在各種空調方式中,VAV空調系統有其自身的優點：1、 由于空調系統大部分時間在部分負荷下運行，所以風量的減少帶來了風機能耗的降低和末端設備里的再加熱器能耗的降低；2、 能實現局部區域的靈活控制；3、 利用系統多樣性，可使中央系統的初始成本低；4、 同樣，由于可利用系統的多樣性,今后擴展的成本大大降低；5、 系統是自平衡的(Self2balancing)，等等。因此，國外智能大廈的空調系統多采用VAV空調系統，或與CAV空調系統、FCU空調系統相結合的方式。雖然VAV空調系統具有上述優點，但是它的控制卻最復雜。目前，VAV空調系統的控制方式基本上采用多個回路的PID控制。在系統模型參數變化不大的情況下,PID控制效果良好。但是,VAV空調系統是一個干擾大的、高度非線性的、不確定性系統，這是由于：1、 外界氣候和空調區域里的人員活動的變化很大，對系統形成很大的干擾；2、 空氣調節過程是高度非線性的;各執行器的運行特性也是非線性的；3、 各個控制回路之間耦合強烈，完全解耦是不可能的；4、 隨著時間的推移，設備會老化和更換，從而造成系統參數的變化。5、 在許多系統里，系統的數學模型很難建立。1.1VAV系統的節能研究20世紀70年代到90年代,主要集中研究它的能耗情況，即與定風量(CAV)空調系統和風機盤管系統比較節能效果。與CAV空調系統相比,VAV系統可以不需或減少再熱量，降低送風量，從而減小風機能耗，降低制冷負荷等。此外,VAV系統還可以通過消除過冷、回收燈光的熱量而節能［1-3］。Wallace等人提出在高層建筑的VAV系統中引入建筑能耗監控系統和計算機控制，可以優化節能效果。風機能耗在VAV系統中占很大的比重，因此對風機采取有效的調節措施，降低風機能耗是增強VAV系統節能效果的重要途徑。目前,風機調節主要采用調節風機入口導流葉片角度和變風機轉速兩種方法,Englander和Norford比較了二者的節能效果，并用動態模擬軟件HVACSIM+進行了模擬計算,結果表明,采用變轉速調節要比采用調節風機進口導流葉片角度節能30%，而且變轉速調節與DDC結合效果會更好。加州能源委員會總結多年的VAV設計經驗,認為風機的調節方式對能耗的影響比風機類型的影響大，而且指出變轉速調節與變靜壓控制方式結合節能效果顯著。1.2VAV系統送風量的控制研究VAV系統是通過改變送入室內的送風量來實現對室內溫度調節的空調系統，因此風量控制是VAV系統控制的關鍵環節，它關系著整個系統的能耗情況和系統的穩定性和可靠性。目前總送風量的控制方法主要有兩種：靜壓控制法和風量控制法。1.2.1靜壓控制法靜壓控制法又分為定靜壓法和變靜壓法。定靜壓控制由于簡單、運行可靠，目前仍作為一種主要的控制方法在變風量系統中得到普遍采用，但不利于風機節能。變靜壓法可以最大限度地降低能耗,節能效果顯著。Tung和Wang等人介紹了變靜壓控制策略，并分別用實驗研究和計算機模擬的方法對兩種控制策略的節能情況進行了比較，結果都表明變靜壓控制方式比定靜壓控制方式節能效果好。1.2.2風量控制法為了全面提高系統的穩定性,最大限度地節約能量,Hartman提出了一個新的概念，即基于末端裝置的風量調節(terminalregulatedairvolume,TRAV)。TRAV基于末端裝置實時的風量要求，采用先進的控制軟件,實施風機控制。其基本原理是,將末端裝置送風溫度、溫控器讀數、風量及閥位信號都送入一個中央控制器，由它計算后再調節送風狀態點(不僅變送風量而且要變送風溫度)。Hartman用計算機對一幢典型辦公樓內的VAV系統進行了模擬，結果表明，采用TRAV控制，風機能耗可以降低50%。但這種控制方法需要解決兩個關鍵的問題,即送風狀態點的預測和所需送風狀態的實現。如果能比較好地解決這兩個問題,就可以避免多個環路之間的相互作用，從而提高系的穩定性。此外TRAV要求從建筑到VAVbox都應采用先進的DDC控制。1.2.3其他控制法隨著研究的深入，人們開始研究更先進可靠的控制方法,Byers提出了風機壓力優化的概念，指出它是部分負荷工況下控制靜壓的節能措施，也是控制VAVbox的可靠手段。