常温送风变风量空调系统工程设计(详细)

1、常温送风变风量空调系统常温送风变风量空调系统工程设计工程设计华东建筑设计研究院有限公司华东建筑设计研究院有限公司机电技术研究与发展中心机电技术研究与发展中心叶大法叶大法 2010.3.182010.3.18上海市汉口路151号021-63217420021-6321742013816330305138163303051.1.变风量空调系统变风量空调系统特点特点 1.1变风量空调系统基本构成变风量空调系统基本构成p变风量末端装置变风量末端装置p空气处理及输送设备空气处理及输送设备DDCTP变频装置送风回风新风风管系统空气处理及输送设备变风量末端装置自动控制装置TTp 风管系统风管系统p 自动控制

2、系统自动控制系统1.2变风量空调系统基本原理变风量空调系统基本原理WCOON12NN再热器1NN2OOCWON变风量末端N21NOOWCNONNWCNWCNNOOO再热NWCNNON定风量系统定风量系统定风量再热系统定风量再热系统变风量系统变风量系统原理原理图式图式焓湿焓湿图分图分析析1.2变风量空调系统基本原理变风量空调系统基本原理)(01.1ONsttGQ)(01.1OiNiisttgq)(01. 1iOiNiisttgq)(01. 1OiNiisttgq系统显热系统显热平衡式平衡式区域显热区域显热平衡式平衡式工作原理工作原理系统总风量不变，调节冷系统总风量不变，调节冷水流量改变送风温度水

3、流量改变送风温度to以适以适应系统总显热负荷应系统总显热负荷QS的变化的变化在区域送风量在区域送风量gi和送风温和送风温度度to下，各区域无法调节区下，各区域无法调节区域温度，域温度，tNi随显热负荷随显热负荷qsi变化而波动变化而波动系统总风量不变，调节冷系统总风量不变，调节冷水流量改变送风温度水流量改变送风温度to以适以适应系统总显热负荷应系统总显热负荷QS的变化的变化区域送风量区域送风量gi不变，再热调不变，再热调节各区域送风温度节各区域送风温度toi以适应以适应各区域显热负荷各区域显热负荷qsi的变化的变化调节冷水流量维持送风温调节冷水流量维持送风温度度to不变（亦可同时调节）不变（亦

4、可同时调节），另调节系统总风量，另调节系统总风量G以适以适应系统显热负荷应系统显热负荷QS的变化的变化调节区域送风量调节区域送风量gi，以适，以适应各区域显热负荷应各区域显热负荷qsi的变的变化化式中：式中：Qs、qsi分别为空调系统总显热负荷、空调区域显热负荷，分别为空调系统总显热负荷、空调区域显热负荷，kW；G 、gi分别为空调系统送风量、空调区域送风量，分别为空调系统送风量、空调区域送风量， kg/s；tN 、to分别为室内温度、送风温度，分别为室内温度、送风温度，；1.01干空气定压比热，干空气定压比热，kJ/(kgK)。1.3.与传统的风机盘管或定风量系统比较与传统的风机盘管或定风量

5、系统比较1.3.1 1.3.1 优点优点p区域温度可控p空气过滤等级高，空气品质好p部分负荷时风机可实现变频调速节能运行p可变新风比，利用低温新风节能1.3.2 1.3.2 缺点缺点p初投资大p设计、施工、和管理较复杂1.3.3 1.3.3 适用适用p区域温度控制要求高p空气品质要求高p高等级办公、商业场所p大、中、小各类空间1.3.4 1.3.4 应用应用p国外大部分办公楼采用变风量空调系统p国内省会以上城市在逐步推广上海国际航运金融大厦标准层上海国际航运金融大厦标准层 并联式风机动力型系统并联式风机动力型系统内、外分区内、外分区末端选型末端选型系统选择系统选择新风系统新风系统排风系统排风系

