變風量空調(diào)系統(tǒng)方案和工程實例

1、變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計和工程實例本站收集2007-07-20 18:33:41相關(guān)網(wǎng)站變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計和工程實例前言變風量空調(diào)系統(tǒng)是利用改變進入空調(diào)區(qū)域的送風量來適應區(qū)域內(nèi)負荷變化的一種空調(diào)系統(tǒng)。其最大優(yōu)點在于節(jié)能和提供良好的舒適性。當今變風量空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到可以通過計算機網(wǎng)絡對空調(diào)系統(tǒng)進行實時采樣、監(jiān)測、分析和調(diào)控，實現(xiàn)全天候、全方位、全過程控制智能化，并成為現(xiàn)代化智能化大樓的一部分。1 變風量空調(diào)系統(tǒng)簡介1.1變風量空調(diào)系統(tǒng)的工作過程一個典型的智能化控制型單風管帶再熱盤管的變風量空調(diào)系統(tǒng)如圖1 所示?？照{(diào)室內(nèi)回風與室外新風混合，經(jīng)集中式空調(diào)機組處理后，由風管送到各個空調(diào)區(qū)域?？刂破鞲鶕?jù)

2、室內(nèi)負荷的大小，通過改變變風量末端風閥的開度，調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的風量；當室內(nèi)需要供熱時，再熱盤管的熱水閥打開，送風溫度提高，通過改變變風量末端風閥的開度，調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的熱風量?？照{(diào)房間送風量的改變，導致送風總管靜壓的變化，總管壓力傳感器測量風管系統(tǒng)靜壓后，由自控系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)風機的送風量實現(xiàn)定靜壓控制。冷水盤管的三通閥調(diào)節(jié)冷水的流量使送風溫度保持恒定，新風量和室內(nèi)正壓由送風機和回風機同時控制。系統(tǒng)的各個測量點可以與計算機通訊，進行實時監(jiān)測、分析和調(diào)控并可以優(yōu)化控制參數(shù)，實現(xiàn)最佳的控制方案。1.2變風量空調(diào)系統(tǒng)的分類廣義上說，凡是改變系統(tǒng)送風量的空調(diào)系統(tǒng)都是變風量空調(diào)系統(tǒng)。在目前的工程實際中，變風量空

3、調(diào)系統(tǒng)主要有以下兩種形式：單風管變風量系統(tǒng)和雙風管變風量系統(tǒng)。其中單風管變風量系統(tǒng)又分為普通單風管變風量系統(tǒng)和單風管末端再熱變風量系統(tǒng)。雙風管變風量空調(diào)系統(tǒng)分別設有冷、熱風管，可以根據(jù)室內(nèi)的負荷情況精確地調(diào)節(jié)供冷量和供熱量，在任何情況下均可滿足房間的溫度要求，具有調(diào)節(jié)方便、熱穩(wěn)定性好的特點。適合在一些舒適性要求高的空調(diào)場所使用。1.3變風量末端的分類變風量末端分為兩種類型：變風量箱和變風量風口，其區(qū)別在于前者改變風量后再由某種形式的風口向空調(diào)室內(nèi)送風，而后者則是直接在送風口處改變送風量。二者的工作特性和氣流組織有很大的不同。目前常用的變風量箱有三種類型：節(jié)流型、風機動力型和旁通型。節(jié)流型變風量

4、箱是最基本也是應用最多的一種的變風量箱，單風管型變風量箱由一個節(jié)流閥加上對該閥的控制和調(diào)節(jié)裝置及外殼組成，雙風管型變風量箱則由兩個節(jié)流型變風量箱組成。按是否補償壓力變化，可分為壓力無關(guān)型和壓力有關(guān)型兩種。壓力無關(guān)型因反應快，室溫波動小，控制穩(wěn)定性好，在目前使用較普遍。目前在工程中應用的變風量風口主要有兩種類型：電力驅(qū)動型和熱力驅(qū)動型。1.4變風量空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點變風量空調(diào)系統(tǒng)具有卓越的節(jié)能性變風量空調(diào)系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于節(jié)能，它主要體現(xiàn)在以下三個方面：1) 減少空調(diào)風機運行能耗由于空調(diào)系統(tǒng)在全年實際運行的大部分時間內(nèi)均處于部分負荷狀態(tài)，變風量空調(diào)系統(tǒng)相應的送風量隨之減少，帶變頻驅(qū)動裝置的風機大多數(shù)

5、情況下在中低速下運行。根據(jù)理論計算，空調(diào)風機的電力消耗全年平均可降低 50%以上，有關(guān)數(shù)據(jù)在本文后面的章節(jié)中將作進一步討論。2) 充分利用室外新風作為冷源，降低制冷系統(tǒng)的運行能耗由于變風量空調(diào)系統(tǒng)是全空氣空調(diào)系統(tǒng)，在任何季節(jié)，只要當室外新風的焓值低于室內(nèi)值時，室外新風就可以作為系統(tǒng)冷源，變風量空調(diào)系統(tǒng)就可以在經(jīng)濟循環(huán)模式下運行。3) 能量動態(tài)轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)綜合效益變風量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能很重要的一點在于變風量空調(diào)系統(tǒng)在設計時充分考慮了瞬時負荷及內(nèi)外區(qū)的熱平衡。變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計是真正基于逐時負荷的設計，系統(tǒng)可以根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)分配到各個區(qū)域內(nèi)的送風量和供冷量 ( 或供熱量 ) 。系統(tǒng)總送風量為各時段中

