淺談辦公樓變風(fēng)量空調管理的論文

　　摘要：指出保證室內新風(fēng)量的三個(gè)控制環(huán)節——新風(fēng)總量、新風(fēng)分配量、新風(fēng)均勻性，著(zhù)重分析單風(fēng)機變風(fēng)量系統的新風(fēng)分配量問(wèn)題，并對目前的幾種解決方法進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞：室內空氣品質(zhì)（IAQ）變風(fēng)量系統新風(fēng)量新風(fēng)分配量

　　引言

　　隨著(zhù)人們對建筑物室內舒適性要求的提高，對建筑物室內空氣品質(zhì)（IAQ）的重視，空調系統為人們創(chuàng )造一個(gè)健康、良好的室內空氣環(huán)境，成為大家共同追求的目標�，F代建筑物室內裝修和家具涂料中可能含有有毒、有害的揮發(fā)性有機污染物（V.O.C）；室內人員產(chǎn)生CO2、異味等污染物，這些都需要向室內引入足夠的新風(fēng)，以稀釋室內污染物�，F代建筑物的密閉性大大提高，如果室內新風(fēng)量不足，室內污染物積聚、濃度增加，將使室內人員感到不適，工作效率降低，甚至使人生病，稱(chēng)謂“建筑物綜合癥”。因此，保證室內新風(fēng)量是空調系統設計時(shí)應該重視的問(wèn)題。

　　1保證室內新風(fēng)量的控制環(huán)節

　　1.1保證室內新風(fēng)量，首先，要選取合適的新風(fēng)量標準。上海國際航運大廈取30m3/h·人；久事大廈取30m3/h·人；上海金茂大廈取34m3/h·人。根據國內的設計規范，一般取30m3/h·人。

　　1.2保證室內新風(fēng)量需要控制3個(gè)環(huán)節：

　　a.新風(fēng)總量——控制整個(gè)系統的新風(fēng)量，滿(mǎn)足該空調系統所有服務(wù)區域的人員標準新風(fēng)量之和；

　　b.新風(fēng)分配量——控制送入系統各個(gè)末端服務(wù)區域的新風(fēng)量，滿(mǎn)足區域內人員的標準新風(fēng)量；

　　c.新風(fēng)均勻性——控制送給服務(wù)區域內所有人員新風(fēng)，滿(mǎn)足人員需求新風(fēng)量，避免區域內一部分人得到多于標準的新風(fēng)量，而另一部分人得到少于標準的新風(fēng)量。

　　1.3三個(gè)控制環(huán)節的關(guān)系如圖1所示。

　　1.4控制新風(fēng)均勻性，則要求處理好風(fēng)口布置，氣流組織問(wèn)題，復雜空間尚需對流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析�？刂齐y度較大（本文不做分析）。

　　2VAV系統中新風(fēng)量問(wèn)題

　　對于單風(fēng)機定風(fēng)量全空氣系統，和風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統，將系統新風(fēng)總量和新風(fēng)分配量，根據要求設定并調試好，也就控制了第一環(huán)節（新風(fēng)總量）和第二環(huán)節（新風(fēng)分配量）。而對于變風(fēng)量全空氣系統，送風(fēng)量隨負荷減小而減少，如何控制第一環(huán)節新風(fēng)總量，目前已有不少文章對此進(jìn)行了論述，本文著(zhù)重討論變風(fēng)量系統中新風(fēng)控制第二環(huán)節：新風(fēng)分配量。新風(fēng)分配量與室內負荷變化有關(guān)，以下分析設備、燈光和人員負荷變化和建筑負荷變化對新風(fēng)分配量的影響。

　　2.1設備、燈光和人員負荷變化對新風(fēng)分配量的影響

　　設備、燈光和人員負荷變化往往是由人員流動(dòng)而引起的，因此負荷與區域人數同步變化，即該區域送風(fēng)量與人員變化近似成正比。當區域人員減少，該區域末端實(shí)際送入新風(fēng)量GO與該區域末端所需送入新風(fēng)量GO.N的比值大于等于1時(shí)，則該區域新風(fēng)量滿(mǎn)足要求。反之，則該區域新風(fēng)量不滿(mǎn)足要求。

　　(1)式中:GT為末端的設計風(fēng)量；R為系統新風(fēng)比；RMIN為系統最小新風(fēng)比；K1：為人員減少時(shí)，末端服務(wù)區域送風(fēng)量與設計送風(fēng)量的比值。K1≤1；K2:為該區域人數與設計人數的比值。K2≤1；K1=（QA+QI）/（QA+QI。D）;K2=QI/QI。D；QA為該區域建筑負荷；QI為該區域設備、燈光和人員負荷；QI。D為該區域設計設備、燈光和人員負荷。

