关于Ws值计算解析

关于Ws值计算解析近年国家在节能上实行的力度越来越大，除了大力推行绿色建筑外，还对常规节能措施进行了更严格的要求。2015年到2016年间国家相继修编了《公共建筑节能设计标准》，重庆市也跟进修编了《公共建筑节能（绿色建筑）设计标准》、《绿色生态住宅（绿色建筑）小区建设技术规程》、《居住建筑节能65%（绿色建筑）设计标准》，从规范修编力度上感受到了主管部门对节能和绿色的态度。从规范条文上不仅能感受到对大方向上节能的从严把控，设置在传统的领域通风机上也有进一步的要求；其只要体现在风机的Ws值的计算和限定上。由于新老规范对Ws值的计算方法不一致，在实际工作中造成了部分误区。下面本人将就Ws值的计算做一些阐述，供大家探讨。一、老版规范对Ws值的规定。首先看看2005版《公共建筑节能设计标准》对风机Ws值的规定。其条文表述如下：5.3.26空气调节风系统的作用半径不宜过大。风机的单位风量耗功率（Ws）应按下式计算，并不应大于表5.3.26中的规定。Ws=P/（3600ηt）（5.3.26）式中：Ws——单位风量耗功率[W/(m3/h)]；P——风机风压(Pa)；ηt——包含风机、电机及传动效率在内的总效率(％)；表5.3.26风机的单位风量耗功率限值[W/(m3/h)]系统形式办公建筑商业、旅馆建筑粗效过滤粗、中效过滤粗效过滤粗、中效过滤两管制定风量系统0.420.480.460.52四管制定风量系统0.470.530.510.58两管制变风量系统0.580.640.620.68四管制变风量系统0.630.690.670.74普通机械通风系统0.32注：1普通机械通风系统中不包括厨房等需要特定过滤装置的房间的通风系统；2严寒地区增设预热盘管时，单位风量耗功率可增加0.035[W/(m3/h)]；3当空气调节机组内采用湿膜加湿方法时，单位风量耗功率可增加0.053[W/(m3/h)]。其条文解释如下：5.3.26考虑到目前国产风机的总效率都能达到52%以上，同时考虑目前许多空调机组已开始配带中效过滤器的因素，根据办公建筑中的两管制定风量空调系统、四管制定风量空调系统、两管制变风量空调系统、四管制变风量空调系统的最高全压标准分别为900Pa、1000Pa、1200Pa、1300Pa，商业、旅馆建筑中分别为980Pa、1080Pa、1280Pa、1380Pa，以及普通机械通风系统600Pa，计算出上述Ws的限值。但考虑到许多地区目前在空调系统中还是采用粗效过滤的实际情况，所以同时也列出这类空调送风系统的单位风量耗功率的数值要求。在实际工程中，风系统的全压不应超过前述要求，实际上是要求通风系统的作用半径不宜过大，如果超过，则应对风机的效率应提出更高的要求。对于规格较小的风机，虽然风机效率与电机效率有所下降，但由于系统管道较短和噪声处理设备的减少，风机压头可以适当减少。据计算，由于这个原因，小规格风机同样可以满足大风机所要求的Ws值。由于空调机组中湿膜加湿器以及严寒地区空调机组中通常设有的预热盘管，风阻力都会大一些，因此给出了的单位风量耗功率（Ws）的增加值。需要注意的是，为了确保单位风量耗功率设计值的确定，要求设计人员在图纸设备表上都注明空调机组采用的风机全压与要求的风机最低总效率。二、新版规范对Ws值的规定。新版2015版《公共建筑节能设计标准》对风机Ws值的计算给出了新的计算方法。其条文表述如下：4.3.22空调风系统和通风系统的风量大于10000m3／h时，风道系统单位风量耗功率(Ws)不宜大于表4.3.22的数值。风道系统单位风量耗功率(Ws)应按下式计算：Ws=P/（3600XηCDXηF）（4.3.22）式中：Ws——风道系统单位风量耗功率[W/(m3/h)]；P——空调机组的余压或通风系统风机的风压(Pa)；ηCD——电机及传动效率(％)，ηCD取0.855；ηF——风机效率(％)，按设计图中标注的效率选择。表4.3.22风道系统单位风量耗功率Ws[W/(m3/h)]系统形式Ws限值机械通风系统0.27新风系统0.24办公建筑定风量系统0.27办公建筑变风量系统0.29商业、酒店建筑全空气系统0.30其条文解释如下：4.3.22在执行过程中发现，本标准2005版中风机的单位耗功率的规定中对总效率ηt和风机全压的要求存在一定的问题：1设计人员很难确定实际工程的总效率ηt；2对于空调机组，由于内部组合的变化越来越多，且设计人员很难计算出其所配置的风机的全压要求。这些都导致实际执行和节能审查时存在一定的困难。因此进行修改。由于设计人员并不能完全掌控空调机组的阻力和内部功能附件的配置情况。作为节能设计标准，规定Ws的目的是要求设计师对常规的空调、通风系统的管道系统在设计工况下的阻力进行一定的限制，同时选择高效的风机。