内外分区变风量低温送风空调系统设计分析

内外分区变风量低温送风空调系统设计分析

李璇

同方股份有限公司 100083

摘要：变风量空调系统在风机装机容量、运行能耗、温度分区独立控制、空调卫生与品质等方面具备显著性能优势。本文以某大厦中央空调系统项目为例，针对变风量低温送风技术与空调系统设计方案进行了大体分析，并探讨了变风量低温送风空调系统控制策略优化的具体思路，为空调系统的节能环保设计提供参考价值。

关键词：变风量；低温送风；内外分区

引言：变风量空调系统的工作原理是将空调装置设置在不同分区，在室内空间负荷发生变化时将变频调节送风机频率、改变送入室内的风量，使室内温度变化保持在稳定区间范围内。将变风量低温送风空调系统应用于商业建筑、办公楼等场所，能够有效营造舒适性室内环境、提高室内空气品质，并且满足节能环保要求。

1工程实例与变风量技术分析

1.1工程概况

以某大厦的空调系统为例，该大厦由南、北两栋主体建筑构成，总建筑面积为14.61万㎡，其中地上部分10.99万㎡、地下部分3.62万㎡；南楼建筑地上18层、地下2层，北楼建筑地上20层、地下2层，最大建筑高度为86m；建筑功能包含办公、酒店、电力生产调度等。该大厦的空调冷源为主机上游串联式内融冰蓄冷系统；标准层办公区选用全空气变风量系统和四管式风机盘管。系统采用内外分区设计，外区风机盘管承担外围护结构冷热负荷，夏季制冷冬季供暖；内区变风量低温送风空调系统承担内区人员灯光设备负荷和新风负荷，夏季供冷，过渡季节可加大新风量，系统选用单风道行变风量末端。通过实行内外分区设计，可有效调节内外不同分区的送风量，实现对内外分区负荷变化的有效调节，满足不同空调场所或区域的使用需求。

设备层设集中的转轮式新风换气机组，处理后的新风经变风量调节器将风量分配到各层空调机房，可根据室内需求改变新风送风量，节约新风处理能耗。

1.2变风量低温送风技术

低温送风技术主要指变风量空调系统依据实际负荷变化情况调节送入室内空间的风量，保障将室内温度变化控制在稳定范畴之内。通常采用低温送风主要利用冰蓄冷钢制蓄冰盘管融冰时能提供稳定的低温（通常2~3℃）乙二醇溶液,经板式换热器换热后提供3~5℃的低温冷冻水，将组合式空调机组一次送风温度控制在7-10°C范围内。利用该技术进行空调系统的设计，在保持相同供冷量的基础上可较常温送风系统节约30%-40%的送风量、降低20%-30%的运行能耗，使空调机组体积、风管尺寸同比减小，并且减少空调运行产生的噪声、提高空调舒适性与空气品质，具备良好的节能环保效益与应用价值。

2内外分区变风量低温送风空调系统设计方案与控制策略优化

2.1变风量低温送风空调系统设计

2.1.1低温送风系统设计

标准办公楼层变风量低温送风系统的总送风量为20000m³/h，组合式空调机组的进水、出水温度分别为7°C和12°C，在组合式空调机组上设有温度传感器，设置出风温度不超过12°C。将变风量控制系统设置在某一样板间室内，配备末端装置、压差传感器与变频装置用于调节具体的送风工况，结合室内负荷变化调节室内的低温送风量，并采用总风量与定静压控制方式实现对机组总送风量的控制，利用风机变频装置改变送风量。同时，低温送风系统可承担全部的新风负荷、室内潜热负荷与部分显热负荷。在设备层设有转轮式新风换气机、用于回收排风热量，并利用过滤器起到除灰、除菌作用。

2.1.2空调末端设计

根据房间或区域进行合理的分区，经负荷计算选型出匹配的风机盘管或变风量末端装置。外区选用风机盘管，冷热水供回水管采用同程布置方式。在内区，

如某一个分区负荷计算最大风量为1800m³/h,根据该选型出10寸变风量末端装置，将空调末端装置设置在吊顶内，在变风量末端装置选型上，依据办公场所应用需求在内区选用冷热型单风道变风量末端装置，夏季依靠系统送来的冷风实现供冷，在供冷工况下送风量可随室温增加而增加；在低温送风口选型上，结合变风量末端装置选用低温诱导风口，将低温空气（一次风）经喷嘴高速射出，在喷嘴周围形成负压，从而吸入室内空气（二次风）与低温空气相混合后，再由条形送风口贴附天花板送入室内。其能合适一次风量下可保证在送风温度低于室内空气露点温度8℃时，风口表面不凝露。贴附天花出流，避免了吹风冷感。且送风温度高于室内露点温度不会造成吊顶其他区域结露，工作区域平均风速小于0.3m/s，达到较高的舒适性。

2.2控制策略优化

2.2.1控制策略优化

首先在电机启动方式上，采用软启动控制方案，将变风量低温送风系统与蓄冷系统联动，分别用于降低供水与送风温度，缓解室内相对湿度较大的问题，有效防止结露。其次在送风功能设置上，通常系统将结合室内负荷变化情况进行最优送风温度的调节，依靠机房与末端装置联动的方式调节供水与送风温度，通过采用送风温度再设定方式，能够实现对机房控制策略的有效优化，依据设定送风温度与实测值的偏差调节电动水阀的开度，在合理范围内调节末端装置的一次风阀，保障室内空调区域的舒适度。最后在控制策略设计上，应采用定静压控制模式，保障变风量系统中至少存在一个风阀保持在规定开度以上，借此有效提升空调系统的节能效率。

2.2.2应用效益分析

通过针对变风量低温送风系统设计与控制策略进行优化，可有效把握负荷变化规律，将供冷空调负荷转移至电耗与电费较低的时间节点，在保障供冷效果的同时降低能耗、节约费用，并结合主机负荷性能、室外温度实时变化数值等参数，实现对不同负荷条件下主机供冷量与融冰供冷量的合理分配。将变风量低温送风系统的实际应用效果与常规空调系统进行比较，可以发现在负荷为100%、75%、50%与25%四种条件下，该系统的日运行耗电量同比分别节约4826kW/h、3137kW/h、4392kW/h和1627kW/h，运行电费同比分别可减少50.10%、35.78%、45.71%、22.3%，由此可以看出，该变风量低温送风空调系统可有效节约能耗与费用，具备良好的适用价值。

3.结语：当前社会公众对于办公、居住等场所的环境舒适度提出了更高的要求，利用变风量低温送风空调系统可有效调节空调的冷负荷，能够满足设备机房等特殊区域的空调需求，并且起到防止结露、提高室内舒适性、优化节能效果等多重作用，更好地提升变风量低温送风空调系统的使用性能。

参考文献：

[1]曹斌.变风量系统外区进深划分及对应风量特性[J].上海节能,2019,(6):487-491.

[2]梅雪萍.营房中央空调变风量自动控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2018,(11):114-116.