变风量空调系统工程设计

1.设计条件

1.1建筑概况地点上海浦东陆家嘴地区层数地上40层、地下3层总建筑面积70000㎡建筑总高度180m用途出租办公楼(单一房产公司所有、分散用户租用、物业集中管理性质)结构钢筋混凝土框架1.2标准层概况建筑面积1800m2空调面积1465m2层高4.2m；室内吊平顶净高2.8m外窗玻璃：中空Low-E玻璃；遮阳系数SC=0.6；传热系数K=1.7℃外墙：窗、墙比为0.62；传热系数K=0.53℃1.3空调冷、热源冷源离心式冷水机组3500kW×2台；螺杆式冷水机组1225kW×2台。热源油气两用热水锅炉2800kW×2台；水--水板式换热器5055kW×5台。水系统冷水系统：机组侧定流量系统，用户侧变流量系统； 冷冻机房侧冷、热4管制； 标准层空调机房侧单冷2管制； 标准层空调，外区风机盘管机组季节性转换冷、热2管制。用户侧冷、热水温度： 一次冷水6～12℃； 二次冷水（29层以上及B3～14层风机盘管机组用）7～13℃； 热水60～50℃。

项目夏季冬季备注外区内区外区内区空气温度（℃）25252022参照表1-3空气相对湿度（％）5040最小新风量（m3/h·p）20按第11章方法计算平均人员密度（m2/人）8按空调面积计CO2浓度（％）≤0.1参照表1-3照明负荷指标（W/m2）18按空调面积计设备负荷指标（W/m2）50按空调面积计噪声指标（NC）≤351.4室内、外设计参数夏季：34℃/28.2℃；冬季:-4℃/75%；冬/夏季室外平均风速:3.1/3.2m/s。2.系统选择与设置2.1基本情况分析夏热冬冷地区，冬季外区需供热，外围护结构每米热负荷约200W/m常温电制冷冷机组无冰蓄冷系统避免采用价格昂贵且可能需进口的高诱导比低温送风口需保持较高的通风换气次数标准办公层空调机房比较狭小，变风量空调系统风量受限制确定采用常温变风量空调系统

2.2系统比较后采用风机盘管+单风道系统

系统要求系统选择和优点缺点低温送风/加热量>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，有再热损失常温送风/加热量>200w/m/换气次数可变并联式风机动力型/风机盘管+单风道系统无再热损失/冷热单风道系统并联末端耗电较大有再热损失/冷热单风道系统要分朝向/风机盘管+单风道系统有冷水管、占用空间常温送风/加热量100-200w/m/换气次数可变热水散热器+单风道系统无再热损失有热水管、占用空间常温送风/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和再热损失/电热有节能、安全问题2.3系统设置数层或整幢大楼组成的大型系统；每层设一台空调器的中型系统；每层设多台空调器的小型系统。经分析采用“周边风机盘管，东、西两套内区单风道单冷型变风量空调系统”优点：东、西两个系统，可较好地跟踪朝向负荷变化、还可采用不同的送风温度，保证足够的送风量；风管半径较小、风管截面积较小，易于布置，系统从两侧集中回风，吊平顶内静压比较均匀。外区采用低矮式风机盘管，有利于冬季减小窗边区的温度梯度，防止冷气流下沉。低矮式风机盘管机组设置在楼板沟槽内，降低了窗台高度，增强了外窗的通透性。缺点：与每层设置一套的空调系统比较，初投资较高；由于空调机房设置在筒芯内，集中新风系统无法满足秋、冬、春三季全（变）新风供冷需求。

3.内外分区与负荷风量计算3.1内外分区通透型Low-e玻璃，遮阳系数SC=0.6，大于《公共建筑节能设计标准》中规定的遮阳系数SC≤0.4/0.5（东、南、西向/北向），有窗边风机盘管送风等改善窗边热环境的措施(简易通风窗AFW)确定外区进深3.5m为中等进深型，其余部分可确定为内区。将划分好的内、外分区再细分成若干个空调区域3.2负荷与风量计算

