無塵車間工程的節(jié)流型末端和單風道型變風量末端裝置

1. 無塵車間工程的節(jié)流型變風量末端裝置

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

節(jié)流型 VAV Box 的風量調(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)送風量。

節(jié)流型 VAV Box 是最基本的變風量末端裝置，它通過改變送風通道的截面積來調(diào)節(jié)送風量，其工作特點是：能根據(jù)室內(nèi)冷、熱負荷的變化自動調(diào)節(jié)送風量；同時具有定風量送風的功能，不會因系統(tǒng)中其他風口風量調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的風道靜壓變化引起該裝置送風量的再變化。對于節(jié)流型 VAV Box 要避免節(jié)流調(diào)節(jié)時產(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)風閥的開度來調(diào)節(jié)風量：文丘里型 VAVBox 的調(diào)節(jié)原理是在一個文丘里式的簡體內(nèi)裝有一個可以沿軸線方向移動的錐形體，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)氣囊的膨脹程度達到調(diào)節(jié)風量的目的。

其他如風機動力型、雙風道型、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)域冷負荷發(fā)生變化時，文丘里型 VAV Box 裝置內(nèi)的錐形體由電動或氣動執(zhí)行機構(gòu)通過錐形體中心的閥桿水平移動調(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)，可以完成定風量的功能。

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

2. 無塵車間工程的單風道型變風量末端裝置結(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 型號的單風道 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 控制送風量。

（4）可控制風量調(diào)節(jié)范圍（最大 10:1）。

（5）內(nèi)裝差壓傳感器，可精確調(diào)整風量。

（6）通過風閥可實現(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)裝有一個輸出平均壓差值的傳感器（風速傳感器，用于檢測流經(jīng)變風量裝置的風量)，由此傳感器測出的動壓差可計算出實際的風量。房間溫控器的功能是通過調(diào)節(jié)安裝在 VAV Box 上的風量控制器（DDC）來調(diào)節(jié)風量，DDC 控制程序中已設(shè)定好送風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量調(diào)節(jié)器的輸入電信號，風量調(diào)節(jié)器將此實測值與原設(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)風閥，保證在不同風道壓力下精確調(diào)節(jié)風量。

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

單管型 VAV Box 是結(jié)構(gòu)相對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)動力裝置無能耗。在入口管內(nèi)裝有測量流量和傳遞信號的壓差流量傳感器。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，與多個送風軟管相連接。有些末端出口可達 6~7個。

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

3.對無塵車間工程的單風道 VAV Box 的技術(shù)特性要求

（1）具備空氣流速測量的功能。空氣流速測量管的作用是通過測量不同風速下的全壓和靜壓，將全壓和靜壓差值傳送給控制器的壓力傳感器，控制器通過運算將這些壓力信號轉(zhuǎn)換成為流量值參數(shù)。空氣流速參數(shù)的測量值的準確性對于壓力無關(guān)型變風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。流通截面尺寸和風速傳感器在保證有較高的測量精度基礎(chǔ)上,流量值的計算才較為準確。

（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）風閥扭矩的要求。風閥驅(qū)動器的驅(qū)動軸的扭轉(zhuǎn)阻力小，對于小扭矩的執(zhí)行器，也能滿足使用要求。

（5）風閥流量的線性特征。風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、潔凈實驗室的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計、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閥執(zhí)行器尺寸匹配；閥片閥軸設(shè)計合理不易松脫。

（7）控制箱。變風量箱配有接線盒可以保護控制設(shè)備和組件有一個安全的空間；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，可以將再熱裝置安裝到箱體中，對控制器來講，不管是電熱型還是熱水型再熱裝置控制輸入點數(shù)要和所使用的 DDC 控制器的輸出點數(shù)匹配，既保證控制精度，也不需要額外增加控制點。

4. 無塵車間工程的單風道變風量末端風速傳感器的安裝位置

一種型號為 35E 的單風道變風量末端，該末端裝置配備有一個標準單葉閥，所有進風口為圓形，所有的圓形進風口都有一個凸型密封圈來保證進風管的緊密連接，在出風口上配置了一個插接式連接器以便快速安裝。該末端裝置在進風口的中心位置有一個十字型風速傳感器作為標配，用于測試平均氣流量和（能根據(jù)壓力信號得到）感應(yīng)氣流量。有些末端裝置在一次風入口處設(shè)置均流板，使空氣能比較均勻地流經(jīng)風速傳感器，保證裝置的風量檢測精度。

該末端裝置還可以進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，變風量末端裝置調(diào)節(jié)風量的風門驅(qū)動器的軸在 VAV Box 箱體側(cè)壁外，電源電路、DDC 控制器和執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)置在箱體外側(cè)的控制箱內(nèi)。現(xiàn)在很多 VAV Box 產(chǎn)品，將風閥驅(qū)動器的驅(qū)動軸和 DDC 固連在一起。

5. 無塵車間工程的單風道型高速變風量末端裝置和低速變風量末端裝置

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

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

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

歐美流派的部分高速變風量末端裝置，其特點是均采用皮托管式風速傳感器；一次風入口風速較高；既有單風道型又有風機動力型末端裝置。

日系風格的低速變風量末端裝置，特點是無一采用皮托管式風速傳感器;一次風入口風速較低；只有單風道型末端裝置。

6. 無塵車間工程的單風道型變風量末端裝置最大風量和最小風量設(shè)定

變風量末端裝置調(diào)節(jié)風閥的運行范圍受空調(diào)設(shè)計確定的最大風量和最小風量的限制。對于各種形式的單風道型變風量末端裝置，生產(chǎn)廠商均提供了特定的風量設(shè)定范圍，進行設(shè)備選型時必須要考慮這個風量設(shè)定范圍。更具體地講，對于每一個單風道型變風量末端裝置，都有其最大和最小風量，在系統(tǒng)調(diào)試時需將這兩個參數(shù)編寫到執(zhí)行器的控制程序中。風量設(shè)定范圍也是單風道型變風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，在最大和最小風量范圍設(shè)定的情況基本是相同的。

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

7. 無塵車間工程的單風道無再熱型末端和單風道熱水再熱型末端

（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 的電動鳳閥的開度。

（2）單風道熱水再熱型末端的控制工作特性。

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

單風道再熱型變風量末端多用于無塵車間工程的外區(qū)，在有熱負荷需求的冬季工況中使用。一般情況下，用于外區(qū)的再熱型變風量末端和用于內(nèi)區(qū)的無再熱型變風量末端是同一個風系統(tǒng)供風，為兼顧內(nèi)區(qū)和外區(qū)的供風，就要按照一定的規(guī)律進行控制。為滿足內(nèi)區(qū)要求，系統(tǒng)送風溫度低于室內(nèi)溫度，對于內(nèi)區(qū)是合理的，但對于外區(qū)的控制過程需滿足：當室溫低于設(shè)定值時，控制風閥開度減小，減少冷風量供給。當送風量減至最小設(shè)定風量時，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冷風進行加熱，通過控制電動兩通閥的閥門開度對外區(qū)溫度進行調(diào)節(jié)，實際上單風道再熱型變風量末端工作于冬季（供熱）工況中，保持風閥為最小開度（實現(xiàn)最小送風量)，如果供熱盤管的熱水流量達到最大（對應(yīng)的電動兩通閥閥門開度達到最大)，但外區(qū)溫度仍然低于要求溫度，說明送風量不夠，又要增大送風閥門開度增大送風量。

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