6、所有區(qū)域要求風量之和的最大值，而不是所有區(qū)域要求風量最大值之和。前者通常只占后者的 70%90%，因此變風量空調(diào)系統(tǒng)可以顯著減少系統(tǒng)的總送風量。在現(xiàn)代建筑尤其是現(xiàn)代高層建筑的空調(diào)系統(tǒng)設計中，由于負荷的內(nèi)外區(qū)的特性差異大，內(nèi)區(qū)通常表現(xiàn)為全年冷負荷，而外區(qū)則既有冷負荷又有熱負荷。變風量空調(diào)系統(tǒng)通過回風的混合可以實現(xiàn)能量在區(qū)域之間流動，內(nèi)區(qū)的一部分得熱可以轉(zhuǎn)移到外區(qū)。這就是所謂熱平衡。據(jù)統(tǒng)計，在一般的辦公樓及商用建筑中，采用變風量空調(diào)系統(tǒng)設計通?？梢詼p少制冷設備總?cè)萘康?0%至 30%，帶來的直接和間接的經(jīng)濟利益非常可觀。變風量空調(diào)系統(tǒng)的其他優(yōu)點還包括具有良好的舒適性及自平衡特性，維護非常方便，運行

7、費用低等。1.5變風量空調(diào)系統(tǒng)的適用范圍由于變風量空調(diào)系統(tǒng)特性優(yōu)良和技術(shù)成熟，它已經(jīng)被廣泛地用于各種工程實踐中。但在選擇變風量空調(diào)系統(tǒng)時，應注意分析系統(tǒng)中負荷的性質(zhì)，并考慮系統(tǒng)是否對風量有特殊的要求。通常變風量空調(diào)系統(tǒng)對于室內(nèi)負荷變化較大的舒適性智能化建筑非常適合，如辦公室、會議中心、銀行、商場、宴會廳等。對于一些特殊場所，如室內(nèi)負荷變化不大，通風要求較高時，使用定風量系統(tǒng)空調(diào)可能是更好的選擇。例如在醫(yī)院手術(shù)室、實驗室、工業(yè)機房等。2 變風量系統(tǒng)設計2.1空調(diào)分區(qū)一般空調(diào)系統(tǒng)是按不同用途和使用時間進行分區(qū)的，而變風量空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的設計中，還經(jīng)常按負荷特性分區(qū)，對于進深較大的空調(diào)房間宜分為內(nèi)、外

8、區(qū)，其中外區(qū)進深可取35m(距離外墻或外窗) 。2.2風系統(tǒng)設計空調(diào)機組選型空調(diào)機組是變風量空調(diào)系統(tǒng)中最重要的部件之一，在設計上比普通的空調(diào)機組要多考慮一些問題。它要求風機的工作范圍在流量 ?靜壓特性曲線中較為陡峭的一段，這和普通的空調(diào)機組剛好相反。因為變風量空調(diào)系統(tǒng)一般通過維持送風系統(tǒng)靜壓來控制送風機的風量，這就要求在風機的特性中，流量的變化對系統(tǒng)靜壓變化必須敏感。變風量末端的選擇在目前的工程實踐當中，主要使用兩種類型的變風量末端：( 壓力無關(guān)型 ) 變風量箱和變風量風口。兩者均能實現(xiàn)區(qū)域的獨立溫度控制，不過變風量箱具備較大的通風能力，通常每個變風量箱帶36 個風口，可控制的空調(diào)區(qū)域范圍較大

9、；當要求將空調(diào)空間劃分為多個較小單元的獨立控制區(qū)域時，從經(jīng)濟性考慮，可采用變風量風口。氣流組織設計1) 對普通變風量箱 +送風口形式的系統(tǒng)而言，在風量減少時送風口的風速衰減較快，可能會產(chǎn)生送冷風時冷氣流下墜，送熱風時熱空氣無法抵達工作區(qū)域等弊端，解決辦法是采用擴散性能好的送風口：如條縫形風口，燈具型風口等。2) 對采用變風量風口的系統(tǒng)而言，因為可隨室內(nèi)負荷變化自動調(diào)節(jié)送風口風閥開度，從而改變送風量，因此能維持送風口風速相對恒定，可以保證送風的高射程和良好的貼附能力。風管設計普通變風量箱 +送風口形式的系統(tǒng)風管設計1) 由于變風量系統(tǒng)是一種全空氣系統(tǒng)，相對風機盤管 +新風系統(tǒng)而言，勢必要在節(jié)省吊

10、頂空間上多作考慮，通常做法是提高送風的流速；在吊頂空間受限制的情況下，一種可行辦法是采用風機動力型變風量箱，只輸送一次風，可加大送風溫差，減少送風量，縮小風管尺寸。2)因為壓力無關(guān)型變風量箱都帶有風速傳感器，對于連接變風量箱的入口支管，應留有3 倍管徑以上長度的直管段，以保證測量準確。3)在設計風量下從變風量箱出風口到房間送風口間的風管壓力損失一般不要超過50Pa。3 TF 變風量風口的系統(tǒng)設計本章介紹美國ACUTHERM公司生產(chǎn)的變風量風口(Therma Fuser TM，簡稱 TF 變風量風口 ) 的工作原理和系統(tǒng)設計方法。3.1 TF變風量風口的工作原理TF 變風量風口 (Therma

11、Fuser TM) 是一種帶有內(nèi)置溫度控制器，依靠熱敏感物質(zhì)的膨脹收縮作用來驅(qū)動風閥進行風量調(diào)節(jié)的變風量末端。溫控器是一個充有石油蠟狀物的小銅柱。溫度升高時，蠟狀物融化膨脹，向外推動柱塞，溫度降低時，蠟狀物凝固收縮，彈簧將柱塞拉回。通過柱塞運動成比例地調(diào)節(jié)風閥的開度。TF 變風量風口是通過空氣誘導作用感受進入風口的室內(nèi)空氣( 二次風 ) 的溫度來得到室內(nèi)平均溫度的，其結(jié)構(gòu)示意圖如下 (圖 2)：上圖為冷熱型TF 變風量風口。它有三個溫控器，其中一個為模式轉(zhuǎn)換溫控器，另兩個為房間溫控器，分別是：供冷溫控器和供熱溫控器。模式轉(zhuǎn)換溫控器位于風管入口處，感應送風溫度，用來控制供冷和供熱的模式轉(zhuǎn)換。當送

