VAV系统静压过高与新风不足:末端过冷和CO2超标的联合诊断
夏热冬冷地区某办公楼,空调面积6,000 m²,8层,采用VAV系统。2台500 kW变频离心冷水机,2台组合式AHU,变频送风机,约120个压力无关型VAV box,最小风量设定为设计风量的30%;新风阀固定开度30%,无CO2联动。夏季实测:AHU送风温度13°C,送风静压650 Pa(设计500 Pa),南向部分房间22°C、最不利房间27°C;多个VAV box处于最小风量仍过冷。室内CO2浓度1,200 ppm,设计人员密度0.1人/m²,每人新风30 m³/h。冷机频繁加减载,冷冻水7/12°C,冷却水34/39°C,设计32/37°C,室外湿球28°C,冷却塔逼近度实测6°C。AHU过滤器压差180 Pa,终阻力250 Pa。AHU总送风量24,000 m³/h;自控系统未做静压重置,新风阀未按CO2调节。VAV box执行器校准正常,风管漏风率测试合格;静压传感器位于AHU出口。冷冻水泵定频,压差旁通阀常开;冷机群控按回水温度加减机。建筑出租率80%,会议区人员波动大;设计室内26°C、60%。夜间加班频繁,系统常提前开机。冷却塔填料有结垢,布水不均。部分末端再热盘管未启用。送风管道保温完好。AHU风机频率50 Hz。
1. 分析650 Pa静压与末端过冷/过热并存的原因。若将静压从650 Pa降至500 Pa,按风机相似律估算风机功率变化,并说明静压重置的控制逻辑。
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静压650 Pa高于设计500 Pa,说明静压传感器在AHU出口、未做重置,系统在低负荷时仍维持高静压。VAV box为维持最小风量关小阀门,近端过冷;最远端因管道阻力大、阀门开度不足而27°C。高静压还带来噪声、箱体振荡和漏风。
若系统阻力不变,静压与转速平方成正比,功率与转速三次方成正比:n2/n1=√(500/650)=0.877,P2/P1=0.877³≈0.675,风机功率约降32%。实际因阀门开大,节能会小一些。
控制逻辑:以最不利VAV box阀门开度为反馈,至少一个阀门保持90%-95%开度;若全部小于90%,逐步降低静压设定,最低不小于300-400 Pa;若任一阀门接近全开,则提高设定。静压传感器应设在最不利环路附近或做管路补偿。
2. 计算设计工况所需新风量,判断固定30%新风阀在AHU风量24,000 m³/h时是否满足;结合CO2 1,200 ppm提出控制策略。
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设计人数 6,000×0.1=600 人,新风 600×30=18,000 m³/h。AHU总送风24,000 m³/h,新风阀30%仅7,200 m³/h,折合12 m³/h·人;按CO2稳态估算 C=400+0.018/12×10⁶≈1,900 ppm,实际1,200 ppm已说明人员或新风有波动,但仍低于30 m³/h·人的要求。即使设计风量30,000 m³/h、30%也只有9,000 m³/h,仍不够。
应设CO2浓度控制:在回风管和典型房间设传感器,以1,000 ppm为设定,联动新风阀开度和VAV最小风量;最小新风量按人数和CO2双下限;会议区单独设CO2传感器。新风阀不能固定30%,且应与风机联动,避免停机时倒灌。
3. 冷却水34/39°C、逼近度6°C对冷机运行有什么影响?应检查哪些设备问题?
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冷却水34/39°C比设计32/37°C高2°C,逼近度 34-28=6 K,高于常规4-5 K。冷凝温度升高使离心机COP下降,约每升高1 K下降2%-3%,2 K约4%-6%;冷机频繁加减载还与低负荷、静压过高、冷冻水温控制有关。
检查:冷却塔填料结垢、布水不均、风机风量不足、进风短路、集水盘水位;冷凝器结垢和冷却水流量;冷却水旁通;塔的补水和排污。range仍为5 K,说明热负荷和水量大致正常,问题主要在塔的逼近度和冷凝器脏堵。应清洗填料和冷凝器、调整布水、检查风机,必要时更换高效填料或增大塔容量。