　　(2)由于K2≤1，則≥1。當QA=0時(shí)，該區域建筑負荷為零（如內區），則=1。

　　對于式(1)，因為≥1，又≥1，所以式(1)≥1，則區域新風(fēng)分配量滿(mǎn)足要求。同時(shí)由以上分析可知：對于外區，人員減少越多，K2越小，越大，該區域新風(fēng)分配量越富裕；對于內區，人員減少越多，區域送風(fēng)量越小，系統新風(fēng)比R越大，該區域新風(fēng)分配量越富裕。因此，設備、燈光和人員負荷變化一般不會(huì )造成新風(fēng)分配量不足的問(wèn)題。

　　2.2建筑負荷變化對新風(fēng)分配量的影響采用虛擬工程來(lái)說(shuō)明。

　　虛擬工程（見(jiàn)圖2）：內區面積900m2，外區面積900m2，內走道200m2，芯筒400m2。人員密度7m2/p。內外區采用一套單風(fēng)機變風(fēng)量系統，外區變風(fēng)量末端采用并聯(lián)型風(fēng)機動(dòng)力箱（ParallelFanTerminals）帶熱水盤(pán)管（1～2排），內區設單風(fēng)管變風(fēng)量末端（SingleDuctTerminalsVAV.T）。系統需求新風(fēng)總量7714m3/h，系統送風(fēng)量為30000m3/h。系統新風(fēng)總量由定風(fēng)量裝置來(lái)保證（見(jiàn)圖3。

　　2.3建筑負荷變化之一：年建筑負荷變化對新風(fēng)分配量產(chǎn)生的影響。

　　由于室外溫度變化，外區負荷隨之變化，由于內外區送風(fēng)參數相同，外區送風(fēng)量隨外區負荷發(fā)生變化，而內區送風(fēng)量不隨室外溫度變化。內外區的新風(fēng)分配比發(fā)生變化：當外區送風(fēng)量增加時(shí)，內區的新風(fēng)分配量不足，而外區新風(fēng)分配量過(guò)剩，為避免這種差異，我們將系統送風(fēng)量為70%時(shí)，內外區新風(fēng)分配比滿(mǎn)足要求。當送風(fēng)量由70%增大時(shí)，外區新風(fēng)供需比增大，最高達130%，當負荷減小時(shí)，外區送風(fēng)量減小，新風(fēng)量嚴重不足發(fā)生在系統送風(fēng)量為48%時(shí)，僅為需求新風(fēng)量的54%。詳細計算結果見(jiàn)表1。如內區面積所占比例放大，問(wèn)題更加嚴重；而內區正相反，當系統送風(fēng)量最大時(shí)，其新風(fēng)量為需求量的70%。系統送風(fēng)量為70%,新風(fēng)分配量滿(mǎn)足要求。系統送風(fēng)量為48%時(shí)，其新風(fēng)量為需求量的'146%。故如限制系統送風(fēng)量調幅在100%~60%，內區新風(fēng)量將控制在70%~117%的盈虧范圍內,外區新風(fēng)量將控制在130%~83%的盈虧范圍內。內外區新風(fēng)量供需關(guān)系詳見(jiàn)圖4。

　　表1送風(fēng)量（m3/h）新風(fēng)量（m3/h）

　　送風(fēng)量變化（%）內區外區內區內區得到需求（%）外區外區得到需求（%）

　　10010500195002700705014130

　　8510500150003176824538118

　　70105001050038571003857100

　　601050075004500117321483

　　561050063004821125289375

　　481050039005625146208954

　　2.4建筑負荷變化之二：日建筑負荷變化對新風(fēng)分配量的影響。（虛擬工程的外墻窗墻比為55%）

　　夏季由于東西向建筑負荷變化最大，因此僅分析東西向。東向外區從11：00開(kāi)始，新風(fēng)分配量出現不足現象，18：00時(shí)僅為需求新風(fēng)量的51%。而西向外區僅在8：00時(shí)，出現新風(fēng)分配量不足現象。詳細計算結果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，即使同一天，不同時(shí)刻，不同朝向的新風(fēng)分配量也存在嚴重問(wèn)題。建筑負荷占室內負荷比重較大的建筑，比如采用較大玻璃幕墻的建筑，此問(wèn)題更顯突出。

　　表2時(shí)刻—次風(fēng)量（m3/h）得到新風(fēng)量（m3/h）得到新風(fēng)量/需求新風(fēng)量（%）

　　東西東西東西

　　8：003939228213577861.270.73

　　10：0035613684112011591.051.08

　　12：002682390780211680.751.09

　　14：002779561976515470.711.44

　　16：002735694770617930.661.67

　　18：001640426554114070.511.31

　　3解決新風(fēng)分配量問(wèn)題的幾種辦法

　　3.1方法一，大空間辦公劃分采用隔斷*，不采用隔墻*。

　　由于采用隔斷，新風(fēng)量分配不均區域吊頂下空氣相通，共享新風(fēng)。新風(fēng)分配量問(wèn)題降為新風(fēng)均勻性問(wèn)題，可通過(guò)對氣流組織的改善，風(fēng)口布置的調整（圖一中c）來(lái)解決。本方法簡(jiǎn)便，無(wú)須改變空調系統，但內區和外區之間的隔斷受租售用戶(hù)裝修影響，有些工程較難保證能夠實(shí)行。如隔墻必須存在，可考慮采用其他方法。

