变风量空调系统工程设计(设计实例)

1.设计条件1.1建筑概况地点上海浦东陆家嘴地区层数地上40层、地下3层总建筑面积70000㎡建筑总高度180m用途出租办公楼(单一房产公司所有、分散用户租用、物业集中管理性质)结构钢筋混凝土框架1.2标准层概况建筑面积1800m2空调面积1465m2层高4.2m；室内吊平顶净高2.8m外窗玻璃：中空Low-E玻璃；遮阳系数SC=0.6；传热系数K=1.7℃外墙：窗、墙比为0.62；传热系数K=0.53℃外墙外窗铝板1.5mm膨胀聚苯板100mm玻璃幕墙（详右）外侧双层玻璃8+8mm空气层12mm内侧玻璃8mmLOW-E低辐射涂层0.76mm1.3空调冷、热源冷源离心式冷水机组3500kW×2台；螺杆式冷水机组1225kW×2台。热源油气两用热水锅炉2800kW×2台；水--水板式换热器5055kW×5台。水系统冷水系统：机组侧定流量系统，用户侧变流量系统；冷冻机房侧冷、热4管制；标准层空调机房侧单冷2管制；标准层空调，外区风机盘管机组季节性转换冷、热2管制。用户侧冷、热水温度：一次冷水6～12℃；二次冷水（29层以上及B3～14层风机盘管机组用）7～13℃；热水60～50℃。项目夏季冬季备注外区内区外区内区空气温度（℃）25252022参照表1-3空气相对湿度（％）5040最小新风量（m3/h·p）20按第11章方法计算平均人员密度（m2/人）8按空调面积计CO2浓度（％）≤0.1参照表1-3照明负荷指标（W/m2）18按空调面积计设备负荷指标（W/m2）50按空调面积计噪声指标（NC）≤351.4室内、外设计参数夏季：34℃/28.2℃；冬季:-4℃/75%；冬/夏季室外平均风速:3.1/3.2m/s。2.系统选择与设置2.1基本情况分析夏热冬冷地区，冬季外区需供热，外围护结构每米热负荷约200W/m常温电制冷冷机组无冰蓄冷系统避免采用价格昂贵且可能需进口的高诱导比低温送风口需保持较高的通风换气次数标准办公层空调机房比较狭小，变风量空调系统风量受限制确定采用常温变风量空调系统2.2系统比较后采用风机盘管+单风道系统系统要求系统选择和优点缺点低温送风/加热量200w/m/换气次数不变串联式风机动力型/气流组织好/新风效率高串联末端耗电大，有再热损失常温送风/加热量200w/m/换气次数可变并联式风机动力型/风机盘管+单风道系统无再热损失/冷热单风道系统并联末端耗电较大有再热损失/冷热单风道系统要分朝向/风机盘管+单风道系统有冷水管、占用空间常温送风/加热量100-200w/m/换气次数可变热水散热器+单风道系统无再热损失有热水管、占用空间常温送风/加热量100w/m/换气次数可变热水再热单风道系统/电再热单风道系统有热水管和再热损失/电热有节能、安全问题2.3系统设置数层或整幢大楼组成的大型系统；每层设一台空调器的中型系统；每层设多台空调器的小型系统。经分析采用“周边风机盘管，东、西两套内区单风道单冷型变风量空调系统”优点：东、西两个系统，可较好地跟踪朝向负荷变化、还可采用不同的送风温度，保证足够的送风量；风管半径较小、风管截面积较小，易于布置，系统从两侧集中回风，吊平顶内静压比较均匀。外区采用低矮式风机盘管，有利于冬季减小窗边区的温度梯度，防止冷气流下沉。低矮式风机盘管机组设置在楼板沟槽内，降低了窗台高度，增强了外窗的通透性。缺点：与每层设置一套的空调系统比较，初投资较高；由于空调机房设置在筒芯内，集中新风系统无法满足秋、冬、春三季全（变）新风供冷需求。3.内外分区与负荷风量计算3.1内外分区通透型Low-e玻璃，遮阳系数SC=0.6，大于《公共建筑节能设计标准》中规定的遮阳系数SC≤0.4/0.5（东、南、西向/北向），有窗边风机盘管送风等改善窗边热环境的措施(简易通风窗AFW)确定外区进深3.5m为中等进深型，其余部分可确定为内区。将划分好的内、外分区再细分成若干个空调区域3.2负荷与风量计算采用负荷计算软件对各空调区域的冷、热负荷进行逐时计算，并计算散湿量按外区的围护结构逐时冷、热负荷的最大值选择周边风机盘管；按相关内、外区内热冷负荷合计值选择内区变风量末端装置。作ε线交于相对湿度85％线，得送风温度15℃（不合适可调整室内相对湿度）LSNR回风温度25.6℃室内温度25.0℃送风温度15.0℃盘管出风温度13.1℃回风温升送风温差风机风管温升95%85%50%h=37.6kJ/kgSNh=50.2kJ/kg12345678空调区域温度控制区空调面积变风量末端装置风机盘管内热显冷负荷区域最大风量末端最大风量末端最小风量建筑冷负荷建筑热负荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外区东北1东14940--------3223585230241983内、外区内5东北1东19049405557401016330.5500.3970.1620.5550.5550.1670.167--外区东232----46821586内、外区内6东27032432213060.4280.1290.5570.167--外区东332----46821586内、外区内7东37032432213060.4280.1290.5570.167--外区东4东南24149--------5998556420323064内、外区内8东4东南210541496483167426170.6420.1660.2590.5340.6340.1600.160--外区会议27640600.4020.4020.12141131702东系统合计648398973.69东系统空调区域负荷及风量计算表12345678空调区域温度控制区空调面积变风量末端装置风机盘管内热显冷负荷区域最大风量末端最大风量末端最小风量建筑冷负荷建筑热负荷AQSGZGGMQCQH㎡Wkg/skg/skg/sWW外区东北2西北1西南1184