摘要： 變風(fēng)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(fēng)量系統(tǒng)及風(fēng)機盤管加新風(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(jìn)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(jìn)行商榷，以推廣這一先進(jìn)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(fēng)量 管理

    一、概述

    xx 大廈位于北京市三元立交橋東北角，緊靠首都機場高速公路，是中外合資興建的具有現(xiàn)代化特點的高標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的出租寫字間。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(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(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（如冷水機組、冷熱水泵。地下部分的空調(diào)機和風(fēng)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(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(fēng)加風(fēng)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(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)簡單且統(tǒng)一，采用上述系統(tǒng)不但避免了因使用風(fēng)機盤管帶來的問題（如水管進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)層寫字間全部采用變風(fēng)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(fēng)量系統(tǒng)

    VAV系統(tǒng)在發(fā)達(dá)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(jìn)的空調(diào)方式，導(dǎo)致目前在我國興建的寫字樓中，幾乎千篇一律采用的是風(fēng)機盤管加新風(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，它通過負(fù)荷的變化去自動控制每一房間的送風(fēng)量，從而使其空調(diào)機組在低負(fù)荷時的總送風(fēng)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(rèn)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(fēng)量系統(tǒng)及其未端裝置的研究，由于受到當(dāng)時的技術(shù)水平所限，很難使產(chǎn)品真正按設(shè)計需求進(jìn)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(jìn)口設(shè)備。

    2.經(jīng)濟原因

    進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)

    由于我國的大多數(shù)建筑的使用標(biāo)準(zhǔn)與國外相比相劉較低，使得人們滿足于風(fēng)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(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：

    （1）可以根據(jù)不同房間的使用要求來獨立控制同一風(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(fēng)量。

    （2）綜合能效比高，這主要體現(xiàn)在兩點：

    ①同一風(fēng)系統(tǒng)中，不同房間一般是不可能同時達(dá)到最大負(fù)荷值，因此盡管每個VAV未端的最大送風(fēng)量可按房間最大負(fù)荷來選擇，但空調(diào)機組總送風(fēng)量應(yīng)按各房間的逐時負(fù)荷之和的最大值來計算而不是象定風(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(shè)計上，  VAV系統(tǒng)空調(diào)機組的送風(fēng)量的選擇就比定風(fēng)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(fù)荷的降低，  VAV未端的風(fēng)量減少，其空調(diào)機組的送風(fēng)量也相應(yīng)減少（通常以變頻調(diào)速的方式通過出口靜壓來控制風(fēng)機轉(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％的時間內(nèi)出現(xiàn)滿負(fù)荷情況，其余時間均是在低負(fù)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(jìn)行二次分隔及裝修，只要VAV未端的風(fēng)量與其所在的每個房間的負(fù)荷相匹配即可。

    與風(fēng)機盤管加新風(fēng)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(dá)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(yán)產(chǎn)生凝結(jié)水的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，對房間的使用者極為不利，用風(fēng)機盤管，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(fēng)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(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，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)管制造的專業(yè)公司來加工鋼板風(fēng)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(fēng)機盤管則，室內(nèi)噪聲基本取決于風(fēng)帆盤管本身的噪聲，若風(fēng)機盤管本身的噪聲過大，則無法作進(jìn)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(yán)格，因為可在設(shè)討中通過在風(fēng)道上以及VAV未端和風(fēng)口上設(shè)置消聲設(shè)備來達(dá)到使用要求，同時，衛(wèi)生條件也它較大的提高。

    （5）在風(fēng)機盤管加新風(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)時各自統(tǒng)一，在過渡季節(jié)時，由于室內(nèi)冷負(fù)荷的存在，必須開冷水機組供冷，只靠新風(fēng)來控制室溫是不太可能的（因為新風(fēng)量較小，只是為滿足室內(nèi)人員的、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計），從而導(dǎo)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(fēng)進(jìn)行冷卻（也即是人們通常所說的焓值控制新風(fēng)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(rèn)為設(shè)計變風(fēng)量系統(tǒng)應(yīng)注意以下問題：

    （1）變風(fēng)量系統(tǒng)中，每一空調(diào)機組的計算負(fù)荷應(yīng)按其負(fù)擔(dān)的房間的逐時負(fù)荷之和的最大值來決定，因此，詳細(xì)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(yīng)按其負(fù)擔(dān)的房間的最大負(fù)荷來選擇，因此，各VAV未端的送風(fēng)量之和必然大于該系統(tǒng)空調(diào)機組的送風(fēng)量。

    （2）風(fēng)系統(tǒng)劃分時，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)的所有房間都同時出現(xiàn)最大負(fù)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(fēng)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(fēng)日宜相對集中設(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，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，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，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(jìn)行內(nèi)外分區(qū)。

    （5）風(fēng)道設(shè)計時，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VAV末端以及送風(fēng)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(jìn)行，最好風(fēng)道的計算按靜壓復(fù)得法進(jìn)行，總之，保證每個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，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)計送風(fēng)量的40％~50％左右。因此，空調(diào)機組新風(fēng)量的設(shè)計值最小應(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)點是十分明顯的，當(dāng)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。