12、風溫度升高，達到24.5 °C 時，風口由供冷模式開始向供熱模式進行轉(zhuǎn)換，并在送風溫度達到26.5 °C 時完成轉(zhuǎn)換。在此溫度以上，風口處于供熱模式，即供冷溫控器對風閥不起調(diào)節(jié)作用，風閥僅由供熱溫控器進行控制。當送風溫度降低到20°C以下時 , 風口由供熱模式轉(zhuǎn)換回供冷模式。供冷溫控器和供熱溫控器均安置在回風誘導腔內(nèi)，它們可以充分感應誘導風溫來控制風閥。在供冷模式下，由供冷溫控器負責控制風閥的開度，風閥的開度會隨房間溫度的升高而增大；而在供熱模式時，則由供熱溫控器負責控制風閥開度，風閥開度會隨房間溫度的升高而減小。TF 變風量風口還有其他兩種類型：單冷帶快速供熱型

13、和單冷型。單冷帶快速供熱型風口中除了有一個供冷溫控器外，在風管入口處，還有一個快速供熱溫控器。當送風溫度升高，達到 23.3 °C 時，快速供熱溫控器開始動作，通過膨脹作用推動傳動臂打開風閥，使熱空氣送入房間，當送風溫度達到 26.7 °C 時，風閥處于全開狀態(tài)。單冷型風口中僅有一個供冷溫控器，其溫度調(diào)節(jié)范圍為：2125.5 ° C。3.2 TF變風量風口的特點獨立的溫度控制每個 TF 變風量風口內(nèi)均設置有溫控器、執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門，因而構(gòu)成一套獨立的區(qū)域溫度控制系統(tǒng)。它不但適用于多個不同的房間，并且也適用于將一個開敞的空間劃分為若干個獨立控制區(qū)域的房間。適應房間

14、布局的任意變化對使用 TF 變風量風口的空調(diào)系統(tǒng)，在一般情況下，增加或拆除房間隔墻不會破壞系統(tǒng)分區(qū)。除非在特殊的情況下?增加的隔墻剛好位于風口下方，這時亦只需簡單地移動一下風口即可，施工極為簡便。在變風量末端中最節(jié)能TF 變風量風口的阻力接近于普通送風口，因此它是阻力最小的一種變風量末端。與普通的變風量箱系統(tǒng)相比，它避免了變風量箱的壓力降，因而可以采用較低壓的送風系統(tǒng)及選用較低功率的送風機，大幅降低送風機的能耗。因為每個 TF 變風量風口均構(gòu)成獨立的溫度控制區(qū)域，可避免空調(diào)房間的局部出現(xiàn)過冷或過熱的現(xiàn)象，從而節(jié)省制冷或供熱系統(tǒng)的能耗。另外， TF 變風量風口的控制調(diào)節(jié)完全依靠本身的熱敏元件提供

15、驅(qū)動力，不需消耗任何外界能量。氣流組織卓越普通的變風量箱系統(tǒng)的下送天花型送風口均不能自動調(diào)節(jié)開度，風口風速會隨送風量的改變而變化，在送風量減少的情況下，送風風速相應降低，可能出現(xiàn)供冷時冷氣流下墜或供熱時熱風抵達不到工作區(qū)域等弊端。采用 TF 變風量風口可圓滿地解決這個問題。它是隨負荷的變化自動調(diào)節(jié)風閥開度的，在送風風速相對恒定的前提下，通過改變風口的流通面積來調(diào)節(jié)送風量。因此它能夠保證送風的高射程和良好的貼附能力，使室內(nèi)空氣的流動更加充分，從而使室內(nèi)的溫度場分布更趨于一致。實現(xiàn)獨立區(qū)域控制的投資最少因為 TF 變風量風口自身帶有實現(xiàn)控制的所有部件，安裝時只需接上送風管道即可，無需任何特殊技術(shù)和

16、設備，一個人即可方便地安裝 TF 變風量風口。同時，因為 TF 變風量風口無需電源，也不用任何外界動力來驅(qū)動執(zhí)行裝置，因而可以節(jié)省復雜而昂貴的電氣布線系統(tǒng)以及電動 ( 或氣動 ) 驅(qū)動裝置和控制接線的材料費和安裝費。選用風量風口的系統(tǒng)總造價低于其他類型的變風量系統(tǒng)。TF 變精確地控制室內(nèi)溫度TF 變風量風口的溫度傳感器置于風口內(nèi)部，隨時誘導室內(nèi)空氣的溫度來調(diào)節(jié)風閥，因此它永遠處于最合適的位置。這種設計能控制室內(nèi)平均溫度保持在±0.9 ° C 偏差范圍內(nèi)。維護量極少據(jù)使用了 TF 變風量風口 15 年之久的用戶證實，該風口無需任何維護工作。僅需在適當?shù)臅r侯抹一抹外表面的灰塵。

17、用戶無需儲存任何備件。3.3適用范圍TF 變風量風口適用于辦公大樓、會議中心、圖書館、商場和宴會廳等建筑類型。新建工程：提供相對較低的一次性投資的獨立溫度控制。改建工程：無需更改空調(diào)管道即可使原有空調(diào)系統(tǒng)升級，實現(xiàn)獨立的溫度控制。滿足特定的需要：改善原有系統(tǒng)不盡人意的區(qū)域的空調(diào)；滿足局部區(qū)域特殊的溫度控制要求等等。對原有的定風量空調(diào)系統(tǒng)進行局部的變風量改造時，只要變風量之和不超過系統(tǒng)總風量的 TF 變風量風口而無需增加靜壓控制裝置。30%，就可以直接安裝3.4采用 TF 變風量風口的空調(diào)系統(tǒng)設計送風管系TF 變風量風口的原理及構(gòu)造決定了其風管入口靜壓必然受到限制，它是一種低壓變風量末端。TF

