變風量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及末端設(shè)計經(jīng)驗正文

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北京市建筑設(shè)計研究院   劉燕華

  摘要       本文重點是介紹VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)在“北京第五廣場”工程設(shè)計中的應(yīng)用?；仡橵AV變風量空調(diào)系統(tǒng)的原理、國內(nèi)外發(fā)展概況、優(yōu)缺點、變風量空調(diào)系統(tǒng)代表類型、變風量空調(diào)末端分類等；闡述了工程設(shè)計中VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計負荷計算要點及經(jīng)驗、風量的確定、系統(tǒng)設(shè)計、末端選擇、噪聲控制、自控等。以本人在“北京第五廣場”的工程實踐提供了地臺送風（一種變風量末端）的設(shè)計與常規(guī)吊頂中VAV末端設(shè)計的各自特點、設(shè)計要點。給廣大一線設(shè)計人員提供一個設(shè)計經(jīng)驗及參考。 關(guān)鍵詞      變風量空調(diào)  變風量地臺送風  節(jié)能  定靜壓控制  末端設(shè)計   1．變風量空調(diào)系統(tǒng)概述 1．1 變風量空調(diào)系統(tǒng)定義： 變風量（Variable Air Volume）空調(diào)系統(tǒng)是根據(jù)室內(nèi)空調(diào)負荷的變化或室內(nèi)參數(shù)要求的改變，通過自動改變送風量（也可在達到最小送風量時調(diào)節(jié)送風溫度）來控制某一空調(diào)區(qū)域溫度和保證室內(nèi)空氣壓力的空調(diào)系統(tǒng)。 變風量空調(diào)系統(tǒng)由空氣處理機組（AHU）、新風/排風/送風/回風管道、變風量末端裝置（VAV Box）和房間溫度傳感器（TE）等控制裝置組成。一般為上送、上回（采用燈具組合風口或普通回風口，吊頂回風）、上排。如下圖：〔參考文獻1 P1頁〕                          圖1. 變風量空調(diào)系統(tǒng)組成 1．2 變風量空調(diào)系統(tǒng)的代表類型： 變風量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)于二十世紀60年代始創(chuàng)于美國，由于它的節(jié)能等優(yōu)點目前已成為美國的主流空調(diào)系統(tǒng)。北美VAV空調(diào)系統(tǒng)特點：大溫差、低溫送風、每層單臺AHU （空氣處理機組）、末端多采用串聯(lián)風機動力型。壓力無關(guān)型變風量末端控制箱的風速傳感器采用皮托管型。 在日本二十世紀90年代以后的新建或改建建筑基本都采用變風量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)。日本VAV空調(diào)系統(tǒng)特點：常溫差、常溫送風、每層多臺AHU （空氣處理機組）、末端多采用單風道末端。壓力無關(guān)型變風量末端控制箱的風速傳感器采用風速計（有超聲波型、磁電感應(yīng)型、熱電型）。 誘導型VAV空調(diào)末端是一種在北歐廣泛采用的VAV末端，特別是對空氣品質(zhì)要求較高的醫(yī)院病房或辦公。誘導型VAV末端是指經(jīng)過集中處理的一次風（可以是低溫送風）由風機送入空調(diào)房間內(nèi)的誘導器中，誘導室內(nèi)回風后再送入房間。誘導器是分設(shè)于室內(nèi)的末端裝置，它由靜壓箱、進氣裝置（噴嘴，VAV調(diào)節(jié)閥）和盤管（又稱二次盤管，也有的不設(shè)盤管）等組成。一次風（新風）進入誘導器的靜壓箱，經(jīng)噴嘴以高速射出（20～30m/s）。由于噴出氣流的引射作用，在誘導器內(nèi)造成負壓，室內(nèi)空氣（即回風，又稱二次風）被吸入誘導器，一、二次風相混合由誘導器風口送出。AHU空調(diào)機房占地面積小。 我國于80年代末開始應(yīng)用變風量（VAV）空調(diào)系統(tǒng)，多以北美的VAV系統(tǒng)為主。 在中國香港,80年代以后新建的著名建筑中有80%以上采用VAV系統(tǒng),且多數(shù)為單風道系統(tǒng),外區(qū)末端裝置內(nèi)設(shè)電加熱器。部分建筑如匯豐銀行等采用地臺送風的VAV系統(tǒng)。   2． 變風量空調(diào)系統(tǒng)的特點、常用的末端空調(diào)系統(tǒng)對比、關(guān)于VAV地臺送風空調(diào)系統(tǒng)的認識與經(jīng)驗 2.1變風量空調(diào)系統(tǒng)的特點： 變風量空調(diào)系統(tǒng)最大的特點就是：可根據(jù)人的舒適要求及時提供最佳舒適度、節(jié)能、無凝結(jié)水管道、無積水盤的霉菌污染問題以及房間分隔的靈活性。