Wei等人提出了將閥門控制和變靜壓控制相結合的控制方法(integrateddamperandpressurereset,IDPR),并用實驗的方法對比研究了幾種不同控制方法的節能效果。實驗結果表明，當系統運行良好時，IDPR法與TRAV法對風機轉速的調節基本一致，當系統出現故障時，IDPR法控制的風機能耗較低oFederspiel等人發展了傳統的變靜壓控制法，提出了帶InCTeTM的SAV(staticpressureadjustmentfromvolumeflow)靜壓控制，扌旨出該控制方式節能性很好，而且不會影響房間的熱舒適性和室內空氣質量。加拿大的Nassif等人利用雙目標遺傳算法對HVAC系統的控制方式進行了優化。這些控制方式能否成功執行取決于VAV末端裝置內流量傳感器能否對流量進行精確測量。因此,提高流量測量的精度是改善VAVbox性能的關鍵技術。1.3新風量控制研究盡管VAV系統節能效果顯著，但是在實際應用的過程中，人們也發現變風量系統中負荷的變化會導致風量變化,這使得室內氣流組織發生改變,從而影響室內的熱舒適性。在1984年的ASHRAE會議上，大家一致認為設VAV空調系統的很多建筑運行效果并不好，問題在于送風量不足°Tamblyn指出,VAV系統室內空氣循環不好，無法滿足人們對空氣質量的要求,為此,他提出了溫度補償和內部分區的方法，以在能耗不升高的情況下保證必要的空氣循環°Meckler指出,VAV空調系統風量分配不均容易導致室內空氣質量很差，從而使病態建筑綜合癥出現的概率大大增加。為保證室內空氣質量,各國學者一直在探索最小新風量的控制方法，現主要有表1列舉的幾類方法。表1晟小新鳳量控制法主法|原 理持 ACOJ濃度檢測法控制回風（或室內空氣）中匚6庫積分荻不大于:000X10'6可以有效控制人為產生的污染物，對非人為產生的污染物難以有救控制，適合干.扎員密度枝大的場合（如餐斤；人荻克接控制法根據克接測得的實際人魏決逹實際所需的新鳳創注保證室內空吒貫預的前握下盡環節能，但増加了監測人數的設備，投資較犬.且不適干犬員密度較小的場合量尢*敷h送鳳星兩點控制法棍據鳳機的全違和系低速設走念丈..念小鳳閥開度不能保證整個孌化范圍內都植確，尤其注具有壓力彼動時.但成本較低能逼平衡法在新鳳口，回鳳口和混風口i殳置溫度傳慈器來確定送鳳中新，颶的百分比，新鳳雖由魚式計算得出此袪的測雖非常簡單.但當混鳳溫度傳慈器的楕度不高或回鳳溫度與新鳳益度接逬時，逞妾較丈回風機跟跨提測祛測環送風機和回膩機的流雖.并控制回風F.以使二音之間保持一個固定的差（I-該差值即拘送:風機通過新風閥咂江的新鳳雖兩種鳳雖測聞的果積誤差較大;特別是當送陽回鳳益比較小的時帳撿測新風量法往新鳳引入口i.殳宣一個檢測點，對新鳳流豊進行測罐週過該測量值來調節新傀閥開度本袪是否可行取決干鳳知測量技術.多數鳳量傳感器精.底不夠專設新觀機袪專門鋪設一條新鳳管道該法可収保證良好的室內空吒質量-但成本髙.且需要較大的空間壓差撿測法通過壓差傳磁器測秋新鳳攔枚和閥門前后的壓力茅來捽制回鳳閥能港損奉色卜.適用性強.推薦采用3變風量空調系統的優勢分析3.1節能由于空調系統在全年大部分時間里是在部分負荷下運行，而變風量空調系統是通過改變送風量來調節室溫的，因此可以大幅度地減少送風風機的動力耗能。根據模擬測算，當風量減少到80%時，風機耗能將減少到51%;當風量減少到50%時，風機耗能將減少到15%;全年空調負荷率為60%時，變風量空調系統（變靜壓控制）可節約風機動力耗能78%。3.2新風做冷源因變風量空調系統是全空氣系統，在過渡季節可大量采用新風作為天然冷源，相對于風機盤管系統，能大幅度減少制冷機的耗能，亦可改善室內空氣質量。3.3無冷凝水煩惱變風量空調系統是全空氣系統，冷水管路不經過吊頂空間，避免了風機盤管系統中冷凝水滴漏和污染吊頂的問題。3.4系統靈活性好現在建筑工程中常常需要二次裝修，若采用帶VAV空調箱裝置的變風量空調系統，其送風管與風口軟管連接，送風口的位置可以根據房間的分隔的變化而任意改變，也可根據需要適當增加風口。