變風量空調系統(tǒng)工程設計

1.設計條件

1.1建筑概況地點上海浦東陸家嘴地區(qū)層數(shù)地上40層、地下3層總建筑面積70000㎡建筑總高度180m用途出租辦公樓(單一房產公司所有、分散用戶租用、物業(yè)集中管理性質)結構鋼筋混凝土框架1.2標準層概況建筑面積1800m2空調面積1465m2層高4.2m；室內吊平頂凈高2.8m外窗玻璃：中空Low-E玻璃；遮陽系數(shù)SC=0.6；傳熱系數(shù)K=1.7℃外墻：窗、墻比為0.62；傳熱系數(shù)K=0.53℃1.3空調冷、熱源冷源離心式冷水機組3500kW×2臺；螺桿式冷水機組1225kW×2臺。熱源油氣兩用熱水鍋爐2800kW×2臺；水--水板式換熱器5055kW×5臺。水系統(tǒng)冷水系統(tǒng)：機組側定流量系統(tǒng)，用戶側變流量系統(tǒng)； 冷凍機房側冷、熱4管制； 標準層空調機房側單冷2管制； 標準層空調，外區(qū)風機盤管機組季節(jié)性轉換冷、熱2管制。用戶側冷、熱水溫度： 一次冷水6～12℃； 二次冷水（29層以上及B3～14層風機盤管機組用）7～13℃； 熱水60～50℃。

項目夏季冬季備注外區(qū)內區(qū)外區(qū)內區(qū)空氣溫度（℃）25252022參照表1-3空氣相對濕度（％）5040最小新風量（m3/h·p）20按第11章方法計算平均人員密度（m2/人）8按空調面積計CO2濃度（％）≤0.1參照表1-3照明負荷指標（W/m2）18按空調面積計設備負荷指標（W/m2）50按空調面積計噪聲指標（NC）≤351.4室內、外設計參數(shù)夏季：34℃/28.2℃；冬季:-4℃/75%；冬/夏季室外平均風速:3.1/3.2m/s。2.系統(tǒng)選擇與設置2.1基本情況分析夏熱冬冷地區(qū)，冬季外區(qū)需供熱，外圍護結構每米熱負荷約200W/m常溫電制冷冷機組無冰蓄冷系統(tǒng)避免采用價格昂貴且可能需進口的高誘導比低溫送風口需保持較高的通風換氣次數(shù)標準辦公層空調機房比較狹小，變風量空調系統(tǒng)風量受限制確定采用常溫變風量空調系統(tǒng)

2.2系統(tǒng)比較后采用風機盤管+單風道系統(tǒng)

系統(tǒng)要求系統(tǒng)選擇和優(yōu)點缺點低溫送風/加熱量>200w/m/換氣次數(shù)不變串聯(lián)式風機動力型/氣流組織好/新風效率高串聯(lián)末端耗電大，有再熱損失常溫送風/加熱量>200w/m/換氣次數(shù)可變并聯(lián)式風機動力型/風機盤管+單風道系統(tǒng)無再熱損失/冷熱單風道系統(tǒng)并聯(lián)末端耗電較大有再熱損失/冷熱單風道系統(tǒng)要分朝向/風機盤管+單風道系統(tǒng)有冷水管、占用空間常溫送風/加熱量100-200w/m/換氣次數(shù)可變熱水散熱器+單風道系統(tǒng)無再熱損失有熱水管、占用空間常溫送風/加熱量<100w/m/換氣次數(shù)可變熱水再熱單風道系統(tǒng)/電再熱單風道系統(tǒng)有熱水管和再熱損失/電熱有節(jié)能、安全問題2.3系統(tǒng)設置數(shù)層或整幢大樓組成的大型系統(tǒng)；每層設一臺空調器的中型系統(tǒng)；每層設多臺空調器的小型系統(tǒng)。經分析采用“周邊風機盤管，東、西兩套內區(qū)單風道單冷型變風量空調系統(tǒng)”優(yōu)點：東、西兩個系統(tǒng)，可較好地跟蹤朝向負荷變化、還可采用不同的送風溫度，保證足夠的送風量；風管半徑較小、風管截面積較小，易于布置，系統(tǒng)從兩側集中回風，吊平頂內靜壓比較均勻。外區(qū)采用低矮式風機盤管，有利于冬季減小窗邊區(qū)的溫度梯度，防止冷氣流下沉。低矮式風機盤管機組設置在樓板溝槽內，降低了窗臺高度，增強了外窗的通透性。缺點：與每層設置一套的空調系統(tǒng)比較，初投資較高；由于空調機房設置在筒芯內，集中新風系統(tǒng)無法滿足秋、冬、春三季全（變）新風供冷需求。

