廈門國際會展中心空調設計暨變風量空調系統(tǒng)設計小結

廈門國際會展中心空調設計暨變風量空調系統(tǒng)設計小結

提要：

簡要介紹了廈門國際會展中心的空調系統(tǒng)設計、防排煙設計及節(jié)能方面所采取的措施。著重介紹變風空調系統(tǒng)的和幾種控制原理，并結合廈門國際會展中心工程設計詳細介紹了變靜壓變溫度法的應用。

關鍵詞：國際會展中心，節(jié)能，變風量空調系統(tǒng)，變靜壓變溫度法

工程簡介：

廈門國際會展中心用地面積公頃，一期建筑面積149700平方米；整個會展建筑東西向長285m，南北向長432m。

主樓地下室主要為停車庫、設備用房；主樓一層設有五個展廳，每個展廳6561㎡。一、五段展廳凈高15m，為雙層網架結構；二、四段展廳凈高10m，為桁架結構；三段展廳凈高.6m，為鋼結構。一、二、四、五段展廳設有10m高的門廳；三段設有15m高的門廳。同時，展廳東西兩側一至三層設有小會議室、洽談室、辦公室、信息中心、廚房、餐廳及空調機房和其它設備用房。三段三層以上設輕型展廳、演講廳、觀海大廳、會議室、空調機房等。輔樓主要為酒店及其配套設施。

系統(tǒng)簡介：

空調系統(tǒng)：

廈門國際會展中心設計計算總冷負荷29719kW，在地下冷凍機房內設4臺雙機頭離心式冷水機組和一臺1055kW螺桿式冷水機組。冷媒采用環(huán)保型R134a。冷凍機房內設冷媒泄漏報警系統(tǒng)，并設冷媒泄漏排放管。在一段網架上設9組冷卻塔，其中8組冷卻塔對應8個壓縮機頭，另一組冷卻塔對應螺桿機組。網架上冷卻水管采用不銹鋼滾珠支座支承以減少摩擦阻力。冷凍水系統(tǒng)采用一、二次泵系統(tǒng)，一次泵定流量，二次泵變頻調速變流量以利用于節(jié)能。冷卻水系統(tǒng)采用定流量系統(tǒng)。選用閉式膨脹水箱，利用氣壓罐原理定壓、補水，膨脹水箱設于地下室冷凍機房內；各組立管末端均設自動排氣閥放氣。主樓各部分空調均采用全空氣空調系統(tǒng)，按實際情況設有定風量空調系統(tǒng)和變風量空調系統(tǒng)，空調機選用組合式空調器。各層冷凍水回水干管和各空調箱冷凍回水管上均設平衡閥。展廳部分送風口選用送風距離較長的旋流風口；考慮到展廳明裝風管的美觀及送風壓力較大等因素，送風管選用強度較高的螺旋風管；門廳部分由于進深較深，達40m長，且門廳上空無法布置風管，采用圓形噴口、地送風、送風柱、條形散流器、方形散流器相結合的送風形式。其它部分除國際會議廳有部分設旋流風口和圓形噴口外，送風均采用條型散流器。

主樓共設有48個空調系統(tǒng)。其中展廳、門廳、演講廳等大空間采用定風量空調系統(tǒng)；辦公室、小會議室、洽談室等小開間部分采用變風量空調系統(tǒng)，末端采用VAV裝置。在設計時，充分考慮火災補風、排煙盡可能利用空調送、回風系統(tǒng)進行，減少一次投資。

防排煙：

由于展廳和門廳凈高高、空間大，超出我國現(xiàn)行的消防規(guī)范，按照國外合作方RSG提供的資料、計算機模擬實驗結果和消防專家論證會意見：

15m凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算；

10m凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算；

凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算。

所有火災補風系統(tǒng)均在新風入口設置管道式煙感。當新風受煙火威脅時，自動關閉補風系統(tǒng)。

節(jié)能措施：

1、公共區(qū)域部分采用低溫送風，送風溫度12℃，減少送風量，降低風機耗能；

2、冷凍水系統(tǒng)采用大溫差(℃～℃)，減少冷水量，降低水泵耗能；

3、末端盤管回水管均設二通閥，根據負荷要求隨時調節(jié)冷凍水流量，二次泵變頻調速變流量，并在一次冷凍水供回水管上設實時流量計，實時監(jiān)測旁通的冷凍水量，調整壓縮機頭的開啟臺數(shù)，以達最大的節(jié)能效果。

4、采用VAV系統(tǒng)，設計采用較先進的變靜壓變溫度控制方法，提高節(jié)能效果；

5、充分利用自控手段，全部暖通空調系統(tǒng)納入BA系統(tǒng)進行能源管理。

下面結合廈門會展中心變風量空調系統(tǒng)的設計，對變風量空調系統(tǒng)作一小結。

一、變風量空調系統(tǒng)：

變風量空調系統(tǒng)的設計是真正基于逐時負荷的設計，系統(tǒng)可根據需要隨時調節(jié)分配到各區(qū)域的送風量或供冷、供熱量，系統(tǒng)總送風量為各時段中所有區(qū)域要求的風量這和的最大值，而不是通常定風量空調系統(tǒng)設計中所有區(qū)域在各時段要求的風量的最大值之和。前者通常只占后者的70%-90%。因此，變風量空調系統(tǒng)可顯著減少系統(tǒng)總送風量和裝機容量，達到節(jié)能和減少投資的目的。

二、變風量末端裝置：

按改變風量的方式可分為節(jié)流型和旁通型；按有無末端混風機，有帶風機和不帶風機兩種；按控制方式可分為電動、氣動、自力型，電動還分模擬型和直接數(shù)字控制型；按是否補償壓力變化可分為壓力相關型和壓力無關型。

