摘要：变风量系统因为众多优点，被广泛用在一些高级办公楼内。本文主要分析了变风量空调系统的工作原理、主要构成和类型，并就变风量系统在超高层办公楼中的设计与应用进行了分析。
关键词：变风量系统；超高层；办公楼；设计
工程概况：
本工程为办公酒店商业综合体，包括两栋超高层塔楼高度分别为378.30米和298.75米，三栋高层办公楼、一栋高层酒店宴会厅、以及商业裙楼。高塔部分下部分为超高层办公楼，上部为酒店，总高度为378.30m，地下三层，地上79层。
空调冷源由区域集中冷站供应，空调冷冻水按高、低区设置。32层以下为低区水系统，32层以上为高区水系统。办公楼标准层采用变风量空调系统，内外分区各设置一台变风量空调机组，过渡季节可以实现全新风运行。
变风量（VAV）空调在国内外已得到广泛的运用，此系统最大的特点是可以根据空调区域各部分负荷的变化调节送风量，从而达到节能的目的。选择合适的变风量末端装置和控制方式对于空调系统的合理性、舒适性，以及运行的节能性和经济性有重要的意义。
1变风量空调系统概述
1.1变风量空调系统基本原理
变风量空调系统基本原理是根据室内空调负荷的变化或室内参数要求的改变，通过改变送入被控房间的风量来消除室内的冷、热负荷，保证房间的温度达到设定值并保持恒定。变风量集中空调系统，是相对于传统的定风量集中空调系统较先进的一种空调方式，减少送风量的同时降低空气处理机组的送风机转速及运行噪声，降低空调系统的能耗。由于变风量空调系统是全空气系统，在过渡季节可以大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，能大幅度减少制冷剂的能耗，亦可改善室内空气质量。
1.2变风量空调系统组成
变风量空调系统有各种类型，他们均由四个基本部分构成：变风量末端装置（变风量空调箱、房间温控器）、空气处理及输送设备、风管系统（新风、排风、送风、回风管道）及自动控制系统。
1.3变风量空调系统类型
根据变风量空调系统的形式，变风量空调系统有几种类型，单风道变风量空调系统、风机动力型变风量空调系统、单风道型组合式变风量空调系统、双风道型变风量空调系统。
2变风量系统在超高层办公楼的设计与应用
2.1风量系统末端装置的合理选择
办公楼楼层平面根据负荷变化的不同一般可分为内区和外区，由外墙、外窗等外围护结构向内4—6m的范围为外区，其余为内区。外区主要是办公区，而内区为走道、电梯厅和办公区，相对而言，外区对空气品质的要求更高。办公楼外区带电热的末端不宜用单阀板式，而须用风机驱动型。然而，是选择其中的串联机还是并联机，值得商榷。串联机可保证送入房间的风量不变。即不管阀门风量如何变化，室内的气流组织始终可保持设计状态，并保证合理的换气次数，而不会因室内负荷的变化而变化。再者，由于管道末端风机的作用，可降低对系统总管水力平衡的要求，这对目前市场千变万化需经常调整设计的现状极为有利。但是串联机的风机较大，噪音较高，在风机出口端需采取消音措施。并联机的风机只是在低冷负荷和采暖时开。由于一次风不经过风机，因此对管道水力平衡的要求较高。夏季，送入室内的风量随负荷的变化大范围波动，气流组织和换气次数也随之变化。
2.2总风量控制法与静压控制法的对比
（1）静压控制法
静压控制法分为定静压控制法和变静压控制法。定静压方法控制简单，但为保持空调送风管道中有较大的压力，使得风机耗能偏高，同时由于末端阀位多处于偏小状态，噪声问题比较突出；变静压方法能节省风机能耗，但控制较为复杂，调试难度大，并需要专业技术人员进行多次换季调试等。
采用变静压控制法的空调系统，设计人员要严格进行主风道、支风道的压力分配，对管道的长度、尺寸、走向和分布等都有严格的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但建筑物的结构、装修等对风道的设计有一定的限制，导致风道不能完全按设计施工图施工，增大了VAV系统的调节难度，影响了系统的正常运行。
（2）总风量控制法
