变风量空调系统工程设计设计实例

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西系统空调调区域负荷荷及风量计计算表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系统风量计计算风机得热、、风管温升升及回风温温升计算℃东、西侧空空调系统负负荷风量计计算表4.变风量量末端装置置选型4.1风量量计算一次风最大大风量：根根据各区域域最大显热热负荷计算算（如东系系统/东北北1区）一次风最小小风量：影影响因素——新风分配配（另行计算）、加热需需求与气流流组织要求求（无）、末端装装置风速传传感器精度度（校核计算）末端装置采采用皮托管管式风速传传感器；8位模数转转换器；0～375Pa气电电转换器，，最小动压压ΔPM为7.6Pa末端装置最最小风量校校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.新风设设计5.1系统统选择空调机房设设置在核心心筒内，无无对外新、、排风进出出口。因此此，需采用用集中新风风系统。为了避免新新风管穿越越核心筒，，对应东、、西两个变变风量空调调系统各设设一个集中中新风系统统。每层利用新新、排风定定风量装置置控制新、、排风量。。5.2区域新风量量计算（略略）6.风系统统设计6.1风系系统设计要要点变风量系统统常采用矩矩形风管和和圆形风管管，圆形风风管多用于于钢结构穿穿梁方式。。本实例建建筑物采用用钢筋混凝凝土结构，，风管系统统采用矩形形风管；变风量系统统常用的风风管布置形形式有环状状和枝状，，环状布置置易于压力力平衡。本本实例设置置东侧、西西侧两个系系统，采用用枝状风管管系统布置置形式；由于空调系系统较小，，采用等摩摩阻法进行行风管设计计；考虑到各房房间回风的的压力平衡衡，采用吊吊平顶静压压箱集中回回风；变风量末端端装置一次次风进口接接管采用等等径管连接接，有4倍倍直径长度度的直管段段，保证末末端装置一一次风进口口处风速传传感器气流流稳定；送风散流器器与支管间间设置静压压箱，保证证静压出风风并起消声声作用；送风静压箱箱与末端装装置下游支支管之间接接2m左右右消声软管管，起消声声和方便接接管的作用用，也可适适应风口在在安装时可可适当移位位。。6.2系统统选择作为低速送送风系统，，空调送、、回风管采采用等摩阻阻法计算。。由于东侧与与西侧变风风量系统仅仅负担内、、外区的内内热冷负荷荷，与室外外气候与太太阳辐射无无关，因此此可以按稳稳定的内热热负荷来计计算风量并并叠加计算算管径。6.3风管管管径计算算风系统最不不利环路沿沿程阻力和和局部阻力力计算与定定风量系统统一样，此此处从略。。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周边边风机盘管管机组设置置7.空调器器选型计算算系统新风比比（以东侧侧系统为例例）：X=1871/11082=17％；空调器处理理冷负荷：：；冷却盘管进进风参数：：干球温度度tc=25.6-0.17×（25.6-20）=24.6℃℃，湿球温温度tcs=18.3℃考虑冷却盘盘管应有一一定余量，，盘管出风风干球温度度再低0.5℃，即即为13.1-0.5=12.6℃，，湿球温度为为12.0℃。风机选型:本实实例采用单风机空调调器，根据据系统风量量、风压情况，，考虑到噪噪声、体积等因素素，选择前前向式离心心风机。风机风量考考虑10％％设计余量量：1.1×11082=12190m3/h；风机计算全全压为1000Pa。电机功率Np应为每每层系统新风比比（以东侧侧系统为例例）：X=1871/11082=17％；空调器设计计参数汇总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.变风量量末端噪声声计算8.1计算算条件以东2通风风分区为例例，房间面面积为102㎡；房房间内表面面积为324㎡；末末端装置下下游阻力为为80Pa；主风管管计算静压压为400Pa，，单风道型型末端装置置一次风进进口直径查样本，得出口噪声和辐射噪声的声功率级。样本上一般仅提供静压差△ps为250Pa和500Pa的数据，与本实例的△ps＝400－80＝320Pa工况不符，故取中间插值，8.2出口噪声末端装置下游的风管较短且风速较低，设计时可忽略直管段的自然衰减量和管内气流再声噪声。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末端装置声声功率值表表末端装置下下游风管带带有一个弯弯头和一个个三通，可可从相关手手册查得这这些部件的的自然衰减减量；支风管与送送风散流器器之间接有有2m左右右消声软管管，其自然然衰减量可可从软管生生产厂的产产品测试报报告中查得得；送风散流器器配有消声声静压箱，，消声静压压箱的自然然衰减量可可从有关资资料查得。。查图图14-13得得房房间间常常数数20m2（（取取中中度度混混响响室室））。。在考考虑虑了了房房间间自自然然衰衰减减和和声声功功率率级级与与声声压压级级转转换换后后，，以以房房间间声声压压级级对对照照房房间间等等响响曲曲线线（（见见图图14-14）），，可可得得房房间间NC值值等等于于25，，符符合合该该房房间间声声学学计计算算要要求求（（见见表表17－－12））。。未端装置出出口噪声计计算表表表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辐射射噪声末端装置产产生的辐射射噪声从吊吊平顶静压压箱内穿过过吊平顶传传到空调房房间，吊平平顶起着隔隔声作用。。本实例采采用常见的的13mm厚纸面石石膏板，面面密度为8.8kg/m2。。由表14-17查得得吊平顶/静压箱/房间衰减减量，结果果列于表17-13。房间声压级级对应房间间等响曲线线（见图14-15）NC30，符合合房间声学学计算要求求（见表17-12）。末端装置辐辐射噪声计计算表表表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倍频程中心心频率(Hz)图14-15声压级级—NC换换算图房间表面积积（m2）图14-13房间间常数图14-14房间间自然衰减减量计算图图（R为房房间常数））r/√a(r为工作作区与声源源的距离)房间常数（（m2）声压级—声声功率级(dB)倍频程声压压级（dB）9.自动控控制设计9.1变风风量末端装装置控制各温度控制制区内变风风量末端装装置的墙置置式温感器器设置在靠靠近内走廊廊的内墙上上，用于检检测室内空空气温度并并供用户操操作；变风量末端端装置根据据室内空气气温度与设设定温度的的偏差计算算出装置一一次风量设设定值，根根据其与一一次风量测测量值的偏偏差，比例例积分调节节装置的一一次风送风风量；变风量末端端装置可就就地启停，，也可由系系统空调器器联锁启停停，或由中中央BA系系统远程启启停；末端装置控控制采用DDC控制制器。DDC控制器器应在末端端装置生产产厂逐台组组合、调试试并整定后后作为机电电一体化产产品送到安安装现场；末端装置DDC控制器需与中央BA监控系统实现下述信号联系：室内温度检测值与设定值输出，用于BA系统中央管理；且可接受BA系统室温再设定；风量检测值与设定值输出，用于BA系统中央管理和系统风量控制。末端装置运行状态输出，用于BA系统中央管理；且可接受BA系统启停信号输入或本系统空调器联锁信号输入。9.2变风风量空调系系统控制系统风量采采用变静压压法控制（（详见15.2.4节）：根据各末端端装置设定定风量之和和预设定风风机转速；；根据各末端端装置阀位位