摘要： 變風量空調(diào)系統(tǒng)正開始逐漸用于民用建筑空調(diào)之中。本文對變風量系統(tǒng)及風機盤管加新風系統(tǒng)與定風量系統(tǒng)進行了比較后認為其具有較大的發(fā)展前途，并通過實際工程的設(shè)計對該系統(tǒng)的設(shè)計（尤其是用于出租辦公樓時）進行了一定的探討。筆者希望能與廣大設(shè)計同仁一起共同就此進行商榷，以推廣這一先進系統(tǒng)的采用和提高我國空調(diào)設(shè)討和運行管理的水平。

    關(guān)鍵詞： 空調(diào) 風量 管理

    一、概述

    xx 大廈位于北京市三元立交橋東北角，緊靠首都機場高速公路，是中外合資興建的具有現(xiàn)代化特點的高標準寫字樓。其建筑面積約70000m2，地上使用部分共 28層（后應(yīng)業(yè)主要求局部加至32層）；地下局部三層，地上部分總高度為110m，地下部分深度為-10.5m  建筑外圍結(jié)構(gòu)果用全玻璃幕墻，結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)筒外框式。裙房地下室一～三層為地下停車場（地下三層還兼作人防），主樓地下二層主要為機電設(shè)備用房（冷凍機房、空調(diào)機房、水泵房、熱交換同等），另外還設(shè)有物業(yè)管理辦公用房；主樓地下一層除設(shè)置變配電間外，其余為職工餐廳、對外餐廳及部分辦公室；首層設(shè)有西餐廳及人口大廳；二、三層為出租辦公室；四層以上為標準的出租寫字間。標準層層高為3.4m，全樓空調(diào)面積為56000m2.

    玻璃幕墻分為采光與不采光兩部分，不采光部分為單層玻璃內(nèi)加80mm巖棉進行保溫（由幕墻廠商提供），采光部分采用雙層中空玻璃。經(jīng)計算，全樓空調(diào)耗冷量為6977kw（冷指標87w／m2），耗熱量為5814kw  （熱指標72w／m2），空調(diào)通風設(shè)備的電氣安裝容量為2750kw（耗電指標40w/m2），空調(diào)加濕采用70KPa低壓蒸汽，全樓摟加濕用蒸汽耗量為1100kg/h.

    二、空調(diào)水系統(tǒng)

    本工程空調(diào)采用雙管制系統(tǒng)。夏季供冷水（7／12℃），由設(shè)于冷凍機房的四臺離心式冷水機組提供（每臺機組制冷量為1744kw）；冬季供熱水（70／60℃），由設(shè)于熱交換間的板式汽水熱交換器提供，其蒸汽源由單建的鍋爐房提供，冬夏的季節(jié)轉(zhuǎn)換通過設(shè)于冷凍機內(nèi)的手動切換閥進行。由于本工程的使用性質(zhì)是以辦公樓為主，故采用一次泵系統(tǒng)即可滿足使用要求。

    本工程的一個特點是造價較高，因此業(yè)主希望盡可能的增加使用面積，在這一前提下，由于無法在大樓中間層加設(shè)備層，因而本工程水系統(tǒng)豎向無法進行分區(qū)。導致其底部設(shè)備承壓均有較大的提高，本工程主要設(shè)備（如冷水機組、冷熱水泵。地下部分的空調(diào)機和風機盤管等）均要求工作壓力為1.8mPa，另外，本工程由大無膨脹水箱位置，故在冷凍機房內(nèi)設(shè)置了氣體定壓罐補水定壓。

    三、空調(diào)風系統(tǒng)

    根據(jù)被空調(diào)房間所在的位置和使用性質(zhì)的不同，本工程共采用了三種不同的空調(diào)風系統(tǒng)型式。

    1.地下一、二層及一、二、三層的辦公室采用新風加風機盤管系統(tǒng)。

    地下一層～首層的辦公室按小房間分隔及使用性質(zhì)明確，用新風加風機盤管即可滿足正常的使用要求；二、三層為大空間出租辦公室，按理來說用上述系統(tǒng)并不是十分理想的，但是由于建筑平面的限制，無法設(shè)集中空調(diào)機房，故只能仍按上述系統(tǒng)設(shè)計。

    2.餐廳采用低速全空氣定風量一次回風系統(tǒng)。餐廳部分使用功能明確，控制參數(shù)簡單且統(tǒng)一，采用上述系統(tǒng)不但避免了因使用風機盤管帶來的問題（如水管進入室內(nèi)吊頂施工不好會漏水及檢修工作量較大等）而且使控制簡化，因此是較為合理的。