采用负荷计算软件对各空调区域的冷、热负荷进行逐时计算，并计算散湿量按外区的围护结构逐时冷、热负荷的最大值选择周边风机盘管；按相关内、外区内热冷负荷合计值选择内区变风量末端装置。作ε线交于相对湿度85％线，得送风温度15℃

（不合适可调整室内相对湿度）

12345678空调区域温度控制区空调面积变风量末端装置风机盘管内热显冷负荷区域最大风量末端最大风量末端最小风量建筑冷负荷建筑热负荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外区东北1东14940--------3223585230241983内、外区内5东北1东19049405557401016330.5500.3970.1620.5550.5550.1670.167--外区东232----46821586内、外区内6东27032432213060.4280.1290.5570.167--外区东332----46821586内、外区内7东37032432213060.4280.1290.5570.167--外区东4东南24149--------5998556420323064内、外区内8东4东南210541496483167426170.6420.1660.2590.5340.6340.1600.160--外区会议27640600.4020.4020.12141131702东系统合计648398973.69东系统空调区域负荷及风量计算表

12345678空调区域温度控制区空调面积变风量末端装置风机盘管内热显冷负荷区域最大风量末端最大风量末端最小风量建筑冷负荷建筑热负荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外区东北2西北1西南1184632------------232317143543112427111571内、外区内1东北2西北1西南1901846325557659220218840.550.0650.2180.1870.510.510.1530.153--外区西南235431571内区内3西南27032432218840.4280.1870.6150.185--外区西南332----35431571内区内3西南37032432218840.4280.1870.6150.185--外区西南4东南13948--------4318610519153020内区内4西南4东南110539486483229625640.6420.2270.2540.5620.5620.1690.169--外区会议16734890.3450.3450.10484232897西系统合计649375463.72西系统空空调区域域负荷及及风量计计算表12345678910室内最大全热冷负荷室内最大散湿量热湿比室内空气焓值送风焓值送风量风机温升风管温升回风温升QTWεhNhSGΔtFΔtDΔtLkWkg/skJ/kgkJ/kgkJ/kgkg/s℃℃℃计算公式或来源HDY软件查焓湿图东系统46.10.002222076650.237.63.661.70.20.57西系统48.00.002222162250.237.63.811.70.20.55系统风量量计算风机得热热、风管管温升及及回风温温升计算算℃东、西侧侧空调系系统负荷荷风量计计算表4.变风风量末端端装置选选型4.1风风量计算算一次风最最大风量量：根据据各区域域最大显显热负荷荷计算（（如东系系统/东东北1区区）一次风最最小风量量：影响响因素——新风分分配（另行计算算）、加热热需求与与气流组组织要求求（无）、末端端装置风风速传感感器精度度（校核计算算）末端装置置采用皮皮托管式式风速传传感器；；8位模模数转换换器；0～375Pa气电转转换器，，最小动动压ΔPM为为7.6Pa末端装置置最小风风量校核核计算表表进口直径D进口面积A一次风最大风GZv=10～13m/s250Pa动压下风量G250放大系数F最小风速Vm一次风最小风量Gm㎜m2kg/sm3/sm/skg/s计算方法查图8-1φ175φ200φ2250.0240.03140.03970.2888～0.3740.377～0.4900.476～0.6200.3310.4330.5482.192.192.182.402.402.410.06910.09050.11485.新风风设计5.1系系统选择择空调机房房设置在在核心筒筒内，无无对外新新、排风风进出口口。因此此，需采采用集中中新风系系统。