3.內外分區(qū)與負荷風量計算3.1內外分區(qū)通透型Low-e玻璃，遮陽系數(shù)SC=0.6，大于《公共建筑節(jié)能設計標準》中規(guī)定的遮陽系數(shù)SC≤0.4/0.5（東、南、西向/北向），有窗邊風機盤管送風等改善窗邊熱環(huán)境的措施(簡易通風窗AFW)確定外區(qū)進深3.5m為中等進深型，其余部分可確定為內區(qū)。將劃分好的內、外分區(qū)再細分成若干個空調區(qū)域3.2負荷與風量計算

采用負荷計算軟件對各空調區(qū)域的冷、熱負荷進行逐時計算，并計算散濕量按外區(qū)的圍護結構逐時冷、熱負荷的最大值選擇周邊風機盤管；按相關內、外區(qū)內熱冷負荷合計值選擇內區(qū)變風量末端裝置。作ε線交于相對濕度85％線，得送風溫度15℃

（不合適可調整室內相對濕度）

12345678空調區(qū)域溫度控制區(qū)空調面積變風量末端裝置風機盤管內熱顯冷負荷區(qū)域最大風量末端最大風量末端最小風量建筑冷負荷建筑熱負荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外區(qū)東北1東14940--------3223585230241983內、外區(qū)內5東北1東19049405557401016330.5500.3970.1620.5550.5550.1670.167--外區(qū)東232----46821586內、外區(qū)內6東27032432213060.4280.1290.5570.167--外區(qū)東332----46821586內、外區(qū)內7東37032432213060.4280.1290.5570.167--外區(qū)東4東南24149--------5998556420323064內、外區(qū)內8東4東南210541496483167426170.6420.1660.2590.5340.6340.1600.160--外區(qū)會議27640600.4020.4020.12141131702東系統(tǒng)合計648398973.69東系統(tǒng)空調區(qū)域負荷及風量計算表

