摘要：变风量系统有很强的动态特性，加之空调系统固有的非线性，使问题的解决变得非常困难。可目前这方面的研究还比较滞后，设计人员在设计时缺少有效的分析计算手段。国内变风量系统的实践正在兴起，迫切需要可行、有效的辅助设计的分析方法。

　　关键词：变风量优化设计

　　1、引言

　　变风量空调系统于60年代在美国诞生，其基本原理是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。在当今特别提倡节能和舒适性的条件下，变风量空调系统正在逐渐被人们接收并得到应用。

　　变风量空调系统主要有以下几个优点：

　　*由于变风量空调系统是通过改变送入房间的风量来适应负荷的变化，而空调系统大部分时间的部分负荷下运行，所以风量的减少带来了风机能耗的降低。

　　*区别于常规的定风量或风机盘管系统，在每一个系统中的不同朝向房间，它的空调负荷的峰值出现在一天的不同时间，因此变风量空调器的容量不必按全部冷负荷峰值叠加来确定，而只要按某一时间各朝向冷负荷之各的最大值来确定。这样，变风量空调器的冷却能力及风量比定风量可风机盘管系统减少10-20%*变风量空调系统属于全空气系统，与风机盘管系统相比有明显的好处是冷冻水管与冷凝水管不进入建筑吊顶空间，因而免除了盘管凝水和霉变问题。

　　*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。尽管变风量空调系统有其特有的优点，但在实际设计中还是应注意一些问题，以免其带来的一些负面影响，同时，应深入研究和探讨变风量空调系统，进一步优化其设计理念。

　　2、空调系统

　　2.1、变风量空调系统是通过改变进入房间的风量来满足室内变化的负荷，当房间低于设计额定负荷时，系统随之减少送风量，亦即降低了风机的能耗。故变风量系统比较适合多房间且负荷有一定变化的场合，如办公、会议、展厅等；对于象大堂公共空间、影剧院等负荷变化较小的场合，采用变风量系统的意义不大。所以，一般在以变风量空调为主的大厦中。其大堂等公共空间还是以定风量空调系统为好。由于其场合一般都是高大空间。如果采用变风量空调系统，当其变风量变小时，会改变气流组织，影响空调系统的舒适性效果。

　　2.2、当今国内设计的变风量空调系统，其末端装置以电动节流式压力无关型为主。该末端装置可分为有带风机和不带机两种。带风机的末端装置又可分为带并联风机的末端装置和带串联风机的末端装置，一般选用以后者为主。

　　图1是典型的单风道变风量空调系统。在通常设计的大楼中，将空调平面分成内外两个区，以围护结构退深3-4米的周边区域定为外区。其内中心区域则为内区。对内区而言，其空间需常年冷负荷，而外区在夏、冬季需不同的冷、热空调。由于内区常年供冷，建议采用不带风机的末端装置，其气流组织亦比较容易保证空调舒适性要求。对于外区，则建议采用带风机的末端装置，其出风口设置再加热器。在北方地区，其再加热器以热水盘管为主；而在南方地区，由于其加热量较小，可以考虑利用富裕的夏季电动制冷机组的用电装机容量来设置电加热器。在冬季空调运行中，周边区域的末端装置将一次冷风风量调至最小值（其设定的最小值用来满足将房间的最小新风量），再由末端装置出口处的加热器加热其空调送风。如设计采用无风机的末端装置出口处的加热器热其空调送风。如设计采用无风机的末端装置，则冬季最小送风量将大大低于夏季运行时的额定设计风量，则势必大大降低送风口的出风风速，严重影响周边区域的气流组织。对于一定的外区冬季空调时的再加热量，当风量减少时，则会提高其空调送风温度，同样影响空调的舒适性效果。故外区一般采用带风机的末端装置，则可完全避免以上两大问题。通过风机的作用，尽管一次风量减少，由于二次回风的补入，保证了送风量，定于设计的额定风量；同时由于送风量的增加，降低了其它调送风温差。另外，由于末端装置内的风机克服了其出风处再加热盘管的压力，从而降低空调器出风所需提供的静馀压。

　　2.3、还有一种设计思路，即内外区全部无风机的末端装置，出口处也不用设置再加热器，而在周边围护结构内侧下方另设立式风机盘管。夏季空调运行时，完全由变风量末端装置提供的送风量来满足内外区的冷负荷要求；冬季空调运行时，内区冷负荷空调仍由该区的变风量末端装置来提供，而外区的热负荷空调则由周边风机盘管来提供，外区的变风量末端装置只提供其所需的新风量。这种设计方法，由于避免了吊顶内设置带风机制末端装置，从而降低了该风机带来的噪声问题，介同时由于周边需另设立式风机盘管，这势必减少了空间的利用率，对室内装修也带来了一定的影响。当然，这种设计方法已不是真正意义上变内量空调系统。

　　3、空气处理

　　图2是典型的变风量空调系统冬季运行时的空气状态变化图，系统设计中，各楼层的一次风空调器只设冷却盘管，而集中式新风空调器设置冬季预热盘管和加湿器。作为冬季运行，新风经新风空调的预热盘管加热至O1或O2点，经加湿处理后至E点，而后与楼层空调回风混合后达到R点，再经一次风空调器的冷却盘管处理至出风状态点S.新风加器可以采用等温加湿和绝热加湿两种方法。由于新风加湿量较大，故等温加湿一般采用乾饱和蒸汽加湿法，而绝热加湿法，对于高压叶喷雾加湿法，由于无法做到比例调节，实际运行时控制精度很差，故新风加湿一般以采用乾饱和蒸汽等温加湿为主。该空调系统夏季运行时，新风空调器不作任何处理过程由楼层空调器各自承担，其空气处理过程如图3所示。这种设计方法的优点是，所有楼层空调器只设冷却盘管，而由新风空调器集中处理冬季室外新风的加热和加湿过程。这样，简化了整个大楼的空调系统，也大大节约了系统的初投资费用。但其缺点是，为了室内新风的集中加湿，必需先对其等湿加热，而楼层空调器对其混风空气进行冷却处理才能达到空调所需的一次风出风状态点。如此空气处理过程，势必产生空气先加热扣冷却的抵消作用，造成大楼空调系统运行时能耗的大量浪费。