6、统自动控制自动控制上海高宝金融大厦标准层上海高宝金融大厦标准层 风机盘管风机盘管+ +单冷单风道变风量单冷单风道变风量系统系统系统选择系统选择末端选型末端选型排风系统排风系统新风系统新风系统自动控制自动控制末端末端4D集中回风集中回风与消声与消声槽内槽内FCU内、外分区内、外分区2 2如何进行内、外分区如何进行内、外分区2.1.空调系统的外区与内区空调系统的外区与内区2.1.1 2.1.1 外区外区p直接受外围护结构日射得热、温差传热、辐射换热和空气渗透影响的区域。p外区空调负荷包括外围护结构冷负荷或热负荷以及内热冷负荷。p外区有时需要供热有时需要供冷。 2.1.2 2.1.2 内区内区p与建

7、筑物外围护结构有一定距离，具有相对稳定的边界温度条件的区域。它不受外围护结构的日射得热、温差传热和空气渗透等影响。p内区全年仅有内热冷负荷，其随区域内照明、设备和人员发热量的状况而变化，p通常全年需要供冷。2.1.3 2.1.3 现代办公楼的特点现代办公楼的特点p体量大 进深深p外围护结构密闭性好小 型 建 筑 不 分 内 外 区东外区筒 芯西外区南 外 区内 区大 型 建 筑 3 个 外 区 内 区大 型 建 筑 4 个 外 区 内 区内 区南 外 区东外区西外区北 外 区筒 芯筒 芯南 区西 区北 区东 区2.2.外区与内区的划分外区与内区的划分2.2.1 2.2.1 内外区的形成机理内外

8、区的形成机理p外围护结构在日射、温差和空气渗透的作用下形成外围护结构负荷p显负荷由外围护结构内表面主要以辐射形式传递p外围护结构向内，在辐射作用可忽略之处为内外分区线，其内为内区，其外为外区2.2.2 2.2.2 外区进深外区进深m,m,取决于：内表面温度取决于：内表面温度p气候条件改变内表面温度p外围护结构热工性能改变内表面温度p内、外区空调系统情况；p受风口设置影响的室内气流组织 周边有否空气阻挡层改变内表面温度 中空Low-ELow-E玻璃 + + 简易通风窗 Air Flow Window (AFW)Air Flow Window (AFW)外围护结构外围护结构周边送风方式周边送风方式

9、外区进深外区进深热工性能优良形成空气阻挡层2m热工性能优良无空气阻挡层3m热工性能一般形成空气阻挡层3m热工性能一般无空气阻挡层5m外 区内 区内 (外 )区 末 端 装 置 内 区 末 端 装 置外 区内 区外 区 末 端 装 置 内 区 末 端 装 置2.2.3 2.2.3 无外区无外区有通风窗、双层皮等新型外围护结构 2.4 2.4 无内区无内区房间进深小于房间进深小于m m2.3.分区间的混合损失分区间的混合损失 2.3.12.3.1混合损失和混合得益混合损失和混合得益p外区的部分供热量成为内区的冷负荷p内区的部分供冷量成为外区的热负荷2.3.22.3.2混合损失的主要原因混合损失的主

10、要原因p 外区温度高于内区p 外区空调设备过大 p 内区空调换气过大p 自动控制不好外 区内 区外 区内 区3.3.变风量空调系统分类变风量空调系统分类 3.1.单风道型单风道型3.1.2 3.1.2 单风道系统单风道系统p 单冷单风道系统变风量单供冷p 再热单风道系统变风量供冷供热（100w/m200w/m200w/m）外 区 末 端 装 置外 区内 区内 区 末 端 装 置外 区 末 端 装 置外 区内 区内 区 末 端 装 置外区末端装置外区 单冷单风道 再热单风道 冷热单风道3.1.1 3.1.1 单风道变风量末端单风道变风量末端p 箱体单、双层保温/消声p 流量传感器皮托管/超声波/

11、热线/风车p 风量调节阀单板/多叶3.1.3 3.1.3 组合式单风道系统组合式单风道系统p风机盘管风机盘管+ +单风道系统单风道系统 变风量供冷独立供热（变风量供冷独立供热（200w/m200w/m）p散热器散热器+ +单风道系统单风道系统 变风量供冷独立供热变风量供冷独立供热 （电热电热100w/m100w/m，热水，热水100-200w/m100-200w/m） 风机盘管风机盘管+ +单风道系统单风道系统 散热器散热器+ +单风道系统单风道系统 ( (环球金融、高宝金融环球金融、高宝金融) ) （花旗银行、平安保险）（花旗银行、平安保险）内 区外 区外 区 末 端 装 置内 区 末 端

