摘要：變風(fēng)量系統(tǒng)有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)特性，加之空調(diào)系統(tǒng)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(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)缺少有效的分析計(jì)算手段。國(guó)內(nèi)變風(fēng)量系統(tǒng)的實(shí)踐正在興起，迫切需要可行、有效的輔助設(shè)計(jì)的分析方法。

　　關(guān)鍵詞：變風(fēng)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

　　1、引言

　　變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)于60年代在美國(guó)誕生，其基本原理是通過改變送入房間的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷。在當(dāng)今特別提倡節(jié)能和舒適性的條件下，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)正在逐漸被人們接收并得到應(yīng)用。

　　變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　*由于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是通過改變送入房間的風(fēng)量來適應(yīng)負(fù)荷的變化，而空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間的部分負(fù)荷下運(yùn)行，所以風(fēng)量的減少帶來了風(fēng)機(jī)能耗的降低。

　　*區(qū)別于常規(guī)的定風(fēng)量或風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，在每一個(gè)系統(tǒng)中的不同朝向房間，它的空調(diào)負(fù)荷的峰值出現(xiàn)在一天的不同時(shí)間，因此變風(fēng)量空調(diào)器的容量不必按全部冷負(fù)荷峰值疊加來確定，而只要按某一時(shí)間各朝向冷負(fù)荷之各的最大值來確定。這樣，變風(fēng)量空調(diào)器的冷卻能力及風(fēng)量比定風(fēng)量可風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)減少10-20%*變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，與風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)相比有明顯的好處是冷凍水管與冷凝水管不進(jìn)入建筑吊頂空間，因而免除了盤管凝水和霉變問題。

　　*系統(tǒng)的靈活性較好，易于改、擴(kuò)建，尤其適用于格局多變的建筑。盡管變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)有其特有的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中還是應(yīng)注意一些問題，以免其帶來的一些負(fù)面影響，同時(shí)，應(yīng)深入研究和探討變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)計(jì)理念。

　　2、空調(diào)系統(tǒng)

　　2.1、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是通過改變進(jìn)入房間的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷，當(dāng)房間低于設(shè)計(jì)額定負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)隨之減少送風(fēng)量，亦即降低了風(fēng)機(jī)的能耗。故變風(fēng)量系統(tǒng)比較適合多房間且負(fù)荷有一定變化的場(chǎng)合，如辦公、會(huì)議、展廳等；對(duì)于象大堂公共空間、影劇院等負(fù)荷變化較小的場(chǎng)合，采用變風(fēng)量系統(tǒng)的意義不大。所以，一般在以變風(fēng)量空調(diào)為主的大廈中。其大堂等公共空間還是以定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)為好。由于其場(chǎng)合一般都是高大空間。如果采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)其變風(fēng)量變小時(shí)，會(huì)改變氣流組織，影響空調(diào)系統(tǒng)的舒適性效果。

　　2.2、當(dāng)今國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其末端裝置以電動(dòng)節(jié)流式壓力無關(guān)型為主。該末端裝置可分為有帶風(fēng)機(jī)和不帶機(jī)兩種。帶風(fēng)機(jī)的末端裝置又可分為帶并聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置和帶串聯(lián)風(fēng)機(jī)的末端裝置，一般選用以后者為主。

　　圖1是典型的單風(fēng)道變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。在通常設(shè)計(jì)的大樓中，將空調(diào)平面分成內(nèi)外兩個(gè)區(qū)，以圍護(hù)結(jié)構(gòu)退深3-4米的周邊區(qū)域定為外區(qū)。其內(nèi)中心區(qū)域則為內(nèi)區(qū)。對(duì)內(nèi)區(qū)而言，其空間需常年冷負(fù)荷，而外區(qū)在夏、冬季需不同的冷、熱空調(diào)。由于內(nèi)區(qū)常年供冷，建議采用不帶風(fēng)機(jī)的末端裝置，其氣流組織亦比較容易保證空調(diào)舒適性要求。對(duì)于外區(qū)，則建議采用帶風(fēng)機(jī)的末端裝置，其出風(fēng)口設(shè)置再加熱器。在北方地區(qū)，其再加熱器以熱水盤管為主；而在南方地區(qū)，由于其加熱量較小，可以考慮利用富裕的夏季電動(dòng)制冷機(jī)組的用電裝機(jī)容量來設(shè)置電加熱器。在冬季空調(diào)運(yùn)行中，周邊區(qū)域的末端裝置將一次冷風(fēng)風(fēng)量調(diào)至最小值（其設(shè)定的最小值用來滿足將房間的最小新風(fēng)量），再由末端裝置出口處的加熱器加熱其空調(diào)送風(fēng)。如設(shè)計(jì)采用無風(fēng)機(jī)的末端裝置出口處的加熱器熱其空調(diào)送風(fēng)。如設(shè)計(jì)采用無風(fēng)機(jī)的末端裝置，則冬季最小送風(fēng)量將大大低于夏季運(yùn)行時(shí)的額定設(shè)計(jì)風(fēng)量，則勢(shì)必大大降低送風(fēng)口的出風(fēng)風(fēng)速，嚴(yán)重影響周邊區(qū)域的氣流組織。對(duì)于一定的外區(qū)冬季空調(diào)時(shí)的再加熱量，當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，則會(huì)提高其空調(diào)送風(fēng)溫度，同樣影響空調(diào)的舒適性效果。故外區(qū)一般采用帶風(fēng)機(jī)的末端裝置，則可完全避免以上兩大問題。通過風(fēng)機(jī)的作用，盡管一次風(fēng)量減少，由于二次回風(fēng)的補(bǔ)入，保證了送風(fēng)量，定于設(shè)計(jì)的額定風(fēng)量；同時(shí)由于送風(fēng)量的增加，降低了其它調(diào)送風(fēng)溫差。另外，由于末端裝置內(nèi)的風(fēng)機(jī)克服了其出風(fēng)處再加熱盤管的壓力，從而降低空調(diào)器出風(fēng)所需提供的靜馀壓。