18、變風量風口在低壓風管系統(tǒng)中是完全適用的。如果想在高壓或中壓送風管系統(tǒng)中采用TF 變風量風口，可以用加裝壓力無關(guān)型調(diào)節(jié)裝置（PIM）的方法來進行管路設計?？照{(diào)機組與PIM 之間的送風管可以設計為高壓或中壓風管，PIM 之后的風管設計為低壓風管，TF 變風量風口可用在PIM 之后的低壓風管中。管路設計在進行 TF 變風量風口的低壓送風管路設計時，應注意使第一個TF 變風量風口（距離送風機或靜壓控制裝置最近）的入口靜壓不超過62Pa( 依據(jù)不同的噪音標準而不同) ，并保證最后一個TF 變風量風口有足夠的入口靜壓（不低于12Pa）。對于簡單（等效長度在15M以內(nèi)）的 TF 變風量風口低壓管路系統(tǒng)可直接

19、在風機處進行靜壓控制（如采用變頻驅(qū)動器、旁通風閥、出風口調(diào)節(jié)風閥等方式）即可滿足設計要求。對于復雜的管路系統(tǒng)，應進行適當?shù)墓苈凡贾煤退τ嬎悖姑恳恢返膲毫的軡M足TF 變風量風口的入口靜壓要求，并在支路的始端設置壓力無關(guān)型調(diào)節(jié)裝置（PIM) ，以保證支路中靜壓控制點維持在設定值。低壓送風管道計算方法：A 在建筑平面圖中畫出空調(diào)送風管道系統(tǒng)簡圖，布置好TF 變風量風口，標出每個風口的設計風量。B 從 TF 變風量風口的性能參數(shù)表中找出距風機或靜壓控制裝置最遠的風口在設計風量下所對應的靜壓值。C 確定距風機或靜壓控制裝置最近的風口的風管分支處的靜壓值。這個靜壓值通常為62Pa，如果此處風口要求

20、的噪音標準要求較高的話，則應取更小的靜壓值。D C 項減去 B 項，得出允許的壓力降值。E 計算從第一個風口的分支處到最后一個風口的風管等效長度。注：等效長度是指風管的實際長度加上彎頭、三通等風管部件的折算長度。對于低速風管，彎頭的等效長度通?？烧鬯銥?.3M 。F D 項除以 E 項得出單位長度風管壓力降Pm值。G 確定風管截面尺寸。通常用兩種方法：等壓降法和非等壓降法。等壓降法：以單位長度風管壓力降Pm值相等為前提，在已知總壓力降值的情況下，取最長的環(huán)路或壓力損失最大的環(huán)路將總的壓力降平均分配給風管的合個部分，再根據(jù)各部分的風量和所分配的壓力降值確定風管截面的尺寸。通常建議低壓送風管的風速

21、選擇在3.6m/s6.6m/s之間；單位長度風管的阻力降Pm值控制在0.330.82Pa/m 之間。非等壓降法：在采用等壓降法受限制的情況下，可以采用非等壓降法。例如采用等壓降法，在接近風機處的風管管徑很大，而安裝空間又不夠時，可以采用非等壓降法。即在距風機較近處可選用較高的 Pm值，而在距風機較遠的系統(tǒng)末端可選用較低的 Pm 值。具體步驟如下 :A 選擇恰當?shù)姆侄吸c，通常將30M45M長的風管分成6M9M長的若干段，如果風管總長度超過45M，則超過部分也視為一段。注：這里風管長度指的是等效長度而非實際長度。B 分配每段的壓力降值，從距風機最近的一段開始，依次向后。通常第一段的Pm值=Pm的平

22、均值 x1.5 ，該段壓力降值為最大值，最后一段壓力降值為最小值。C 根據(jù)各段的風量和所分配的壓力降值確定風管截面的尺寸，并結(jié)合環(huán)路間的平衡進行調(diào)節(jié)，以保證總壓力降值小于允許的壓力降值 .4 變風量空調(diào)工程中的控制與調(diào)試4.1變風量空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)控制變風量末端的控制(1) 壓力有關(guān)型壓力有關(guān)型變風量末端控制器通過對溫度傳感器的信號進行采樣，輸出以風閥開度為控制目標的信號，從而維持室溫恒定。當一個區(qū)域的風量變化而引起主管的靜壓變化時，會導致其他區(qū)域內(nèi)的送風量也相應變化，系統(tǒng)隨各區(qū)域負荷的變化不斷重新平衡。(2) 壓力無關(guān)型壓力無關(guān)型變風量末端控制器通過對溫度傳感器的信號進行采樣，輸出以送風量為控

23、制目標的信號，以控制風閥開度，使得送入房間的送風量趨向于所要求的風量，從而維持室溫的恒定。壓力無關(guān)型變風量末端風閥的開度是服從于送風量的，所以當一個區(qū)域的風量變化而引起主管的靜壓變化時，其他區(qū)域內(nèi)的送風量不會相應變化。風閥驅(qū)動器的控制只由計算所需的風量信號決定。需要要注意的是，風閥驅(qū)動器的控制在有些系統(tǒng)中與送風溫度有關(guān)，例如供冷、供熱時的動作是相反的?？照{(diào)風系統(tǒng)靜壓控制(1) 單風管變風量系統(tǒng)變風量系統(tǒng)必須控制送風量。否則當末端風閥關(guān)小時，系統(tǒng)總送風量減少，風管內(nèi)靜壓升高，漏風增加。末端風閥會出現(xiàn)噪音增大，無法控制的情況。同時也造成風機能量浪費。送風量的控制普遍采用的是靜壓控制法。靜壓控制點的