當然，目前在國內(nèi)，變風量空調(diào)系統(tǒng)也代表著建筑物的檔次、品位以及業(yè)主的經(jīng)濟實力。 2．2 本人對常用的末端空調(diào)系統(tǒng)的對比總結(jié)： 近3年多來,本人負責設(shè)計了四個頂級寫字樓項目,分別是位于CBD的“光華國際”（21.3萬平米）、位于東二環(huán)的“北京第五廣場” （12.13萬平米）、位于東三環(huán)的“雪蓮大廈二期” （超高層150米高，9.27萬平米）和位于東三環(huán)外的“北京科航大廈” （8.9萬平米）；這四個項目空調(diào)系統(tǒng)分別采用：“光華國際”辦公為四管制風機盤管+新風；“北京第五廣場” 辦公為VAV空調(diào)系統(tǒng)、裙房商業(yè)為全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)或四管制風機盤管+新風；“雪蓮大廈二期” 辦公為VAV空調(diào)系統(tǒng)；“北京科航大廈” 辦公為分區(qū)2管制風機盤管+新風，五星級酒店為四管制風機盤管+新風。在設(shè)計之初的方案設(shè)計階段，業(yè)主均要求做充分的論證，我在冷熱源方案的確定、末端空調(diào)系統(tǒng)的確定上均做了調(diào)研，考察了典型工程、查閱各種資料，現(xiàn)就其中的“辦公建筑常用的末端空調(diào)系統(tǒng)對比”列表如下： 辦公建筑常用的末端空調(diào)系統(tǒng)對比表   “風機盤管+新風”空調(diào)系統(tǒng) “變風量地臺送風”空調(diào)系統(tǒng) “冷卻吊頂+置換通風”空調(diào)系統(tǒng) “變風量”VAV空調(diào)系統(tǒng) 優(yōu)點 控制簡單， 安裝調(diào)試技術(shù)要求低， 初投資成本低， 空調(diào)機房面積較小。 房間分隔改動靈活， 變頻風機節(jié)能， 節(jié)省設(shè)備安裝空間、相對頂送VAV提高凈高， 噪音較低， 無滴漏水隱患，在較潮濕、干凈、炎熱的氣候下空氣質(zhì)量好，提升項目檔次， 安裝調(diào)試較簡單， 施工期短。 系統(tǒng)運行經(jīng)濟， 提高了室內(nèi)的空氣品質(zhì)， 噪音低， 具有良好的熱舒適環(huán)境， 施工安裝方便， 同一般系統(tǒng)相比能耗最低， 空調(diào)機房面積較小。 根據(jù)人的要求及時提供最佳舒適度， 房間分隔改動靈活， 變頻風機節(jié)能， 過渡季節(jié)可利用全新風， 消除室內(nèi)過冷過熱現(xiàn)象， 噪音較低， 吊頂無滴漏水， 室內(nèi)噪音較低，施工安裝方便。 缺點 舒適度一般， 房間分隔不容易靈活改動， 噪音高， 維修頻繁， 空氣質(zhì)量較差，舒適度差， 滴水漏水影響內(nèi)裝， 施工要求高。 初投資成本高， 因加高地板會遇到樓層高度、樓梯和電梯?？课恢?、衛(wèi)生間地面的抬高等問題，須綜合考慮； 空調(diào)機房面積較大， 北京冬季氣候不適合。 初投資成本高， 輻射盤管的外觀不能滿足經(jīng)常改變室內(nèi)吊頂造型及房間分隔的需要， 冷凍水須維持在室內(nèi)空氣露點溫度以上防止結(jié)露， 因加高地板會遇到樓層高度、樓梯和電梯?？课恢?、衛(wèi)生間地面的抬高等問題須綜合考慮， 過度季無法利用全新風。 初投資成本較高， 安裝調(diào)試技術(shù)要求高、難度大， 設(shè)備安裝空間要求高， 空調(diào)機房面積較大。 投資費用 100% 約140%~170% 約160%~170% 約130-150% 節(jié)能效果 100% 約60~85% 約80% 約50~85% 維修費用 100% 約80% 約70% 約80% 占用空間 較少 少 一般 高 舒適度 一般 較好 較好 好 噪音 較大 較小 較小 較小 衛(wèi)生條件 有“水”污染、不能全新風、 無回風帶來的交叉污染 無“水”污染、 能全新風、 有回風帶來的交叉污染 有“水”污染、 不能全新風、 無回風帶來的交叉污染 無“水”污染、 能全新風、 有回風帶來的交叉污染 水系統(tǒng) 復雜、難平衡 簡單、易平衡 復雜、難平衡 簡單、易平衡、可采用大溫差低溫送風 可靠/耐用性 維修較多 維修較少 維修少 維修較少 免費制冷 過渡季節(jié)時較難利用全新風 過渡季節(jié)時較難利用全新風 過渡季節(jié)時無法利用全新風 過渡季節(jié)時能利用全新風 設(shè)計難度 計算內(nèi)容少，計算簡便，設(shè)計周期短 計算內(nèi)容較多，計算復雜，計算結(jié)果要求精確，設(shè)計周期較長 計算內(nèi)容多，計算復雜，計算結(jié)果要求較精確，設(shè)計周期較長 計算內(nèi)容最多，計算復雜，計算結(jié)果要求精確，設(shè)計周期最長