变风量空调系统设计及运行措施

变风量空调系统设计及运行措施

刘庆

上海建工一建集团有限公司，上海市 200000

摘要：市场化背景下，空调技术在办公楼、演播大厅、大型商场、宴会厅等建筑内得到普遍应用。空调智能控制系统是自动控制管理系统（BAS）的关键构成，设计节能便捷的空调控制方案，满足受众的个性化需求，极具经济价值和社会效益。变风量空调系统是从单风道定风量空调系统演变而来的，与定风量空调方式相比，由于系统的室内空气质量较好、空调区域温度可控、低温新风冷却节能等优势，在各类办公区域得到广泛应用。但因为变风量空调系统对控制技术的依赖性较高，科学实现变风量空调系统控制设计是该系统设计的重点，同时也是该系统是否成功的关键。

关键词：变风量；空调系统；设计；运行措施

1变风量空调系统控制的内容与特点

1.1变风量系统控制的内容

VAV系统软件是指一种根据规定而不是根据排风温度的变化来满足房间内温度、环境和湿度要求的方法。变风量空调系统通常通过离心风机调速、末端风量调节等方式实现，它是由多个控制端组成的系统软件，可以保证室温处于最佳状态。变风量控制系统是一个动态过程，通常依靠控制系统来实现室内空气质量的商品循环，如神经网络、控制器设计等。根据空调通风设备的效率比，通过调整建筑空调系统模式，加强其自控系统的运行管理，可以最大限度地发挥节能环保的实际效果。

1.2变风量控制系统的特点

变风量空调系统依靠固定的送风温度来调节送风量，以适应冷热负荷的变化。送风量的减少在一定程度上可降低风机输出功率的能耗，对环境保护和节能也起到了实际作用；可以单独控制房间的温度，避免低温过热现象。变风量空调系统是一种全空气系统，能够有效地改善室内的空气品质，送风量合理分配，降低送风机能耗，充分利用新风作冷源，达到环保、节能、降耗的目的。在空调系统中，当每个房间的负荷条件不同或其预设值不同时，最简单的控制措施是根据房间温度与预设值之间的差异来控制末端设备中的电动空气阀

2变风量空调系统设计

一般来说，全空气系统具有以下优点。（1）空气处理设备集中，易于管理和维护。（2）送风量大、服务范围广、通风充足和舒适性好，空气品质高（3）可设有专业过滤段，可有效过滤0.1%μM以上的微粒，降低病毒容量。（4）可集中对空气进行除湿加湿，提高房间舒适性。（5）中央空调冷凝水集中处理，不会影响客户。（6）在过渡季节，中央空调可以实现新风运行，节省能耗。

由于空气系统中所有房间的回风口都是连通的，因此，这种将回风混合处理并送至所有办公室和卧室的中央空调方式可能会加剧病毒传播的方式，造成极大的危害。因此，当一个空调系统负责几个房间时，应关闭回风，确保新风取自室外，禁止从机房、楼道、吊顶内取风，并在回风管或空调箱处使用安全有效的消毒装置。然而，我国各地的气象要素不同，因此本文就如何在不同气象要素下设计VAV空调系统以及如何在春季传染病发生时进行操作进行了探讨。

2.1夏热冬暖地区防控要求下VAV空调系统设计

对于冬暖夏热地区，设计应增加新风运行设计，宜设计新风运行方案或新风量不小于设计方案1.5倍的新风量。传染病期间，无论采暖要求如何，关键设计点的运行控制方法如下。（1）单台离心风机系统软件：确保新风阀全开，回风阀关闭。（2）配备机械设备排气系统的双离心风机系统软件或单离心风机软件：在关闭回风阀的前提下，打开新风阀和排烟风机。（3）当工程建筑必须制冷时，应尽可能降低机组进气口的预设温度，尽量使用新风作冷源。（4）同时，打开机械设备通风系统，增加卫生间机械设备的风量，即办公室卫生间和餐厅的通风系统正常打开并保持24小时。（5）如有可能，应同时打开窗扇，以确保房间内有较大的换气量。

常用的采用内外区均是单风道设备，如图所示：

示例：某恒基中心建设内容为 1 幢 24 层100 米南塔楼、1 幢 29 层 150 米北塔楼及 7 层商业裙楼，另设 5 层地下室。项目以商业办公、娱乐等为主要

功能。

项目北塔楼的主风管设计为环形，环形风管可均化并降低送风静压。项目进深 11.9 米，内外区各设一台空调机组，VAV 全部设计为单风道基本型。内外区分别设置了空调机组，可分别调整内外区的送风温度。尤其在冬季，负责给内区供风的 AHU，送风温度较低，消除内区的冷负荷，如设备的散热、人员的散热等；负责给外区供风的 AHU，送风温度较高，可消除外围护结构的热负荷。VAV 末端只采用单风道基本型即可，无需配置再热配件。

