连载 · 4 | 《变风量空调系统》——1.3办公建筑常用空调系统
2017-07-14
1.3 办公建筑常用空调系统
现代办公性的建筑中的空调占建筑总空调面积的比重非常大。目前，这类建筑的空调方案大体上常用如下几种。
（1）分体式空调；
（2）vrf（变制冷剂流量）系统；
（3）风机盘管加新风系统；
（4）定风量空调系统（cav）；
（5）变风量空调系统（vav）。
1.3.1 分体式空调
分体式空调由室内机和室外机组成，分别安装在室内和室外，中间通过管路和电线 连接起来的空气调节器。安装方式有壁挂式、立柜式、吊顶式、嵌入式、落地式。
分体式空调具有如下优点：
（1）成本低、占地面积小、使用灵活；
（2）噪声低；
（3）安装检修方便；
（4）经济、实用、耐用。 分体式空调主要缺点：不够美观，甚至影响建筑造型，没有新风，室内空气品质较差。
1.3.2 vrf 系统
vrf（variable refrigerant flow）系统，为变制冷剂流量多联系统，即控制制冷剂流 通量并通过制冷剂的直接蒸发或直接冷凝来实现制冷或制热的空调系统。该系统出现始 于 20 世纪 80 年代，其特点是设计安装方便，布置灵活多变，占用空间小，使用方便； 相对于大型集中空调系统，其无大容量的风系统和水系统，输送能耗低，综合运行费 用低；制冷剂管路较长，制冷剂泄漏量较大；在新风量不能保证的情况下要考虑设置 新风系统。
1.3.3 风机盘管加新风系统
风机盘管加新风系统是最为常用的一种半集中式空调系统，由风机盘管和新风系统 组成。
风机盘管式空调系统由风机盘管机组、新风机组和冷热源供应系统组成。风机盘管 机组由风机、盘管和过滤器组成，它作为空调系统的末端装置，分散地装设在各个空调 房间内，可独立地对空气进行处理，而空气处理所需的冷热水则由空调机房集中制备， 通过供水系统提供给各个风机盘管机组。
该系统的新风系统方式有多种，主要有：靠室外空气渗入的自然补给新风、墙洞引 入的直接补给新风以及独立的新风处理系统。
风机盘管空调系统的主要优点：
（1）各空调区域的个别控制，温度满足个性化需求；
（2）风机能耗较小；
（3）布置、安装较为简单和方便。 风机盘管空调系统的主要缺点：由于机组设置在室内，受噪声限制，风机静压小，
不能使用高性能的过滤器，使得室内空气的洁净度不高；由于盘管排数一般只有 2~3 排， 去湿能力有限，较高的湿度影响人体的舒适性，同时也有益于微生物的生长；水系统的 供回水管包括冷凝水管道都需要引入室内，漏水问题是电气设备、纸质文件等潜在的威 胁；机组相对分散，维修工作量较大，且维修工作影响办公区的正常使用；过渡季节无 法实现全新风运行，节能性差。
1.3.4 定风量空调系统
早期欧美国家的办公建筑采用全空气定风量空调系统，在末端设置再热实现对空调 区域的温度和湿度控制。全空气系统的空气过滤等级高，去湿能力强，定风量系统也能 控制空调区域的新风量和换气次数，因此送入室内的空气品质好。其缺点在于各区域不 可单独控制，部分负荷时风机不能变频，设置再热末端的系统会因为冷热抵消而不节能。
定风量全空气系统由于其较好的空气品质、造价较低和控制简单等一系列优点而被 广泛的应用于大空间空调区域中。
1.3.5 变风量空调系统
由前所述，变风量空调系统的主要原理是根据室内负荷变化或室内要求参数的变化， 保持恒定送风温度，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求。由于建筑物 的负荷大部分时间处于部分负荷状态，因此，变风量系统减少送风量满足室内负荷需求 的方式大大地降低了风机能耗，实现了节能。
vav 系统有如下优点：
（1）节约风机运行能耗和减少风机装机容量。有关文献介绍，vav 系统与 cav 系 统相比可以节约风机耗能 30%~70%，对不同的建筑物同时使用系数可取 0.8 左右；
（2）可以实现各空调区域的个别控制，满足空调个性化需求；
（3）属于全空气系统，室内环境参数及空气品质可以得到有效的保证；
（4）系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑；
（5）相对于风机盘管系统无冷凝水引起的吊顶污染和军团菌问题；
（6）智能化程度高，可实现集中监控与在线优化运行。
虽然 vav 系统有很多优点，但是伴随着 vav 系统的应用，由于设计或施工、调试 不当造成很多系统或多或少地也暴露出一些问题。
从用户的角度看，主要有：
（1）缺少新风，换气次数少，室内人员感到憋闷；
（2）房间内正压或负压过大导致室外空气大量渗入，房门开启困难；
（3）室内噪声偏大（多为动力型末端）。
从运行管理方面看，主要有：
（1）系统运行不稳定，未达到设计目标参数及控制策略；
（2）节能效果不明显。
对于空调系统来说，实现空调区域的舒适性是首要追求的目标，但同时，在当代，
节能也已成为一个不可忽视的必须予以重视的主题。由于可以按照负荷变化进行风量及 冷量供给的按需调节，其在节能方面的理论可行性和实践潜力毋庸置疑，尽管在运行的 实际案例中或多或少的存在一些问题，但其应用前景在提倡节能的时代背景下还是趋于 乐观的，中国引入变风量系统的时间并不长，还需要在更多的实践中去积累变风量系统 的设计、施工、管理等方面的经验和规律。