技術對策

1.   變風量末端裝置與系統型式:

末端設備(VAV BOX)是補償室內負荷變動,調節房間送風量以維持室溫的重要設備,應具備如下的功能:

(1)   接受室內溫度設定器或大樓自動管理系統的指令,根據室溫高低,自動調節送風量。

(2)   應有上限與下限控制,即當送風量達到設定的最大值時,風量不再增加;送風量達到最小值,不再進一步減少,以維持室內最小的換氣量。

(3)   送風口與調節元件結合成一體化的末端設備,應有良好的空氣分佈特性。

 末端裝置是變風量系統中關鍵設備之一,它的好壞將直接影響整個VAV系統的工作性能。變風量的末端裝置可分為節流型、旁通型和誘導型。不同類型在其控制原理和構造上存在明顯的區別,其應用範圍也不一樣,分述如下:

 (a)     節流型:節流型是一般普遍應用於變風量系統之方式,系統結構如圖3.41所示。其控制非常簡單,當室溫升高時,表示其需冷量增大,透過溫度控制器及風門(或其他風口節流裝置)調節機構的作用,將風門(或其他風口節流裝置)由小開大,增加送入室內的冷風量,達到控制室溫的目的。當室溫降低時,則溫控器又使風門(或其他風口節流裝置)關小,減少冷風的送風量。此種的變風量系統,通常應用於純需冷房之地區。 

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_4.jpg

3.41節流型變風量系統結構簡圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

(b)     旁通型:旁通型系統結構 如圖3.42所示。當負荷減少時,其控制的方式也是由溫度控制器控制VAV BOX之空氣閥門的動作,以維持室內的設定溫度。此外旁通管路(可利用天花板內空間或另設之旁通風管)亦有一空氣閥門。此一旁通空氣閥門與VAV BOX空氣閥門是連動的,能將房間不需要的風量,經由旁通的方式送出,再經回風風管回到空調箱,以維持風機送出風量的平衡。此系統中,在各控制房間內,由於風量會隨著室內負荷需求而改變,因而有變風量系統的特性。但風管系統中的壓力及風量均維持不變,所以無法在風機方面減少耗電。此種裝置一般僅做為簡單的控制溫度方法,使用在節能要求不高的場所。 

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_6.jpg

3.42旁通型變風量系統結構簡圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

(c)     誘導型:誘導型系統結構如圖如3.43所示。當負荷減少時,可減少一次風量,節約冷熱量。由於系統內僅為一次送風量,風管的尺寸可以變小,易於佈置。另誘導型由於具有天花板回風的特性,二次風量又可利用燈光作為再熱熱源,能有效的提高送風溫度,因此系統可以與低溫送風方式相結合,更進一步地減低一次送風量,節省可觀的系統風機動力。此種控制方式的最大優點為可以維持高於上兩種方式的室內空氣流動率。

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_5.jpg

3.43誘導型變風量系統結構簡圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

2.   風量控制方式

控制送風機風量的方法有四種,此四種的方式分別為出口節流、入口節流、入口輪葉與轉速的變更等。現就各控制方式作一介紹。 

(1)   出口節流控制:此種控制方式為在送風機的出口風管處裝置風量控制閥門或擋板,控制閥門開啟的角度,增加不同的阻力,以調節風量的方式。現由圖4.44對此控制方式作一說明。圖中A點為此系統的轉運點,P為送風機的壓力曲線,L為送風機的功率曲線,R為系統的阻力曲線。當閥關小時,系統阻力曲線由R變成R',運轉點由A點相應的移至A'點,因此風量由Q調小至Q'

此種的控制方式,由於是利用風量控制閥門所給予的阻力成為損失,動力沿著動力曲線而變化。在四種的控制方式中,是最不經濟的方法。此種的控制方式應用於小動力的送風機、控制範圍小、控制頻度少的場合等。閥的構造簡單、便宜,也易於保養。 

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_7.jpg

3.44出口節流控制運轉點變化圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

(2)   入口節流控制:此種的控制方式是藉由改變風機進口導葉閥的角度達到調節風量的目的。隨著風機進口導葉閥的開啟角度變化,由於風機入口處壓力改變,導致風機的壓力特性曲線如圖3.45中所示,由PP'P"的變化。當運轉點由A點移至A'點時,風量由運轉點的Q變化至Q'時,而風機的功率由L變成L'。功率LL之差即此種的控制方式與定風量系統省能之處,就功率來說,此種方式較上一種出口節流的方式有利。 

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_8.jpg

3.45入口節流控制運轉點變化圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

(3)   入口輪葉控制:此種控制方式與入口節流控制的方式類似,但是控制風量的方式卻是以改變風扇葉片的角度達到改變送風量的目的。如圖3.46中所示,當風量由運轉點的Q變成Q'Q"時,風機的壓力曲線則由P點作P'P"移動。而功率曲線則沿著CC'C"的變化。從圖中可以看出,當控制的區域在斜線面積的時候,此種控制方式才會較出口節流控制的方式節省耗電。

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_9.jpg

3.46入口輪葉控制運轉點變化圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9) 

(4)   轉速控制:此種的控制方式,係以改變旋轉速度的方式,達到改變風量的目的。從圖3.47中可以看出當風量改變時,風機的壓力曲線作了很大的變化。當風量從Q減小為Q'Q"時,風機的旋轉速度也由N變為N'N",壓力曲線也由P變為P'P",功率曲線由原來的L變為L'L"。因此功率方面作了很大的改變,四種控制方式中,如圖3.48風量與風機入力所示,以此種的控制方式最為節省風扇的耗電。

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_10.jpg

3.47轉速控制運轉點變化圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9)

 

描述: D:\博士班\103年度上學期\工研院\變風量與二氧化碳濃度\42_p1_11.jpg

3.48各種風量控制方式風量與風機耗電比之關係圖

(資料來源:能源節約技術報導 53  3-9)