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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.016严寒地区变风量空调系统应用模式的探讨贾博1,王绍瑞2,塞尔江·哈力克1(1.新疆大学,乌鲁木齐830047;2.新疆建筑设计研究院,乌鲁木齐830047)摘要:根据近几年变风量空调系统在新疆的应用情况和存在的问题,提出严寒地区适合采用单风管变风量系统与风机盘管系统或地面辐射系统联合的应用模式,由两个系统分担内、外区冷负荷,其目的是要降低供暖期风机能耗,同时还能保证新风供给。冬季严寒、夏季干热地区还可采用蒸发冷却冷源方式,降低供冷期运行能耗。关键词:严寒
2、地区;变风量空调系统;风机能耗;联合系统;内区;外区变风量空调系统新风比可调且通常设有初效、中效两级过滤,能很好地改善室内空气品质,再者,可按建筑内、外区进行室温控制,舒适度较高,因而多用于现代化高品质办公建筑和商业建筑。但由于变风量空调系统设有两级空气过滤和变风量末端,使得系统输送能耗较高。变风量空调系统风机能耗较高,是与风机盘管加新风系统相比较而言的。风机盘管单位风量的耗功率仅是变风量系统的1/3~1/5。严寒地区采用变风量空调系统时,供冷期内可以充分利用过渡季室外低温空气供冷,虽然风机能耗较高,但人工制冷开机时数减少,制冷能耗大为降低,与风机盘管加新风系
3、统相比,总体上是节能的。而供暖期的情况则有所不同,此时由于供暖期长,变风量空调系统风机能耗显得突出,不利[1]于节能。可见变风量空调系统相对于风机盘管加新风系统,供冷时节能,供暖时不节能。如果单纯从系统能耗角度出发来选择空调系统形式,变风量空调系统或许无优势可言,只有综合考虑运行能耗、室内空气品质、人员舒适程度等因素,变风量空调系统才能体现出优势。从近年来新疆严寒地区某些较大型办公楼变风量空调系统的应用情况来看,多采用设置两套系统的设计方式,即:设一套变风量空调系统仅用于夏季供冷;另设一套地面辐射系统仅用于冬季供暖。这样的设计虽然可以降低冬季运行时的风机能耗,
4、但存在如下两方面的问题:1)由于变风量系统的设计风量是以室内冷负荷为依据计算得出的,因此,变风量系统承担室内全部冷负荷时,系统风量大,投资和运行的经济性较差;2)变风量空调系统冬季不运行,因而没有新风供给,室内空气品质差,使得采用变风量空调系统的合理性都成了问题。严寒地区采用变风量空调系统,注重减少风机能耗(冬季另设热水供暖系统)固然没错,但以牺牲冬季室内空气品质为代价,则不可取。既然设置两套系统,两套系统完全可以联合承担冷负荷,即:地面辐射系统主要承担外区冷负荷,变风量系统主要承担内区冷负荷并兼送新风。这样,既可以降低冬季风机能耗;又可以保证新风供给,同时也
5、提高了系统的经济性。1严寒地区变风量空调系统的应用模式1.1单风管系统与地面辐射系统联合的应用模式新疆采用变风量空调系统的办公建筑,同时设有地面辐射供暖系统,前者仅用于夏季供冷,后者仅用于冬季供暖。为改变这种不合理的系统配置和运行方式,有必要先探讨一下变风量系统与地面辐射系统联合的应用模式。单风管系统与地面辐射系统联合的应用模式,较适合于大进深(进深大于8m)、开敞式办公建筑。地面辐射系统设置在外区,承担外区围护结构冷、热负荷;单风管系统设置在内区,承担内区冷负荷。由于内、外区冷负荷分别由单风管系统和地面辐射系统承担,因而可以大幅降低变风量空调系统的设计风量和
6、风机能耗,系统的经济性提高。42建材世界2014年第35卷S1单风管系统在承担内区全年冷负荷的同时,还可承担内、外区新风供给的任务,有利于改善办公环境的空气品质。单风管系统与地面辐射系统联合的应用模式在应用中应注意以下问题:1)混合损失问题由于地面辐射系统的供冷量和供热量的大小与地面冷却(加热)盘管的敷设面积成正比,要想使地面辐射系统承担外区的全部冷、热负荷,就需要有足够的地面供冷、供热面积,地面盘管敷设区域有可能向内区延伸,即外区进深加大。冬季外区进深如果过大,单风管系统在向外区送新风时,内区冷风就会直接进入外区,[2]形成气流旁通混合损失。2)区域温度控制
7、问题由于白天室内温度随通过玻璃窗的太阳辐射得热量变化,地面辐射供暖存在延迟现象,使得外区温度实时调节的难度加大。外区空气温度高于内区时,还会形成气流循环混合损失。为避免以上问题的发生,地面辐射系统可只承担部分外区的冷、热负荷,如承担2/3,其余1/3负荷由单风管系统承担,可能更好。在内、外区界线靠内区侧设带热水再热盘管的单风管末端承担少部分外区冷、热负荷,大部分外区冷、热负荷由地面辐射系统承担。这种情况下,地面盘管敷设面积有所减少,对控制外区进深有利,且仍能有效提高外围护结构内表面温度,使其难以对内区产生影响。地面辐射系统承担大部分外区热负荷,少部分外区热负荷
8、留给单风管末端再热盘管来承担,控制外区