24、靜壓應盡可能低，以節(jié)約風機能量。但必須保證設計工況下每個區(qū)域在此靜壓下能得到所需風量。靜壓控制器應該是比例積分型，以消除靜態(tài)偏移及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果采用單純的比例型靜壓控制器，當上游區(qū)域負荷減少時，靜壓增加會造成風機動作較快。造成風機不必要的能量損失。靜壓控制點的選擇應在風管系統(tǒng)的壓力曲線上優(yōu)化選擇，通常安裝在送風機到系統(tǒng)末端的2/33/4之間。除了安裝靜壓控制器以外，在風機出口應安裝靜壓保護裝置，以避免出口靜壓過高而損壞風管。( 例如在火警時防火閥關(guān)閉 ) 。進風控制系統(tǒng)應與送風機開?？刂坡?lián)鎖，當風機停止運行時，風機進風閥應關(guān)閉或回到最小開度位置。這樣就可以避免風機在啟動或運行在通風模式

25、時出現(xiàn)風機過載，損壞風管的現(xiàn)象。(2) 雙風管雙風機變風量系統(tǒng)雙風管變風量空調(diào)系統(tǒng)的靜壓控制與單風管類似，只是每一路風管都有獨立的靜壓控制。送風溫度的控制變風量空調(diào)系統(tǒng)通常采用的是定送風溫度控制。當系統(tǒng)負荷很低時，我們也可以通過提高送風溫度來節(jié)約冷量，因為此時提高送風溫度后可以避免再熱，即冷熱抵銷。但節(jié)省冷量的同時也可能帶來風機能耗的增大。有時提高送風溫度，還可能會影響舒適性。所以這里存在一個優(yōu)化的問題。必須在總體節(jié)能的前提下，才能考慮實行調(diào)節(jié)送風溫度的方案。供冷模式中送風溫度通常設計13o C左右，在供暖或預熱模式時冷水閥關(guān)閉，送風溫度重新設定。在新風節(jié)能經(jīng)濟循環(huán)中，送風溫度也在13o C

26、左右。新風量的控制(1) 設定變風量末端最小開度變風量空調(diào)系統(tǒng)的送風量大小是由空調(diào)室內(nèi)負荷決定的，當室內(nèi)負荷的減少時，送風量和新風量同時減少。為了保證房間最小新風量，在系統(tǒng)設計時，一種方法是對變風量末端風閥設置最小開度。最小開度的意義是，風閥永遠不會完全關(guān)閉，始終有一部分空氣進入房間，以保證房間的新風及換氣要求。但是，采用從空調(diào)機組引入新風，在末端設定最小開度的方法，在室內(nèi)負荷較低的情況下，有可能造成室內(nèi)過冷。同時，采用設定變風量末端最小開度的方法，在確定系統(tǒng)新風比時，需要進行復雜的經(jīng)濟技術(shù)比較。如果要保證每個末端風閥在 15%30%的最小開度時，相對應的區(qū)域仍能得到所需的新風量，通常所要求系

27、統(tǒng)的新風比會很高，造成耗能過大。而且采用設定變風量末端最小開度的方法，需要根據(jù)室內(nèi)負荷變化，不斷對系統(tǒng)總新風比進行調(diào)節(jié)。(2) 系統(tǒng)總新風量的控制新風閥由新風焓控制器控制，當室外新風的焓值不適宜作為冷源時，新風閥回到最小開度。只要當室外新風的焓值低于室內(nèi)值時，變風量系統(tǒng)就可以在經(jīng)濟循環(huán)模式下運行。即采用 100%室外新風，充分利用室外新風作為冷源。需要注意的一點是，變風量系統(tǒng)在采用經(jīng)濟循環(huán)模式時，必須對新風閥、回風閥及排風閥加以控制，以滿足室內(nèi)靜壓要求。其他系統(tǒng)部件的控制：加熱盤管的控制加熱盤管在變風量系統(tǒng)中用于除濕或寒冷季節(jié)的供暖。在寒冷季節(jié)，我們經(jīng)常用早晨預熱模式對空調(diào)房間進行快速升溫。回

28、風控制通過一個室內(nèi)靜壓控制器調(diào)節(jié)回風閥及回風機轉(zhuǎn)速，可以得到所需回風量。變風量末端的網(wǎng)絡化我們可以利用網(wǎng)絡將空調(diào)系統(tǒng)各個部分聯(lián)系起來，用來對系統(tǒng)進行分析和優(yōu)化，以得到最大的節(jié)能和舒適效果。利用系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，我們可以監(jiān)測每個運行或非運行的空調(diào)房間，觀測每個變風量末端的溫度和流量，優(yōu)化送風溫度，根據(jù)設定時間計劃定時開機或停機，自動關(guān)閉每個不需使用的房間的空調(diào)。而且系統(tǒng)管理員可以方便地進行系統(tǒng)診斷及故障排除。對于大型空調(diào)系統(tǒng)，運用網(wǎng)絡技術(shù)能帶來巨大的節(jié)能效果。而對于一些小的系統(tǒng)，可以根據(jù)業(yè)主的要求建立網(wǎng)絡，只對系統(tǒng)的一些關(guān)鍵控制點進行監(jiān)測，同樣也有很好的節(jié)能效果。4.2變風量空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)運行控制：系統(tǒng)運

29、行模式可分成三類:正常工作模式正常工作模式是指在正常工作時間內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)利用人工冷/ 熱源或室外新風冷源向空調(diào)房間進行空氣調(diào)節(jié)。值班模式所謂值班模式是指室內(nèi)無人工作的時間內(nèi)，變風量空調(diào)系統(tǒng)重新設定工作狀態(tài)。當建筑物內(nèi)溫度低于一定的設定溫度時，空調(diào)機組將向建筑物內(nèi)供熱，防止建筑物內(nèi)部過冷。當建筑物內(nèi)溫度高于一定的設定溫度時，空調(diào)機組將向建筑物內(nèi)供冷，防止建筑物內(nèi)部過熱。早晨預熱模式早晨預熱是變風量系統(tǒng)運行控制中一個重要組成部分，它可以保證空調(diào)系統(tǒng)在上班之前將室內(nèi)環(huán)境迅速調(diào)節(jié)到人體舒適的狀態(tài)。然后啟動正常工作模式。早晨預熱適用于單風管、雙風管等各種空調(diào)系統(tǒng)。是否選用早晨預熱模式取決于建筑物的特性。

