變風量末端裝置是變風量空調系統（Variable Air Volume System）的關鍵設備之一。空調系統通過末端裝置調節一次風送風量，跟蹤負荷變化，維持室溫。
基本介紹
- 中文名：變風量末端裝置
- 外文名：Variable Air Volume System
- 特點：能進行分區溫度控制
- 風機驅動式：並聯式和串聯式
簡介,基本結構,分類,節流式,旁通式,風機驅動式,可變風口工,誘導式,再熱式,壓力相關型,風機無級調整型,雙管式,整定測試,
簡介
基本要求
（變風量末端裝置基本要求）：
（1）接受系統控制器指令，根據室溫高低，自動調節一次送風風量；
（2）當室內負荷增大時，能自動維持房間送風量不超過設計最大送風量；當房間空調負荷減少時，能保持最小送風量，以滿足最小新風量和氣流組織要求；
（3）當所服務的房間不使用時，可以完全關閉末端裝置的一次風風閥。
變風量空凋系統運行成功與否，取決於空調系統設計是否合理、變風量末端裝置的性能優劣以及控制系統的整定和調試。其中合理的系統設計是基礎，末端裝置的性能優劣是關鍵。要使變風量系統設計合理，首先應根據建築平面布局及使用特點，正確選用末端裝置。
VAV末端裝置
（VAV末端裝置的一些特點)：
（1）接受系統控制器或室溫感測器的指令，根據室溫高低，調節一次風送風量
（2）當室內負荷發生較大變化時，能自動維持房間風量不超過設計最大風量，並能控制最小房間送風量，以滿足最小新風量和氣流組織的要求
（3）必要時可以完全關閉一次風風閥
帶有變風量末端裝置的VAV
(帶有變風量末端裝置的空調系統（VAV）的特點)：
（1）能進行分區溫度控制
（2）設備容量小，運行能耗低
（3）房間分隔靈活
（4）維修工作量少
基本結構
（1）單風道型變風量末端裝置
單風道型變風量末端裝置是最基本的變風量末端裝置。它通過改變空氣流通截面積達到調節送風量的目的，它是一種節流型變風量末端裝置。其他類型如風機動力型、雙風道型等都是在節流型的基礎上變化、發展起來的。
節流型變風量末端裝置根據室溫偏差，接受室溫控制器的指令，調節送入房間的一次風送風量。當系統中其他末端裝置在進行風量調節導致風管內靜壓變化時，它應具有穩定風量的功能。末端裝置運行時產生的噪聲不應對室內環境造成不利影響。
① 節流型變風量末端裝置的基本結構
常用的節流型變風量末端裝置主要由箱體、控制器、風速感測器、室溫感測器、電動調節風閥等部件組成。
箱體通常由0．7～1．0mm厚鍍鋅鋼板製成，內貼經特殊處理過的離心玻璃棉或其他保溫吸聲材料。人口處設風速感測器，用於檢測流經變風量裝置的風量。有些末端裝置在一次風人口處設定均流板，使空氣能比較均勻地流經風速感測器，保證裝置的風量檢測精度。風量調節風閥的軸伸到箱體側壁外，與傳動機構或執行器相連。電源電路、控制器和執行機構等設定在箱體外側的控制箱內。
風速感測器一般由各末端廠家自行研發或委託控制設備生產商配套生產。風速感測器品種繁多，最常見是皮托管式風速感測器、超音波渦旋式風速感測器、螺旋槳風速感測器、熱線熱膜式風速感測器等。
控制器一般由自動控制設備供應商提供，並在變風量末端裝置生產廠進行組裝、調試、整定後，與變風量末端裝置一起提供給用戶。控制器由電源、變送器、邏輯控制電路等部件組成。變風量裝置控制器必須配有與微電腦和控制系統相連的接口電路，便於與樓宇管理系統進行數據通信，並可在現場進行參數設定。
電動凋節風閥是末端裝置對一次風送風量進行調節控制的關鍵部件。風閥流量特性的優劣直接影響末端裝置的控制效果。大多數生產廠採用單片蝶閥，也有的採用多葉對開風閥。多葉對開調節風閥的流量特性及風量調節性能通常優於前者。
