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摘要：如今，随着人们对生活工作环境的品质要求越来越高，以及构建节约型社会目标的提出，现代建筑中空调工程的系统选择变得尤为重要，它会直接影响到现代办公建筑的整体节能与舒适性。近年来，变风量空调技术在设计理念、控制方法和空调设备等方面逐步成熟，变风量空调系统的应用在我国发展迅速，有效提高了办公建筑室内环境品质，给建筑节能也带来了可观的经济效益。基于此，本文主要针对办公建筑中变风量空调系统的节能与舒适性进行了分析探讨，以供参阅。

关键词：变风量空调系统；自动控制；节能；舒适

引言

我国幅员辽阔，地跨多个气候区，自然条件复杂，空调形式应用也多种多样。目前国内大中型办公建筑中比较常用的空调系统有风机盘管加新风系统、全空气定风量空调系统、全空气变风量空调系统。虽然每个空调系统都有着其独特之处，但随着社会不断发展，人们需求不断提高，为了既改善室内空气品质，提高室内热舒适性，同时又能减少能量损失，实现节能降耗，办公建筑空调系统也在不断探索着出路。作为有着舒适和节能双重优势的变风量空调系统，它融合了定风量系统与风机盘管系统的优点，又克服了它们各自的不足，形成其独特的特点，下面主要对变风量空调系统进行研究，对比分析其节能及舒适性特点。

一、变风量空调系统简述

变风量空调系统亦称为VAV空调系统，是系统保持恒定送风参数，利用改变送入室内的送风量来实现对室内温度调节的全空气空调系统。与定风量空调系统相比，VAV空调系统最主要的特点就是每个空调房间的送风入口处安装一个VAV末端装置，该末端装置主要包含了电动风阀、控制器、风速传感器、室温传感器。当空调房间负荷发生变化时，由控制器接受室温控制器的指令，根据室温的高低自动调节电动风阀的开度来调节送入房间的风量，确保房间温度保持在设计要求范围内，以此满足房间的舒适要求。同时，VAV空调系统的空调机组风机亦采用变频风机，根据各末端风量变化，变频调节送风机的风量，以达到节约风机运行能耗的目的。

二、房间舒适性分析

（一）分区温度可控

建筑内房间实际使用中，由于外界环境因素影响，例如房间内人员数量、设备散热、太阳辐射得热等变化影响，多数情况下同一空调房间的负荷不是一成不变的，不同空调房间的负荷变化往往也不是成比例变化的。当不同房间的显热负荷或显冷负荷升高或降低不一致时，这时候我们就要考虑满足不同房间的不同负荷要求了。

然而在定风量空调系统中，系统送风点的状态是唯一的，以夏季为例（如图1所示），当显热负荷升高时，送风温度降低，送风点就会从O变到O1；当显热负荷降低时，送风温度升高，送风点就会从O变到O2。这样就会导致一个系统内控制的所有房间会同时降温或升温，显然不同房间负荷发生变化且变化比例不一致时，定风量系统将无法满足各房间的需求。

此时我们可以采用VAV空调系统实现此项功能，以夏季为例（如图2所示），系统保持送风O点状态不变，当房间内显热负荷QS升高或降低时，这时就会提高或降低送风量G，使房间温度维持在tN以保证房间舒适性，从而实现分区温度控制。

当然空调房间的热湿负荷变化不成比例时，VAV空调系统只能适应显热负荷的变化，使房间的相对湿度偏离设计点，即房间的状态点会由N变为N1或N2，温度不变，相对湿度发生变化。按照我国标准设计规范要求，人员长期逗留的舒适性空调的室内设计参数如下：供冷工况下Ⅰ级热舒适度温度为24～26℃，相对湿度为40%～60%；供热工况下Ⅰ级热舒适度温度为22～24℃，相对湿度为≥30%。我们可以看出人体舒适性对温度要求较为严格，并且实际上办公建筑房间湿负荷变化较小，所以在房间负荷调节时通常以温度作为调节对象，而可以忽略湿负荷变化对人体舒适性的影响。

（二）室内无水害，维修少

VAV空调系统属于全空气空调系统，相比于风机盘管系统，它只有变风量末端装置、风管，而没有冷冻水管、冷凝水管进入空调房间，避免了由于冷冻水管保温施工质量问题或损坏产生冷凝水、冷凝水管坡度未按要求设置导致排水堵塞以及水管、阀门漏水，而造成吊顶污染，以及滋生霉菌等问题，减少了日常的维修工作量。