2.2夏热冬冷地区防控要求下VAV空调系统设计

对于夏热冬冷地区，设计方案中选择VAV系统软件进行夏季制冷，建议在系统分区内增加辅助再热进行冬季供暖；新风引入控制系统的设计必须保证新风运行或新风量不小于1.5倍运行的前提条件。具体操作规程如下。（1）如果夏热冬冷地区冬天温度较低，办公空间应使用预留电源插头，有效设置移动式电加热器。（主要用于已交付使用的现有建筑）。（2）VAV单离心风机系统软件：确保新风阀全开，并关闭回风阀；VAV双离心风机系统软件或带机械设备排气系统的单离心风机软件：在关闭回风阀的前提下，放大（或打开）新风阀和电动排气阀。（3）VAV系统软件用于直流新风工况下的供暖。设计方案中将排风量设置为新风量的1.5～2倍，并尽可能提高机组进气温度的预设值（减少排风量，风机盘管机组具有此能力），使新风能尽可能地承受建筑物的热耗。（4）如果有必要在新风管道中铺设电伴热系统，并采取耗电预防措施。（5）保持厕所的机械结构打开。如果有设计方案，其他机械设备的通风系统应保持打开。

华东地区常用的分朝向设置空调箱，内区采用单风道变风量末端，外区采用并联风机动力型辅助再热。如图所示：

示例：上海大悦城二期北 项目由中粮集团投资开发。 由总包单位中国建筑第二工程局有限公司、分包单位中建科工有限公司、上海一建集团有限公司等单位合作施工。项目由一栋 42 层、 200 米高的甲 A 级写字楼及风情商业街构成，写字楼总 体量约 95000 平方米，标准层面积达 2500 平方米。

项目内外区各设一台空调机组，VAV 全部设计为单风道基本型+并联风机动力型。内外区分别设置了空调机组，可分别调整内外区的送风温度。尤其在冬季，负责给内区供风的 AHU，送风温度较低，消除内区 的冷负荷，如设备的散热、人员的散热等；负责给外区供风的 AHU 当热量不足时，并联风机动力型会开启 辅助再热，可消除外围护结构的负荷。

2.3严寒/寒冷地区防控要求下VAV空调系统设计

对于寒冷地区，供暖设计方案中建议采用热管散热器供暖系统（或在值班供暖系统中使用热管散热器采暖系统并增加供暖能力）VAV空调系统。新风控制系统的设计必须保证新风运行或新风量不小于1.5倍运行的前提条件。具体操作规程如下。（1）加热操作主要由热管散热器加热系统控制。如果原设计方案中的热管散热器操作系统为值班供热系统，则应调整值班供热系统的设定温度，以提高供热能力（主要针对已交付使用的现有建筑）。（2）VAV单离心风机系统软件确保新风阀全开，回风阀关闭；VAV双离心风机系统软件（或配备机械设备排气系统的单离心风机软件）在关闭回风阀的前提下打开电动排气阀，并根据风机变频控制确定新风阀的开度。（3）VAV系统软件用于直流新风工况下的供暖。设计方案中将排风量设置为新风量的1.5～2倍，并尽可能提高机组进气温度的预设值（减少排风量，风机盘管机组具有此能力），使新风能尽可能地承受建筑物的热耗。（4）如果相关模式下室内温度不能达到16℃，则应逐渐减少引入新鲜空气，并控制冷空气渗入维护结构。（5）保持厕所的机械结构打开。如果有设计方案，其他机械设备的通风系统应保持打开。

常年供暖地区可考虑不分区，通过空调箱集中供暖，末端单风道调节即可。

2.4变风量空调设备的消杀装置设置

常见空调箱配置如下图所示：

鉴于疫情期间的特殊情况，可以增设如下几种消毒杀菌措施。

2.4.1紫外线杀菌

紫外线杀菌：对于设备空间较大的产品（如AHU/空气处理末端、商用新风机等），可通过安装紫外线灯来杀菌。250～260nm波长的紫外线可穿透病毒细胞，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致使病菌死亡。

紫外线同样能杀死健康细胞，因此，不能直接照射到人的皮肤以免受伤害，而且使用过程中会产生臭氧（波长200nm以下分解氧气），避免对室内人员产生次生伤害，因此不宜在办公时间长时间使用，建议在非工作时间开启。

2.4.2负离子杀菌

负离子杀菌：负离子发生器释放的负离子能使空气中病菌、烟尘、孢子、花粉、毛屑等微粒带电，再被放电集成装置吸附，其效果优于一般的过滤或吸附（如活性炭等材料）等纯物理方式。

通过负高压电源和尖端发射极放电，产生高电晕，高速地放出大量的电子（e–），而电子（e–）难以长时间存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子（O2）捕捉，从而生成空气负离子。

结论

空调系统设计思路及运行管理对策主要适用于办公建筑的变风量空调系统设计，其他公共建筑可依据其建筑功能及所采用的空调系统形式进行参考。防控期间VAV系统尽量实现直流新风运行，增加室内外的通风换气，采用中高效过滤及杀菌装置，定期检查维护空调系统的过滤杀菌设备，采用合理的消毒方式进行定期清洁消毒。

参考文献

[1]李明海，任庆昌，鲁娟，等.智能建筑变风量空调系统控制技术研究[J].中国科技信息，2020(20):72.

[2]常先问，冀兆良.智能控制技术在中央空调系统节能中的应用[J].建筑节能，2020,35(10):4-7+13.