系统组成（图1），通过改变送风量的方式来满足建筑内独立区域空调需求的空调末端系统[4]。

2 定静压控制原理及工况简介

2.1 定静压调试原理

图1 变风量空调系统组成

在保证系统风道内某点静压一定的前提下，室内所需风量由VAV-BOX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空调机组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[5-6]。

静压值的设定是系统安装完成后，经过调试得到的。把风机开到一定转速，使得所有VAV-BOX末端的风量达到设计值[7]，这样就能保证系统在最不利状态下运行，此时该点的静压值即为设定值。设定值一般在250～375 Pa之间[8]。

控制点一般在靠近主风道末端，离末端距离约为主风道长度的1/3处（图2）。

图2 定静压控制原理

2.2 工况简介

每层设置空调机房，设置一台组合式空调机组，组合式空调机组由过滤段、盘管加热段、加湿段、热回收段和风机段组成。机房位于南侧，组合式空调机组设计风量45 000 m3/h，机外静压788 Pa，环形风道，在北侧中间位置设置截断阀。

3 定静压控制下的风平衡影响因素分析

通过对某工程调试过程中积累的经验和教训进行总结，可知在VAV空调系统中定静压控制的风平衡影响因素主要包括最不利点的选择、VAV-BOX连接一次风管长度、VAV-BOX连接二次风管长度、送回风静压值、静压值的设定等方面。

3.1 最不利点的选择

根据新风所走路由和分配原则，一般在系统末端或者附近位置为不利末端，根据本工程一次风管和二次风管排布，不利末端位于西北角。通过对比风量分布，不利末端风量通常达不到调试目标值，以其中一个标准层为例（图3），在非不利末端的三个角落，管路连接和风口布置与不利末端类似，其风量与调试目标的偏差均在－5%以上，而在不利末端位置，其偏差在－27%～－17%之间。这充分说明不利末端风量平衡能力更差，在设计过程中应充分考虑到不利末端对整个系统的影响。

图3 目标偏差

3.2 VAV-BOX连接一次风管长度

在相似位置，同一型号的VAV-BOX由于设计的位置不同，一次连接风管长度不同，VAV-BOX的风量与调试目标偏差如表1所示，一次风管长度越长，其负偏差越大，4#VAV-BOX一次风管长度5.2 m，另外存在90°弯头的原因，其负偏差为－27%，其一次连接风管长度短的VAVBOX偏差为正值，其中在1.2～1.5 m、一次管道顺直的情况下，调节平衡后其偏差为6%。这说明在保证一次管道尽量顺直的前提下，一次风管的长度是影响风量平衡效果和能力的重要因素。

表1 一次风管长度与偏差值关系

3.3 VAV-BOX连接二次风管长度

二次风管是连接BOX与风口之间的管道，出于精装考虑和风口布置的因素，二次风管为了追位必然会长短不一，或者有弯折，按照规范要求，末端二次风管采用软接，软接的弯折所引起的风量阻力是硬接风管阻力的几何倍数，因此在设计阶段应尽量减少弯折和软接管道的长度。

3.4 送回风静压值

机外静压和机组额定风量表明机组的送风能力，其中机外静压是风量调试的重要因素，送风静压越大，风量调节的能力越强，也就是资用压头越大，风平衡的能力越强。机外静压在出厂时就已经设定好，想要机组的送风静压越大，必然要求尽量减小回风的压力损失，而回风的压力损失与消声器、阀门、回风管的口径等因素有关，从调试结果来看，回风静压的大小是影响资用压头的关键因素。

如图4所示，回风静压设计值为－221.5 Pa，在其安装和施工过程中，受到静压箱、消声器、阀门等因素的影响，每层的情况不尽相同，回风静压在－590～－270 Pa之间，受此影响机组的送风静压在230～530 Pa之间，机组的总风量和送风静压成正比。