② 單風道型變風量末端裝置的兩種流派
單風道型變風量末端裝置問世以來經歷了幾個發展階段，逐漸形成了兩種流振。一種是以歐美為代表的高速變風量末端裝置，另一種是以日本為代表的低速變風量末端裝置。兩者都採用平板葉片風閥，不同的是所用的風速感測器。歐美的壓力無關型變風量末端裝置均採用皮托管式風速感測器，而日本的壓力無關型變風量末端裝置無一採用皮托管式風速感測器。
分類
變風量末端裝置品種繁多，各具特色，歸納起來可以按下述方法分類：
（1）按改變房間送風方式，可分為單風道型、風機動力型、旁通型、誘導型以及變風量風口等；
（2）按末端裝置形狀，可分為矩形和圓形；
（3）按補償系統壓力變化的方式，可分為壓力相關型和壓力無關型；
（4）按驅動執行器的能源劃分，可分為氣動型和電動型；
（5）按控制方式劃分，可分為電氣模擬控制、電子模擬控制、直接數字式控制(DDC)；
（6）按末端裝置送風量的變化來劃分，可分為定風量型和變風量型；
（7）按再熱方式劃分，可分為無再熱型、熱水再熱型、電熱再熱型。
儘管變風量末端裝置的形式各種各樣，但在我國民用建築中使用最多的是單風道型和風機動力型變風量末端裝置。
節流式
這是目前使用最多的一種變風量末端裝置，其中節流裝置單葉閥（蝶閥）為最多，如美國TITUS公司、ENVIRO-TEC公司、YORK公司，瑞典Flakt公司和絕大部分日本公司的產品採用的都是這利節流閥門，國際跨國公司Nailor的全部變風量末端裝置採用的則是對開式調節風閥，美國TRANE公司、WARREN公司則採用了自已的專利節流風閥，不管哪種風閥，都應具備以下功能：（1）平滑的調節曲線，應儘可能呈線性；（2）低噪聲；（3）全閉時，在一定的靜壓作用下，空氣泄漏量小。因此即使都是類似的單葉閥，各家公司都為達到這三項性能而費盡心機，盡出高招。
節流式的缺點：（1）增加系統的能耗，變風量系統的主要目的之一是節能，可是節能式末端裝置反其道而行之，由於節流，而增加了系統的能耗；（2）增加系統的噪聲，由於節流，而增加了系統的噪聲；（3）增加系統的複雜性，當採用變靜壓控制方式時，應給出實際閥位信號，對於技術發展水平，要低價格、簡單的實現有相當大的難度。
旁通式
旁通式末端裝置一般由分流器式風閥、執行器、旁通風口和控制器組成，如圖6所示。當房間處於設計負荷時，末端裝置中的分流風閥將一次空氣送入空調房間中，當房間負荷下降時，分流風閥增加進入旁通風口的一次空氣量，部分一次空氣被排入天花內迴風箱內，結果送入空調房間的空氣成為變風量，而空調機則是定風量送風。
旁通式變風量末端裝置主要用於中、小型空調系統，尤其是與屋頂式空調機、單元式空調機等帶直接式蒸發器的空調設備配套，用於多區變風量系統，由於空調機是定風量，因此避免了凍結的危險，同時由於控制簡單，一次投資低於其他的末端裝置。旁通式的最大缺點，如前所述，就是風機不節能。
風機驅動式
風機驅動式有兩種形式，並聯式和串聯式。
（1）串聯式
串聯式風機驅動式變風量末端裝置由一次冷空氣風閥、執行器、風機和電機、控制器組成，壓力無關型還包括風量（風速）感測器組成，壓力無關型還包括風量（風速）感測器，加熱器是作為可選附屬檔案供選擇，如圖7所示。一次冷空氣風閥根據房間溫控器的指令調節一次風量和二次熱空氣（迴風）預先混合，然後再通過裝置內的送風機送出，風機送風量不變。當房間負荷減少時，為維持室內設定的溫度，一次冷風相應減少，二次熱空氣增加，但總送風量仍然不變，當房間有人時風機是連續運轉。
串聯式風機驅動末端裝置的特點是：一次空氣處理裝置（中央空調機組）是變風量，而送入空調房間的空氣是定風量。
（2）並聯式