总风量控制方式的变风量系统，不同于静压控制法，它是根据系统各末端风量之和与系统当前总风量相匹配的原理设计而成的。总风量控制方式在变风量系统中具有比静压控制更简单的结构，尤其是在末端采用风机代替风阀的方式，不采用静压调节，而是由末端实时的风量需求，采用数字信号传输及先进的控制软件，实施对风机的控制，避免使用压力检测装置，也不需要变静压控制时的末端阀位信号，容易实现控制系统的解耦。
总风量控制法在控制性能上具有快速、稳定的特点。这种控制方法与压力无关，控制系统的形式得到简化，因而不仅使系统的调试工作变得容易，同时也提高了控制系统的可靠性，减少了以后的维护工作量。
另外，由于VAV末端设备及控制系统已国产化，系统简单、调试方便和运行稳定，加之价格较低、服务方便和在国内有很多成功的实例，使得该系统逐步为人们所认识，成为符合中国国情的VAV空调系统。
2.3气流组织
变风量空调系统的风量是随房间负荷而变化的，在风量减小的情况下，气流的射程也会减小，因此要选择合适的风口。带自动调节装置的风口，在风量减小的情况下能保证出风速度，但控制复杂、造价高；普通的散流器不能改变截面大小，气流组织不是很理想。本设计结合建筑吊顶形式外区采用顶部风口送风并沿幕墙布置，内区采用灯槽式风口，内、外区均采用灯槽式风口吊顶回风，为上送上回的气流组织形式，最大程度地解决了风量减小所带来的气流扰动不足的问题。
2.4风管系统布置
传统的定风量空调系统的风管常采用枝状布置，从空调器到末端装置只有一条通道。而供水和供电系统常采用诸如环路的连接方式，从源头到用户之间有两个以上通道。这种环网技术也可用于变风量系统的设计。采用环形风管，从空调器到末端装置，送风可从两条以上的通道流动，从而降低并均化了送风管的静压值。降低静压又可使末端装置的噪声减小。环形风管还具备将来增加或调整末端装置位置的灵活性，故本项目变风量空调系统采用环形风管布置。
2.5新风量
VAV系统与新风量有关的内容主要表现在两个方面：
总新风量控制和新风量的分配。VAV的核心问题就是节能。所以要求系统必须能够充分利用室外自然条件，不断改变新回风的混合比，甚至全新风运行，以保证恒定的送风温度。VAV为全空气系统，新风量是随总风量按比例（即整个系统的新风比）送至建筑各部分的，也就是说，即使总新风量达到要求，有的房间也会新风量不足，而另一些房间则会新风量过大。实际上，此时是用新风过大房间的一部分回风作为了新风不足房间所需的新风。对此，在VAV末端装置上设置最小开度，使其不能无限关小甚至为0，以保证房间一定的送风量和新风量。
2.6卫生间排风
本办公楼卫生间等房间设集中排风，由竖井排至屋面。为补偿这部分排风设计中要求VAV末端送风量由室内与走廊间的负压来控制，为避免房间过冷，在VAV末端装置上增设再加热盘管，用以维持室内温度。实际运行时由于公共卫生间的门开启频繁，压差处于波动状态，VAV末端频繁调整，控制复杂，并且再热浪费了能源。简单易行的办法是由室内温度控制VAV系统送风量，由走廊给卫生间补风。
3设计应用的注意事项
选择变风量（VAV）空气处理机时，要考虑该设备所负担的房间由于功能的不同，同时使用系数小于1，故送风量小于变风量（VAV）终端箱送风量之和。
过渡季节利用自然冷源，新风口的尺寸设计时要考虑全新风运行。
用吊顶作为回风道，安装时要注意吊顶的保温性和密闭性。需特别注意的是吊顶回风道安装完毕要清理干净，保持清洁，避免回风过滤网堵塞影响空调效果。
参考文献：
[1]叶大法，杨国荣．变风量空调系统设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007．
[2]范存养．高层建筑空调设计及工程实录[M]．北京：中国建筑工业出版社，2014.
论文作者:邱平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/13
标签：风量论文; 空调系统论文; 静压论文; 变风量论文; 系统论文; 风管论文; 风机论文; 《基层建设》2017年第13期论文;