無塵車間工程的節(jié)流型末端和單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置

1. 無塵車間工程的節(jié)流型變風(fēng)量末端裝置

節(jié)流型變風(fēng)量末端裝置主要由箱體、控制器、風(fēng)速傳感器、室溫傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥等部件組成。

節(jié)流型 VAV Box 的風(fēng)量調(diào)節(jié)原理較為簡單。通過限流板來控制閥門開度，直接調(diào)節(jié)送風(fēng)量。

節(jié)流型 VAV Box 是最基本的變風(fēng)量末端裝置，它通過改變送風(fēng)通道的截面積來調(diào)節(jié)送風(fēng)量，其工作特點(diǎn)是：能根據(jù)室內(nèi)冷、熱負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)量；同時(shí)具有定風(fēng)量送風(fēng)的功能，不會(huì)因系統(tǒng)中其他風(fēng)口風(fēng)量調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的風(fēng)道靜壓變化引起該裝置送風(fēng)量的再變化。對(duì)于節(jié)流型 VAV Box 要避免節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)產(chǎn)生噪聲及擾亂正常的室內(nèi)氣流組織。

節(jié)流型 VAV Box 又分為以下基本類型：百葉型 VAV Box、文丘里型 VAV Box 和氣囊型VAV Box。百葉型 VAV Box 的調(diào)節(jié)原理是通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量：文丘里型 VAVBox 的調(diào)節(jié)原理是在一個(gè)文丘里式的簡體內(nèi)裝有一個(gè)可以沿軸線方向移動(dòng)的錐形體，通過錐形體的位移改變氣流通過的截面積來調(diào)節(jié)風(fēng)量；氣囊型的調(diào)節(jié)原理是通過靜壓調(diào)節(jié)氣囊的膨脹程度達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。

其他如風(fēng)機(jī)動(dòng)力型、雙風(fēng)道型、旁通型等都是在節(jié)流型的基礎(chǔ)上變化發(fā)展起來的。

在暑季的空調(diào)區(qū)域冷負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，文丘里型 VAV Box 裝置內(nèi)的錐形體由電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過錐形體中心的閥桿水平移動(dòng)調(diào)節(jié)，改變文丘里式筒體中氣體流通截面面積，來調(diào)節(jié)送風(fēng)量的大小。維形體中心的閥桿與彈簧組成的結(jié)構(gòu)，可以完成定風(fēng)量的功能。

空氣閥變風(fēng)量末端風(fēng)量調(diào)節(jié)更接近線性，而線性調(diào)節(jié)性能通常也正是變風(fēng)量系統(tǒng)所希望的。

2. 無塵車間工程的單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性

由美國妥思空調(diào)設(shè)備公司生產(chǎn)的一種TVS 型號(hào)的單風(fēng)道 VAV Box 箱體的主要技術(shù)性能及參數(shù)如下：

（1）箱體折邊上安裝有吊掛孔。

（2）工作溫度為10～50℃。

（3）由 DDC 控制送風(fēng)量。

（4）可控制風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍（最大 10:1）。

（5）內(nèi)裝差壓傳感器，可精確調(diào)整風(fēng)量。

（6）通過風(fēng)閥可實(shí)現(xiàn)完全切斷氣流。

（7）箱體材料為鍍鋅鋼板，采用內(nèi)襯礦棉作消聲部件，風(fēng)閥為鍍鋅鋼板，密封圈采用EPDM（三元乙炳）橡膠。

（8）入口接管內(nèi)裝有一個(gè)輸出平均壓差值的傳感器（風(fēng)速傳感器，用于檢測流經(jīng)變風(fēng)量裝置的風(fēng)量)，由此傳感器測出的動(dòng)壓差可計(jì)算出實(shí)際的風(fēng)量。房間溫控器的功能是通過調(diào)節(jié)安裝在 VAV Box 上的風(fēng)量控制器（DDC）來調(diào)節(jié)風(fēng)量，DDC 控制程序中已設(shè)定好送風(fēng)量在給定的最大值和最小值之間變化。壓差傳感器上測量的有效壓差值通過壓差變送器轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)量調(diào)節(jié)器的輸入電信號(hào)，風(fēng)量調(diào)節(jié)器將此實(shí)測值與原設(shè)定值做比較，若比較結(jié)果出現(xiàn)偏差，則通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)風(fēng)閥，保證在不同風(fēng)道壓力下精確調(diào)節(jié)風(fēng)量。