12345678空調區(qū)域溫度控制區(qū)空調面積變風量末端裝置風機盤管內熱顯冷負荷區(qū)域最大風量末端最大風量末端最小風量建筑冷負荷建筑熱負荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外區(qū)東北2西北1西南1184632------------232317143543112427111571內、外區(qū)內1東北2西北1西南1901846325557659220218840.550.0650.2180.1870.510.510.1530.153--外區(qū)西南235431571內區(qū)內3西南27032432218840.4280.1870.6150.185--外區(qū)西南332----35431571內區(qū)內3西南37032432218840.4280.1870.6150.185--外區(qū)西南4東南13948--------4318610519153020內區(qū)內4西南4東南110539486483229625640.6420.2270.2540.5620.5620.1690.169--外區(qū)會議16734890.3450.3450.10484232897西系統(tǒng)合計649375463.72西系統(tǒng)空空調區(qū)域域負荷及及風量計計算表12345678910室內最大全熱冷負荷室內最大散濕量熱濕比室內空氣焓值送風焓值送風量風機溫升風管溫升回風溫升QTWεhNhSGΔtFΔtDΔtLkWkg/skJ/kgkJ/kgkJ/kgkg/s℃℃℃計算公式或來源HDY軟件查焓濕圖東系統(tǒng)46.10.002222076650.237.63.661.70.20.57西系統(tǒng)48.00.002222162250.237.63.811.70.20.55系統(tǒng)風量量計算風機得熱熱、風管管溫升及及回風溫溫升計算算℃東、西側側空調系系統(tǒng)負荷荷風量計計算表4.變風風量末端端裝置選選型4.1風風量計算算一次風最最大風量量：根據(jù)據(jù)各區(qū)域域最大顯顯熱負荷荷計算（（如東系系統(tǒng)/東東北1區(qū)區(qū)）一次風最最小風量量：影響響因素——新風分分配（另行計算算）、加熱熱需求與與氣流組組織要求求（無）、末端端裝置風風速傳感感器精度度（校核計算算）末端裝置置采用皮皮托管式式風速傳傳感器；；8位模模數(shù)轉換換器；0～375Pa氣電轉轉換器，，最小動動壓ΔPM為為7.6Pa末端裝置置最小風風量校核核計算表表進口直徑D進口面積A一次風最大風GZv=10～13m/s250Pa動壓下風量G250放大系數(shù)F最小風速Vm一次風最小風量Gm㎜m2kg/sm3/sm/skg/s計算方法查圖8-1φ175φ200φ2250.0240.03140.03970.2888～0.3740.377～0.4900.476～0.6200.3310.4330.5482.192.192.182.402.402.410.06910.09050.11485.新風風設計5.1系系統(tǒng)選擇擇空調機房房設置在在核心筒筒內，無無對外新新、排風風進出口口。因此此，需采采用集中中新風系系統(tǒng)。為了避免免新風管管穿越核核心筒，，對應東東、西兩兩個變風風量空調調系統(tǒng)各各設一個個集中新新風系統(tǒng)統(tǒng)。每層利用用新、排排風定風風量裝置置控制新新、排風風量。5.2區(qū)域新風風量計算算（略））6.風系系統(tǒng)設計計6.1風風系統(tǒng)設設計要點點變風量系系統(tǒng)常采采用矩形形風管和和圓形風風管，圓圓形風管管多用于于鋼結構構穿梁方方式。本本實例建建筑物采采用鋼筋筋混凝土土結構，，風管系系統(tǒng)采用用矩形風風管；變風量系系統(tǒng)常用用的風管管布置形形式有環(huán)環(huán)狀和枝枝狀，環(huán)環(huán)狀布置置易于壓壓力平衡衡。本實實例設置置東側、、西側兩兩個系統(tǒng)統(tǒng)，采用用枝狀風風管系統(tǒng)統(tǒng)布置形形式；由于空調調系統(tǒng)較較小，采采用等摩摩阻法進進行風管管設計；；考慮到各各房間回回風的壓壓力平衡衡，采用用吊平頂頂靜壓箱箱集中回回風；變風量末末端裝置置一次風風進口接接管采用用等徑管管連接，，有4倍倍直徑長長度的直直管段，，保證末末端裝置置一次風風進口處處風速傳傳感器氣氣流穩(wěn)定定；送風散流流器與支支管間設設置靜壓壓箱，保保證靜壓壓出風并并起消聲聲作用；；送風靜壓壓箱與末末端裝置置下游支支管之間間接2m左右消消聲軟管管，起消消聲和方方便接管管的作用用，也可可適應風風口在安安裝時可可適當移移位。。。