下面介紹一下壓力相關型和壓力無關型變風量末端裝置。變風量末端一般由殼體、風閥、風閥執(zhí)行器、室內溫度傳感器風量傳感器、控制用IC板等組成。

從控制角度看，壓力相關型由溫度傳感順直接控制風閥開度；而壓力無關型除溫度傳感器外還有風量傳感器和風量控制器，溫控器為主控器，風量控制器為副控器，構成串級控制環(huán)路，溫控器根據室內溫度與設定溫度的偏差設定風量控制器設定值，風量控制器再根據風量偏差控制風閥開度。

當一個VAV末端閥門開度發(fā)生變化時，主管上壓力亦發(fā)生變化，必然引起其它末端風量的變化，壓力無關型末端可根據風量控制器調整風閥開度，能很快校正這種變化；而壓力相關型則要等到風量變化改變了室內溫度后才能再根據溫控信號調整風閥開度來補償這種變化，在時間上比前者滯后一些。

廈門會展中心采用節(jié)流型、不帶風機、DDC控制型、壓力無關型VAV末端裝置。

三、變風量空調系統(tǒng)控制方法：

1、定靜壓定溫度法：這種控制法控制對象為機械式VAV末端裝置，全部控制均為模擬式，這種控制方式基本上已被淘汰。

2、定靜壓變溫度法：主要控制原理為保證其送風系統(tǒng)上某一點靜壓一定的前提下，當某一房間內所需風量變化時，調節(jié)風閥開度，與此同時，系統(tǒng)內靜壓隨之變化，當設定點實際靜壓值與靜壓設定值偏差大于某值時，通過變頻器調節(jié)風機轉速，滿足恒定靜壓的需要。當VAV末端裝置送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調節(jié)水路上電動二通調節(jié)閥，改變送風溫度。這種方法由于控制簡單，得到廣泛地應用。但是，由于靜壓設定點位置及數(shù)量很難確定；靜壓傳感器成本昂貴；并且恒定靜壓下，節(jié)能效果受到一定限制；而且室內風量只能由風閥調節(jié)，當閥門開度較小時易產生較大噪音。

定靜壓VAV空調系統(tǒng)運行狀態(tài)如圖所示。當某部分房間空調負荷減小，所需風量隨時之減小，VAV末端風閥關小，此時系統(tǒng)末端局部阻力增大，管路綜合阻力系數(shù)增大，管路特性曲線變陡，工況點由A→B，風量由QA→QB。根據理論分析，對于定靜壓VAV空調系統(tǒng)，風機功率的減少率基本上等于風機風量的減少率。當風機風量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風機功率節(jié)能不到40%。

3、變靜壓變溫度法：

其控制思想是盡量使每個VAV末端的風閥保持全開狀態(tài)，盡量減少系統(tǒng)所需靜壓，所以能最大限度地降低風機轉速以達到更佳的節(jié)能效果。另外，由于風閥保持較大開度，能降低VAV末端的再生噪音。

控制原理：首先根據室內溫度設定值計算出所需風量，與風速傳感器計算出的實際風量比較，調節(jié)風閥開度。當風閥開度過小時，表明系統(tǒng)靜壓過大，降低風機轉速；當VAV末端送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調節(jié)水路上電動二通調節(jié)閥，改變送風溫度。

變靜壓VAV空調系統(tǒng)運行狀態(tài)如圖所示。在變靜壓系統(tǒng)中，由于VAV末端裝置風閥始終保持85%-100%的開度，VAV末端裝置局部阻力系數(shù)變化很小，相應地管路綜合阻力系數(shù)變化也很小，綜合阻力曲線上升或下降幅度很小。當空調系統(tǒng)風量減少時，工況點A基本上沿管路綜合阻力曲線變化到工況點B，此時QA→QB，HA→HB。

對于變靜壓VAV空調系統(tǒng)，風機功率的減少率基本上等于風機風量的減少率的三次方。當風機風量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風機功率節(jié)能率為。

廈門國際會展中心VAV空調系統(tǒng)的控制設計采用變靜壓變溫度法。以下是廈門國際會展中心VAV空調系統(tǒng)中一種典型的控制圖，其控制原理如下L

1、由中央監(jiān)控系統(tǒng)啟停及監(jiān)視系統(tǒng)工作狀況

a、當系統(tǒng)啟動時，開啟風閥D1、D2、D3至設定位置，達到設計的新風、排風、回風量；

b、啟動送、回風機并監(jiān)視其工作狀況；

c、檢測室內溫度T1、送風溫度T2、新風溫度T3；

d、開啟水路二通閥V，調節(jié)送風溫度T2至設定值；

e、過濾器淤寒時報警；

f、風機停止后，聯(lián)動風閥D1、D2、D3及水路二通閥V至全閉位置。

2、由裝于空調機房內之直接數(shù)字式控制器按內部預先編寫之軟件程序控制變風量空調機組，要求

a、風機啟動后控制程序投入工作；

b、根據各VAV末端裝置的風閥開度同步調節(jié)送、回風機轉速，維持系統(tǒng)所需最小靜壓；

c、當某個VAV末端送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調節(jié)水路上電動二通調節(jié)閥，改變送風設定溫度T2；

d、當二氧化碳濃度過高，按比例調節(jié)風閥D1、D2、D3以加大新風量；

e、當室外溫度允許新風供冷時，調節(jié)風閥D1、D2、D3進行新風供冷。

3、由裝于VAV箱旁之直接數(shù)字式控制器按預先編寫之程序控制VAV末端，原理見圖四：

a、根據室溫T1及送風量L經PID調節(jié)風閥開度，調節(jié)室溫至設定溫度；

b、當某個風閥開度過小，指示變