摘要：變風量系統有很強的動態特性，加之空調系統固有的非線性，使問題的解決變得非常困難。可目前這方面的研究還比較滯后，設計人員在設計時缺少有效的分析計算手段。國內變風量系統的實踐正在興起，迫切需要可行、有效的輔助設計的分析方法。

　　關鍵詞：變風量優化設計

　　1、引言

　　變風量空調系統于60年代在美國誕生，其基本原理是通過改變送入房間的風量來滿足室內變化的負荷。在當今特別提倡節能和舒適性的條件下，變風量空調系統正在逐漸被人們接收并得到應用。

　　變風量空調系統主要有以下幾個優點：

　　*由于變風量空調系統是通過改變送入房間的風量來適應負荷的變化，而空調系統大部分時間的部分負荷下運行，所以風量的減少帶來了風機能耗的降低。

　　*區別于常規的定風量或風機盤管系統，在每一個系統中的不同朝向房間，它的空調負荷的峰值出現在一天的不同時間，因此變風量空調器的容量不必按全部冷負荷峰值疊加來確定，而只要按某一時間各朝向冷負荷之各的最大值來確定。這樣，變風量空調器的冷卻能力及風量比定風量可風機盤管系統減少10-20%*變風量空調系統屬于全空氣系統，與風機盤管系統相比有明顯的好處是冷凍水管與冷凝水管不進入建筑吊頂空間，因而免除了盤管凝水和霉變問題。

　　*系統的靈活性較好，易于改、擴建，尤其適用于格局多變的建筑。盡管變風量空調系統有其特有的優點，但在實際設計中還是應注意一些問題，以免其帶來的一些負面影響，同時，應深入研究和探討變風量空調系統，進一步優化其設計理念。

　　2、空調系統

　　2.1、變風量空調系統是通過改變進入房間的風量來滿足室內變化的負荷，當房間低于設計額定負荷時，系統隨之減少送風量，亦即降低了風機的能耗。故變風量系統比較適合多房間且負荷有一定變化的場合，如辦公、會議、展廳等；對于象大堂公共空間、影劇院等負荷變化較小的場合，采用變風量系統的意義不大。所以，一般在以變風量空調為主的大廈中。其大堂等公共空間還是以定風量空調系統為好。由于其場合一般都是高大空間。如果采用變風量空調系統，當其變風量變小時，會改變氣流組織，影響空調系統的舒適性效果。

　　2.2、當今國內設計的變風量空調系統，其末端裝置以電動節流式壓力無關型為主。該末端裝置可分為有帶風機和不帶機兩種。帶風機的末端裝置又可分為帶并聯風機的末端裝置和帶串聯風機的末端裝置，一般選用以后者為主。

　　圖1是典型的單風道變風量空調系統。在通常設計的大樓中，將空調平面分成內外兩個區，以圍護結構退深3-4米的周邊區域定為外區。其內中心區域則為內區。對內區而言，其空間需常年冷負荷，而外區在夏、冬季需不同的冷、熱空調。由于內區常年供冷，建議采用不帶風機的末端裝置，其氣流組織亦比較容易保證空調舒適性要求。對于外區，則建議采用帶風機的末端裝置，其出風口設置再加熱器。在北方地區，其再加熱器以熱水盤管為主；而在南方地區，由于其加熱量較小，可以考慮利用富裕的夏季電動制冷機組的用電裝機容量來設置電加熱器。在冬季空調運行中，周邊區域的末端裝置將一次冷風風量調至最小值（其設定的最小值用來滿足將房間的最小新風量），再由末端裝置出口處的加熱器加熱其空調送風。如設計采用無風機的末端裝置出口處的加熱器熱其空調送風。如設計采用無風機的末端裝置，則冬季最小送風量將大大低于夏季運行時的額定設計風量，則勢必大大降低送風口的出風風速，嚴重影響周邊區域的氣流組織。對于一定的外區冬季空調時的再加熱量，當風量減少時，則會提高其空調送風溫度，同樣影響空調的舒適性效果。故外區一般采用帶風機的末端裝置，則可完全避免以上兩大問題。通過風機的作用，盡管一次風量減少，由于二次回風的補入，保證了送風量，定于設計的額定風量；同時由于送風量的增加，降低了其它調送風溫差。另外，由于末端裝置內的風機克服了其出風處再加熱盤管的壓力，從而降低空調器出風所需提供的靜馀壓。

　　2.3、還有一種設計思路，即內外區全部無風機的末端裝置，出口處也不用設置再加熱器，而在周邊圍護結構內側下方另設立式風機盤管。夏季空調運行時，完全由變風量末端裝置提供的送風量來滿足內外區的冷負荷要求；冬季空調運行時，內區冷負荷空調仍由該區的變風量末端裝置來提供，而外區的熱負荷空調則由周邊風機盤管來提供，外區的變風量末端裝置只提供其所需的新風量。這種設計方法，由于避免了吊頂內設置帶風機制末端裝置，從而降低了該風機帶來的噪聲問題，介同時由于周邊需另設立式風機盤管，這勢必減少了空間的利用率，對室內裝修也帶來了一定的影響。當然，這種設計方法已不是真正意義上變內量空調系統。

　　3、空氣處理

　　圖2是典型的變風量空調系統冬季運行時的空氣狀態變化圖，系統設計中，各樓層的一次風空調器只設冷卻盤管，而集中式新風空調器設置冬季預熱盤管和加濕器。作為冬季運行，新風經新風空調的預熱盤管加熱至O1或O2點，經加濕處理后至E點，而后與樓層空調回風混合后達到R點，再經一次風空調器的冷卻盤管處理至出風狀態點S.新風加器可以采用等溫加濕和絕熱加濕兩種方法。由于新風加濕量較大，故等溫加濕一般采用乾飽和蒸汽加濕法，而絕熱加濕法，對于高壓葉噴霧加濕法，由于無法做到比例調節，實際運行時控制精度很差，故新風加濕一般以采用乾飽和蒸汽等溫加濕為主。該空調系統夏季運行時，新風空調器不作任何處理過程由樓層空調器各自承擔，其空氣處理過程如圖3所示。這種設計方法的優點是，所有樓層空調器只設冷卻盤管，而由新風空調器集中處理冬季室外新風的加熱和加濕過程。這樣，簡化了整個大樓的空調系統，也大大節約了系統的初投資費用。但其缺點是，為了室內新風的集中加濕，必需先對其等濕加熱，而樓層空調器對其混風空氣進行冷卻處理才能達到空調所需的一次風出風狀態點。如此空氣處理過程，勢必產生空氣先加熱扣冷卻的抵消作用，造成大樓空調系統運行時能耗的大量浪費。