二、系统节能分析

（一）全年部分负荷运行，设备容量减小

定风量空调系统运行时，其总冷量或热量是每个空调房间的最大冷量或热量之和，总送风量也是每个空调房间最大送风量之和。然而实际上，每个空调房间的负荷不会经常处于设计要求的最大值，因此当采用定风量空调系统时，就会造成冷量或热量的浪费。

在VAV空调系统中，则可避免这样的情况发生，因为每个空调房间的变风量末端装置都是独立控制的，系统总的冷（热）量或者风量就是每个空调房间逐时冷（热）量或者风量之和的最大值，而非各房间最大值之和。显然VAV系统的总冷量或热量是减少的，这就会使空调机组减小，冷热水机组或者锅炉安装容量也减小。

以空调系统夏季冷负荷为例，在空调系统全年运行中，空调系统绝大多数时间都是在部分负荷下运行的，只有极少数时间处于设计工况，如图3所示，通过空调系统全年运行的风量、负荷对比，我们可以看出VAV空调系统对总风量的需求是远远低于定风量空调系统的，这时通过变频控制，就可以降低空调机组送风机的转速，从而大大降低风机能耗，节省系统运行能量。

（二）新风比可变，减少新风负荷

根据我国对公共建筑新风量要求，办公室每人所需最小新风量为30m³/h，当每个房间的人数不同时，每个房间的总风量就会不同，每个房间的新风比都是不同的。如果采用最小的新风比提供新风，则新风比大的房间的新风量会不足，显然不能满足房间的空气品质。如果采用最大的新风比，则新风比小的房间的新风量大大超标，尤其在炎热的夏季和严寒的冬季，室外空气热值与室内要求差别很大，就会导致系统新风负荷大大增加，浪费能源。

对于这个问题，我们通常采用修正新风比的方法，修正后的新风比一般比介于最大新风比和最小新风比之间，既然修正后的新风比没有达到最大房间的新风比，那么大于修正后的新风比的房间是否能够满足新风要求，其实修正后的新风比已经超过了总体平均需求的房间的新风比，因此对于回风而言，回风中必然有用不完的新风，再次返回空调机组，再次被重新利用，也就是说，实际的可利用的新风量会大大增加，理论上经过无穷多次回风、送风后，其最终就能达到新风比最高的房间的需求。对于一个实际运行的项目，只需要经过开机后运行的前若干次换气，新风比最高房间的新风量已经基本满足了要求。这样既满足了各房间的新风品质，也最大限度的减少了新风负荷。

（三）利用新风自然冷却

在过渡季节，室外空气热值就会降低，当其热值小于室内空气热值时，VAV空调系统可通过调节系统新风比，加大系统新风量，利用新风冷量来抵消室内的热量，从而降低制冷设备的能耗，提高室内空气品质。

不同建筑结构类型中，VAV空调系统选用也存在差别，夏季整个室内总是需要供冷的，而冬季则不同。值得一提的是当建筑进深过大，分内、外区，且内区全年供冷，外区夏季供冷、冬季供热时，内、外区独立设置单风道变风量系统是最好方式，这样可以改进外区再热型风机动力变风量空调系统的冷热抵消，节约能量。同时，冬季内区供冷时，也可采用室外新风的冷量实现内区空调房间温度控制。

三、总结

诚然VAV空调系统有着很多即利于提高空调房间舒适性又节能优点，我们也不否定它也有着诸多缺点，例如系统初始投资大，设计、施工、管理复杂，室内湿度偏离设计值，风量过小时房间气流分布均匀性变差等。在实际工程中，有时为追求舒适度的尽善尽美，我们通常也会采用风机动力型末端装置，即在空调房间末端增加动力风机，通过二次回风增大房间送风量，以改善室内气流分布，调节室内湿度，但此时系统初始投资也会增加，空调房间也会受到风机噪声影响。舒适、节能、投资，空调系统的这些特性是相对存在，我们不能以单一的方面评判其好坏，而人们工作的环境也是无时无刻不在发生变化的，我们在实际工程中要针对不同建筑特点、使用要求做出选择。

结束语

随着社会经济水平的快速发展和人民生活质量的提高，人们对办公建筑室内舒适度要求不断提高的同时，也对建筑节能要求越来越高，这就对了空调系统提出了更大的挑战。我们要在实践中不断地探索，提高空调系统稳定性，并针对系统不足的做出改进措施，努力提高建筑室内空气品质，为人民创造更好的办公空间，为国家同构建节约型社会目标做出贡献。

参考文献

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[3]徐伟、邹瑜、徐宏庆等.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2012：6-7.