变风量（VAV）系统设计及应用的相关要素

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1、3 2 制冷技术 2 0 0 9年第 3期 【 摘 要】 本文简 要介 绍了变风 量( V A V ) 系统在 设计应用中的 某些相关要素， 包括设计步骤、 系 统选择与设备选型等。 具体 设计项目中， 对以上这些要点都应综合考虑， 才能达到V A V系统的实际运行效果。 【 关键词】 变风量系统 空调分区 舒适度 节能 Ke y p o i n t s i n d e s i gn a n d a p p l i c a t i on o f v a r i a b l e a i r v o l u me s y s t e m Yu a n l i l i W a n g we i Xi

2、 a y i ( C a r r i e r A i r C o n d i t i o n i n g S a l e s a n d S e r v i c e( S h a n g h a i )C o m p a n y ， s h a n g h a i 2 0 0 0 0 1 ) 【 A b s t r a c t 】 T h i s a r ti c l e i n t r o d u c e s s o m e k e y f a c t o r s o f th e d e s i g n a n d a p p l i c a t io n p r o c e s s f

3、o r t h e V a r i a b l e A ir Vo l u me s y s t e m ，i n c l u d i n g d e s i g n p r o c e s s，s y s t e m s e l e c t i o n a n d e q u i p me n t s i z i n g wh i c h s h o u l d be c o mp r e h e n s i V e l y c o n s i d e r e d i n t h e d e t a i l p r o j e c t a p p l i c a t i o n 【 K e

4、y w o r d s 】 v a r i a b l e a i r v o l u m e s y s t e m， z o n i n g f o r V A V s y s t e m， c o m f o rt p a r a m e t e r s ， e n e r g y s a v i n g 0前言 V A V ( V a ri a b l e A i r V o l u m e ) 变风量空调 系统 ， 通 过其末端改变送风量 ， 来调节室内负荷 ， 满足温度需 求 ， 是一种可以实现分区域调节的全空气系统 。变风 量空调系统于上世纪 6 0年代诞生在美 国， 由于该系

5、统巨大的节能优势 ， 自上世纪 8 0年代开始在欧美 、 日 本等 国得到迅速推广。近期 ， 也 因其系统节能 、 室 内 空气品质优异而在世界范围内得到广泛应用。 1 V A V空调系统设计的某些要素 1 1 空调 系统的设计步骤 一般情况下 ， 空调系统设计之前 ， 先要 明确整个 建筑物所需要达到 的舒适度的要求与整个 H V A C系 统的决策 ， 其中包括冷热源系统 的选择 、 空气末端系 统的选择等 ， 当然这与项 目预算密切相关 。以下是针 对一些常用的空气末端系统的基本的设计步骤 。 室内空气舒适度标准 系统选择 系统分区 负荷计算 主要设备选择 散流器选型和布局 系统末端选型

6、和布局 再热设计 风管设计 动力系统设计 制冷剂管道系统设计 控制系统设计 变风量空调系统的设计过程更需要充分考虑以 上每个步骤 。由于变风量末端的种类多样 ， 不同区域 的划分可能需要选用不同类型的末端产品。同时， 针 对控制系统的高端要求 ， 控制 的灵敏与系统 的集成 ， 都会影响到整个项 目工程的造价以及后期的运行成 本。 1 2舒适度 舒适度要求 ， 是决定整个空调系统的造价与品质 的关键设计因素之。舒适 ， 是处于建筑物内部人员 的一个基本要求 ， 任何 的优化设计与节能措施 ， 都是 基于这个基础 。 米 作者简介： 袁莉莉， 女， 硕士， 开利空调销售服务 ( 上海) 有限公司

