廈門國際會展中心空調(diào)設(shè)計暨變風量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計小結(jié)

廈門國際會展中心空調(diào)設(shè)計暨變風量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計小結(jié)

提要：

簡要介紹了廈門國際會展中心的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、防排煙設(shè)計及節(jié)能方面所采取的措施。著重介紹變風空調(diào)系統(tǒng)的和幾種控制原理，并結(jié)合廈門國際會展中心工程設(shè)計詳細介紹了變靜壓變溫度法的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：國際會展中心，節(jié)能，變風量空調(diào)系統(tǒng)，變靜壓變溫度法

工程簡介：

廈門國際會展中心用地面積公頃，一期建筑面積149700平方米；整個會展建筑東西向長285m，南北向長432m。

主樓地下室主要為停車庫、設(shè)備用房；主樓一層設(shè)有五個展廳，每個展廳6561㎡。一、五段展廳凈高15m，為雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；二、四段展廳凈高10m，為桁架結(jié)構(gòu)；三段展廳凈高.6m，為鋼結(jié)構(gòu)。一、二、四、五段展廳設(shè)有10m高的門廳；三段設(shè)有15m高的門廳。同時，展廳東西兩側(cè)一至三層設(shè)有小會議室、洽談室、辦公室、信息中心、廚房、餐廳及空調(diào)機房和其它設(shè)備用房。三段三層以上設(shè)輕型展廳、演講廳、觀海大廳、會議室、空調(diào)機房等。輔樓主要為酒店及其配套設(shè)施。

系統(tǒng)簡介：

空調(diào)系統(tǒng)：

廈門國際會展中心設(shè)計計算總冷負荷29719kW，在地下冷凍機房內(nèi)設(shè)4臺雙機頭離心式冷水機組和一臺1055kW螺桿式冷水機組。冷媒采用環(huán)保型R134a。冷凍機房內(nèi)設(shè)冷媒泄漏報警系統(tǒng)，并設(shè)冷媒泄漏排放管。在一段網(wǎng)架上設(shè)9組冷卻塔，其中8組冷卻塔對應(yīng)8個壓縮機頭，另一組冷卻塔對應(yīng)螺桿機組。網(wǎng)架上冷卻水管采用不銹鋼滾珠支座支承以減少摩擦阻力。冷凍水系統(tǒng)采用一、二次泵系統(tǒng)，一次泵定流量，二次泵變頻調(diào)速變流量以利用于節(jié)能。冷卻水系統(tǒng)采用定流量系統(tǒng)。選用閉式膨脹水箱，利用氣壓罐原理定壓、補水，膨脹水箱設(shè)于地下室冷凍機房內(nèi)；各組立管末端均設(shè)自動排氣閥放氣。主樓各部分空調(diào)均采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，按實際情況設(shè)有定風量空調(diào)系統(tǒng)和變風量空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機選用組合式空調(diào)器。各層冷凍水回水干管和各空調(diào)箱冷凍回水管上均設(shè)平衡閥。展廳部分送風口選用送風距離較長的旋流風口；考慮到展廳明裝風管的美觀及送風壓力較大等因素，送風管選用強度較高的螺旋風管；門廳部分由于進深較深，達40m長，且門廳上空無法布置風管，采用圓形噴口、地送風、送風柱、條形散流器、方形散流器相結(jié)合的送風形式。其它部分除國際會議廳有部分設(shè)旋流風口和圓形噴口外，送風均采用條型散流器。

主樓共設(shè)有48個空調(diào)系統(tǒng)。其中展廳、門廳、演講廳等大空間采用定風量空調(diào)系統(tǒng)；辦公室、小會議室、洽談室等小開間部分采用變風量空調(diào)系統(tǒng)，末端采用VAV裝置。在設(shè)計時，充分考慮火災(zāi)補風、排煙盡可能利用空調(diào)送、回風系統(tǒng)進行，減少一次投資。

