空调定风量、变风量空调系统综述.doc

随着智能建筑业的快速发展，自动化楼宇系统也逐步建立了更多、更科学、经济、合理的控制和管理，不仅使建筑功能等级提高，而且能产生较高的节能作用。变风量（变风量空调）空调系统的节能率、灵活性要远优于其他类型中央空调系统，已渐渐成为中央空调设计者的主流研究方向[1]。在一些工业发达国家，由于中央空调系统的广泛使用，能耗损失相当的大，例如，美、日、英、法等国在空调方面的能耗约占国家总能耗的1/3，瑞典甚至高达50% 左右，在我国空调系统能耗占我国建筑总能耗的70%左右[2]。因此变风量空调系统以其高节能率将会受到越来越多的商家和用户的欢迎。 变风量系统20世纪60年代始于美国，1973年中欧的石油危机使发达国家意识到能源的重要性，于是在各个领域注重节能技术的开发和利用。当然，暖通行业也不例外，变风量系统正是在此时受到真正的关注并在接下来的20年内快速发展和推广应用[3][4]。 我国80年代初[5]，曾经引进过变风量系统。但由于对系统性能不够了解，致使系统不能按设计要求运行，一时间变风量系统的应用和研究停顿下来。虽然变风量系统可以通过调节送风量来实现在全空气系统中独立控制不同区域的温度，但由于系统造价昂贵和控制系统复杂，在实际应用中，定风量空调系统仍是中央空调系统中的常用的系统形式[6]。 近年来，工程师又把目光转向了变风量系统，这其中有两大原：一是国内目前的定风量系统和风机盘管系统暴露出了一些缺点[7]。 由于我国目前舒适性空调都是没有末端再热的定风量系统，所以一个送风参数不能适应不同房间的要求，风机盘管系统可以避免这一问题，但是凝水污染吊顶以及霉菌问题同样令人不能容忍。随着室内办公设备的增加，房间使用功能的变化，房间格局的变化，空调系统也应当做相应的改动，可是定风量系统和风机盘管系统改扩建较麻烦。二是，受变风量系统节能的诱惑。空调历来是能耗大户，而其中风机和水泵能耗占较大一部分。因此业主也希望采用变风量系统以节约运行费用[8]。 1定风量与变风量空调系统描述 1.1 定风量空调系统描述 定风量空调系统的特点是改变送风量来满足室内冷（热）负荷的变化[9][10][11]。系统向室内送入冷（热）风，送入室内的冷（热）量为 Q = cρL (tn – ts) （1） 式中，c——空气的比热容，kJ/(kg·k)； ρ——空气的密度，kg/m3； L——送风量，m3/s； tn——室内温度，℃； ts——送风温度，℃； Q——送入房间的冷热热流量，kW。 从上式看出，为了吸收室内相同的热流量 可设L为一常数，改变送风温度ts ，ts越小，吸收室内热流量越大，因此改变送风温度就可适应室内负荷变化， 维持室温不变，这就是定风量空调系统的工作原理。在该系统中，空调机接通电源后，以恒转速运行，风量是恒定的，故称为定风量空调系统。 1.2 变风量空调系统描述 变风量空调系统是利用改变室内的送风量来实现对室内温度调节的全空气空调系统，它的送风状态保持不变[12][13]。变风量系统是通过控制风量来保证空调区域温湿度要求的空调系统，具有单个区域控制能力、局部区域运行的灵活性以及好的节能性等优点，但存在控制技术复杂的缺点。从系统组成看，与定风量系统相比，表面看来只是增加了末端装置和控制部分，但却为暖通行业带来了挑战。 在式（1）中设送风温度ts为常数， 用改变送风量L 的方法来维持室温恒定的系统称为变风量系统。由式（1）可见，送风量和送风温差的不同组合都可以满足房间的负荷需要，当房间的冷热负荷确定后，选定合适的送风温差，就可以得到房间相应的送风量。 2 定风量与变风量空调系统的特点及比较 2.1 定风量空调系统的特点 定风量空调系统由风系统和水系统两部分组成，而此系统的目的就是通过水系统调节送风状态,再通过风系统去改善室内的温、 湿度,按照室内人员的要求创造满足一定范围温度、 湿度要求的舒适环境[14][15]。 在空调系统中，定风量系统一般维持全年的风量固定不变，并且是按房间最大热、湿负荷确定的送风量。但在实际上，大多数情况下，空调房间的负荷低于最大负荷。当实际负荷低于最大负荷时，为了维持室温设计水平，必须减少送风温差，其方法是通过再热或混合，以热量抵消部分冷量。形成冷热能量抵消。其次，当室内负荷不是最大负荷时，送风量大于实际需要量，为了输送多余风量，风机需要多消耗电能。 2.2 变风量空调系统的特点 1、变风量系统优点[16]-[18] （1）节能效果显著。 由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统可以根据空调负荷的变化及室