变风量空调系统工程设计(设计实例)课件

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.设计条件1.1建筑概况1变风量空调系统工程设计(设计实例)课件21.3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。1.3空调冷、热源项目夏季冬季备注外区内区外区内区空气温度32.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.系统选择与设置2.2系统比较后采用风机盘管42.3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。

2.3系统设置5变风量空调系统工程设计(设计实例)课件6变风量空调系统工程设计(设计实例)课件73.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）

3.内外分区与负荷风量计算8变风量空调系统工程设计(设计实例)课件912345678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空调温度空调变风量末端装置风机盘管内热显区域1012345678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西系统空调区域负荷及风量计算表12345678空调温度控制区空调变风量末端装置风机盘管内热1112345678910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系统风量计算风机得热、风管温升及回风温升计算℃东、西侧空调系统负荷风量计算表

12345678910室内室内热湿比室内送风焓值送风量风机温124.变风量末端装置选型4.1风量计算一次风最大风量：根据各区域最大显热负荷计算（如东系统/东北1区）一次风最小风量：影响因素—新风分配（另行计算）、加热需求与气流组织要求（无）、末端装置风速传感器精度（校核计算）末端装置采用皮托管式风速传感器；8位模数转换器；0～375Pa气电转换器，最小动压ΔPM为7.6Pa

末端装置最小风量校核计算表

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8-1φ175φ200φ2250.0240.03140.03970.2888～0.3740.377～0.4900.476～0.6200.3310.4330.5482.192.192.182.402.402.410.06910.09050.11484.变风量末端装置选型进口直径进口面积一次风最135.新风设计5.1系统选择空调机房设置在核心筒内，无对外新、排风进出口。因此，需采用集中新风系统。为了避免新风管穿越核心筒，对应东、西两个变风量空调系统各设一个集中新风系统。每层利用新、排风定风量装置控制新、排风量。5.2

区域新风量计算（略）

5.新风设计146.风系统设计6.1风系统设计要点变风量系统常采用矩形风管和圆形风管，圆形风管多用于钢结构穿梁方式。本实例建筑物采用钢筋混凝土结构，风管系统采用矩形风管；变风量系统常用的风管布置形式有环状和枝状，环状布置易于压力平衡。本实例设置东侧、西侧两个系统，采用枝状风管系统布置形式；由于空调系统较小，采用等摩阻法进行风管设计；考虑到各房间回风的压力平衡，采用吊平顶静压箱集中回风；变风量末端装置一次风进口接管采用等径管连接，有4倍直径长度的直管段，保证末端装置一次风进口处风速传感器气流稳定；送风散流器与支管间设置静压箱，保证静压出风并起消声作用；送风静压箱与末端装置下游支管之间接2m左右消声软管，起消声和方便接管的作用，也可适应风口在安装时可适当移位。。6.风系统设计156.2系统选择作为低速送风系统，空调送、回风管采用等摩阻法计算。由于东侧与西侧变风量系统仅负担内、外区的内热冷负荷，与室外气候与太阳辐射无关，因此可以按稳定的内热负荷来计算风量并叠加计算管径。6.3风管管径计算 风系统最不利环路沿程阻力和局部阻力计算与定风量系统一样，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周边风机盘管机组设置6.2系统选择 风系统最不利环路沿程阻力和局部阻力计算与定风167.空调器选型计算系统新风比（以东侧系统为例）：X=1871/11082=17％；空调器处理冷负荷：；冷却盘管进风参数：干球温度tc=25.6-0.17×（25.6-20）=24.6℃，湿球温度tcs=18.3℃考虑冷却盘管应有一定余量，盘管出风干球温度再低0.5℃，即为13.1-0.5=12.6℃，湿球温度为12.0℃。风机选型:本实例采用单风机空调器，根据系统风量、风压情况，考虑到噪声、体积等因素，选择前向式离心风机。风机风量考虑10％设计余量：1.1×11082=12190m3/h；风机计算全压为1000Pa。电机功率Np应为每层7.空调器选型计算17系统新风比（以东侧系统为例）：X=1871/11082=17％；空调器设计参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1系统新风比（以东侧系统为例）：X=1871/11082=17188.变风量末端噪声计算8.1计算条件以东2通风分区为例，房间面积为102㎡；房间内表面积为324㎡；末端装置下游阻力为80Pa；主风管计算静压为400Pa，单风道型末端装置一次风进口直径Ф为225mm；末端装置的计算最大风量为0.557kg/s(1671m3/h)。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＝320Pa125250500100020004000125250500100020004000