6.2系系統(tǒng)選擇擇作為低速速送風系系統(tǒng)，空空調送、、回風管管采用等等摩阻法法計算。。由于東側側與西側側變風量量系統(tǒng)僅僅負擔內內、外區(qū)區(qū)的內熱熱冷負荷荷，與室室外氣候候與太陽陽輻射無無關，因因此可以以按穩(wěn)定定的內熱熱負荷來來計算風風量并疊疊加計算算管徑。。6.3風風管管徑徑計算風系統(tǒng)最最不利環(huán)環(huán)路沿程程阻力和和局部阻阻力計算算與定風風量系統(tǒng)統(tǒng)一樣，，此處從從略。最不利環(huán)路管段1-22-33-44-55-66-77-0風量（m3/h）111016653330500166721108211082管徑（㎜）320×250400×250500×320900×320100×3201000×4001000×400比摩阻（Pa/m）0.680.840.9660.7070.7441.041.04其他環(huán)路回風環(huán)路管段11-1010-99-88-712-13風量（m3/h）4021206120644109246管徑（㎜）250×200320×250320×350630×3201000×400比摩阻（Pa/m）0.330.790.790.9570.746.4周周邊風機機盤管機機組設置置7.空調調器選型型計算系統(tǒng)新風風比（以以東側系系統(tǒng)為例例）：X=1871/11082=17％％；空調器處處理冷負負荷：；；冷卻盤管管進風參參數(shù)：干干球溫度度tc=25.6-0.17×（25.6-20）=24.6℃，濕濕球溫度度tcs=18.3℃考慮冷卻卻盤管應應有一定定余量，，盤管出出風干球球溫度再再低0.5℃，，即為13.1-0.5=12.6℃，濕球溫度度為12.0℃℃。風機選型型:本本實例例采用單風機空空調器，，根據(jù)系系統(tǒng)風量量、風壓情況況，考慮慮到噪聲聲、體積等因因素，選選擇前向向式離心心風機。。風機風量量考慮10％設設計余量量：1.1××11082=12190m3/h；風機計算算全壓為為1000Pa。電機功率率Np應應為每層層系統(tǒng)新風風比（以以東側系系統(tǒng)為例例）：X=1871/11082=17％％；空調器設設計參數(shù)數(shù)匯總總風量新風量機外靜壓風機表面冷卻器電源功率冷量水溫進風參數(shù)出風參數(shù)面風速m3/hm3/hPaV-Ф-HzkWkW℃DB/℃WB/℃DB/℃WB/℃m/s東側系統(tǒng)110821871400380-3-507.555.46/1224.618.312.612.02.5西側系統(tǒng)111751836400380-3-507.555.96/1224.618.312.612.02.5表面冷卻器過濾器單位風量耗功率噪聲減振方式數(shù)量備注工作壓力最大水壓降水量形式效率MPakPam3/hW/(m3/h)dB（A）臺東側系統(tǒng)1.6≤407.9板式初效+袋式中效G3+F60.68彈簧1西側系統(tǒng)1.6≤408.00.47彈簧18.變風風量末端端噪聲計計算8.1計計算條件件以東2通通風分區(qū)區(qū)為例，，房間面面積為102㎡㎡；房間間內表面面積為324㎡㎡；末端端裝置下下游阻力力為80Pa；；主風管管計算靜靜壓為400Pa，，單風道道型末端端裝置一一次風進進口直徑徑Ф為225mm；末末端裝置置的計算算最大風風量為0.557kg/s(1671m3/h)。查樣本，，得出口口噪聲和和輻射噪噪聲的聲聲功率級級。樣本本上一般般僅提供供靜壓差差△ps為250Pa和500Pa的數(shù)據(jù)據(jù)，與本本實例的的△ps＝400－80＝320Pa工況況不符，，故取中中間插值值，8.2出出口噪聲聲末端裝置置下游的的風管較較短且風風速較低低，設計計時可忽忽略直管管段的自自然衰減減量和管管內氣流流再聲噪噪聲。進口口徑mm最大風量m3/h出口噪聲（dB）輻射噪聲（dB）△ps＝320Pa△ps＝320Pa125250500100020004000125250500100020004000175103571736762565367605147474320012067068646154506757514645432251671777066625955716053484441末端裝置置聲功率率值表末端裝置置下游風風管帶有有一個彎彎頭和一一個三通通，可從從相關手手冊查得得這些部部件的自自然衰減減量；支風管與與送風散散流器之之間接有有2m左左右消聲聲軟管，，其自然然衰減量量可從軟軟管生產產廠的產產品測試試報告中中查得；；送風散流流器配有有消聲靜靜壓箱，，消聲靜靜壓箱的的自然衰衰減量可可從有關關資料查查得。