摘要： 變風(fēng)量空調系統正開(kāi)始逐漸用于民用建筑空調之中。本文對變風(fēng)量系統及風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統與定風(fēng)量系統進(jìn)行了比較后認為其具有較大的發(fā)展前途，并通過(guò)實(shí)際工程的設計對該系統的設計（尤其是用于出租辦公樓時(shí)）進(jìn)行了一定的探討。筆者希望能與廣大設計同仁一起共同就此進(jìn)行商榷，以推廣這一先進(jìn)系統的采用和提高我國空調設討和運行管理的水平。

    關(guān)鍵詞： 空調 風(fēng)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(chǎng)高速公路，是中外合資興建的具有現代化特點(diǎn)的高標準寫(xiě)字樓。其建筑面積約70000m2，地上使用部分共 28層（后應業(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  建筑外圍結構果用全玻璃幕墻，結構形式為內筒外框式。裙房地下室一～三層為地下停車(chē)場(chǎng)（地下三層還兼作人防），主樓地下二層主要為機電設備用房（冷凍機房、空調機房、水泵房、熱交換同等），另外還設有物業(yè)管理辦公用房；主樓地下一層除設置變配電間外，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(xiě)字間。標準層層高為3.4m，全樓空調面積為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加80mm巖棉進(jìn)行保溫（由幕墻廠(chǎng)商提供），采光部分采用雙層中空玻璃。經(jīng)計算，全樓空調耗冷量為6977kw（冷指標87w／m2），耗熱量為5814kw  （熱指標72w／m2），空調通風(fēng)設備的電氣安裝容量為2750kw（耗電指標40w/m2），空調加濕采用70KPa低壓蒸汽，全樓摟加濕用蒸汽耗量為1100kg/h.

    二、空調水系統

    本工程空調采用雙管制系統。夏季供冷水（7／12℃），由設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，冬夏的季節轉換通過(guò)設于冷凍機內的手動(dòng)切換閥進(jìn)行。由于本工程的使用性質(zhì)是以辦公樓為主，故采用一次泵系統即可滿(mǎn)足使用要求。

    本工程的一個(gè)特點(diǎn)是造價(jià)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(wú)法在大樓中間層加設備層，因而本工程水系統豎向無(wú)法進(jìn)行分區。導致其底部設備承壓均有較大的提高，本工程主要設備（如冷水機組、冷熱水泵。地下部分的空調機和風(fēng)機盤(pán)管等）均要求工作壓力為1.8mPa，另外，本工程由大無(wú)膨脹水箱位置，故在冷凍機房?jì)仍O置了氣體定壓罐補水定壓。

    三、空調風(fēng)系統

    根據被空調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風(fēng)系統型式。

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

    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(fēng)加風(fēng)機盤(pán)管即可滿(mǎn)足正常的使用要求；二、三層為大空間出租辦公室，按理來(lái)說(shuō)用上述系統并不是十分理想的，但是由于建筑平面的限制，無(wú)法設集中空調機房，故只能仍按上述系統設計。

    2.餐廳采用低速全空氣定風(fēng)量一次回風(fēng)系統。餐廳部分使用功能明確，控制參數簡(jiǎn)單且統一，采用上述系統不但避免了因使用風(fēng)機盤(pán)管帶來(lái)的問(wèn)題（如水管進(jìn)入室內吊頂施工不好會(huì )漏水及檢修工作量較大等）而且使控制簡(jiǎn)化，因此是較為合理的。

    3.標準層寫(xiě)字間全部采用變風(fēng)量空調系統（簡(jiǎn)稱(chēng)VAV系統）。

    這是本工程空調設計最突出的特點(diǎn)，據目前筆者所知：在北京正在運行的的寫(xiě)字樓中，尚無(wú)一個(gè)工程采用VAV系統，因此，本工程VAV系統的設計采用，對于探討該系統在工程實(shí)際應用中的設計、運行管理等方面，具有一定的意義，本文的重點(diǎn)也在于此。

    四、變風(fēng)量系統

    VAV系統在發(fā)達國家七十年代就已開(kāi)始研究及應用，我國在八十年代也曾有過(guò)研究并有過(guò)研究性產(chǎn)品問(wèn)世，但由于種種原因（本文以下討論），后來(lái)又放棄了這一先進(jìn)的空調方式，導致目前在我國興建的寫(xiě)字樓中，幾乎千篇一律采用的是風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)的空調方式。

    變風(fēng)量系統就其原理而言并不復雜，它通過(guò)負荷的變化去自動(dòng)控制每一房間的送風(fēng)量，從而使其空調機組在低負荷時(shí)的總送風(fēng)量下降使其耗電量大為降低，對節能來(lái)說(shuō)，它的效能甚至超過(guò)了目前常用的變水量系統，應該說(shuō)這是一種極有發(fā)展前途的空調方式，之所以在我國未能推廣開(kāi)來(lái)，筆者認為主要有以下幾個(gè)原因：

    1.技術(shù)原因

    八十年代初我國的一些變風(fēng)量系統及其未端裝置的研究，由于受到當時(shí)的技術(shù)水平所限，很難使產(chǎn)品真正按設計需求進(jìn)行控制，因此，到目前為止，尚無(wú)一個(gè)采用國產(chǎn)VAV未端的工程；同時(shí)，其空調機組要求采用變頻調速的方式，技術(shù)上也存在一定的難度，由此帶來(lái)的結果是：  VAV系統必需采用進(jìn)口設備。

    2.經(jīng)濟原因

    進(jìn)口設備價(jià)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(cháng)，也限制了VAV系統的采用。