該 VAV Box 上的重要組件有壓差傳感器、風(fēng)閥閥片、壓差變送器、執(zhí)行器、房間溫控器（由用戶配置）和風(fēng)量控制器。

單管型 VAV Box 是結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡單的末端裝置。單管型末端是壓力無關(guān)型末端，內(nèi)部不設(shè)動(dòng)力裝置無能耗。在入口管內(nèi)裝有測量流量和傳遞信號(hào)的壓差流量傳感器。末端空氣調(diào)節(jié)閥的選擇很多，可采用單葉式調(diào)節(jié)閥、對(duì)開多葉式調(diào)節(jié)閥或蝶閥等。為降低因節(jié)流產(chǎn)生的噪聲，在箱體內(nèi)襯吸聲材料。末端在出口段設(shè)有多出口箱，與多個(gè)送風(fēng)軟管相連接。有些末端出口可達(dá) 6~7個(gè)。

單管型末端根據(jù)室溫設(shè)定值與室溫實(shí)測值的偏差計(jì)算設(shè)定風(fēng)量值，再根據(jù)風(fēng)量設(shè)定值與風(fēng)量實(shí)測值的偏差來控制風(fēng)閥開度，通過控制末端閥門的開度來調(diào)節(jié)空調(diào)房間的送風(fēng)量，隨著房間冷負(fù)荷的增加，閥門開大增加送風(fēng)量，房間冷負(fù)荷減小時(shí)，閥門關(guān)小減小送風(fēng)量。單管型變風(fēng)量末端適用在全年只有冷負(fù)荷需求的空調(diào)房間。單管型變風(fēng)量末端是結(jié)構(gòu)最簡單無能耗的末端裝置，而且它的價(jià)格較低，對(duì)于國內(nèi)的大型無塵車間工程，單管型變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是降低無塵車間能耗和成本的較好選擇。

3.對(duì)無塵車間工程的單風(fēng)道 VAV Box 的技術(shù)特性要求

（1）具備空氣流速測量的功能?？諝饬魉贉y量管的作用是通過測量不同風(fēng)速下的全壓和靜壓，將全壓和靜壓差值傳送給控制器的壓力傳感器，控制器通過運(yùn)算將這些壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成為流量值參數(shù)?？諝饬魉賲?shù)的測量值的準(zhǔn)確性對(duì)于壓力無關(guān)型變風(fēng)量末端的控制精度有極重要的影響；空氣流速測量管有一字測量管和十字測量管兩種形式。

（2）流通截面尺寸的精度要求。變風(fēng)量末端的空氣流速測量及尺寸要滿足一定的精度要求。流通截面尺寸和風(fēng)速傳感器在保證有較高的測量精度基礎(chǔ)上,流量值的計(jì)算才較為準(zhǔn)確。

（3）氣密性要求。箱體氣密性和閥板氣密性滿足一定的精度要求。

（4）風(fēng)閥扭矩的要求。風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)阻力小，對(duì)于小扭矩的執(zhí)行器，也能滿足使用要求。

（5）風(fēng)閥流量的線性特征。風(fēng)閥開度與空氣流量關(guān)系具有線性特性，能夠滿足控制器內(nèi)置軟件數(shù)學(xué)模型或預(yù)先設(shè)定的程序曲線的要求。中凈環(huán)球凈化可提供GMP車間、潔凈車間、潔凈實(shí)驗(yàn)室的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

（6）閥片閥軸。閥片閥軸的尺寸及精度與配套的風(fēng)閥執(zhí)行器尺寸匹配；閥片閥軸設(shè)計(jì)合理不易松脫。

（7）控制箱。變風(fēng)量箱配有接線盒可以保護(hù)控制設(shè)備和組件有一個(gè)安全的空間；控制箱的尺寸能滿足所有控制設(shè)備及組件有足夠的安裝位置且保證有足夠的接線和檢修空間；控制箱有各個(gè)方向的出線孔。