防排煙：

由于展廳和門廳凈高高、空間大，超出我國現(xiàn)行的消防規(guī)范，按照國外合作方RSG提供的資料、計算機模擬實驗結(jié)果和消防專家論證會意見：

15m凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算；

10m凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算；

凈高展廳、門廳排煙量按次/h換氣次數(shù)計算。

所有火災(zāi)補風系統(tǒng)均在新風入口設(shè)置管道式煙感。當新風受煙火威脅時，自動關(guān)閉補風系統(tǒng)。

節(jié)能措施：

1、公共區(qū)域部分采用低溫送風，送風溫度12℃，減少送風量，降低風機耗能；

2、冷凍水系統(tǒng)采用大溫差(℃～℃)，減少冷水量，降低水泵耗能；

3、末端盤管回水管均設(shè)二通閥，根據(jù)負荷要求隨時調(diào)節(jié)冷凍水流量，二次泵變頻調(diào)速變流量，并在一次冷凍水供回水管上設(shè)實時流量計，實時監(jiān)測旁通的冷凍水量，調(diào)整壓縮機頭的開啟臺數(shù)，以達最大的節(jié)能效果。

4、采用VAV系統(tǒng)，設(shè)計采用較先進的變靜壓變溫度控制方法，提高節(jié)能效果；

5、充分利用自控手段，全部暖通空調(diào)系統(tǒng)納入BA系統(tǒng)進行能源管理。

下面結(jié)合廈門會展中心變風量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，對變風量空調(diào)系統(tǒng)作一小結(jié)。

一、變風量空調(diào)系統(tǒng)：

變風量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計是真正基于逐時負荷的設(shè)計，系統(tǒng)可根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)分配到各區(qū)域的送風量或供冷、供熱量，系統(tǒng)總送風量為各時段中所有區(qū)域要求的風量這和的最大值，而不是通常定風量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中所有區(qū)域在各時段要求的風量的最大值之和。前者通常只占后者的70%-90%。因此，變風量空調(diào)系統(tǒng)可顯著減少系統(tǒng)總送風量和裝機容量，達到節(jié)能和減少投資的目的。

二、變風量末端裝置：

按改變風量的方式可分為節(jié)流型和旁通型；按有無末端混風機，有帶風機和不帶風機兩種；按控制方式可分為電動、氣動、自力型，電動還分模擬型和直接數(shù)字控制型；按是否補償壓力變化可分為壓力相關(guān)型和壓力無關(guān)型。

下面介紹一下壓力相關(guān)型和壓力無關(guān)型變風量末端裝置。變風量末端一般由殼體、風閥、風閥執(zhí)行器、室內(nèi)溫度傳感器風量傳感器、控制用IC板等組成。

從控制角度看，壓力相關(guān)型由溫度傳感順直接控制風閥開度；而壓力無關(guān)型除溫度傳感器外還有風量傳感器和風量控制器，溫控器為主控器，風量控制器為副控器，構(gòu)成串級控制環(huán)路，溫控器根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的偏差設(shè)定風量控制器設(shè)定值，風量控制器再根據(jù)風量偏差控制風閥開度。

當一個VAV末端閥門開度發(fā)生變化時，主管上壓力亦發(fā)生變化，必然引起其它末端風量的變化，壓力無關(guān)型末端可根據(jù)風量控制器調(diào)整風閥開度，能很快校正這種變化；而壓力相關(guān)型則要等到風量變化改變了室內(nèi)溫度后才能再根據(jù)溫控信號調(diào)整風閥開度來補償這種變化，在時間上比前者滯后一些。

廈門會展中心采用節(jié)流型、不帶風機、DDC控制型、壓力無關(guān)型VAV末端裝置。

三、變風量空調(diào)系統(tǒng)控制方法：

1、定靜壓定溫度法：這種控制法控制對象為機械式VAV末端裝置，全部控制均為模擬式，這種控制方式基本上已被淘汰。

2、定靜壓變溫度法：主要控制原理為保證其送風系統(tǒng)上某一點靜壓一定的前提下，當某一房間內(nèi)所需風量變化時，調(diào)節(jié)風閥開度，與此同時，系統(tǒng)內(nèi)靜壓隨之變化，當設(shè)定點實際靜壓值與靜壓設(shè)定值偏差大于某值時，通過變頻器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，滿足恒定靜壓的需要。當VAV末端裝置送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調(diào)節(jié)水路上電動二通調(diào)節(jié)閥，改變送風溫度。這種方法由于控制簡單，得到廣泛地應(yīng)用。但是，由于靜壓設(shè)定點位置及數(shù)量很難確定；靜壓傳感器成本昂貴；并且恒定靜壓下，節(jié)能效果受到一定限制；而且室內(nèi)風量只能由風閥調(diào)節(jié)，當閥門開度較小時易產(chǎn)生較大噪音。