30、早晨預熱是實行值班模式向正常工作模式的轉(zhuǎn)化。當早晨預熱模式結(jié)束時，系統(tǒng)進入正常工作模式。早晨預熱的時間可以進行初始設定，例如 2 小時，然后根據(jù)系統(tǒng)的實際效果進行調(diào)整。這種調(diào)整可以通過建筑物內(nèi)一個或多個溫度控制器的反饋信號來實現(xiàn)。如果選用一個溫度傳感器，該傳感器應設置在最有代表性的房間內(nèi)。如果選用多個溫度傳感器，則取其加權(quán)平均值，可以更準確地反映系統(tǒng)早晨預熱的效果。然后系統(tǒng)控制器可以根據(jù)這種效果優(yōu)化早晨預熱時間。在早晨預熱模式中，空調(diào)機組風機通常以最大風量運行，末端風閥完全打開，滿負荷運行。帶加熱盤管的空調(diào)機組將重新設定該模式下的送風溫度，空調(diào)機組將采取全回風方式，加速室內(nèi)空氣循環(huán)。盡快將室內(nèi)

31、環(huán)境處理到舒適狀態(tài)。4.3變風量空調(diào)系統(tǒng)的工程調(diào)試( 送風系統(tǒng)部分 )變風量空調(diào)系統(tǒng)的工程調(diào)試非常重要，其工作質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的運行結(jié)果，某些原本正確的設計由于沒有進行合理的調(diào)試而不能正常工作?；蛘呙銖娔芄ぷ?，也使得變風量空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢變得不明顯。調(diào)試工作是一項嚴謹?shù)墓ぷ?，必須按要求及步驟進行。變風量系統(tǒng)的風量平衡( 以節(jié)流型變風量末端為例)A 確定系統(tǒng)的最大送風量及最大回風量。由于負荷的非同時使用特性，總風量應該小于各末端風口的最大風量之和。B 需要廠家提供送、回風機的特性曲線。C 如果采用調(diào)速器或變頻器，確定最大、最小風量時的轉(zhuǎn)速或頻率。D 需要廠家提供變風量末端的最大、最小工作壓力。E

32、建立系統(tǒng)阻力曲線，確定系統(tǒng)在最大送風量下的工作點。系統(tǒng)應該運行在最小總風量同時變風量末端入口靜壓為最低設計值與最大總風量的狀態(tài)之間。F 將系統(tǒng)以最大風量運行，檢查每個變風量末端的開度。G 調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，確定系統(tǒng)正常運行時轉(zhuǎn)速。H 測量變風量末端在最大、最小入口靜壓時的流量I 繪制風管壓力分布曲線J 調(diào)整送風機的轉(zhuǎn)速，得到正確的設計流量與靜壓控制值。K 重復 G J ，同時調(diào)整回風機到設計工況，繪制最小總新風量下的風管壓力分布曲線。L 分別在最大和最小風量下，用變風量箱后的手動風閥并調(diào)整使每個出風口風量達到平衡。M 將變風量風口設定在最小開度，調(diào)節(jié)變頻器使靜壓控制點到設計最小值。N 靜壓控制點的

33、位置需由設計工程師與現(xiàn)場調(diào)試工程師共同確定，它應能代表系統(tǒng)的平均靜壓特性。O 檢查回風機與送風機的匹配，以保證一定的新風量。P 在全新風下運行系統(tǒng)，檢查送回、風機的功率與系統(tǒng)的靜壓。變風量系統(tǒng)的調(diào)試報告變風量系統(tǒng)的調(diào)試報告應有設計數(shù)據(jù)和安裝及調(diào)試數(shù)據(jù)。其中包含：最大送風量，靜壓，電機額定功率，最小新風比，設計靜壓及送風量下的電氣數(shù)據(jù)，風機轉(zhuǎn)速，風機入口、出口壓力，風機運行曲線，實際的運行工作點的送、回風量，末端風口風量，靜壓，天花內(nèi)靜壓，在雙風管系統(tǒng)中各支管壓力，在最大最小新風下室內(nèi)正壓值，手動風閥位置等。5 變風量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的計算變風量空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能原理前已敘及。下面以一個具體工程實例的節(jié)

34、能計算來進一步闡述這個問題。北京北大太平洋電子科技廣場總建筑面積：41038m2, 其中空調(diào)面積：28320m2, 該大廈空調(diào)系統(tǒng)原設計為風機盤管加新風系統(tǒng)( 方案 A)，后進行變風量空調(diào)系統(tǒng)的設計( 方案 B) 。變風量空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要體現(xiàn)在以下三個方面：5.1變風量空調(diào)系統(tǒng)通過對空調(diào)機組的風機加裝變頻裝置，而大大節(jié)約空調(diào)機組的風機的運行能耗。該工程為變風量空調(diào)系統(tǒng)服務的空調(diào)機組的電機總?cè)萘繛?63Kw，每天工作11 小時，每月工作日22 天，全年工作 264 天。圖 3 風機流量與電機輸入功率變風量空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機組不加裝變頻裝置時，全年的用電量為：363KwX11小時 / 天 X264

35、 天=1054152Kwh營業(yè)電費： 0.9 元/ 度，則一年的總運行費用為：948737 元在變風量空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機組的風機上加裝美國AC-TECH公司生產(chǎn)的變頻驅(qū)動器，則有如下數(shù)據(jù)：在設計工況下，電機輸入功率為100%。在 80%的設計工況下，電機輸入功率減少到51%，在 50%設計工況下，電機輸入功率減少到15%。送風量與風機電機輸入功率關(guān)系曲線見圖3。據(jù)實際統(tǒng)計，在北京這樣的氣候條件下，次類建筑的空調(diào)系統(tǒng)全年運行中，有 10%的時間在設計工況下運行，20%的時間在 80%的設計工況下運行， 70%的時間在 50%的設計工況下運行 ( 不同特性或不同地點的空調(diào)系統(tǒng)會有所不同 ) 。采用變