（8）再熱裝置。一部分 VAV Box 如有再熱功能需求時(shí)，可以將再熱裝置安裝到箱體中，對(duì)控制器來講，不管是電熱型還是熱水型再熱裝置控制輸入點(diǎn)數(shù)要和所使用的 DDC 控制器的輸出點(diǎn)數(shù)匹配，既保證控制精度，也不需要額外增加控制點(diǎn)。

4. 無塵車間工程的單風(fēng)道變風(fēng)量末端風(fēng)速傳感器的安裝位置

一種型號(hào)為 35E 的單風(fēng)道變風(fēng)量末端，該末端裝置配備有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單葉閥，所有進(jìn)風(fēng)口為圓形，所有的圓形進(jìn)風(fēng)口都有一個(gè)凸型密封圈來保證進(jìn)風(fēng)管的緊密連接，在出風(fēng)口上配置了一個(gè)插接式連接器以便快速安裝。該末端裝置在進(jìn)風(fēng)口的中心位置有一個(gè)十字型風(fēng)速傳感器作為標(biāo)配，用于測試平均氣流量和（能根據(jù)壓力信號(hào)得到）感應(yīng)氣流量。有些末端裝置在一次風(fēng)入口處設(shè)置均流板，使空氣能比較均勻地流經(jīng)風(fēng)速傳感器，保證裝置的風(fēng)量檢測精度。

該末端裝置還可以進(jìn)一步地選配多種功能配置，如電加熱或熱水加熱器等。一般情況下，變風(fēng)量末端裝置調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)門驅(qū)動(dòng)器的軸在 VAV Box 箱體側(cè)壁外，電源電路、DDC 控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)置在箱體外側(cè)的控制箱內(nèi)?，F(xiàn)在很多 VAV Box 產(chǎn)品，將風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)軸和 DDC 固連在一起。

5. 無塵車間工程的單風(fēng)道型高速變風(fēng)量末端裝置和低速變風(fēng)量末端裝置

隨著單風(fēng)道型變風(fēng)量末端轉(zhuǎn)置技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了兩個(gè)不同的流派；歐美流派的高速變風(fēng)量末端裝置和日本為代表的低速變風(fēng)量末端裝置。兩種末端裝置都采用了多葉對(duì)開平板葉片鳳閥，不同的是歐美流派的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)用高速風(fēng)道，日本的 VAV 系統(tǒng)用低速風(fēng)道。低速風(fēng)道的風(fēng)管多為矩形，因此日本的變風(fēng)量末端控制箱幾乎全為矩形入口。而高速風(fēng)道是采用圓形入口，因此歐美風(fēng)格的變風(fēng)量末端控制箱幾乎全為圓形入口。

歐美流派的壓力無關(guān)型變風(fēng)量末端控制箱均采用了皮托管風(fēng)速傳感器，日本流派的壓力無關(guān)型變風(fēng)量末端控制箱無一采用皮托管風(fēng)速傳感器。日本各變風(fēng)量末端控制箱廠商產(chǎn)品采用的風(fēng)速傳感器主要有超聲波、霍爾效應(yīng)電磁式風(fēng)速傳感器等。

日本的變風(fēng)量末端裝置生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)工程師沒有采用皮托管風(fēng)速傳感器的原因是他們認(rèn)為：皮托管鳳速傳感器易堵塞：皮托管風(fēng)速傳感器不能測量低風(fēng)速。日本的支風(fēng)管風(fēng)速一般設(shè)計(jì)值為 4～6m/s，因此采用低速變風(fēng)量末端裝置和所用風(fēng)速傳感器是匹配的。而歐美流派的高速變風(fēng)量末端裝置在一段高速風(fēng)管中的最高入口風(fēng)速達(dá)到 12～15m/s。

歐美流派的部分高速變風(fēng)量末端裝置，其特點(diǎn)是均采用皮托管式風(fēng)速傳感器；一次風(fēng)入口風(fēng)速較高；既有單風(fēng)道型又有風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端裝置。