而在采用定風量系統或風機盤管系統的建筑工程中，任何小的局部改造都顯得很困難。3.5系統噪音低風機盤管系統存在每個用戶末端，而變風量空調系統噪音主要集中在機房，當采用空氣動力型變風量末端時，VAVBOX可設置在走廊且一個VAVBOX可連接多個末端用戶，末端噪音相對較小。3.6不會發生過冷或過熱的現象，空調舒適性好帶VAV空調箱的變風量空調系統與一般定風量系統相比，能更有效地調節局部區域的溫度，實現溫度的獨立控制，避免在局部區域產生過冷或過熱現象。3.7樓宇自動化程度高采用DDC數字控制的變風量空調系統，可以實現計算機聯網運行，接到樓宇自控系統中，從而提高樓宇智能化程度。3.8減少綜合性初投資由于增加了系統靜壓控制以及VAV空調箱等環節，設備控制上的造價會有所提高。但由于變風量空調系統可以根據冷熱負荷的分布，使送風量在建筑物內各個控制區域間平衡轉移，從而使系統的設計總送風量減少，因此可以減少空調系統設備的容量，系統綜合性初投資不一定會增加，甚至可以降低。3.9結構簡單，維修工作量小，使用壽命長4變風量空調系統主要末端設備的種類4.1末端裝置的分類末端裝置是改變房間送風量以維持室內溫度的重要設備。末端裝置有如下幾種分類方法：按照改變風量的方式，有節流型和旁通型。前者采用節流機構(如風閥)調節風量，后者則是通過調節風閥把多余的風量旁通到回風道。按照是否補償壓力變化，有壓力有關型(pressuredependent)和壓力無關型(pressureindependent)。從控制角度看，前者由溫控器直接控制風閥；后者除了溫控器外，還有一個風量傳感器和一個風量控制器，溫控器為主控器，風量控制器為副控器，構成串級控制環路，溫控器根據溫度偏差設定風量控制器設定值，風量控制器根據風量偏差調節末端裝置內的風閥。當末端入口壓力變化時，通過末端的風量會發生變化，維持原有的風量；而壓力無關型末端可以較快地補償這種壓力變化，維持原有的風量;而壓力有關型末端則要等到風量變化改變了室內溫度才動作，在時間上要滯后一些。價格上，壓力無關型要比壓力有關型高一些。按照有無末端混風機來分，有帶風機和不帶風機兩種末端。帶風機的末端可以在小風量或低溫送風系統中保證室內一定的氣流組織。按照風機和一次風的關系，帶風機的末端又可分為帶并聯風機的末端裝置(parallelfanpoweredterminal)和帶串聯風機的末端裝置(seriesfanpoweredterminal)。按照控制方式分，有電動、氣動和自力型。電動的末端還有模擬型和直接數字控制型兩種。另外，末端裝置還可以附設消聲和再熱水功能。4.2末端設備的常用類型下面介紹在工程應用中常用的三種類型：單風道變風量末端、風機動力型變風量末端以及變風量末端風口等類型。4.2.1單(雙)風道變風量末端主要是指利用風閥的節流作用來改變通過該末端的送風量以適應該區域室內負荷變化來維持區域內空調參數恒定的末端形式。4.2.1風機動力型變風量末端：串聯型變風量末端以及風機并聯型變風量末端串聯型和并聯型變風量末端主要在末端風機與一次風的相對位置，如果末端風機與來自送風管的一次風相對串聯，則為風機串聯型；風機與一次風相對并聯,則為風機并聯型。風機串聯型變風量末端：是利用風閥的節流作用調節來自送風管的一次風量，一次風與來自吊頂的二次風混合后由末端送風機送入該空調區域，實現一次風變風量運行，末端定風量運行的特點，最大限度地保證室內的氣流分布和舒適性。見圖1。風機并聯型變風量末端的風機只有在一次風量減少到最小風量仍無法滿足區域內負荷減少的情況下才會啟動并引入吊頂回風或于加熱盤管一起工作來保證區域內空調參數的恒定。見圖2。電捋箱鳳進」 一歡風進口林盤彗Ml電捋箱鳳進」 一歡風進口林盤彗Ml圖1串聯式風機動力型變風量末端圖2并聯式風機動力型變風量末端4.2.3內置溫度傳感器、控制器和執行器的機械式無源變風量末端風口帶有內置溫度控制器，依靠熱敏感物質的膨脹和收縮作用來驅動風閥進行風量調