36、風量空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機組加裝變頻裝置后，一年的用電量為：363Kw x 11 小時 / 天 x 264天 x (10%x100%+20%x51%+70%x15%)=323625Kwh( 這僅是工程上一種簡化的統(tǒng)計計算方法，精確計算不在本文討論范圍)營業(yè)電費： 0.9 元/ 度，則一年的總運行費用為：291263 元由此可見，空調(diào)機組的風機加裝變頻裝置后，每年可節(jié)約運行費用：948737 元 -291263 元=657474 元5.2變風量空調(diào)系統(tǒng)可以充分利用室外新風做為冷源，這種方式被稱做“經(jīng)濟循環(huán)”。在過渡季，變風量空調(diào)系統(tǒng)可以直接將室外新風送入室內(nèi)，由排風機排走，系統(tǒng)用做直流式系統(tǒng)，從而節(jié)約

37、能源，而這一點在方案 A( 風機盤管 +新風 ) 中是做不到的。過渡季采用經(jīng)濟循環(huán)節(jié)約的費用如下：經(jīng)濟循環(huán)節(jié)約費用表表 1方案 B：月份列表當節(jié)約月節(jié)約列表當月節(jié)約月節(jié)約月電費指數(shù)電費燃氣費指數(shù)燃氣費元%元元%元4 月67847.754027139.1036402.224014560.895 月81417.304032566.9248536.294019414.5210 月88202.074035280.8348536.294019414.52合計94986.85合計53389.92NOTE: 僅考慮4月，5月和10 月因采用室外新風制冷而節(jié)約的費用。5.3 變風量空調(diào)系統(tǒng)基于對瞬時負荷的計算

38、，能量可以實現(xiàn)動態(tài)轉(zhuǎn)移，因而系統(tǒng)設計通常可節(jié)約冷量統(tǒng)的總裝機容量可減少 10%至 30%。15%至 40%，系該工程原設計空調(diào)設備用電量為( 方案 A)中，制冷及空調(diào)設備用電量為：778.79Kw。因此系統(tǒng)的總裝機容可減少：1004.54Kw, 改做變風量空調(diào)系統(tǒng)設計( 方案B) 后，制冷及<1004.54Kw-778.79Kw> × 100% =22.5%1004.54Kw冷熱源采用直燃型溴化鋰機組，方案A 的額定天燃氣消耗量為408.00NM3/h ；方案 B 的額定天燃氣消耗量為348.20NM3 /h 。額定天燃氣消耗量可減少：<408.00NM3 /h -

39、348.20NM 3/h> × 100%=14.7%408.00NM3/h基于變風量空調(diào)系統(tǒng)上述的節(jié)能優(yōu)勢，下面對方案A 與方案 B 全年的運行費用比較如下：8 月份空調(diào)系統(tǒng)運行電費對照表表 28 月份空調(diào)系統(tǒng)運行燃氣費對照表表 36 變風量空調(diào)系統(tǒng)工程實例廈門國際銀行大廈6.1工程簡況廈門國際銀行大廈位于廈門市思明區(qū)鷺江道與水仙路交匯處的西北角，地下3 層，地上3 層，是一幢綜合性高級寫字樓?？偨ㄖ娣e 55,326m2 ，其中空調(diào)面積 34,974m 2。地下 1 至 3 層為汽車庫和設備用房，其中地下 3 層兼為 5 級人防；地上 1 至 4 層西側(cè)為國際銀行的辦公營業(yè)區(qū)

40、域，東側(cè)為酒樓； 5 至 12 層及 14 至 28 層為高級辦公室， 13 層為避難層兼設備層； 29 層至 32 層為高級會所，其中 29、30 層為公寓， 31 層為會所辦公， 32 層為會所餐廳。 33 層為制冷機房，屋頂布置水箱間和冷卻塔。建筑主體高度129.5m。6.2室內(nèi)空調(diào)設計參數(shù)區(qū)域名稱夏季室夏季室內(nèi)冬季室內(nèi)最小新風噪聲內(nèi)溫度相對濕度溫度(°量(%)C)NC值m3/h. 人( °C)門廳2560>=1530<=40高級辦公室2455>=1525<=40酒樓/ 餐廳2660>=1520<=45銀行營業(yè)廳2555>=1

41、525<=40公寓24552050<=406.3冷熱源主體部分冷源采用三臺水冷離心式冷水機組，總制冷量為 4767Kw。冷水供 / 回水溫度為 7/12 oC，冷卻水供 / 回水溫度為 32/37 ° C。熱源為設置在各空調(diào)機組內(nèi)的電加熱器。公寓部分 (29 ， 30 層) 的冷熱源為各自獨立的水源熱泵機組，總冷量為 281Kw。6.4空調(diào)風系統(tǒng)的設計( 見圖 4，圖 5)圖 4 廈門國際銀行大廈空調(diào)系統(tǒng)圖圖 5 標準層空調(diào)平面圖本大廈各區(qū)域 ( 除公寓部分 ) 空調(diào)系統(tǒng)均為全空氣變風量空調(diào)系統(tǒng)，分述如下：門廳和所有辦公部分均采用空調(diào)機組+ 變風量箱 +送風口方式。每層平

