连载 · 6 | 《变风量空调系统》——2.2变风量空调系统分区设计
2017-07-28
2.2变风量空调系统分区设计
2.2.1送风温度选择
一般常温变风量系统送风温度范围为 12~16℃。对于安装空间有限、要求提高空调 除湿能力、降低初投资和运行费用的项目，经综合技术经济性比较，可以采用较低的送 风温度，如 6~11℃。地板送风变风量空调系统的送风温度为 16~18℃。
空调系统分类及所需制冷剂温度见表 2-2。
表 2-2空调系统分类及所需制冷剂温度
当有不大于 6℃的低温水可供利用时，采用低温送风系统可以降低建筑层高、设备 投资和运行费用，以及提高房间热舒适性。低温送风往往结合变风量空调系统来实现。 送风温度的确定是低温送风系统设计的关键，对于低温送风系统而言，如何确定最 优的设计送风温度需要考虑诸多因素，如制冷机房能提供的冷水温度，不同供水温度对于制冷系统效率带来的影响，室内要求的相对湿度，变风量末端类型和送风口形式等。 若冷源系统采用冰蓄冷，则还需考虑冰蓄冷系统的流程，系统能提供的冷水温度范围。 要确定一个最佳的设计送风温度，可能需要很多复杂的综合计算和对比。
应该指出，一个项目是否选择采用低温送风系统，需进行空调系统的综合能耗分析。 对于常规冷源系统而言，为了增大送风温差而选择较低的送风温度并非一定合理。一方 面，较低的送风温度，可降低风机及供冷循环水泵的能耗；但另一方面，较低的制冷机 组供水温度会降低机组的性能系数，甚至制冷机组增加的能耗会超过风机及水泵节约的 能耗。因此，常规冷源系统采用低温送风系统时，其送风温度需进行权衡分析。对于采 用冰蓄冷的系统，由于可以较便捷的获得较低的送风温度，因此，采用低温送风系统可 以提高空调系统的整体能效。
2.2.2 系统分区和负荷计算
变风量空调系统设计的基本思路是对各类负荷进行分区计算。 第一步是内、外区负荷分区计算。内、外区空调负荷的差异并非变风量空调系统特有，在舒适度要求较高的大型公共建筑，均需合理进行内外分区。 第二步是不同温度控制区域负荷计算。即不同朝向、不同功能和使用情况的温控区域的负荷分区及计算。 第三步是系统分区负荷计算。在温控区域负荷计算和分析的基础上，根据空调负荷差异性，可以恰当地把空调系统划分为若干个系统控制区域，也称为空调系统分区。 分区的目的在于使空调系统能够有效地跟踪负荷变化，改善室内舒适度和降低空调系统能耗。根据建筑使用功能和负荷情况进行合适的系统分区对变风量空调系统设计非常重 要，是变风量空调系统设计中的一个关键环节，不同的系统分区直接影响变风量空调机组 的选型、末端装置的选用、气流组织的设计、风管和水管的布置、自控方式的选择等。
1. 内、外分区
在许多项目，尤其是建筑进深比较大的项目中，往往需要根据空调负荷是否受到建筑围护结构传热负荷的影响将整个建筑的空调区域划分为内区和外区。外围护结构负荷 一部分来自对流换热，另一部分来自外窗、外墙内表面与人体及其他室内物体表面进行 的辐射换热。而辐射换热随距离增加而减小，当某区域受外围护结构的辐射换热影响小 到可以忽略时，就可认为是内区。
实际项目中内外分区的界限，设计者一般是根据经验而定。在欧洲和日本一般 进深超过 5m，则进行空调分区；国内一般情况下，进深超过 8m 时，进行分区；在 美国，空调分区系统中有外区面积越来越小的趋势。分区的界限主要受室外气象参数、 围护结构热工性能及内扰的影响，由于计算机等现代办公设备的广泛使用使得内区 的散热也越来越大，这样负荷受外围护结构及室外参数的影响逐渐减少，因此适当 减小外区的面积可以使温度分布更均匀并减少不必要的能耗。但是，需要注意的是， 不应使某一区域的换气次数过大，外区的进深如果划分得过窄的话，就可能使得外 区的空调送风换气次数过大，从而产生吹风感，影响舒适度。一般建议，距离外墙 3~4m 的区域作为外区。
根据建筑平面布置和朝向不同，内、外区的划分可分为以下几种类型，如图 2-1 所示。
图 2-1 平面分区示例图