連載 · 6 | 《變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)》——2.2變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)
2017-07-28
2.2變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)
2.2.1送風(fēng)溫度選擇
一般常溫變風(fēng)量系統(tǒng)送風(fēng)溫度范圍為 12~16℃。對(duì)于安裝空間有限、要求提高空調(diào) 除濕能力、降低初投資和運(yùn)行費(fèi)用的項(xiàng)目，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，可以采用較低的送 風(fēng)溫度，如 6~11℃。地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度為 16~18℃。
空調(diào)系統(tǒng)分類及所需制冷劑溫度見表 2-2。
表 2-2空調(diào)系統(tǒng)分類及所需制冷劑溫度
當(dāng)有不大于 6℃的低溫水可供利用時(shí)，采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)可以降低建筑層高、設(shè)備 投資和運(yùn)行費(fèi)用，以及提高房間熱舒適性。低溫送風(fēng)往往結(jié)合變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 送風(fēng)溫度的確定是低溫送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)于低溫送風(fēng)系統(tǒng)而言，如何確定最 優(yōu)的設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度需要考慮諸多因素，如制冷機(jī)房能提供的冷水溫度，不同供水溫度對(duì)于制冷系統(tǒng)效率帶來(lái)的影響，室內(nèi)要求的相對(duì)濕度，變風(fēng)量末端類型和送風(fēng)口形式等。 若冷源系統(tǒng)采用冰蓄冷，則還需考慮冰蓄冷系統(tǒng)的流程，系統(tǒng)能提供的冷水溫度范圍。 要確定一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度，可能需要很多復(fù)雜的綜合計(jì)算和對(duì)比。
應(yīng)該指出，一個(gè)項(xiàng)目是否選擇采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)，需進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的綜合能耗分析。 對(duì)于常規(guī)冷源系統(tǒng)而言，為了增大送風(fēng)溫差而選擇較低的送風(fēng)溫度并非一定合理。一方 面，較低的送風(fēng)溫度，可降低風(fēng)機(jī)及供冷循環(huán)水泵的能耗；但另一方面，較低的制冷機(jī) 組供水溫度會(huì)降低機(jī)組的性能系數(shù)，甚至制冷機(jī)組增加的能耗會(huì)超過(guò)風(fēng)機(jī)及水泵節(jié)約的 能耗。因此，常規(guī)冷源系統(tǒng)采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，其送風(fēng)溫度需進(jìn)行權(quán)衡分析。對(duì)于采 用冰蓄冷的系統(tǒng)，由于可以較便捷的獲得較低的送風(fēng)溫度，因此，采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)可 以提高空調(diào)系統(tǒng)的整體能效。
2.2.2 系統(tǒng)分區(qū)和負(fù)荷計(jì)算
變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路是對(duì)各類負(fù)荷進(jìn)行分區(qū)計(jì)算。 第一步是內(nèi)、外區(qū)負(fù)荷分區(qū)計(jì)算。內(nèi)、外區(qū)空調(diào)負(fù)荷的差異并非變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)特有，在舒適度要求較高的大型公共建筑，均需合理進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)。 第二步是不同溫度控制區(qū)域負(fù)荷計(jì)算。即不同朝向、不同功能和使用情況的溫控區(qū)域的負(fù)荷分區(qū)及計(jì)算。 第三步是系統(tǒng)分區(qū)負(fù)荷計(jì)算。在溫控區(qū)域負(fù)荷計(jì)算和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷差異性，可以恰當(dāng)?shù)匕芽照{(diào)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)系統(tǒng)控制區(qū)域，也稱為空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)。 分區(qū)的目的在于使空調(diào)系統(tǒng)能夠有效地跟蹤負(fù)荷變化，改善室內(nèi)舒適度和降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。根據(jù)建筑使用功能和負(fù)荷情況進(jìn)行合適的系統(tǒng)分區(qū)對(duì)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重 要，是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不同的系統(tǒng)分區(qū)直接影響變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組 的選型、末端裝置的選用、氣流組織的設(shè)計(jì)、風(fēng)管和水管的布置、自控方式的選擇等。
1. 內(nèi)、外分區(qū)
在許多項(xiàng)目，尤其是建筑進(jìn)深比較大的項(xiàng)目中，往往需要根據(jù)空調(diào)負(fù)荷是否受到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷的影響將整個(gè)建筑的空調(diào)區(qū)域劃分為內(nèi)區(qū)和外區(qū)。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷 一部分來(lái)自對(duì)流換熱，另一部分來(lái)自外窗、外墻內(nèi)表面與人體及其他室內(nèi)物體表面進(jìn)行 的輻射換熱。而輻射換熱隨距離增加而減小，當(dāng)某區(qū)域受外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射換熱影響小 到可以忽略時(shí)，就可認(rèn)為是內(nèi)區(qū)。
實(shí)際項(xiàng)目中內(nèi)外分區(qū)的界限，設(shè)計(jì)者一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定。在歐洲和日本一般 進(jìn)深超過(guò) 5m，則進(jìn)行空調(diào)分區(qū)；國(guó)內(nèi)一般情況下，進(jìn)深超過(guò) 8m 時(shí)，進(jìn)行分區(qū)；在 美國(guó)，空調(diào)分區(qū)系統(tǒng)中有外區(qū)面積越來(lái)越小的趨勢(shì)。分區(qū)的界限主要受室外氣象參數(shù)、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能及內(nèi)擾的影響，由于計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代辦公設(shè)備的廣泛使用使得內(nèi)區(qū) 的散熱也越來(lái)越大，這樣負(fù)荷受外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室外參數(shù)的影響逐漸減少，因此適當(dāng) 減小外區(qū)的面積可以使溫度分布更均勻并減少不必要的能耗。但是，需要注意的是， 不應(yīng)使某一區(qū)域的換氣次數(shù)過(guò)大，外區(qū)的進(jìn)深如果劃分得過(guò)窄的話，就可能使得外 區(qū)的空調(diào)送風(fēng)換氣次數(shù)過(guò)大，從而產(chǎn)生吹風(fēng)感，影響舒適度。一般建議，距離外墻 3~4m 的區(qū)域作為外區(qū)。
根據(jù)建筑平面布置和朝向不同，內(nèi)、外區(qū)的劃分可分為以下幾種類型，如圖 2-1 所示。
圖 2-1 平面分區(qū)示例圖
