無塵車間工程的節流型末端和單風道型變風量末端裝置

1. 無塵車間工程的節流型變風量末端裝置

節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、電動調節風閥等部件組成。

節流型 VAV Box 的風量調節原理較為簡單。通過限流板來控制閥門開度，直接調節送風量。

節流型 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節送風量，其工作特點是：能根據室內冷、熱負荷的變化自動調節送風量；同時具有定風量送風的功能，不會因系統中其他風口風量調節而導致的風道靜壓變化引起該裝置送風量的再變化。對于節流型 VAV Box 要避免節流調節時產生噪聲及擾亂正常的室內氣流組織。

節流型 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 的調節原理是通過調節風閥的開度來調節風量：文丘里型 VAVBox 的調節原理是在一個文丘里式的簡體內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節風量；氣囊型的調節原理是通過靜壓調節氣囊的膨脹程度達到調節風量的目的。

其他如風機動力型、雙風道型、旁通型等都是在節流型的基礎上變化發展起來的。

在暑季的空調區域冷負荷發生變化時，文丘里型 VAV Box 裝置內的錐形體由電動或氣動執行機構通過錐形體中心的閥桿水平移動調節，改變文丘里式筒體中氣體流通截面面積，來調節送風量的大小。維形體中心的閥桿與彈簧組成的結構，可以完成定風量的功能。

空氣閥變風量末端風量調節更接近線性，而線性調節性能通常也正是變風量系統所希望的。

2. 無塵車間工程的單風道型變風量末端裝置結構和技術特性

由美國妥思空調設備公司生產的一種TVS 型號的單風道 VAV Box 箱體的主要技術性能及參數如下：

（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）可控制風量調節范圍（最大 10:1）。

（5）內裝差壓傳感器，可精確調整風量。

（6）通過風閥可實現完全切斷氣流。

（7）箱體材料為鍍鋅鋼板，采用內襯礦棉作消聲部件，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節安裝在 VAV Box 上的風量控制器（DDC）來調節風量，DDC 控制程序中已設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變為風量調節器的輸入電信號，風量調節器將此實測值與原設定值做比較，若比較結果出現偏差，則通過執行器調節風閥，保證在不同風道壓力下精確調節風量。

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 是結構相對比較簡單的末端裝置。單管型末端是壓力無關型末端，內部不設動力裝置無能耗。在入口管內裝有測量流量和傳遞信號的壓差流量傳感器。末端空氣調節閥的選擇很多，可采用單葉式調節閥、對開多葉式調節閥或蝶閥等。為降低因節流產生的噪聲，在箱體內襯吸聲材料。末端在出口段設有多出口箱，與多個送風軟管相連接。有些末端出口可達 6~7個。

單管型末端根據室溫設定值與室溫實測值的偏差計算設定風量值，再根據風量設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節空調房間的送風量，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房間。單管型變風量末端是結構最簡單無能耗的末端裝置，而且它的價格較低，對于國內的大型無塵車間工程，單管型變風量空調系統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換成為流量值參數。空氣流速參數的測量值的準確性對于壓力無關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。風閥驅動器的驅動軸的扭轉阻力小，對于小扭矩的執行器，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系具有線性特性，能夠滿足控制器內置軟件數學模型或預先設定的程序曲線的要求。中凈環球凈化可提供GMP車間、潔凈車間、潔凈實驗室的咨詢、規劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

（6）閥片閥軸。閥片閥軸的尺寸及精度與配套的風閥執行器尺寸匹配；閥片閥軸設計合理不易松脫。

（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要和所使用的 DDC 控制器的輸出點數匹配，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（能根據壓力信號得到）感應氣流量。有些末端裝置在一次風入口處設置均流板，使空氣能比較均勻地流經風速傳感器，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，變風量末端裝置調節風量的風門驅動器的軸在 VAV Box 箱體側壁外，電源電路、DDC 控制器和執行機構等設置在箱體外側的控制箱內。現在很多 VAV Box 產品，將風閥驅動器的驅動軸和 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置技術的發展，出現了兩個不同的流派；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系統用高速風道，日本的 VAV 系統用低速風道。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品采用的風速傳感器主要有超聲波、霍爾效應電磁式風速傳感器等。

日本的變風量末端裝置生產廠家的設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定

變風量末端裝置調節風閥的運行范圍受空調設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，生產廠商均提供了特定的風量設定范圍，進行設備選型時必須要考慮這個風量設定范圍。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，在系統調試時需將這兩個參數編寫到執行器的控制程序中。風量設定范圍也是單風道型變風量末端裝置控制特性的內容之一，無加熱環節的末端和有再加熱環節的末端，在最大和最小風量范圍設定的情況基本是相同的。

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

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，需要滿足空調房間的熱負荷需求，熱水盤管中要流入熱水，向空調房間送出熱風，因才對控制系統來講，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，在有熱負荷需求的冬季工況中使用。一般情況下，用于外區的再熱型變風量末端和用于內區的無再熱型變風量末端是同一個風系統供風，為兼顧內區和外區的供風，就要按照一定的規律進行控制。為滿足內區要求，系統送風溫度低于室內溫度，對于內區是合理的，但對于外區的控制過程需滿足：當室溫低于設定值時，控制風閥開度減小，減少冷風量供給。當送風量減至最小設定風量時，如果室溫繼續降低，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溫度進行調節，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（實現最小送風量)，如果供熱盤管的熱水流量達到最大（對應的電動兩通閥閥門開度達到最大)，但外區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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