連載 · 6 | 《變風量空調系統》——2.2變風量空調系統分區設計
2017-07-28
2.2變風量空調系統分區設計
2.2.1送風溫度選擇
一般常溫變風量系統送風溫度范圍為 12~16℃。對于安裝空間有限、要求提高空調 除濕能力、降低初投資和運行費用的項目，經綜合技術經濟性比較，可以采用較低的送 風溫度，如 6~11℃。地板送風變風量空調系統的送風溫度為 16~18℃。
空調系統分類及所需制冷劑溫度見表 2-2。
表 2-2空調系統分類及所需制冷劑溫度
當有不大于 6℃的低溫水可供利用時，采用低溫送風系統可以降低建筑層高、設備 投資和運行費用，以及提高房間熱舒適性。低溫送風往往結合變風量空調系統來實現。 送風溫度的確定是低溫送風系統設計的關鍵，對于低溫送風系統而言，如何確定最 優的設計送風溫度需要考慮諸多因素，如制冷機房能提供的冷水溫度，不同供水溫度對于制冷系統效率帶來的影響，室內要求的相對濕度，變風量末端類型和送風口形式等。 若冷源系統采用冰蓄冷，則還需考慮冰蓄冷系統的流程，系統能提供的冷水溫度范圍。 要確定一個最佳的設計送風溫度，可能需要很多復雜的綜合計算和對比。
應該指出，一個項目是否選擇采用低溫送風系統，需進行空調系統的綜合能耗分析。 對于常規冷源系統而言，為了增大送風溫差而選擇較低的送風溫度并非一定合理。一方 面，較低的送風溫度，可降低風機及供冷循環水泵的能耗；但另一方面，較低的制冷機 組供水溫度會降低機組的性能系數，甚至制冷機組增加的能耗會超過風機及水泵節約的 能耗。因此，常規冷源系統采用低溫送風系統時，其送風溫度需進行權衡分析。對于采 用冰蓄冷的系統，由于可以較便捷的獲得較低的送風溫度，因此，采用低溫送風系統可 以提高空調系統的整體能效。
2.2.2 系統分區和負荷計算
變風量空調系統設計的基本思路是對各類負荷進行分區計算。 第一步是內、外區負荷分區計算。內、外區空調負荷的差異并非變風量空調系統特有，在舒適度要求較高的大型公共建筑，均需合理進行內外分區。 第二步是不同溫度控制區域負荷計算。即不同朝向、不同功能和使用情況的溫控區域的負荷分區及計算。 第三步是系統分區負荷計算。在溫控區域負荷計算和分析的基礎上，根據空調負荷差異性，可以恰當地把空調系統劃分為若干個系統控制區域，也稱為空調系統分區。 分區的目的在于使空調系統能夠有效地跟蹤負荷變化，改善室內舒適度和降低空調系統能耗。根據建筑使用功能和負荷情況進行合適的系統分區對變風量空調系統設計非常重 要，是變風量空調系統設計中的一個關鍵環節，不同的系統分區直接影響變風量空調機組 的選型、末端裝置的選用、氣流組織的設計、風管和水管的布置、自控方式的選擇等。
1. 內、外分區
在許多項目，尤其是建筑進深比較大的項目中，往往需要根據空調負荷是否受到建筑圍護結構傳熱負荷的影響將整個建筑的空調區域劃分為內區和外區。外圍護結構負荷 一部分來自對流換熱，另一部分來自外窗、外墻內表面與人體及其他室內物體表面進行 的輻射換熱。而輻射換熱隨距離增加而減小，當某區域受外圍護結構的輻射換熱影響小 到可以忽略時，就可認為是內區。
實際項目中內外分區的界限，設計者一般是根據經驗而定。在歐洲和日本一般 進深超過 5m，則進行空調分區；國內一般情況下，進深超過 8m 時，進行分區；在 美國，空調分區系統中有外區面積越來越小的趨勢。分區的界限主要受室外氣象參數、 圍護結構熱工性能及內擾的影響，由于計算機等現代辦公設備的廣泛使用使得內區 的散熱也越來越大，這樣負荷受外圍護結構及室外參數的影響逐漸減少，因此適當 減小外區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， 不應使某一區域的換氣次數過大，外區的進深如果劃分得過窄的話，就可能使得外 區的空調送風換氣次數過大，從而產生吹風感，影響舒適度。一般建議，距離外墻 3~4m 的區域作為外區。
根據建筑平面布置和朝向不同，內、外區的劃分可分為以下幾種類型，如圖 2-1 所示。
圖 2-1 平面分區示例圖