定靜壓VAV空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)如圖所示。當某部分房間空調(diào)負荷減小，所需風量隨時之減小，VAV末端風閥關(guān)小，此時系統(tǒng)末端局部阻力增大，管路綜合阻力系數(shù)增大，管路特性曲線變陡，工況點由A→B，風量由QA→QB。根據(jù)理論分析，對于定靜壓VAV空調(diào)系統(tǒng)，風機功率的減少率基本上等于風機風量的減少率。當風機風量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風機功率節(jié)能不到40%。

3、變靜壓變溫度法：

其控制思想是盡量使每個VAV末端的風閥保持全開狀態(tài)，盡量減少系統(tǒng)所需靜壓，所以能最大限度地降低風機轉(zhuǎn)速以達到更佳的節(jié)能效果。另外，由于風閥保持較大開度，能降低VAV末端的再生噪音。

控制原理：首先根據(jù)室內(nèi)溫度設(shè)定值計算出所需風量，與風速傳感器計算出的實際風量比較，調(diào)節(jié)風閥開度。當風閥開度過小時，表明系統(tǒng)靜壓過大，降低風機轉(zhuǎn)速；當VAV末端送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調(diào)節(jié)水路上電動二通調(diào)節(jié)閥，改變送風溫度。

變靜壓VAV空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)如圖所示。在變靜壓系統(tǒng)中，由于VAV末端裝置風閥始終保持85%-100%的開度，VAV末端裝置局部阻力系數(shù)變化很小，相應(yīng)地管路綜合阻力系數(shù)變化也很小，綜合阻力曲線上升或下降幅度很小。當空調(diào)系統(tǒng)風量減少時，工況點A基本上沿管路綜合阻力曲線變化到工況點B，此時QA→QB，HA→HB。

對于變靜壓VAV空調(diào)系統(tǒng)，風機功率的減少率基本上等于風機風量的減少率的三次方。當風機風量全年平均在60%的負荷下運行時，此時風機功率節(jié)能率為。

廈門國際會展中心VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制設(shè)計采用變靜壓變溫度法。以下是廈門國際會展中心VAV空調(diào)系統(tǒng)中一種典型的控制圖，其控制原理如下L

1、由中央監(jiān)控系統(tǒng)啟停及監(jiān)視系統(tǒng)工作狀況

a、當系統(tǒng)啟動時，開啟風閥D1、D2、D3至設(shè)定位置，達到設(shè)計的新風、排風、回風量；

b、啟動送、回風機并監(jiān)視其工作狀況；

c、檢測室內(nèi)溫度T1、送風溫度T2、新風溫度T3；

d、開啟水路二通閥V，調(diào)節(jié)送風溫度T2至設(shè)定值；

e、過濾器淤寒時報警；

f、風機停止后，聯(lián)動風閥D1、D2、D3及水路二通閥V至全閉位置。

2、由裝于空調(diào)機房內(nèi)之直接數(shù)字式控制器按內(nèi)部預(yù)先編寫之軟件程序控制變風量空調(diào)機組，要求

a、風機啟動后控制程序投入工作；

b、根據(jù)各VAV末端裝置的風閥開度同步調(diào)節(jié)送、回風機轉(zhuǎn)速，維持系統(tǒng)所需最小靜壓；

c、當某個VAV末端送風量達到最大值或最小值，還不能滿足室溫要求時，調(diào)節(jié)水路上電動二通調(diào)節(jié)閥，改變送風設(shè)定溫度T2；

d、當二氧化碳濃度過高，按比例調(diào)節(jié)風閥D1、D2、D3以加大新風量；

e、當室外溫度允許新風供冷時，調(diào)節(jié)風閥D1、D2、D3進行新風供冷。

3、由裝于VAV箱旁之直接數(shù)字式控制器按預(yù)先編寫之程序控制VAV末端，原理見圖四：

a、根據(jù)室溫T1及送風量L經(jīng)PID調(diào)節(jié)風閥開度，調(diào)節(jié)室溫至設(shè)定溫度；

b、當某個風閥開度過小，指示變