    3.標準層寫字間全部采用變風量空調(diào)系統(tǒng)（簡稱VAV系統(tǒng)）。

    這是本工程空調(diào)設(shè)計最突出的特點，據(jù)目前筆者所知：在北京正在運行的的寫字樓中，尚無一個工程采用VAV系統(tǒng)，因此，本工程VAV系統(tǒng)的設(shè)計采用，對于探討該系統(tǒng)在工程實際應(yīng)用中的設(shè)計、運行管理等方面，具有一定的意義，本文的重點也在于此。

    四、變風量系統(tǒng)

    VAV系統(tǒng)在發(fā)達國家七十年代就已開始研究及應(yīng)用，我國在八十年代也曾有過研究并有過研究性產(chǎn)品問世，但由于種種原因（本文以下討論），后來又放棄了這一先進的空調(diào)方式，導致目前在我國興建的寫字樓中，幾乎千篇一律采用的是風機盤管加新風的空調(diào)方式。

    變風量系統(tǒng)就其原理而言并不復雜，它通過負荷的變化去自動控制每一房間的送風量，從而使其空調(diào)機組在低負荷時的總送風量下降使其耗電量大為降低，對節(jié)能來說，它的效能甚至超過了目前常用的變水量系統(tǒng)，應(yīng)該說這是一種極有發(fā)展前途的空調(diào)方式，之所以在我國未能推廣開來，筆者認為主要有以下幾個原因：

    1.技術(shù)原因

    八十年代初我國的一些變風量系統(tǒng)及其未端裝置的研究，由于受到當時的技術(shù)水平所限，很難使產(chǎn)品真正按設(shè)計需求進行控制，因此，到目前為止，尚無一個采用國產(chǎn)VAV未端的工程；同時，其空調(diào)機組要求采用變頻調(diào)速的方式，技術(shù)上也存在一定的難度，由此帶來的結(jié)果是：  VAV系統(tǒng)必需采用進口設(shè)備。

    2.經(jīng)濟原因

    進口設(shè)備價格昂貴，而國家的一些低收費的能源政策，使其投資的回收年限太長，也限制了VAV系統(tǒng)的采用。

    3、建筑標準

    由于我國的大多數(shù)建筑的使用標準與國外相比相劉較低，使得人們滿足于風機盤管系統(tǒng)的使用，無形中也推遲了VAV系統(tǒng)的發(fā)展。

    在xx大廈工程的設(shè)計中，上述前兩個原因依然存在，但由于業(yè)主對本工程提出了較高的設(shè)計使用標準，使得VAV系統(tǒng)的采用成為可能。

    與定風量空調(diào)系統(tǒng)相比，  VAV系統(tǒng)有以下特點：

    （1）可以根據(jù)不同房間的使用要求來獨立控制同一風系統(tǒng)中的各房間的溫度。而不是象定風量系統(tǒng)中只能控制總的回風溫度。其每個VAV未端裝置可自配溫度控制，隨著所控制區(qū)域的溫度變化，自動調(diào)節(jié)送風量。

    （2）綜合能效比高，這主要體現(xiàn)在兩點：

    ①同一風系統(tǒng)中，不同房間一般是不可能同時達到最大負荷值，因此盡管每個VAV未端的最大送風量可按房間最大負荷來選擇，但空調(diào)機組總送風量應(yīng)按各房間的逐時負荷之和的最大值來計算而不是象定風量機組那樣送風量為各房間最大送風量之和，因此，從設(shè)計上，  VAV系統(tǒng)空調(diào)機組的送風量的選擇就比定風量空調(diào)機組低，使機組尺寸減小，所占機房面積也有所減少；同時，其設(shè)計的用電安裝容量下降，電氣報裝費也將下降。

    ②在運行時，隨著負荷的降低，  VAV未端的風量減少，其空調(diào)機組的送風量也相應(yīng)減少（通常以變頻調(diào)速的方式通過出口靜壓來控制風機轉(zhuǎn)速）。由于一幢建筑的空調(diào)負荷（尤其是冷負荷）在全年中只有大約5％的時間內(nèi)出現(xiàn)滿負荷情況，其余時間均是在低負荷工況下運行，因此，其全年運行的能耗大大降低，這也是VAV系統(tǒng)的一個主要優(yōu)點。

    ③對房間的靈活分隔有利，目前的辦公摟多呆用大開間設(shè)討，而用戶通常會按自己的使用要求進行二次分隔及裝修，只要VAV未端的風量與其所在的每個房間的負荷相匹配即可。

    與風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)相比，  VAV系統(tǒng)有以下特點：

    （1）室內(nèi)無水管。眾所周知，我國的施工比發(fā)達國家有較大的差距，一幢建筑完工交付使用后，其水管漏水及冷水管保溫不嚴產(chǎn)生凝結(jié)水的現(xiàn)象相當普遍，對房間的使用者極為不利，用風機盤管，水管必然要進入室內(nèi)，而VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，這一弊病就自然消除了。