3.5 静压值的设定

该工程初始设计给定的静压值为275 Pa，经过运行最不利点风量只达到设计风量的70%，说明静压值设定偏小，经过几轮设定，最终静压值设定为305 Pa，最不利点风量达到设计值的89%。

3.6 其他

风机转速、新风补充、过滤段的清洁程度等同样是影响风量平衡的因素。

4 整改措施

4.1 最不利点选择的整改措施

最不利点的选择要结合设计给定的数值及现场粗平衡的情况进行选定。

4.2 VAV-BOX连接一次风管长度的整改措施

VAV入口的直管段长度必须保证有1.5倍以上的当量直径（图5）；入口直管段必须为镀锌风管（不能用软风管）；接口必须密封不漏气。

4.3 VAV-BOX连接二次风管长度的整改措施

软接风管只能置于直管段上游，不能放在直管段与VAV入口之间，更不能直接使用软风管代替直管段；软接风管由于处在直管段上游，因此必须从材质上考虑承压问题，当下游VAV阀处在较小开度时，软接风管处的风压可能相当高，必须慎重考虑软接风管的材质强度以及连接口的密封性，否则可能导致软风管或接口的破裂；当采用软接风管时，其前后的硬风管必须对齐、同心，必要时软风管前、后的硬管需在接口前、后增加吊架（托架）以对正位置，避免出现软接风管上下左右的错位、瘪塌等不良状况，否则将严重增加风道阻力。

VAV箱分风箱出口连接的软件，尽量对称，以保证VAV区域控制风量的均匀；软管避免盘旋压扁，以免导致管道阻力大大增加；软管长度不宜超过1.5 m，如实在需要较长的出风软管，应在出口处增加一节镀锌钢管，然后再驳上软管。软管与VAV的分风出口以及散流器（静压箱）入口必须连接紧密，避免漏风（图6）。

图5 VAV-BOX连接一次风管安装

图6 VAV-BOX连接二次风管安装

4.4 送回风静压值的整改措施

在二次深化阶段，要充分考虑到送回风静压箱、消声器和阀门对静压的影响，比如静压箱外扩，阀门与静压箱之间要增加直管道的长度等。

4.5 静压值设定的整改措施

对系统进行多工况模拟，找出系统的自身特点；尽量缩小设定值的增加幅度，从而获得最佳压力设定值。

4.6 其他影响因素的整改措施

机组皮带轮的松紧会影响机组的转速，也可能存在少转的情况，影响机组的送风能力。新风是对回风补充的重要因素，可以直接补充到回风口，降低回风静压，增大送风静压，可以有效调节风量平衡能力的问题。过滤段的清洁程度同样影响送风阻力的大小，影响风量平衡，因此在机组运行一段时间以后需要定期对其清理。

4.7 需要特别注意的问题

外保温时必须注意软连接气管的保护：保温层绝不能压扁软连接气管；保温施工时也应重点注意操作，工人在割保温层时，必须十分小心，确保刀子不要划到软连接气管。

禁止使用流量传感器、连接管、一次风进风管（圆管）、控制电气箱或风阀轴作为手柄抬升或移动设备，禁止外力压迫测量软管，以免损坏VAV-BOX及影响控制精度。机组与周边建筑物之间应保持适当的距离，预留出450 mm×450 mm的检修空间，确保检修口到VAV-BOX有合适的操作空间。VAV-BOX的引入管应直接从主风管上引入，尽量避免从支管引入，以免产生风量不足的问题。

5 结语

风量平衡是VAV空调系统使用的重要影响因素，在设计、深化设计及施工阶段需要在各个环节对其把控，风管的不利末端在设计阶段需要酌情考虑增大管径和增加导流。送回风静压尤其是回风管径，在设计计算阶段需要考虑静压箱、消声器、阀门等因素带来的影响。设计者和深化设计者应充分考虑到各个不利因素对风量平衡的影响，以便后期平衡调试。