1751035717367625653676051474743

2001206706864615450675751464543

2251671777066625955716053484441末端装置声功率值表8.变风量末端噪声计算最大风量m3/h出口噪声（dB）辐射噪19末端装置下游风管带有一个弯头和一个三通，可从相关手册查得这些部件的自然衰减量；支风管与送风散流器之间接有2m左右消声软管，其自然衰减量可从软管生产厂的产品测试报告中查得；送风散流器配有消声静压箱，消声静压箱的自然衰减量可从有关资料查得。查图14-13得房间常数20m2（取中度混响室）。在考虑了房间自然衰减和声功率级与声压级转换后，以房间声压级对照房间等响曲线（见图14-14），可得房间NC值等于25，符合该房间声学计算要求（见表17－12）。未端装置出口噪声计算表表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14-1525末端装置下游风管带有一个弯头和一个三通，可从相关手册查得这些208.3辐射噪声末端装置产生的辐射噪声从吊平顶静压箱内穿过吊平顶传到空调房间，吊平顶起着隔声作用。本实例采用常见的13mm厚纸面石膏板，面密度为8.8kg/m2。由表14-17查得吊平顶/静压箱/房间衰减量，结果列于表17-13。房间声压级对应房间等响曲线（见图14-15）NC30，符合房间声学计算要求（见表17-12）。末端装置辐射噪声计算表表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308.3辐射噪声末端装置辐射噪声计算表21倍频程中心频率(Hz)图14-15声压级—NC换算图

房间表面积（m2）图14-13房间常数图14-14房间自然衰减量计算图（R为房间常数）r/√a(r为工作区与声源的距离)房间常数（m2）声压级—声功率级(dB)倍频程声压级（dB）倍频程中心频率(Hz)房间表面积（m2）图14-14房间自229.自动控制设计9.1变风量末端装置控制各温度控制区内变风量末端装置的墙置式温感器设置在靠近内走廊的内墙上，用于检测室内空气温度并供用户操作；变风量末端装置根据室内空气温度与设定温度的偏差计算出装置一次风量设定值，根据其与一次风量测量值的偏差，比例积分调节装置的一次风送风量；变风量末端装置可就地启停，也可由系统空调器联锁启停，或由中央BA系统远程启停；末端装置控制采用DDC控制器。DDC控制器应在末端装置生产厂逐台组合、调试并整定后作为机电一体化产品送到安装现场；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.自动控制设计239.2变风量空调系统控制系统风量采用变静压法控制（详见15.2.4节）：根据各末端装置设定风量之和预设定风机转速；根据各末端装置阀位状况微调系统风机转速。

24根据送风温度检测值与设定值的偏差，比例积分调节用于冷却盘管的电动二通阀。电动二通阀的流量系数为：CV＝＝＝14.6

式中：W——冷却盘管的最大流量（取自表17-10），l/min；

G——流体的比重，水取1；

h——二通阀全开时压力降，与冷却盘管的压力降相同(取自表17-10)，kg/cm2；空气过滤器淤塞压差报警；回风温度检测显示空调器风机与冷却盘管调节阀、新、排风定风量装置联锁空调系统与中央BA监控系统实现下述信号联系：系统送风温度检测与设定值输出，用于BA系统中央管理，且可接受BA系统送风温度再设定；系统运行状态监测及启停控制；根据送风温度检测值与设定值的偏差，比例积分调节用于冷却盘管的25变风量空调系统工程设计(设计实例)课件269.3新风及排风系统控制系统风量控制采用定静压法，根据新、排风系统主风管内静压检测值与设定值的偏差变频调节新、排风机转速；根据新风送风温度检测值与设定值的偏差，比例积分调节用于冷、热水盘管的电动二通阀；新风空调器内空气过滤器淤塞报警；新风温湿度检测；新风风机与冷、热水调节阀，新风进风阀联锁；当新风出风温度低于3℃时，关闭新风进风阀，开启热水阀，实现防冻控制；新、排风系统与中央BA监控系统实现下述信号联系：系统送风温湿度检测值与设定值输出，用于BA系统中央管理，且可接受BA系统送风温、湿度再设定输入；系统运行状态监测及启停控制。