为了避免免新风管管穿越核核心筒，，对应东东、西两两个变风风量空调调系统各各设一个个集中新新风系统统。每层利用用新、排排风定风风量装置置控制新新、排风风量。5.2区域新风风量计算算（略））6.风系系统设计计6.1风风系统设设计要点点变风量系系统常采采用矩形形风管和和圆形风风管，圆圆形风管管多用于于钢结构构穿梁方方式。本本实例建建筑物采采用钢筋筋混凝土土结构，，风管系系统采用用矩形风风管；变风量系系统常用用的风管管布置形形式有环环状和枝枝状，环环状布置置易于压压力平衡衡。本实实例设置置东侧、、西侧两两个系统统，采用用枝状风风管系统统布置形形式；由于空调调系统较较小，采采用等摩摩阻法进进行风管管设计；；考虑到各各房间回回风的压压力平衡衡，采用用吊平顶顶静压箱箱集中回回风；变风量末末端装置置一次风风进口接接管采用用等径管管连接，，有4倍倍直径长长度的直直管段，，保证末末端装置置一次风风进口处处风速传传感器气气流稳定定；送风散流流器与支支管间设设置静压压箱，保保证静压压出风并并起消声声作用；；送风静压压箱与末末端装置置下游支支管之间间接2m左右消消声软管管，起消消声和方方便接管管的作用用，也可可适应风风口在安安装时可可适当移移位。。。6.2系系统选择择作为低速速送风系系统，空空调送、、回风管管采用等等摩阻法法计算。。由于东侧侧与西侧侧变风量量系统仅仅负担内内、外区区的内热热冷负荷荷，与室室外气候候与太阳阳辐射无无关，因因此可以以按稳定定的内热热负荷来来计算风风量并叠叠加计算算管径。。6.3风风管管径径计算风系统最最不利环环路沿程程阻力和和局部阻阻力计算算与定风风量系统统一样，，此处从从略。最不利环路管段1-22-33-44-55-66-77-0风量（m3/h）111016653330500166721108211082管径（㎜）320×250400×250500×320900×320100×3201000×4001000×400比摩阻（Pa/m）0.680.840.9660.7070.7441.041.04其他环路回风环路管段11-1010-99-88-712-13风量（m3/h）4021206120644109246管径（㎜）250×200320×250320×350630×3201000×400比摩阻（Pa/m）0.330.790.790.9570.746.4周周边风机机盘管机机组设置置7.空调调器选型型计算系统新风风比（以以东侧系系统为例例）：X=1871/11082=17％％；空调器处处理冷负负荷：；；冷却盘管管进风参参数：干干球温度度tc=25.6-0.17×（25.6-20）=24.6℃，湿湿球温度度tcs=18.3℃考虑冷却却盘管应应有一定定余量，，盘管出出风干球球温度再再低0.5℃，，即为13.1-0.5=12.6℃，湿球温度度为12.0℃℃。风机选型型:本本实例例采用单风机空空调器，，根据系系统风量量、风压情况况，考虑虑到噪声声、体积等因因素，选选择前向向式离心心风机。。风机风量量考虑10％设设计余量量：1.1××11082=12190m3/h；风机计算算全压为为1000Pa。电机功率率Np应应为每层层系统新风风比（以以东侧系系统为例例）：X=1871/11082=17％％；空调器设设计参数数汇总总风量新风量机外静压风机表面冷却器电源功率冷量水温进风参数出风参数面风速m3/hm3/hPaV-Ф-HzkWkW℃DB/℃WB/℃DB/℃WB/℃m/s东侧系统110821871400380-3-507.555.46/1224.618.312.612.02.5西侧系统111751836400380-3-507.555.96/1224.618.312.612.02.5表面冷却器过滤器单位风量耗功率噪声减振方式数量备注工作压力最大水压降水量形式效率MPakPam3/hW/(m3/h)dB（A）台东侧系统1.6≤407.9板式初效+袋式中效G3+F60.68弹簧1西侧系统1.6≤408.00.47弹簧18.变风风量末端端噪声计计算8.1计计算条件件以东2通通风分区区为例，，房间面面积为102㎡㎡；房间间内表面面积为324㎡㎡；末端端装置下下游阻力力为80Pa；；主风管管计算静静压为400Pa，，单风道道型末端端装置一一次风进进口直径径Ф为225mm；末末端装置置的计算算最大风风量为0.557kg/s(1671m3/h)。查样本，，得出口口噪声和和辐射噪噪声的声声功率级级。样本本上一般般仅提供供静压差差△ps为250Pa和500Pa的数据据，与本本实例的的△ps＝400－80＝320Pa工况况不符，，故取中中间插值值，8.2出出口噪声声末端装置置下游的的风管较较短且风风速较低低，设计计时可忽忽略直管管段的自自然衰减减量和管管内气流流再声噪噪声。