近年来，我国的机电产品性能取得了较大的进步，风机效率和电机效率得到了较大的提升。本次修订按照新的风机和电机能效等级标准的规定来重新计算了风道系统的Ws限值。在计算过程中，将传动效率和电机效率合并后，作为后台计算数据，这样就不需要暖通空调的设计师再对此进行计算。首先要明确的是，Ws指的是实际消耗功率而不是风机所配置的电机的额定功率。因此不能用设计图(或设备表)中的额定电机容量除以设计风量来计算Ws。设计师应在设计图中标明风机的风压(普通的机械通风系统)或机组余压(空调风系统)P，以及对风机效率ηF的最低限值要求。这样即可用上述公式来计算实际设计系统的Ws，并和表4.3.23对照来评判是否达到了本条文的要求。三、Ws值规范条文演变分析1在2005版《公共建筑节能设计标准》编制实施时，风机能效的限定规范为《通风机能效限定值及技能评价值》GB19761-2005；但此规范在2009年时进行了改版，且修改了名字，变为了《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009；规范仅使用了4年时间。2015版《公共建筑节能设计标准》编制时采用了后者，即2015版规范条文说明中的参照的新规范。2在对两则规范计算公式比较中可发现，其实公式的形式并未发生变化，可用下列公式把两者等同起来（式中字母意义引用原条文）ηt=ηCDXηF公式一式中：ηt——包含风机、电机及传动效率在内的总效率(％)；ηCD——电机及传动效率(％)，ηCD取0.855；ηF——风机效率(％)，按设计图中标注的效率选择。根据《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009中表1表2中数据，标准中效率最为55和59，且只有2处，之后其余风机效率均高于60；当风机效率为61时按照上式计算得总效率为52.155%，即对应了2005版节能规范条文说明中“目前国产风机的总效率都能达到52%以上”的描述。其实质在公式上，真正变化的是将P的选值向实际工程运用更贴近。由于P值的选取变化以及国家本身对节能要求的提高导致了Ws的限值的变化。3根据《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009条文，在确定风机效率时，应计算下列数据：由于设计师很难获取相应风机的叶轮外径以及各类修正参数，按照上述方法进行查表选取风机效率有一定的难度，且难以适应工程设计的特点。由此可见2015版《公共建筑节能设计标准》条文说明“设计师应在设计图中标明风机的风压(普通的机械通风系统)或机组余压(空调风系统)P，以及对风机效率ηF的最低限值要求。”描述欠妥当，设计师不能完全写出满足《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009要求的风机效率限值。但为了满足节能要求，个人认为可分两步走：首先，作为设计师，所写风机效率不得小于《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009中表格限值对应风机号的最小值；其次，厂家提供的风机在风机自身参数上，起风机效率应能满足《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009中表格的要求；两者在效率上就高不就低。4对《通风机能效限定值及技能评价值》GB19761-2005和《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009风机能效表格对比发现，后者增加了风机能效等级，共分为3级。其中最高级为1级，3及为最低级，2级为节能评价值。四、Ws值的计算及表述对于Ws值计算，本人建议在设备表中标注两项，其中一项为“风机效率”，另一项为“Ws值”；其中风机效率填写按照上诉第三点进行执行，例如选取8号风机时，效率填写不应低于59。效率选取后再根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015第4.3.22条进行计算。但计算时应注意，如果是重庆项目，由于《公共建筑节能（绿色建筑）设计标准》DBJ50-052-2016对风机效率做了更严规定。条文如下：4.1.8供暖通风空调系统的风机，其设计工况下的效率值不应低于现行国家标准《通风机能效限定值及能效等级》GB19761中的节能评价值；供暖通风空调系统的风机水泵，其设计工况下的能效值不应低于现行国家标准《清水离心泵能效限定值及能效等级》GB19762中的节能评价值。节能评价值即为2级能效的风机，其效率限值高于国标要求。