　　2.3、還有一種設(shè)計(jì)思路，即內(nèi)外區(qū)全部無風(fēng)機(jī)的末端裝置，出口處也不用設(shè)置再加熱器，而在周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)下方另設(shè)立式風(fēng)機(jī)盤管。夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)，完全由變風(fēng)量末端裝置提供的送風(fēng)量來滿足內(nèi)外區(qū)的冷負(fù)荷要求；冬季空調(diào)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)區(qū)冷負(fù)荷空調(diào)仍由該區(qū)的變風(fēng)量末端裝置來提供，而外區(qū)的熱負(fù)荷空調(diào)則由周邊風(fēng)機(jī)盤管來提供，外區(qū)的變風(fēng)量末端裝置只提供其所需的新風(fēng)量。這種設(shè)計(jì)方法，由于避免了吊頂內(nèi)設(shè)置帶風(fēng)機(jī)制末端裝置，從而降低了該風(fēng)機(jī)帶來的噪聲問題，介同時(shí)由于周邊需另設(shè)立式風(fēng)機(jī)盤管，這勢(shì)必減少了空間的利用率，對(duì)室內(nèi)裝修也帶來了一定的影響。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)方法已不是真正意義上變內(nèi)量空調(diào)系統(tǒng)。

　　3、空氣處理

　　圖2是典型的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)冬季運(yùn)行時(shí)的空氣狀態(tài)變化圖，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各樓層的一次風(fēng)空調(diào)器只設(shè)冷卻盤管，而集中式新風(fēng)空調(diào)器設(shè)置冬季預(yù)熱盤管和加濕器。作為冬季運(yùn)行，新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)空調(diào)的預(yù)熱盤管加熱至O1或O2點(diǎn)，經(jīng)加濕處理后至E點(diǎn)，而后與樓層空調(diào)回風(fēng)混合后達(dá)到R點(diǎn)，再經(jīng)一次風(fēng)空調(diào)器的冷卻盤管處理至出風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)S.新風(fēng)加器可以采用等溫加濕和絕熱加濕兩種方法。由于新風(fēng)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(duì)于高壓葉噴霧加濕法，由于無法做到比例調(diào)節(jié)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)控制精度很差，故新風(fēng)加濕一般以采用乾飽和蒸汽等溫加濕為主。該空調(diào)系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)，新風(fēng)空調(diào)器不作任何處理過程由樓層空調(diào)器各自承擔(dān)，其空氣處理過程如圖3所示。這種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是，所有樓層空調(diào)器只設(shè)冷卻盤管，而由新風(fēng)空調(diào)器集中處理冬季室外新風(fēng)的加熱和加濕過程。這樣，簡(jiǎn)化了整個(gè)大樓的空調(diào)系統(tǒng)，也大大節(jié)約了系統(tǒng)的初投資費(fèi)用。但其缺點(diǎn)是，為了室內(nèi)新風(fēng)的集中加濕，必需先對(duì)其等濕加熱，而樓層空調(diào)器對(duì)其混風(fēng)空氣進(jìn)行冷卻處理才能達(dá)到空調(diào)所需的一次風(fēng)出風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。如此空氣處理過程，勢(shì)必產(chǎn)生空氣先加熱扣冷卻的抵消作用，造成大樓空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能耗的大量浪費(fèi)。