12、装 置风 机 盘 管外区末端装置内区外区内区末端装置散热器 3.2.风机动力型风机动力型3.2.13.2.1串联型变风量末端串联型变风量末端p 箱体双层保温/消声p 流量传感器皮托管p 风量调节阀单板/多叶p 风机一次风量130%/130%/连续运转p 加热器热水/电热供冷工况供热工况030100风量（）过渡工况热负荷冷负荷一次风量二次风量总风量一次风最小一次风最小再热一次风变化供冷风机送风风机送风一次风变化供冷一次风最小再热一次风最小冷负荷热负荷过渡工况出风温度()供热工况供冷工况双位加热开双位加热关比例加热3.2.23.2.2并联型变风量末端并联型变风量末端p 箱体双层保温/消声p 流量传

13、感器皮托管p 风量调节阀单板/多叶p 风机一次风量60%/60%/加热时运转p 加热器热水/电热比例加热双位加热关双位加热开供冷工况供热工况出风温度()过渡工况热负荷冷负荷风机送风一次风变化供冷一次风最小再热一次风最小总风量二次回风（风机）风量一次风量冷负荷热负荷过渡工况风量（）100300供热工况供冷工况60一次风最小一次风最小再热一次风变化供冷风机送风 3.2.3 3.2.3 风机动力型系统风机动力型系统 串联式风机动力系统串联式风机动力系统p区域变风量区域变风量p内外区供冷内外区供冷p外区再热（外区再热（200w/m200w/m）p风机连续二次回风风机连续二次回风( (连续提高送风温度/

14、 气流组织/新风效率） 串联式风机动力型串联式风机动力型 并联式风机动力型并联式风机动力型 （金茂大厦、浦发银行）（金茂大厦、浦发银行） ( (国际航运国际航运) )并联式风机动力系统并联式风机动力系统p 区域变风量区域变风量p 内外区供冷内外区供冷p 外区再热外区再热（200w/m200w/m）p 风机小风量及再热时二次回风风机小风量及再热时二次回风 (间歇改善气流组织/新风效率） 3.3 3.3 压力相关与压力无关压力相关与压力无关p末端风量受开度和静压双重影响p根据室温控制开度，风量受静压波动压力相关p根据室温偏差计算设定风量；检测风量并根据风量偏差控制开度；静压变化可以得到修正压力无关

15、 室温控制器室温控制器室温传感器室温传感器设定温设定温度度设定温设定温度度室温传感器室温传感器控制风阀开控制风阀开度度控制风阀开控制风阀开度度末端控制器末端控制器检测风量检测风量计算需求风计算需求风量量静压静压静压静压4.4.如何选择变风量系统如何选择变风量系统4.1.4.1.外区加热量分析外区加热量分析4.1.1 4.1.1 每米外窗热负荷每米外窗热负荷 宽宽1m;1m;高高4.3m;4.3m;传热系数传热系数2.5w/m2.5w/m2 2/ Q =KQ =K* *F F* *(tn-tw)=2.5(tn-tw)=2.5* *1 1* *4.34.3* *0.70.7* *22-(-4)=1

16、96w/m22-(-4)=196w/m4.1.2 4.1.2 末端加热量末端加热量p条件：外区宽1m;1m;进深5 m;5 m;净高3.0 m3.0 m；热风送风温差T8 (30); (200w/m/换气次数不变串联式风机动力型/气流组织好/新风效率高串联末端耗电大常温送风/加热量200w/m/换气次数可变并联式风机动力型/风机盘管+单风道系统/冷热单风道系统并联末端耗电较大/冷热单风道系统要分朝向/风机盘管+单风道系统有冷水管常温送风/加热量100-200w/m/换气次数可变热水散热器+单风道系统有热水管常温送风/加热量100w/m/换气次数可变热水再热单风道系统/电再热单风道系统有热水管/

