Variable Air Volume (VAV) systems are the most widely used types of HVAC air systems for medium- and large-sized commercial building projects (projects larger than 10,000 ft2) because VAV systems are flexible, energy efficient, and provide a comfortable indoor environment. VAV systems deliver variable supply airflow at a constant temperature (typically 55°F) through the primary air duct to multiple VAV terminal units, each of which serves a separate temperature zone. Each VAV terminal unit contains a motor-operated damper that modulates the primary airflow to the zone, an inlet airflow sensor, and, in some instances, a heating coil and a small recirculating air fan.
VAV エア ハンドリング ユニットからの供給エアフローは、通常、一次エア ダクト システム内で一定の静圧を維持するように調整されています。これはダクト静圧センサーによって測定されます。このセンサーは通常、一次空気ダクト システムの 3 分の 2 の位置にあります。供給空気流の調整は、VAV ターミルユニットのニーズに応じて行われます。つまり、VAV ターミナル ユニット内のより多くの一次エア ダンパーが開いて、ゾーンにより多くの空気を供給すると、一次エア ダクト システム内の静圧が低下し、VAV エア ハンドリング ユニット内のファン速度が増加して、VAV エア ハンドリング ユニットによって送られる供給空気流量が増加し、ダクト システム内の静圧が回復します。逆に、一次エア ダンパーが閉じると、一次エア ダクトの静圧が増加し、VAV エア ハンドリング ユニットのファン速度が低下して、補償するために VAV エア ハンドリング ユニットによって供給される供給空気流が減少します。
VAV システムのエア ハンドリング ユニットは、VAV システムに必要なものと同じです。 CAVシステム with the exception that there is a means of modulating the supply airflow delivered by the unit. The most common way of modulating the supply airflow of the unit is by controlling the frequency of the signal sent to the supply fan motor through a variable frequency drive (VFD).
The speed of an alternating current (ac) motor is directly proportional to the frequency of the input signal to the motor. Therefore, as the frequency of the VFD output signal to the motor is reduced, motor speed is reduced, and supply airflow is also reduced. The converse is true as the frequency of the VFD output signal to the motor is increased. The maximum recommended frequency of the VFD output signal is that of the VFD line input frequency, or 60 Hz. The supply fan motor will operate at full speed when it receives a VFD output signal of 60 Hz. VFDs can deliver frequencies higher than 60 Hz, but this causes the fan motor to operate above its rated running load amps [i.e., the motor operates in its service factor range (typically between 100 and 115% of the rated running load amps), which is not recommended].
冷却に DX 冷媒コイルを利用する VAV システムを設計する場合は注意が必要です。冷凍システムが冷凍システムの容量をアンロードするのに十分な能力を備えていない場合、低気流条件下では DX 冷媒冷却コイルの凍結が発生する可能性があります。冷凍システムのアンロード、吐出空気温度の適切な制御、およびユニットキャビネットへの VFD の組み込みはすべて、HVAC 機器メーカーが容量 25 トン未満の DX 機器に関して最近解決した問題です。 HVAC 機器メーカーは現在、5 トン程度の容量の DX 冷媒冷却コイルを使用する空気システム用の VAV 操作を提供しています。
VAV システムの最も一般的な用途は、複数の温度ゾーンに対応する場合です。したがって、最初にマルチゾーン VAV システムについて説明し、次に単一ゾーン アプリケーションでの VAV システムの使用について説明します。
マルチゾーン
VAV ターミナル ユニット
Variable primary airflow is delivered to the zones through the modulation of the primary air damper in the VAV terminal units. As the zone temperature decreases, the primary air damper is modulated closed to supply less (55°F) primary air to the zone. Once the primary air damper reaches its predetermined minimum position (usually about 25% of maximum airflow), upon a further drop in the zone temperature, VAV terminal units that have heating capabilities will position the primary air damper to the heating airflow and modulate the output of the heating coil to maintain the heating setpoint of the zone temperature sensor. Fan-powered VAV terminal units are also equipped with a small fan that recirculates air (normally from the ceiling return air plenum) through the heating coil of the VAV terminal unit.
図１は、複数のＶＡＶ端末ユニットにサービスを提供するＶＡＶシステムの概略図である。
デュアルダクト
デュアルダクト VAV エア システムは、デュアル ダクト CAV エア システムと同じくらい一般的ではありません。 HVAC システム設計者がデュアルダクト VAV 空気システムに遭遇する可能性が最も高いのは、もともとデュアルダクト CAV システムとして設計されたシステムが、後に VAV システムとして機能するように改修された場合です。 HVAC システム設計者は、デュアル ダクト CAV システムをデュアル ダクト VAV システムに変換するための変更を設計するタスクも担う場合があります。
デュアルダクト VAV システムは、ゾーンへの供給空気流が一定ではなく可変であることを除いて、デュアルダクト CAV システムとほぼ同じように機能します。デュアルダクト空気処理ユニットの供給ファンには、メインのホットダクトとコールドダクトの両方の静圧に応じて空気流を調整する手段が装備されている必要があります。デュアルダクト VAV システムのエネルギー効率は、VAV 端末ユニットを使用する従来の VAV システムのエネルギー効率とほぼ同じになります。
デュアルダクト CAV システムを VAV システムに変換する場合は、ゾーンが一定の排気流量を補うために一定の供給空気流量を必要としないように注意する必要があります。
シングルゾーン
Operation of a single-zone VAV system is similar to the operation of a VAV system serving multiple zones, except there are no VAV terminal units and the supply airflow is modulated to maintain the cooling setpoint of the (single) zone temperature sensor rather than to maintain a constant primary air duct static pressure. The supply air tempemture is maintained at 55°F as long as the zone temperature sensor is calling for cooling.
Once the zone temperature drops below the cooling setpoint (typically 75°F), the air handling unit will operate in the heating mode: cooling will be disabled, the supply fan will operate at the predetermined heating airflow, and the output of the heating coil within the unit will be modulated as required to maintain the heating setpoint of the zone temperature sensor (typically 70°F).
ゾーン温度が冷却設定値を超えると、エア ハンドリング ユニットは冷却モードで動作します。加熱は無効になり、供給空気温度を 55°F に維持するために必要に応じて冷却コイルの出力が調整され、ゾーン温度センサーの冷却設定値を維持するために供給空気流量が調整されます。
The advantage of a single-zone VAV over a single-zone CAV system is that during cooling operation, the supply air temperature will remain constant at approximately 55°F. This consistently cool supply air temperature will result in a lower space relative humidity than the same area served by a CAV system where the supply air temperature can vary anywhere between 55°F (full cooling load) and 75°F (no cooling load). The higher space relative humidity resulting from the use of a CAV system is exacerbated by outdoor air ventilation in moist climate zones and by a high density of occupants in the areas served by the unit.
最近の技術の進歩により、DX 冷媒冷却コイルを使用するシングルゾーン VAV システムは、冷却負荷が 5 トンという低いエリアにも対応できます。
HVAC 設計ソースブック - W・ラーセン・エンジェル、PE、LEED AP は、MEP コンサルティング エンジニアリング会社 Green Building Energy Engineers のプリンシパルです。彼は MEP コンサルティング エンジニアリング業界で 30 年以上働いてきました。 Angel 氏は設計標準の開発に貢献し、HVAC システム設計プロセスを合理化する新しい方法を模索し続けています。
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