並聯式風機驅動變風量末端裝置由一次冷風風量調節閥、執行器、風機和電機、控制器組成，如圖所示。
一次冷風風閥根據房間溫控器的指令調節一次冷風量，當房間負荷減少時，為維持室內設定的溫度，一次冷風相當應減少，當一次空氣的風量低於某一最小值時，與一次冷風並聯的風機投入運行，從開花中將二次熱空氣（迴風）抽入末端裝置與一次冷風混合，然後再送入室內。房間溫度進一步下降，輔助加熱器投入運行。
並聯式風機驅動式末端裝置的特點是：一次空氣處理裝置（中央空調機組）是變風量，而送入空調房間的空氣也是變風量。
串聯式風機驅動式變風量末端裝置主要用於：（1）內部區，也可以用於周邊區，可以帶輔助加熱，也可以不加熱；（2）適用於人體舒適感要求高的地方，因為送入室內的風量不變，所以室內氣流組織好，通風效果好；（3）利用一次空氣與迴風混合提高送風溫度，適用於低溫送風。
並聯式風機驅動式變風量末端裝置主要用於：（1）帶輔助加熱的周邊區；（2）製冷時，末端裝置風機停止運轉，類似於無風機的變風量末端裝置，適用於對噪聲有較高要求的場所。
可變風口工
風口送風量改變時，風口出風面積同時改變，以保持出風速度不變。圖9是一種有代表性的這種形式的變風量末端裝置，由美國Acuthem公司生產。
誘導式
誘導式變風量末端裝置由誘導噴嘴和再熱器組成，當房間負荷減少時，為維持室內設定的溫度，一次冷風相應減少，誘導的二次（室內迴風）熱風增加，送入室內的總風量不變，如果需要時，再熱器可以投入運行。
再熱式
作為可選附屬檔案時用於各種變風量末端裝置。這種變風量末端裝置由於先變風量，後回熱，所以較之定風量再熱式系統要節能。
壓力相關型
和壓力無關型
以上各種變風量末端裝置按補償系統壓力變化來分類，又可分為壓力相關型的壓力無關型兩類。
壓力相關型的變風量末端裝置的風量調節是室內溫控器進行控制，送入室內的風量除與室內負荷有關，還受到系統內壓力變化的影響。
壓力無關型變風量末端裝置的風量調節閥由室內溫控器進行主控制，控制風閥執行元件的啟動和關閉，由速度控制器（或流量測量裝置）進行輔控制，控制送入室內的風量，使送風量與室內負荷相匹配。
壓力無關型和壓力有關型末端裝置的控制見4.1.(1)部分，圖10為壓力有關型變風量控制裝置示意圖，圖11為壓力無關型變風量末端裝置示意圖。
風機無級調整型
這種變風量末端裝置是我國專利產品，其最大特點是：以無級調速的低噪聲風機替代傳統的風閥來調節送風量，完全避免了風閥在調節風量時，能耗和噪聲增加的缺點，風量愈小，耗電愈低，噪聲愈小。如圖12所示，由於風機的轉速與電壓呈線性關係，使控制進一步簡化。
風機無級調速變風量末端裝置徹底改變了傳統的變風量末端裝置的控制方法，使變風量系統的節能效果進一步提高，性能進一步完善。
雙管式
（非混合式）
實際上是由兩台單風管節流型變風量末端裝置並聯而成，冷和熱風管獨立，有自已的進風口，風量控制系統（風閥、執行機構、流量感測器和控制器），當房間溫度高於冷風設定值，冷風量增加，低於設定值停止送冷風；房間溫度降低，低於熱風設定值，熱風增加。風量和設定值對有人、無人和夜間工況可以不同。
主要用於建築物外區（如醫院），這裡同時需要製冷和採暖，但是又無法使用熱水盤管，有冷熱轉熱時，風量可以很低，可不送風。
（混合式）
（1）非冷、熱風道型
非冷熱風道型雙管式變風量末端裝置有兩個送風通道，一次空氣全年定風量變溫度運行，一般只在供冷季節和採暖設計負荷期間運行，消除室外傳熱冷或熱負荷，二次空氣全年供冷，變風量運行，主要用於消除室外太陽負荷和室內負荷。
（2）冷、熱風道型
與非混合型相似，只是調節後的冷、熱空氣混合後再送入室內。根據室內負荷的變化，調節冷熱風量，送入室內的風量可以是變風量，也可以是定風量。