632------------232317143543112427111571内、外区内1东北2西北1西南1901846325557659220218840.550.0650.2180.1870.510.510.1530.153--外区西南235431571内区内3西南27032432218840.4280.1870.6150.185--外区西南332----35431571内区内3西南37032432218840.4280.1870.6150.185--外区西南4东南13948--------4318610519153020内区内4西南4东南110539486483229625640.6420.2270.2540.5620.5620.1690.169--外区会议16734890.3450.3450.10484232897西系统合计649375463.72西系统空调区域负荷及风量计算表WQTTNSQhh1121212p1.01DQG1.01LQG12345678910室内最大全热冷负荷室内最大散湿量热湿比室内空气焓值送风焓值送风量风机温升风管温升回风温升QTWεhNhSGΔtFΔtDΔtLkWkg/skJ/kgkJ/kgkJ/kgkg/s℃℃℃计算公式或来源HDY软件查焓湿图东系统46.10.002222076650.237.63.661.70.20.57西系统48.00.002222162250.237.63.811.70.20.557.186.055.012120.11000121221TFptskghhQGSNT/66.36.372.501.46系统风量计算风机得热、风管温升及回风温升计算℃东、西侧空调系统负荷风量计算表4.变风量末端装置选型4.1风量计算一次风最大风量：根据各区域最大显热负荷计算（如东系统/东北1区）一次风最小风量：影响因素—新风分配（另行计算）、加热需求与气流组织要求（无）、末端装置风速传感器精度（校核计算）末端装置采用皮托管式风速传感器；8位模数转换器；0～375Pa气电转换器，最小动压ΔPM为7.6Pa末端装置最小风量校核计算表skgttQSNS/397.0)1525(01.101.4)(01.1GZ24D21.24D进口直径D进口面积A一次风最大风GZv=10～13m/s250Pa动压下风量G250放大系数F最小风速Vm一次风最小风量Gm㎜m2kg/sm3/sm/skg/s计算方法查图8-1φ175φ200φ2250.0240.03140.03970.2888～0.3740.377～0.4900.476～0.6200.3310.4330.5482.192.192.182.402.402.410.06910.09050.1148Fpm222504.20GAAvm0.01(2.5)0.1(25)1(250)(17)(170)(1700)(17000)风速传感器动压信号in.W.g.（Pa）风量cfm（m/h）37000(11900)3665(6231)2806(4770)2062(3505)1432(2434)1160(1972)916(1557)702(1193)515(876)358(609)229(389)1010010001000031英寸水柱(250Pa)动压时风量cfm（m/h）450400350300250225200175150125100进口尺寸（mm）5.新风设计5.1系统选择空调机房设置在核心筒内，无对外新、排风进出口。因此，需采用集中新风系统。为了避免新风管穿越核心筒，对应东、西两个变风量空调系统各设一个集中新风系统。每层利用新、排风定风量装置控制新、排风量。5.2区域新风量计算（略）6.风系统设计6.1风系统设计要点变风量系统常采用矩形风管和圆形风管，圆形风管多用于钢结构穿梁方式。本实例建筑物采用钢筋混凝土结构，风管系统采用矩形风管；变风量系统常用的风管布置形式有环状和枝状，环状布置易于压力平衡。本实例设置东侧、西侧两个系统，采用枝状风管系统布置形式；由于空调系统较小，采用等摩阻法进行风管设计；考虑到各房间回风的压力平衡，采用吊平顶静压箱集中回风；变风量末端装置一次风进口接管采用等径管连接，有4倍直径长度的直管段，保证末端装置一次风进口处风速传感器气流稳定；送风散流器与支管间设置静压箱，保证静压出风并起消声作用；送风静压箱与末端装置下游支管之间接2m左右消声软管，起消声和方便接管的作用，也可适应风口在安装时可适当移位。。6.2系统选择作为低速送风系统，空调送、回风管采用等摩阻法计算。由于东侧与西侧变风量系统仅负担内、外区的内热冷负荷，与室外气候与太阳辐射无关，因此可以按稳定的内热负荷来计算风量并叠加计算管径。6.3风管管径计算风系统最不利环路沿程阻力和局部阻力计算与定风量系统一样，此处从略。最不利环路管段1-22-33-44-55-66-77-0风量（m3/h）111016653330500166721108211082管径（㎜）320×250400×250500×320900×320100×3201000×4001000×400比摩阻（Pa/m）0.680.840.9660.7070.7441.041.04其他环路回风环路管段11-1010-99-88-712-13风量（m3/h）4021206120644109246管径（㎜）250×200320×250320×350630×3201000×400比摩阻（Pa/m）0.330.790.790.9570.746.4周边风机盘管机组设置7.空调器选型计算系统新风比（以东侧系统为例）：X=1871/11082=17％；空调器处理冷负荷：；冷却盘管进风参数：干球温度tc=25.6-0.17×（25.6-20）=24.6℃，湿球温度tcs=18.3℃考虑冷却盘管应有一定余量，盘管出风干球温度再低0.5℃，即为13.1-0.5=12.6℃，湿球温度为12.0℃。