7、。通讯地址 ： 上海市九江路 3 3 3号 3 F ， 邮编： 2 0 0 0 0 1 。电话： 0 2 1 2 3 0 6 3 4 2 7 ， 电子邮箱 ： l i l y y u a n c a r r i e r u t e c o m。 素 要 关 - l ： = | 的 用 应奕 及夏 计为 设 增 统 V 鲫 A 喇 量 风 变 设 研 2 0 0 9年第 3期 制冷技术 3 3 人体对舒适度 的期望值随工作环境 的不同而变 化 ， 例如在商场 ， 人员活动量较大 ， 可接受较大范围的 温度变化与较高的室内风速。而在办公室 ， 内部人员 静坐或小幅运动 ， 需要精确 的温度控制 ，

8、 同时为了避 免厌风需要较低的室内空气流速 。 影响舒适度的因素有以下这些 ： 干球温度 、 相对 湿度、 风速、 有效辐射温度、 空气洁净度、 可感知异味 度、 噪声。 对于人体的舒适感而言 ， 四种室内参数是需要控 制的： 墙体内表面温度 、 空气 温度 、 相对湿度与风速。 对于人体而言 ， 舒适度 因人而异 ， 不可能在所有 的时 间满足所有人的要求。这里我们需要运用经典的舒 适度二八原则 ： 8 0 以上的人可以接受 的环境 ， 即为 标准舒适度 。人体针对不 同空气温度、 相对湿度 、 气 流速度的环境的主观反应得出不同的热感觉 ， 并不仅 仅 由温度决定 ， 而是由很多 因素构成

9、的综合指标。例 如 ： 冬季室内干球温度相对较低 ， 但湿球温度较高 ， 人 体就会感觉舒适 ； 而夏季室 内， 干球温度相对较高 ， 但 湿球温度较低 ， 人体也感觉较舒适 。一般情况下 ， 室 内相对湿度不宜超过 6 0 ， 此为上限， 而下 限通常不 作要求 ， 即不要求室内相对湿度最小值 。某些能耗规 范中建议 ， 制冷工况与制热工况的室内温度设定点保 持 5 温差 ， 例如夏季室 内温度设定点为 2 5 ， 冬季 室内温度设定点为 2 0 ， 这样既可保证热舒适度 ， 又 可达到节能 目标 。 人体舒适度标准对风速的要求如下 ： 1 ) 风速与温度控制相关。室 内空调设定温度可 视风

10、速而在一定范 围内改变 ， 如果控制器支 持该功 能， 可 自动调整温度设定点 ， 最 多可达 3 8 温升补 偿 。 2 ) 风速不宜超过 0 5 m s ， 避免直接吹风感。 3 ) 宜保持室 内( 0 1 0 2 ) m s 的风速及空气流 动 ， 由室内温度、 空气扰动和人员活动水平相关决定 。 4 ) 人体直立时， 头脚处空气温差要小于 2 8 。 V A V系统在设计时， 综合考虑 以上 因素 ， 可 比常 规系统更好地满足舒适度要求。由于 V A V系统是全 空气系统 ， 整个系统可达到更好的空气 品质 ， 温度、 湿 度均可控 ， 新风阀、 回风阀及排风 阀三者之间协调动 作实

11、现新 、 回风 比例 自动可调 ， 同时风量随着 温度而 变化 ， 风速也更好地控制在相应区间。 空气质量 与新 风相关 ， 但新 风又往往 带来高能 耗。在整个系统新风设计 时 ， 参 照 A S H R A E 6 2 1 2 0 0 4提出的通风分 区与呼吸 区的概念 ， 可更好 的提 高新风的利用率， 提高系统通风效率， 减少系统新风 量。这也与系统设计及系统中设备的选择相关 。 1 。 3系统选择 系统选择 由下表中的基本步骤组成 ， 每个步骤虽 然都只是一个初步决定 ， 但都会影响到整个系统的选 型， 同时， 每个步骤之问又都是相互影响的。有时， 某 些步骤还需要优先考虑。例如 ，