主要用於建築物外區和內區（如醫院），這裡同時需要製冷和採暖，但是無法使用熱水管盤管。
整定測試
變風量末端裝置整定測試不但包括一次風風量與風速感測器輸出變數之間的關係，還應包括裝置箱體漏風量測試、裝置的壓力無關性能測試、控制精度測試、風機性能測試(風機動力型末端裝置)、熱水再熱盤管與電加熱器加熱量測試以及末端裝置的聲學性能測試(含箱體輻射噪聲測試)等。
這些技術數據都是組成產品樣本的主體，也是設計人員進行末端裝置選型的技術依據。
一、產品選用要點
產品選用主要技術指標：最大與最小風量，裝置形式，控制方式。
2 選用要點
1）一次風最大風量的確定。按各溫度控制區域內最大顯熱冷（熱）負荷與相應的送風溫差，計算出一次最大冷（熱）風量，不計各空調溫控區內的潛熱負荷。取冷（熱）一次風最大風量中較大值為選擇設備用的一次風最大風量。以最大送風量作為額定風量選擇末端裝置。
2）一次風最小風量要綜合考慮新風量和氣流組織確定。對於設備發熱量小，人員多的區域（如會議室），應校核一次風最小風量是否滿足新風需求，以確定保證新風需求的最小送風量。
3）風機串聯型變風量末端裝置風機的風量，一般為一次風最大風量的1.0-1.3倍，並聯型風機的風量一般為一次風最大風量的0.6倍，也可按一、二次送風溫度計算確定。
4）負荷變化特性不同的空間，不應劃分在同一變風量末端裝置範圍內。對於變風量末端裝置直接置於空調區域中的情況，設計時應根據末端裝置樣本的噪聲數據，認真進行分析計算和處理。
二、施工、安裝要點
1. 裝置抵達現場安裝前，應對其型號、規格以及性能等進行核驗，設備銘牌上應有裝置名義工況條件下的性能參數。
2. 裝置安裝，應設單獨支、吊架，與風管連線前宜做動作試驗。
三、執行標準
產品標準
JB/T5148-1991《變風量末端裝置試驗方法》
工程標準
GB50243-2002《通風與空調工程施工質量驗收規範》 日本從引進技術仿製美國變風量末端裝置開始，經歷了開發具有自己特色的產品的過程。美國的壓力無關型變風量末端裝置採用皮托管式風速感測器，為了確保該類風速感測器的測量精度和末端裝置的調節能力，裝置最高入口風速一般要求在12～15m/s內。因此，末端裝置與支風管之間必須有一段高速風管。入門風速提高使末端裝置能耗高、噪聲大，且皮托管測孔容易堵塞，堵塞後又難以清洗，設備故障率較高。日本的支風管風速一般設計在4~6m/s，這就要求變風量裝置採用低風速感測器與之相適應。1983年，久保田公司開發了卡爾曼渦流超音波風速感測器；1984年新晃工業公司開發了霍耳效應電磁風速感測器；同年，東壓(Topre)公司開發了螺旋槳電磁風速感測器。從此，日本的變風量末端裝置就捨棄了皮托管式風速感測器，實現了變風量末端裝置的改良與升級換代，走上獨特的節能道路。
日本廠家生產的變風量末端裝置大都採用矩形進風口，而歐美廠家生產的變風量末端裝置幾乎都採用圓形進風口。早期的變風量末端裝置全部依賴進口。除了一部分末端裝置仍從國外進口外，絕大部分末端裝置可由國外公司在國內的獨資或合資生產廠家及國內民營企業提供。隨著變風量空調系統的不斷普及，國外一些著名的變風量末端裝置生產廠家將在我國內地建立生產基地，國內牛產的末端裝置將會占有絕大部分市場份額。
變風量末端裝置生產廠有三類：一是由傳統的風口、空調通風配件生產廠提供，如美國皇家空調、美國Titus公司、口本空研工業株式會社等；二是由樓字自動化控制公司提供，如上海江森白控公司、上海大智科技發展有限公司等；三是由生產空調器的生產廠家提供，如日本新晃公司、日本久保田公司、美國丌利公司等。
