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变风量系统末端再热控制策略:原理、适用边界与工程实践
2026-8-26    huanyingzi阅读 7 次

一、策略定位与技术背景

基于变风量系统(VAV)的末端调节框架,末端再热控制策略属于风量调节与温度调节协同的末端控制手段,其定位是在风量调节受约束时,通过温度补偿实现室内热环境的精准控制。

数据表明,在常规办公区域,VAV 系统通过调节末端风阀开度即可匹配大部分负荷变化,无需再热介入;但在换气次数、气流组织或压力梯度存在强制约束的区域,风量调节下限被锁定,单纯依赖风量调节无法覆盖低负荷工况。

末端再热策略的引入,旨在解决 “风量不可调” 与 “负荷需调节” 之间的矛盾,其本质是在风量约束边界内,以送风温度为调节变量补偿冷量过剩,从而避免室内温度失控。

二、核心控制逻辑与装置构成

末端再热型 VAV 末端装置由风阀、再热盘管、执行器、温度传感器及控制器构成,其中再热盘管通常采用热水盘管,在无热水源的特殊场景采用电加热盘管。

基于 “风量优先、再热补偿” 的控制序列,控制器依据区域温度偏差执行分级调节:当区域温度高于设定值时,风阀开大以增加送风量;当温度回落至设定值附近时,风阀维持当前开度;当风阀已关至最小风量设定值而温度仍低于设定值时,再热盘管水阀开启,通过提升送风温度补偿过剩冷量。

该控制序列的关键特征在于,再热动作仅在风量调节触及下限后触发,这一机制将再热运行区间限制在低负荷段,从而压缩了冷热抵消的发生范围。

再热盘管的水阀通常采用等百分比特性调节阀,配合 PID 控制算法实现送风温度的连续调节,其控制精度取决于阀门权度、盘管换热特性及控制回路整定参数。

三、典型适用场景与规范依据

末端再热策略的适用边界由约束条件决定,凡风量下限被规范或工艺锁定的区域,均属于该策略的适用范围。

依据 GB 50333《医院洁净手术部建筑技术规范》,各级洁净手术室及 ICU 对换气次数、截面风速及压力梯度均有明确规定,送风量不得低于规范下限;在低负荷工况下,维持最小送风量将导致供冷过剩,末端再热成为满足温度控制的必要手段。

依据 ASHRAE Standard 170《医疗设施通风》,手术室、隔离病房及保护性环境病房同样设定了最小通风量与压差要求,其控制逻辑与国内规范一致。

除医疗洁净区域外,生物安全实验室(依据 GB 50346)、洁净厂房(依据 GB 50073)及数据中心精密空调区域,因换气次数或气流组织约束,亦普遍采用末端再热策略。

需要明确的是,普通办公、商业等无强制换气约束的区域,不采用末端再热策略,其负荷调节通过风量调节独立完成。

四、能耗特征与优化路径

末端再热的能耗本质是对已制冷空气的二次加热,属于冷热抵消范畴,其能耗水平取决于再热运行时长、再热量及热源效率。

相关研究与工程实测表明,定风量再热系统中冷热抵消导致的冷量损失占系统总冷量的比例可达 20% 以上;VAV 末端再热通过风量优先调节,将再热限制在最小风量以下工况,可显著降低该比例。

基于送风温度重置(Supply Air Temperature Reset)的优化策略,根据室外空气焓值或最不利末端需求动态提高送风温度设定值,从而减少再热盘管的加热量,该措施在过渡季效果显著。

基于需求控制通风(DCV)的最小风量优化,在非洁净区域依据 CO₂浓度动态调整最小风量设定值,进一步压缩再热触发区间;该策略不适用于换气次数受强制规范约束的洁净区域。

冷热源侧的协同优化,包括冷水供水温度重置与热水供水温度重置,从源头降低再热所需的热量品位,提升系统整体能效。

五、设计要点与工程实践

末端再热盘管的选型基于区域最小送风量与最大再热量计算确定,其中最大再热量对应最小风量下室内负荷为零或负值工况。

再热水阀的选型需关注阀门权度(Valve Authority),权度过低导致控制特性畸变,权度过高则增加水力不平衡风险,工程实践中通常将权度控制在 0.3 至 0.5 区间。

最小风量设定值的确定同时满足通风换气次数、气流组织及噪声约束,设定值过高增加再热能耗,设定值过低则违反规范或导致气流组织失效。

基于建筑设备自动化系统(BAS)的集中监控,实现末端再热运行数据的采集与分析,通过数据驱动的方式识别异常再热工况并优化控制参数。

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