　　3.2方法二，內外區分設空調機組（AHU）。

　　內外區分別設AHU后，內區和外區可能不會(huì )出現表1中內外區新風(fēng)量分配盈虧問(wèn)題，內外區新風(fēng)量依靠控制內外區系統新風(fēng)總量（圖1a）來(lái)保證。本方法只解決了內外區之間新風(fēng)量分配不均的問(wèn)題，對于外區之間新風(fēng)量分配不均的問(wèn)題仍無(wú)法解決。而且，本方法需設置兩臺AHU,一般將增加機房面積，增加吊頂內管道的交叉，影響層高。由于內區負荷變化不大，可采用定風(fēng)量空調系統；外區變風(fēng)量空調系統須進(jìn)行供冷供熱的模式轉換。

　　3.3方法三，設專(zhuān)用新風(fēng)機組。

　　專(zhuān)用新風(fēng)機組可采用定風(fēng)量，亦可采用變風(fēng)量系統。VAV末端廠(chǎng)商，有生產(chǎn)設專(zhuān)用新風(fēng)接口的VAV末端。如采用定風(fēng)量，為滿(mǎn)足不同季節、不同時(shí)刻、各個(gè)區域的新風(fēng)量，將增加空調能耗。因此，專(zhuān)用新風(fēng)機組多采用根據有害物濃度（一般采用CO2濃度）控制采用變風(fēng)量系統。本方法解決了內外區新風(fēng)量分配盈虧問(wèn)題和外區之間新風(fēng)量分配不均的問(wèn)題。當然，本方法將增加VAV末端的投資，增加大樓BAS的控制點(diǎn)數，有時(shí)由于人的嗅覺(jué)和綜合感覺(jué)能力比測試儀器靈敏，有時(shí)會(huì )出現即使室內已知有害物濃度均不超標，人員仍感不適的情況。一般，本方法也將增加機房面積，增加吊頂內管道的交叉，影響層高。

　　3.4方法四，增加系統新風(fēng)需求量，即增加新風(fēng)標準。

　　增加新風(fēng)標準，通過(guò)適當提高系統新風(fēng)比和冬季轉換風(fēng)量以保證系統內任何時(shí)刻所有人員均享有至少滿(mǎn)足衛生標準的新風(fēng)量來(lái)實(shí)現。一般，增加新風(fēng)量必然增加能耗，增加機組裝機容量和盤(pán)管處理能力，增加初投資，因此，新風(fēng)標準增加的數值須經(jīng)過(guò)詳細計算確定。ASHARE手冊IAQ章節中有詳細論述。計算復雜，對控制依賴(lài)性大。但如建筑所在地區，一年中大多數時(shí)間可利用新風(fēng)供冷，則本方法結合熱回收裝置使用，是可行的解決方法。

　　4結論

　　4.1保證室內的新風(fēng)量需要控制3個(gè)環(huán)節：新風(fēng)總量、新風(fēng)分配量和新風(fēng)均勻性。

　　4.2新風(fēng)分配量與室內負荷變化有關(guān)。設備、燈光和人員負荷變化一般不會(huì )造成新風(fēng)分配量不足的問(wèn)題。建筑負荷變化對新風(fēng)分配量的影響，以虛擬工程進(jìn)行了分析。對于單風(fēng)機變風(fēng)量系統，新風(fēng)總量能夠得以較好的控制，而新風(fēng)分配量的確存在問(wèn)題。根據對虛擬工程的計算結果：夏季外區最高負荷時(shí)得到新風(fēng)量高達130%（需求量為100%，下同），但內區得到新風(fēng)量卻只有70%，負荷較低時(shí)則相反，內區得到新風(fēng)量高達146%，但外區得到新風(fēng)量?jì)H為54%。從朝向影響分析：西向外區上午8：00得到新風(fēng)量只有73%，東向外區自中午12：00以后得到新風(fēng)量均小于100%，18：00只有51%。

　　4.3本文討論了4種解決方法，需結合實(shí)際工程特征來(lái)選擇具體處理辦法。筆者認為，就目前國內的經(jīng)濟狀況和大樓BAS的控制、調試水平而言，方法一應作為首選。方法一，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟。另外，限制變風(fēng)量調幅，也可達到較好的效果。

　　4.4對于設送回風(fēng)機的雙風(fēng)機變風(fēng)量系統，同樣也存在控制新風(fēng)量的問(wèn)題，本文亦可衍用至雙風(fēng)機變風(fēng)量系統。雙風(fēng)機變風(fēng)量系統的控制關(guān)鍵環(huán)節是新風(fēng)總量。

　　*隔斷為高度不到吊頂的劃分；隔墻為高度至吊頂或樓板的劃分。

　　參考文獻：

　　1趙榮義、范存養、薛殿華、錢(qián)以明編空氣調節（第三版）中國建筑工業(yè)出版社，1994

　　2陸耀慶主編，實(shí)用供熱空調設計手冊，中國建筑工業(yè)出版社，1993

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