摘要： 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)正開(kāi)始逐漸用于民用建筑空調(diào)之中。本文對(duì)變風(fēng)量系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)與定風(fēng)量系統(tǒng)進(jìn)行了比較后認(rèn)為其具有較大的發(fā)展前途，并通過(guò)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)同仁一起共同就此進(jìn)行商榷，以推廣這一先進(jìn)系統(tǒng)的采用和提高我國(guó)空調(diào)設(shè)討和運(yùn)行管理的水平。

    關(guān)鍵詞： 空調(diào) 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(jī)場(chǎng)高速公路，是中外合資興建的具有現(xiàn)代化特點(diǎn)的高標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)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(chē)場(chǎng)（地下三層還兼作人防），主樓地下二層主要為機(jī)電設(shè)備用房（冷凍機(jī)房、空調(diào)機(jī)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)的出租寫(xiě)字間。標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jì)算，全樓空調(diào)耗冷量為6977kw（冷指標(biāo)87w／m2），耗熱量為5814kw  （熱指標(biāo)72w／m2），空調(diào)通風(fēng)設(shè)備的電氣安裝容量為2750kw（耗電指標(biāo)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(jī)房的四臺(tái)離心式冷水機(jī)組提供（每臺(tái)機(jī)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(guò)設(shè)于冷凍機(jī)內(nèi)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(tǒng)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(shè)備層，因而本工程水系統(tǒng)豎向無(wú)法進(jìn)行分區(qū)。導(dǎo)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(jī)組、冷熱水泵。地下部分的空調(diào)機(jī)和風(fēng)機(jī)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(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置了氣體定壓罐補(bǔ)水定壓。

    三、空調(diào)風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)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(jī)盤(pán)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(fēng)加風(fēng)機(jī)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(tǒng)并不是十分理想的，但是由于建筑平面的限制，無(wú)法設(shè)集中空調(diào)機(jī)房，故只能仍按上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

    2.餐廳采用低速全空氣定風(fēng)量一次回風(fēng)系統(tǒng)。餐廳部分使用功能明確，控制參數(shù)簡(jiǎn)單且統(tǒng)一，采用上述系統(tǒng)不但避免了因使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管帶來(lái)的問(wèn)題（如水管進(jìn)入室內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)層寫(xiě)字間全部采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)VAV系統(tǒng)）。

    這是本工程空調(diào)設(shè)計(jì)最突出的特點(diǎn)，據(jù)目前筆者所知：在北京正在運(yùn)行的的寫(xiě)字樓中，尚無(wú)一個(gè)工程采用VAV系統(tǒng)，因此，本工程VAV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用，對(duì)于探討該系統(tǒng)在工程實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)、運(yùn)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(tǒng)

    VAV系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家七十年代就已開(kāi)始研究及應(yīng)用，我國(guó)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(diào)方式，導(dǎo)致目前在我國(guó)興建的寫(xiě)字樓中，幾乎千篇一律采用的是風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)的空調(diào)方式。

    變風(fēng)量系統(tǒng)就其原理而言并不復(fù)雜，它通過(guò)負(fù)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(diào)機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)的總送風(fēng)量下降使其耗電量大為降低，對(duì)節(jié)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(tǒng)，應(yīng)該說(shuō)這是一種極有發(fā)展前途的空調(diào)方式，之所以在我國(guó)未能推廣開(kāi)來(lái)，筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)原因：

    1.技術(shù)原因

    八十年代初我國(guó)的一些變風(fēng)量系統(tǒng)及其未端裝置的研究，由于受到當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平所限，很難使產(chǎn)品真正按設(shè)計(jì)需求進(jìn)行控制，因此，到目前為止，尚無(wú)一個(gè)采用國(guó)產(chǎn)VAV未端的工程；同時(shí)，其空調(diào)機(jī)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(lái)的結(jié)果是：  VAV系統(tǒng)必需采用進(jìn)口設(shè)備。

    2.經(jīng)濟(jì)原因

    進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，而國(guó)家的一些低收費(fèi)的能源政策，使其投資的回收年限太長(zhǎng)，也限制了VAV系統(tǒng)的采用。

    3、建筑標(biāo)準(zhǔn)

    由于我國(guó)的大多數(shù)建筑的使用標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外相比相劉較低，使得人們滿(mǎn)足于風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的使用，無(wú)形中也推遲了VAV系統(tǒng)的發(fā)展。

    在xx大廈工程的設(shè)計(jì)中，上述前兩個(gè)原因依然存在，但由于業(yè)主對(duì)本工程提出了較高的設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)，使得VAV系統(tǒng)的采用成為可能。

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

    （1）可以根據(jù)不同房間的使用要求來(lái)獨(dú)立控制同一風(fēng)系統(tǒng)中的各房間的溫度。而不是象定風(fēng)量系統(tǒng)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，隨著所控制區(qū)域的溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)量。

    （2）綜合能效比高，這主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：

    ①同一風(fēng)系統(tǒng)中，不同房間一般是不可能同時(shí)達(dá)到最大負(fù)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(fù)荷來(lái)選擇，但空調(diào)機(jī)組總送風(fēng)量應(yīng)按各房間的逐時(shí)負(fù)荷之和的最大值來(lái)計(jì)算而不是象定風(fēng)量機(jī)組那樣送風(fēng)量為各房間最大送風(fēng)量之和，因此，從設(shè)計(jì)上，  VAV系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量的選擇就比定風(fēng)量空調(diào)機(jī)組低，使機(jī)組尺寸減小，所占機(jī)房面積也有所減少；同時(shí)，其設(shè)計(jì)的用電安裝容量下降，電氣報(bào)裝費(fèi)也將下降。