查圖14-13得房間間常數(shù)20m2（取中中度混響響室）。。在考慮了了房間自自然衰減減和聲功功率級與與聲壓級級轉換后后，以房房間聲壓壓級對照照房間等等響曲線線（見圖圖14-14）），可得得房間NC值等等于25，符合合該房間間聲學計計算要求求（見表表17－－12））。未端裝置置出口噪噪聲計算算表表表17－12序號計算項目計算方法各倍頻程1252505001000200040001末端聲功率級dB據(jù)表17-117770666259552彎頭自然衰減量查有關手冊1575333三通自然衰減量查有關手冊3333334軟管自然衰減量查測試報告101418.530.530.5265送風靜壓箱查有關資料1010101010106房間自然衰減量查圖14-146.36.36.36.36.36.37房間聲壓級1-2-3-4-5-746.731.721.27.26.26.78房間等響曲線NC查圖14-15258.3輻輻射噪聲聲末端裝置置產生的的輻射噪噪聲從吊吊平頂靜靜壓箱內內穿過吊吊平頂傳傳到空調調房間，，吊平頂頂起著隔隔聲作用用。本實實例采用用常見的的13mm厚紙紙面石膏膏板，面面密度為為8.8kg/m2。。由表14-17查得吊吊平頂/靜壓箱箱/房間間衰減量量，結果果列于表表17-13。。房間聲壓壓級對應應房間等等響曲線線（見圖圖14-15））NC30，符符合房間間聲學計計算要求求（見表表17-12））。末端裝置置輻射噪噪聲計算算表表表17－－13序號計算項目計算方法各倍頻程1252505001000200040001末端聲功率級dB據(jù)表17-116760514747432吊平頂/靜壓箱/房間衰減量查表14-172125252727283房間聲壓級1-24645262020154房間等響曲線(NC)圖14-15約30倍頻程中中心頻率率(Hz)圖14-15聲聲壓級——NC換換算圖房間表面面積（m2）圖14-13房房間常常數(shù)圖14-14房房間自自然衰減減量計算算圖（R為房間間常數(shù)））r/√a(r為為工作區(qū)區(qū)與聲源源的距離離)房間常數(shù)數(shù)（m2）聲壓級——聲功率率級(dB)倍頻程聲聲壓級（（dB））9.自動動控制設設計9.1變變風量末末端裝置置控制各溫度控控制區(qū)內內變風量量末端裝裝置的墻墻置式溫溫感器設設置在靠靠近內走走廊的內內墻上，，用于檢檢測室內內空氣溫溫度并供供用戶操操作；變風量末末端裝置置根據(jù)室室內空氣氣溫度與與設定溫溫度的偏偏差計算算出裝置置一次風風量設定定值，根根據(jù)其與與一次風風量測量量值的偏偏差，比比例積分分調節(jié)裝裝置的一一次風送送風量；；變風量末末端裝置置可就地地啟停，，也可由由系統(tǒng)空空調器聯(lián)聯(lián)鎖啟停停，或由由中央BA系統(tǒng)統(tǒng)遠程啟啟停；末端裝置置控制采采用DDC控制制器。DDC控控制器應應在末端端裝置生生產廠逐逐臺組合合、調試試并整定定后作為為機電一一體化產產品送到到安裝現(xiàn)現(xiàn)場；末端裝置置DDC控制器器需與中中央BA監(jiān)控系系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)下述信信號聯(lián)系系：室內溫度度檢測值值與設定定值輸出出，用于于BA系系統(tǒng)中央央管理；；且可接接受BA系統(tǒng)室室溫再設設定；風量檢測測值與設設定值輸輸出，用用于BA系統(tǒng)中中央管理理和系統(tǒng)統(tǒng)風量控控制。末端裝置置運行狀狀態(tài)輸出出，用于于BA系系統(tǒng)中央央管理；；且可接接受BA系統(tǒng)啟啟停信號號輸入或或本系統(tǒng)統(tǒng)空調器器聯(lián)鎖信信號輸入入。9.2變變風量空空調系統(tǒng)統(tǒng)控制系統(tǒng)風量量采用變變靜壓法法控制（（詳見15.2.4節(jié)節(jié)）：根據(jù)各末末端裝置置設定風風量之和和預設定定風機轉轉速；根據(jù)各末末端裝置置閥位狀狀況微調調系統(tǒng)風風機轉速速。根據(jù)送風風溫度檢檢測值與與設定值值的偏差差，比例例積分調調節(jié)用于于冷卻盤