日系風(fēng)格的低速變風(fēng)量末端裝置，特點(diǎn)是無一采用皮托管式風(fēng)速傳感器;一次風(fēng)入口風(fēng)速較低；只有單風(fēng)道型末端裝置。

6. 無塵車間工程的單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置最大風(fēng)量和最小風(fēng)量設(shè)定

變風(fēng)量末端裝置調(diào)節(jié)風(fēng)閥的運(yùn)行范圍受空調(diào)設(shè)計(jì)確定的最大風(fēng)量和最小風(fēng)量的限制。對(duì)于各種形式的單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置，生產(chǎn)廠商均提供了特定的風(fēng)量設(shè)定范圍，進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)必須要考慮這個(gè)風(fēng)量設(shè)定范圍。更具體地講，對(duì)于每一個(gè)單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置，都有其最大和最小風(fēng)量，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)需將這兩個(gè)參數(shù)編寫到執(zhí)行器的控制程序中。風(fēng)量設(shè)定范圍也是單風(fēng)道型變風(fēng)量末端裝置控制特性的內(nèi)容之一，無加熱環(huán)節(jié)的末端和有再加熱環(huán)節(jié)的末端，在最大和最小風(fēng)量范圍設(shè)定的情況基本是相同的。

在實(shí)際無塵車間工程應(yīng)用時(shí)，變風(fēng)量末端裝置設(shè)計(jì)最小風(fēng)量必須大于裝置的最小風(fēng)量設(shè)定界限；設(shè)計(jì)最大風(fēng)量必須小于裝置的最大風(fēng)量設(shè)定界限。

7. 無塵車間工程的單風(fēng)道無再熱型末端和單風(fēng)道熱水再熱型末端

（1）單鳳道無再熱型末端的控制工作特性。單風(fēng)道無再熱型是最簡單的一種 VAV Box，室內(nèi)溫度控制器直接控制 VAV Box 的電動(dòng)鳳閥的開度。

（2）單風(fēng)道熱水再熱型末端的控制工作特性。

在夏季，無須供給熱負(fù)荷，熱水再熱型末端的作用和控制同無再熱型變風(fēng)量末端是相同的。但是到了冬季，需要滿足空調(diào)房間的熱負(fù)荷需求，熱水盤管中要流入熱水，向空調(diào)房間送出熱風(fēng)，因才對(duì)控制系統(tǒng)來講，還要控制熱水電動(dòng)閥開度。

單風(fēng)道再熱型變風(fēng)量末端多用于無塵車間工程的外區(qū)，在有熱負(fù)荷需求的冬季工況中使用。一般情況下，用于外區(qū)的再熱型變風(fēng)量末端和用于內(nèi)區(qū)的無再熱型變風(fēng)量末端是同一個(gè)風(fēng)系統(tǒng)供風(fēng)，為兼顧內(nèi)區(qū)和外區(qū)的供風(fēng)，就要按照一定的規(guī)律進(jìn)行控制。為滿足內(nèi)區(qū)要求，系統(tǒng)送風(fēng)溫度低于室內(nèi)溫度，對(duì)于內(nèi)區(qū)是合理的，但對(duì)于外區(qū)的控制過程需滿足：當(dāng)室溫低于設(shè)定值時(shí)，控制風(fēng)閥開度減小，減少冷風(fēng)量供給。當(dāng)送風(fēng)量減至最小設(shè)定風(fēng)量時(shí)，如果室溫繼續(xù)降低，則要打開熱水閥為熱水盤管供給熱水對(duì)冷風(fēng)進(jìn)行加熱，通過控制電動(dòng)兩通閥的閥門開度對(duì)外區(qū)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)際上單風(fēng)道再熱型變風(fēng)量末端工作于冬季（供熱）工況中，保持風(fēng)閥為最小開度（實(shí)現(xiàn)最小送風(fēng)量)，如果供熱盤管的熱水流量達(dá)到最大（對(duì)應(yīng)的電動(dòng)兩通閥閥門開度達(dá)到最大)，但外區(qū)溫度仍然低于要求溫度，說明送風(fēng)量不夠，又要增大送風(fēng)閥門開度增大送風(fēng)量。

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