42、面從外墻向內(nèi)35m劃分為外區(qū)，其空調(diào)負荷主要是建筑圍護結(jié)構(gòu)瞬時負荷，受室外氣溫和日照的影響，夏季表現(xiàn)為冷負荷，冬季表現(xiàn)為熱負荷。外區(qū)送風口采用條縫型風口，沿外墻(窗) 布置。其余部分為內(nèi)區(qū)，負荷主要是人體、照明及設備發(fā)熱等室內(nèi)負荷和新風負荷，室內(nèi)負荷是全年性冷負荷，新風負荷則有冷熱之分。一般情況下，即便在冬季室內(nèi)負荷也會大于新風負荷( 最小新風量時 ) ，因此內(nèi)區(qū)的空調(diào)負荷表現(xiàn)為全年冷負荷。內(nèi)區(qū)冬季和過渡季可利用室外新風進行經(jīng)濟循環(huán)。內(nèi)區(qū)采用方形散流器送風。標準層每層采用一臺空調(diào)機組，所有空調(diào)機組中均設有電加熱器，主要用于冬季早晨預熱，亦適用在陰雨天氣時補充熱量。空調(diào)機組接冷水管，在夏季做供冷

43、設備使用，冬季則作為通風機使用，進行循環(huán)換氣。每個房間的內(nèi)外區(qū)分別采用獨立的變風量箱和溫度控制器，參見圖5。根據(jù)需要，在負責外區(qū)的變風量箱出口增設電加熱器，滿足該區(qū)域冬季溫度要求。變風量箱的入口靜壓為370500Pa 。二至四層的右半部酒樓和32 層餐廳，采用空調(diào)機組+TF 變風量風口方式。每個 TF 變風量風口下方均構(gòu)成一個獨立溫度控制的區(qū)域。采用這種空調(diào)方式能靈活適應餐桌布局變化和隔間的增減而無需修改風管系統(tǒng)。而且，由于餐廳內(nèi)各區(qū)域負荷隨時間波動較大，各送風口獨立控制可實現(xiàn)最大程度的節(jié)能效果，避免局部過冷過熱的情況。TF 變風量風口的入口靜壓為2562Pa。公寓部分 (29 ， 30 層)

44、 ，采用水源熱泵機組+新風系統(tǒng)6.5空調(diào)水系統(tǒng)的設計因大樓主體高度超過120M，因此曾提出水系統(tǒng)分區(qū)，設兩個制冷機房分別服務于避難層以上部分和以下部分，其中一個機房位于屋面層，另一個位于避難層。后經(jīng)經(jīng)濟比較和綜合分析，認為設一個主機房更好，機房設在屋面層。冷水系統(tǒng)總高度為126M，在水系統(tǒng)最低點由循環(huán)水泵壓頭形成的靜壓不超過25m，故最高壓力承受點不超過 1.6Mpa。設備承壓要求：16 層及以上層所有用水設備：1.0Mpa。 16 層以下至首層所有用水設備：1.6MPa。冷水系統(tǒng)設計成兩管制，立管同程式，以利于水力平衡。冷水泵和冷卻水泵均為定流量泵，與冷水機組，冷卻塔一一對應，并能互為備用。

45、冷卻塔采用方形低噪聲不銹鋼冷卻塔，置于制冷機房上部屋面。因冷卻塔距離冷卻水泵較近，為避免水泵抽空，采取了加深冷卻塔水盤、設置連通平衡管和控制啟動順序等措施。冷水系統(tǒng)采用密閉式膨脹水箱，置于機房內(nèi)部，便于維護管理。冷卻水的水質(zhì)處理裝置采用高頻電子除污器。制冷機房設在屋頂，隔振抗震措施參照ASHRAE標準和國家有關(guān)規(guī)范進行。6.6新風和排風系統(tǒng)的設計新風系統(tǒng)由于新風在春、秋季一段的時間內(nèi)是一種天然的冷源，在冬季還可為內(nèi)區(qū)和其他發(fā)熱量大的場所( 如酒樓、餐廳 ) 提供冷量。新風直接從室外引入經(jīng)過濾后與回風混合，再送入空調(diào)機組進行處理。新風管路設計滿足過渡季大量使用新風的需要，并能確保最小新風量，從而

46、滿足節(jié)能和衛(wèi)生兩方面的要求。排風系統(tǒng)相對于新風系統(tǒng)的設計，所有變風量空調(diào)區(qū)域設計與之匹配的排風系統(tǒng)，以滿足過渡季大量使用新風的需要，防止室內(nèi)出現(xiàn)過大的正壓。該排風系統(tǒng)在使用最小新風量的條件下不運行。各設備機房、庫房、洗手間等房間的排風量的確定根據(jù)空調(diào)區(qū)的最小新風量和不同使用功能有所區(qū)別。地下汽車庫的排風系統(tǒng)兼作排煙系統(tǒng)使用，排風機采用雙速驅(qū)動型式，平時排風以低速運行，當接到火災信號時自動切換為高速運行，加大排風量，提高風壓。6.7系統(tǒng)控制通過測量供回水溫度和流量，計算空調(diào)實際負荷，按預編程序控制離心式冷水機組、冷卻塔、水泵及配套設備的運行臺數(shù)。對變風量空調(diào)機組機組采用定送風溫度控制方式，由設在送風管道的溫度傳感器所測的溫度值與空調(diào)機組控制器的設定值比較，用比例積分方式控制，輸出電信號，控制電動三通閥的開度，改變水流量，以使送風溫度保持在所需溫度。變風量空調(diào)機組機組采用交流變頻器拖動送風機，根據(jù)靜壓傳感器的信號來感知系統(tǒng)風量的變化，調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，改變送風量，恒定系統(tǒng)靜壓控制點的靜壓值，靜壓傳感器放在送風機到系統(tǒng)末端的2/33/4處。辦公部分的變風量末端為節(jié)流式壓力無關(guān)型變風量箱，由溫度傳感器溫控器、風速傳感器風量控制器組成串級控制，溫控器根據(jù)溫度偏差設定風量值，風量控制器根據(jù)風量偏差自動調(diào)節(jié)風閥的開度，調(diào)節(jié)送風量。對采用 TF 變風量風口的空調(diào)系統(tǒng)而言，其