进口口径mm最大风量m3/h出口噪声（dB）辐射噪声（dB）△ps＝320Pa△ps＝320Pa125250500100020004000125250500100020004000175103571736762565367605147474320012067068646154506757514645432251671777066625955716053484441末端装置置声功率率值表末端装置置下游风风管带有有一个弯弯头和一一个三通通，可从从相关手手册查得得这些部部件的自自然衰减减量；支风管与与送风散散流器之之间接有有2m左左右消声声软管，，其自然然衰减量量可从软软管生产产厂的产产品测试试报告中中查得；；送风散流流器配有有消声静静压箱，，消声静静压箱的的自然衰衰减量可可从有关关资料查查得。查图14-13得房间间常数20m2（取中中度混响响室）。。在考虑了了房间自自然衰减减和声功功率级与与声压级级转换后后，以房房间声压压级对照照房间等等响曲线线（见图图14-14）），可得得房间NC值等等于25，符合合该房间间声学计计算要求求（见表表17－－12））。未端装置置出口噪噪声计算算表表表17－12序号计算项目计算方法各倍频程1252505001000200040001末端声功率级dB据表17-117770666259552弯头自然衰减量查有关手册1575333三通自然衰减量查有关手册3333334软管自然衰减量查测试报告101418.530.530.5265送风静压箱查有关资料1010101010106房间自然衰减量查图14-146.36.36.36.36.36.37房间声压级1-2-3-4-5-746.731.721.27.26.26.78房间等响曲线NC查图14-15258.3辐辐射噪声声末端装置置产生的的辐射噪噪声从吊吊平顶静静压箱内内穿过吊吊平顶传传到空调调房间，，吊平顶顶起着隔隔声作用用。本实实例采用用常见的的13mm厚纸纸面石膏膏板，面面密度为为8.8kg/m2。。由表14-17查得吊吊平顶/静压箱箱/房间间衰减量量，结果果列于表表17-13。。房间声压压级对应应房间等等响曲线线（见图图14-15））NC30，符符合房间间声学计计算要求求（见表表17-12））。末端装置置辐射噪噪声计算算表表表17－－13序号计算项目计算方法各倍频程1252505001000200040001末端声功率级dB据表17-116760514747432吊平顶/静压箱/房间衰减量查表14-172125252727283房间声压级1-24645262020154房间等响曲线(NC)图14-15约30倍频程中中心频率率(Hz)图14-15声声压级——NC换换算图房间表面面积（m2）图14-13房房间常常数图14-14房房间自自然衰减减量计算算图（R为房间间常数））r/√a(r为为工作区区与声源源的距离离)房间常数数（m2）声压级——声功率率级(dB)倍频程声声压级（（dB））9.自动动控制设设计9.1变变风量末末端装置置控制各温度控控制区内内变风量量末端装装置的墙墙置式温温感器设设置在靠靠近内走走廊的内内墙上，，用于检检测室内内空气温温度并供供用户操操作；变风量末末端装置置根据室室内空气气温度与与设定温温度的偏偏差计算算出装置置一次风风量设定定值，根根据其与与一次风风量测量量值的偏偏差，比比例积分分调节装装置的一一次风送送风量；；变风量末末端装置置可就地地启停，，也可由由系统空空调器联联锁启停停，或由由中央BA系统统远程启启停；末端装置置控制采采用DDC控制制器。DDC控控制器应应在末端端装置生生产厂逐逐台组合合、调试试并整定定后作为为机电一一体化产产品送到到安装现现场；末端装置置DDC控制器器需与中中央BA监控系系统实现现下述信信号联系系：室内温度度检测值值与设定定值输出出，用于于BA系系统中央央管理；；且可接接受BA系统室室温再设设定；风量检测测值与设设定值输输出，用用于BA系统中中央管理理和系统统风量控控制。末端装置置运行状状态输出出，用于于BA系系统中央央管理；；且可接接受BA系统启启停信号号输入或或本系统统空调器器联锁信信号输入入。9.2变变风量空空调系统统控制系统风量量采用变变静压法法控制（（详见15.2.4节节）：根据各末末端装置置设定风风量之和和预设定定风机转转速；根据各末末端装置置阀位状状况微调调系统风风机转速速。根据送风风温度检检测值与与设定值值的偏差差，比例例积分调调节用于于冷却盘