12、 在一个独栋的商场建 筑中， 由于没有额外的内部机房 ， 只能选择放置于屋 顶的机组设备 。而在一个对室内空气 品质要求 较高 的系统中， 全空气系统更加适合。但欧洲的建筑商更 倾 向于选择全水系统。 图 1 系统初步选型步骤一 某些系统决策是 自下而上 ， 如 图 1 。在这样 的初 步系统选择的过程中， 每个步骤都限制了后面步骤中 的选项 。例如 ， 第 ( 1 ) 步 中， 冷热源设备 的放置位置 限制了系统的选择 ， 就像上文提到的 ， 需要选 用屋顶 机。而第( 2 ) 步 中， 系统决策也 限制 了控制 区域的选 择 ， 如选用 了屋顶机 ， 空调 区域 的划分就将 由屋顶机 设备

13、的大小来决定。第( 3 ) 步中， 系统 的选择限制 了 空气舒适度标准 ， 例如新风加风机盘管 系统 中， 就不 能全新风运行。 而 自上而下的初步系统选择 ， 也会相应影响到后 续步骤中的决策。见图2 ， 第( 4 ) 步中， 舒适度的标准 限定 了系统的选择 ， 例如 ， 对空气品质要求较高 的系 统会选择性的使用某些系统。第( 5 ) 步中， 区域的划 分也限定 了系统的选择 ， 如租赁用的建筑会涉及到空 调区域的重新划分 。第 ( 6 ) 步 中， 系统的选型决定了 建筑物空问的分配 ， 如全空气系统需要更多的机房面 积 。 3 4 制冷技术 2 0 0 9年第 3期 图 2 系统初

14、步选型步骤二 1 4 应用变风量 系统 。 如何划分空调区域( z o n e ) 空调 区可以是一栋建筑物、 一组房 间、 一个单独 的房间 ， 甚至是房间的一部分 ， 他们 的特点为都由一 个温控装置所控制 ， 即只有一个温控点 。 空调区的基本单元为空调单元( s p a c e ) ， 一个空 调区包含一系列受控于统一温控装置的空调单元。 图 3 分区单元模式不意 图 空调单元是指建筑物内某一区域， 但不一定是由 墙壁 、 天花板 、 地板组成的封闭区域。在负荷计算时 ， 空调单元必须具有负荷组成元素且 由 H V A C系统供 冷 。 ( 1 ) 两种空调区系统划分的特点 ： 1 )

15、单空调区系统 定风量单区系统常用整体式机组 每个建筑分区配备一台整体式机组 每个机组拥有一个温控装置 ， 一个温控装置对 应一个系统 2 ) 多空调区系统 每个系统拥有多个温控装置 使用一个中央冷热源设备 使用多个末端设备把冷源送到分区 每个末端使用一个温控装置 在多空调区系统中划分空调区域， 应考虑内区和 外区的分区、 特殊用途的房间、 转角区域 、 与不同的温 控点所控制的区域 ， 这些都需要独立划分。 ( 2 ) 不同区域的负荷特性 1 )典型外区负荷分布 图4 空调区内各部分显热百分比一典型外区 2 )会议室负荷分布 图 5 空调区内各部分显热 百分 比一会议 室 因此 ， 空调 区的划分需要考虑 以下 因素 ： 用途是 否一致 、 负荷模式是否一致、 内区与外区是否分隔， 以 及末端选型。相应 的控制系统在划分空调区时， 就应 充分考虑。区域划分 的越细， 控制设备越多 ， 初投资 也越高 ， 因此还需要 平衡控制系统与成本之 间的关 系。 2变风量末端选型概述 典型的 V A V变风量系统 由以下设备组成 ： 空气 处理机组 、 变频 V F D送风风机 、 管道静压传感器 、 送 风管道、 V A V变风量末端 、 可选带再 热盘 管、 区域温 控器 、 控制通讯线路 、 送风散流器与回风口。 2 1 变风量末端简介及应用场所 变风量末端装置按改变房间送