    （2）檢修工作量減少。數(shù)量眾多的風機盤管劉檢修來說是極為囚難的，就本工程來說，如果全部采用風機盤管，需千臺以上，而采用VAV系統(tǒng)，僅有幾十臺空調(diào)機組，且其檢修都集中在空調(diào)機房內(nèi)進行，  VAV未端裝置本身是較可靠的，其檢修工作量很小。

    （3）由于VAV未端裝置及其所帶風日用軟管連接，當房間重新作二次分隔及裝修時，只需要裝修單位就可以重新布置VAV未端及風口位置而不需要風管制造的專業(yè)公司來加工鋼板風管，這一特點對于出租寫字摟來說更體現(xiàn)了其優(yōu)越性。

    （4）可以有效的控制室內(nèi)噪聲，采用風機盤管則，室內(nèi)噪聲基本取決于風帆盤管本身的噪聲，若風機盤管本身的噪聲過大，則無法作進一步的消除。而VAV系統(tǒng)對空調(diào)機組本身的噪聲要求就不是如此嚴格，因為可在設(shè)討中通過在風道上以及VAV未端和風口上設(shè)置消聲設(shè)備來達到使用要求，同時，衛(wèi)生條件也它較大的提高。

    （5）在風機盤管加新風的系統(tǒng)中，新風量是固定不變的，送風參數(shù)也只是冬夏季節(jié)時各自統(tǒng)一，在過渡季節(jié)時，由于室內(nèi)冷負荷的存在，必須開冷水機組供冷，只靠新風來控制室溫是不太可能的（因為新風量較小，只是為滿足室內(nèi)人員的、衛(wèi)生標準而設(shè)計），從而導致能量的浪費，  VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，過渡季可直接利用新風進行冷卻（也即是人們通常所說的焓值控制新風比的方式），其節(jié)能意義是顯而易見的。

    通過本工程的設(shè)計，筆者認為設(shè)計變風量系統(tǒng)應(yīng)注意以下問題：

    （1）變風量系統(tǒng)中，每一空調(diào)機組的計算負荷應(yīng)按其負擔的房間的逐時負荷之和的最大值來決定，因此，詳細的計算是必不可少的，而各房間的VAV未端裝置的送風量應(yīng)按其負擔的房間的最大負荷來選擇，因此，各VAV未端的送風量之和必然大于該系統(tǒng)空調(diào)機組的送風量。

    （2）風系統(tǒng)劃分時，每一風系統(tǒng)應(yīng)盡可能負擔出現(xiàn)最大負荷的時刻不一致的房間，這樣相當于把總負荷的峰值減弱了，如果該系統(tǒng)內(nèi)的所有房間都同時出現(xiàn)最大負荷，設(shè)計說對空調(diào)機組的選擇就無多大的節(jié)能意義了。

    （3）一個VAV未端裝置可帶多個送風口。由于每個VAV未端裝置只有一個溫度控制，故若按大開間辦公室設(shè)計時，其所帶的多個送風日宜相對集中設(shè)置，回風口也應(yīng)盡量與送風口相匹配，這樣有利于房間二次分隔時，把同一VAV末端裝置所帶的送風口及其回風口分至同一房間之中。

    （4）當建筑平面的進深較大時，宜進行內(nèi)外分區(qū)，通常按距建筑外墻  3~5m為外區(qū)，其余為內(nèi)區(qū)，這樣一旦內(nèi)區(qū)再分隔房間時，溫度更容易控制。就本工程而言。由于業(yè)主的分隔較為明確，內(nèi)外區(qū)在同一空間之中，加上機房面積及吊頂高度較為緊張，為簡化起見，未進行內(nèi)外分區(qū)。

    （5）風道設(shè)計時，可適當提高風速，由此可能產(chǎn)生高風速的二次噪聲可通過VAV末端以及送風口之前的消聲靜壓箱來消除，另外，為了每個VAV的工作能按設(shè)計意圖進行，最好風道的計算按靜壓復得法進行，總之，保證每個VAV進口處的靜壓值盡可能相同（或相近）是十分重要的。

    （6）交錯布置這回風口有利于房間分隔時的送回風氣流分配均勻，另外，本工程按裝修要求，把燈與風口結(jié)合來考慮，其帶送風口的燈具如圖2所示；當燈具用作為回風口時，不帶靜壓箱，其余結(jié)構(gòu)與送風口相同。

    （7）為了保證送風氣流組織及最低的新風量要求，通常VAV末端都設(shè)有錄小送風量控制，一般為其設(shè)計送風量的40％~50％左右。因此，空調(diào)機組新風量的設(shè)計值最小應(yīng)為最低新風量標準的一倍以上。

    總之，把VAV空調(diào)系統(tǒng)用于較高標準的建筑尤其是出租辦公摟中，其優(yōu)點是十分明顯的，當然，其造價也有一定的提高，本工程由于尚未完工，可能還有一些問題尚未暴露，是否能完全按設(shè)計意圖運行，有待于真正投入實際使用后再作評價。