    ②在運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)荷的降低，  VAV未端的風(fēng)量減少，其空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量也相應(yīng)減少（通常以變頻調(diào)速的方式通過(guò)出口靜壓來(lái)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速）。由于一幢建筑的空調(diào)負(fù)荷（尤其是冷負(fù)荷）在全年中只有大約5％的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷情況，其余時(shí)間均是在低負(fù)荷工況下運(yùn)行，因此，其全年運(yùn)行的能耗大大降低，這也是VAV系統(tǒng)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。

    ③對(duì)房間的靈活分隔有利，目前的辦公摟多呆用大開(kāi)間設(shè)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(fù)荷相匹配即可。

    與風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)相比，  VAV系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：

    （1）室內(nèi)無(wú)水管。眾所周知，我國(guó)的施工比發(fā)達(dá)國(guó)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(yán)產(chǎn)生凝結(jié)水的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，對(duì)房間的使用者極為不利，用風(fēng)機(jī)盤(pán)管，水管必然要進(jìn)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(fēng)機(jī)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(jī)盤(pán)管，需千臺(tái)以上，而采用VAV系統(tǒng)，僅有幾十臺(tái)空調(diào)機(jī)組，且其檢修都集中在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)進(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(dāng)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(duì)于出租寫(xiě)字摟來(lái)說(shuō)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(fēng)機(jī)盤(pán)管則，室內(nèi)噪聲基本取決于風(fēng)帆盤(pán)管本身的噪聲，若風(fēng)機(jī)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(tǒng)對(duì)空調(diào)機(jī)組本身的噪聲要求就不是如此嚴(yán)格，因?yàn)榭稍谠O(shè)討中通過(guò)在風(fēng)道上以及VAV未端和風(fēng)口上設(shè)置消聲設(shè)備來(lái)達(dá)到使用要求，同時(shí)，衛(wèi)生條件也它較大的提高。

    （5）在風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)的系統(tǒng)中，新風(fēng)量是固定不變的，送風(fēng)參數(shù)也只是冬夏季節(jié)時(shí)各自統(tǒng)一，在過(guò)渡季節(jié)時(shí)，由于室內(nèi)冷負(fù)荷的存在，必須開(kāi)冷水機(jī)組供冷，只靠新風(fēng)來(lái)控制室溫是不太可能的（因?yàn)樾嘛L(fēng)量較小，只是為滿(mǎn)足室內(nèi)人員的、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)），從而導(dǎo)致能量的浪費(fèi)，  VAV系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，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(jié)能意義是顯而易見(jiàn)的。

    通過(guò)本工程的設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)變風(fēng)量系統(tǒng)應(yīng)注意以下問(wèn)題：

    （1）變風(fēng)量系統(tǒng)中，每一空調(diào)機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)按其負(fù)擔(dān)的房間的逐時(shí)負(fù)荷之和的最大值來(lái)決定，因此，詳細(xì)的計(jì)算是必不可少的，而各房間的VAV未端裝置的送風(fēng)量應(yīng)按其負(fù)擔(dān)的房間的最大負(fù)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(tǒng)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量。

    （2）風(fēng)系統(tǒng)劃分時(shí)，每一風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能負(fù)擔(dān)出現(xiàn)最大負(fù)荷的時(shí)刻不一致的房間，這樣相當(dāng)于把總負(fù)荷的峰值減弱了，如果該系統(tǒng)內(nèi)的所有房間都同時(shí)出現(xiàn)最大負(fù)荷，設(shè)計(jì)說(shuō)對(duì)空調(diào)機(jī)組的選擇就無(wú)多大的節(jié)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(shè)計(jì)時(shí)，其所帶的多個(gè)送風(fēng)日宜相對(duì)集中設(shè)置，回風(fēng)口也應(yīng)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(dāng)建筑平面的進(jìn)深較大時(shí)，宜進(jìn)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(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(nèi)外區(qū)在同一空間之中，加上機(jī)房面積及吊頂高度較為緊張，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，未進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)。

    （5）風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)，可適當(dāng)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(shè)計(jì)意圖進(jìn)行，最好風(fēng)道的計(jì)算按靜壓復(fù)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(cuò)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(jié)合來(lái)考慮，其帶送風(fēng)口的燈具如圖2所示；當(dāng)燈具用作為回風(fēng)口時(shí)，不帶靜壓箱，其余結(jié)構(gòu)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(shè)有錄小送風(fēng)量控制，一般為其設(shè)計(jì)送風(fēng)量的40％~50％左右。因此，空調(diào)機(jī)組新風(fēng)量的設(shè)計(jì)值最小應(yīng)為最低新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)的一倍以上。

    總之，把VAV空調(diào)系統(tǒng)用于較高標(biāo)準(zhǔn)的建筑尤其是出租辦公摟中，其優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，當(dāng)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(shè)計(jì)意圖運(yùn)行，有待于真正投入實(shí)際使用后再作評(píng)價(jià)。