    3、建筑標準

    由于我國的大多數建筑的使用標準與國外相比相劉較低，使得人們滿(mǎn)足于風(fēng)機盤(pán)管系統的使用，無(wú)形中也推遲了VAV系統的發(fā)展。

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

    與定風(fēng)量空調系統相比，  VAV系統有以下特點(diǎn)：

    （1）可以根據不同房間的使用要求來(lái)獨立控制同一風(fēng)系統中的各房間的溫度。而不是象定風(fēng)量系統中只能控制總的回風(fēng)溫度。其每個(gè)VAV未端裝置可自配溫度控制，隨著(zhù)所控制區域的溫度變化，自動(dòng)調節送風(fēng)量。

    （2）綜合能效比高，這主要體現在兩點(diǎn)：

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

    ②在運行時(shí)，隨著(zhù)負荷的降低，  VAV未端的風(fēng)量減少，其空調機組的送風(fēng)量也相應減少（通常以變頻調速的方式通過(guò)出口靜壓來(lái)控制風(fēng)機轉速）。由于一幢建筑的空調負荷（尤其是冷負荷）在全年中只有大約5％的時(shí)間內出現滿(mǎn)負荷情況，其余時(shí)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系統的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。

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

    與風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)空調系統相比，  VAV系統有以下特點(diǎn)：

    （1）室內無(wú)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)生凝結水的現象相當普遍，對房間的使用者極為不利，用風(fēng)機盤(pán)管，水管必然要進(jìn)入室內，而VAV系統屬于全空氣系統，這一弊病就自然消除了。

    （2）檢修工作量減少。數量眾多的風(fēng)機盤(pán)管劉檢修來(lái)說(shuō)是極為囚難的，就本工程來(lái)說(shuō)，如果全部采用風(fēng)機盤(pán)管，需千臺以上，而采用VAV系統，僅有幾十臺空調機組，且其檢修都集中在空調機房?jì)冗M(jìn)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(fēng)日用軟管連接，當房間重新作二次分隔及裝修時(shí)，只需要裝修單位就可以重新布置VAV未端及風(fēng)口位置而不需要風(fēng)管制造的專(zhuān)業(yè)公司來(lái)加工鋼板風(fēng)管，這一特點(diǎn)對于出租寫(xiě)字摟來(lái)說(shuō)更體現了其優(yōu)越性。

    （4）可以有效的控制室內噪聲，采用風(fēng)機盤(pán)管則，室內噪聲基本取決于風(fēng)帆盤(pán)管本身的噪聲，若風(fēng)機盤(pán)管本身的噪聲過(guò)大，則無(wú)法作進(jìn)一步的消除。而VAV系統對空調機組本身的噪聲要求就不是如此嚴格，因為可在設討中通過(guò)在風(fēng)道上以及VAV未端和風(fēng)口上設置消聲設備來(lái)達到使用要求，同時(shí)，衛生條件也它較大的提高。

    （5）在風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)的系統中，新風(fēng)量是固定不變的，送風(fēng)參數也只是冬夏季節時(shí)各自統一，在過(guò)渡季節時(shí)，由于室內冷負荷的存在，必須開(kāi)冷水機組供冷，只靠新風(fēng)來(lái)控制室溫是不太可能的（因為新風(fēng)量較小，只是為滿(mǎn)足室內人員的、衛生標準而設計），從而導致能量的浪費，  VAV系統屬于全空氣系統，過(guò)渡季可直接利用新風(fēng)進(jìn)行冷卻（也即是人們通常所說(shuō)的焓值控制新風(fēng)比的方式），其節能意義是顯而易見(jiàn)的。

    通過(guò)本工程的設計，筆者認為設計變風(fēng)量系統應注意以下問(wèn)題：

    （1）變風(fēng)量系統中，每一空調機組的計算負荷應按其負擔的房間的逐時(shí)負荷之和的最大值來(lái)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(fēng)量應按其負擔的房間的最大負荷來(lái)選擇，因此，各VAV未端的送風(fēng)量之和必然大于該系統空調機組的送風(fēng)量。

    （2）風(fēng)系統劃分時(shí)，每一風(fēng)系統應盡可能負擔出現最大負荷的時(shí)刻不一致的房間，這樣相當于把總負荷的峰值減弱了，如果該系統內的所有房間都同時(shí)出現最大負荷，設計說(shuō)對空調機組的選擇就無(wú)多大的節能意義了。

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

    （4）當建筑平面的進(jìn)深較大時(shí)，宜進(jìn)行內外分區，通常按距建筑外墻  3~5m為外區，其余為內區，這樣一旦內區再分隔房間時(shí)，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，內外區在同一空間之中，加上機房面積及吊頂高度較為緊張，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，未進(jìn)行內外分區。

    （5）風(fēng)道設計時(shí)，可適當提高風(fēng)速，由此可能產(chǎn)生高風(fēng)速的二次噪聲可通過(guò)VAV末端以及送風(fēng)口之前的消聲靜壓箱來(lái)消除，另外，為了每個(gè)VAV的工作能按設計意圖進(jìn)行，最好風(fēng)道的計算按靜壓復得法進(jìn)行，總之，保證每個(gè)VAV進(jìn)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(fēng)口有利于房間分隔時(shí)的送回風(fēng)氣流分配均勻，另外，本工程按裝修要求，把燈與風(fēng)口結合來(lái)考慮，其帶送風(fēng)口的燈具如圖2所示；當燈具用作為回風(fēng)口時(shí)，不帶靜壓箱，其余結構與送風(fēng)口相同。

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

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