17、电热有节能、安全问题5.5.如何进行末端选型如何进行末端选型5.1.5.1.一次风最大风量一次风最大风量 根据房间最大显热负荷采用显热温差法计算sNsNSsNTddWttQhhQG01. 1tNSL(b) 变风量末端iiiii(a) 变风量空调系统LSNRd -NSdtSN-tdSNdtNStH -NHSSHHNNHHSSHN-HtSNtt -NS5.2 5.2 一次风最小风量一次风最小风量5.2.15.2.1最小风量不是按最小显热负荷确定 p风速传感器限制p新风分配需求p最小风量 Gm=VmGm=Vm* *A A为最大风量的30-40%)5.2.2 5.2.2 最小风速mmFp22皮托管最小

18、可测动压Pm=7.6Pa Pm=7.6Pa (0-375Pa0-375Pa气电转换器/8位模数转换器) Pm=1.0Pa Pm=1.0Pa (0-375Pa0-375Pa气电转换器/10位模数转换器)p 气流组织需求p 加热风量需求p 可测动压p放大系数 5.24.202250GAF产品样本给出各末端装置在250Pa250Pa动压下的风量，求得该末端装置风速传感器的放大系数F F 理论上13/2.25=17.3%13/2.25=17.3%工程上取30-40%30-40%0.01(2.5)0.1(25) 1(250)(17)(170)(1700)(17000)风速传感器动压信号 in.W.g.（

19、Pa）风量 cfm（m /h）37000(11900)3665(6231)2806(4770)2062(3505)1432(2434)1160(1972)916(1557)702(1193)515(876)358(609)229(389)1010010001000031英寸水柱(250Pa)动压时风量 cfm（m /h）450400350300250225200175150125100进口尺寸（mm）smFpvmm/25. 22 . 1*5 . 26 . 7*22p非气压型风速传感器 可测最小风速达1m/s1m/s5.3 5.3 风机风量风机风量p 串联风机100-130%100-130%p

20、并联风机 60%60%p 加热温度校核5.4.5.4.末端余量末端余量!p末端风量不可随意放大,会减小风量调节范围 末端风量由2000-600M2000-600M3 3/h/h放大到2400-720M2400-720M3 3/h/h 调节范围由2000-600M2000-600M3 3/h/h减小到2000-720M2000-720M3 3/h/hp空调箱出风温度可比设计温度低0.5-1.00.5-1.0GttttGSRSRF21GttttGSRSSF212NRSHSHtGQt01.15.5 5.5 高速与低速末端高速与低速末端 低速末端装置高速末端装置常用型式单风道单冷型、单冷再热型和冷热型

21、单风道单冷型、再热型和冷热型、风机动力串/并联型风速传感器类型超声波、热线热膜、风车等各种非压力型皮托管一次风最大风速 （m/sm/s）8-108-1013-1513-15一次风最小风速 （m/sm/s）1 13-53-5最小静压降 （PaPa）30-5030-505050最小全压降 （PaPa）125150125150适用中、小型系统，空调箱机外部静压小于375Pa375Pa的低压系统大、中型系统，空调箱机外静压大于375 Pa375 Pa的中压系统6. 6. 新风系统设计新风系统设计变频器排风机变频器新风变风量末端送风空调器送风空调器变风量末端定风量末端定风量末端定风量末端定风量末端回风回

22、风3DD21D新风CAV排风CAVEAOASARA3TH22TT11H6.16.1处理方式：处理方式：分散分散/ /集中集中6.26.2分配方式：分配方式： 不定新风量不定新风量/ /系统定新风量系统定新风量/ /末端定新风量末端定新风量分散分散/ /系统定新风量系统定新风量集中集中/ /系统定新风量系统定新风量集中集中/ /末端定新风量末端定新风量7. 系统有哪些自动控制系统有哪些自动控制7.17.1末端控制末端控制室温设定器室温传感器室温实测值计算空调器一次风吊顶内回风计算执行器风量实测值风速传感器风量设定值温控区域DDC控制器与BA系统通讯送风 风机动力型末端室温设定值一次风量控制再热控制风机控制与BA系统通讯图图15-1 15-1 变风量末端控制原理变风量末端控制原理7.27.2系统送风量控制系统送风量控制p定静压法定静压法 变频调节风机转速使风管检测静压满足设定值 变频装置空调器DDC500300Pa380PaPa上游1/3下游2/30300400-100-600主风管静压主风管全压320Pa330Pa最小静压1-末端全开时管道曲线2-末端关小时管道曲线4-定静压法