变风量环形管道送风系统的实验研究（可编辑）

变风量环形管道送风系统的实验研究（可编辑） 变风量环形管道送风系统的实验研究 湖南大学 硕士学位论文 变风量环形管道送风系统的实验研究 姓名:刘文 申请学位级别:硕士 专业:建筑与土木工程 指导教师:殷平;喻千山 208>050510程碗学位论殳 摘 要 为顺迎现代化建筑对设备的节能、环保与控制的新需要,发展节能高效的遥 ;、渊系统及宅渊方式已经是建筑可持续发展的迫叨要求。变风量系统及其 相关 送风方式的山现和发展,在现代智能化建筑的挣能一.作占据了非常重要的 他置。 梵技术研究也在逐步得到广泛『勺开展和天注。 文中首先根据已仃文献,系统回顾总结了系统及管道送风方式等的基小 理论及研究麻片进展,并结合自身的工程实践,提出目萌目内外较少研究的 环彤 舀‘变帆量系统在工程运用上具有较大的实用潜力和可行性;其次,根据有限的 琶步珲论及现有条件,完成了动力性能实验模型及 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,并搭建了相关的实验甲 台.为深入研究该新型送风系统提供了平台支持;最后,通过实验及分析,总钻 了讣形管网变风量送风系统的基本动力特性,并通过与常规型管网变风蚤送风系 统的比较实验.客观反映了环形管网变风量送方式的在动力性能方而的月昆优 势,为深入研究该新型送风系统奠定了理论和实验基础。 文章的小结和结论对实验研究进行了总结归纳,对实验模型中的不足进行了 论,并提出了相应的技术措施及展望,为更深入的环形管网送风系统的研究硬 :程应用提供了参考。 关键词:变风量系统;环形风管;送风;实验研究变风量环形管道送风系统的实验研究 辑. 、?,. 、 , ., . . ,, , .. . ,. . :; ; ;湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的沧文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别船以标浪弓用的内容外,本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识至本声明的法律后果 本人承担。 日期:?年厂月?自 作者签名: 』。文 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被奇 蒯和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学佗 沦文。 木学位论文属于 、保密口,在 年解密后适用本授权书。 、不保密团。 请在以卜相应方框内打“?” 口期: 作者签名: 厂年厂月日 日刘: 导师签名 歹年厂月扩日工程硕士学位论义 第章绪论 .研究目的和意义 随着因民经济的快速发展和二业、城市化水平的一断提高,用于.作、生活和 碍的建筑室内环境条件得到了极大的改善。然而,建筑电气和设备的大量使 用, 使得以满足建筑节能和舒适性或工艺性要求为目的的空气调节二作难度日 趋加 夫。年,建筑能耗在全社会能源消费量的比重达到了.%?。对于公共建 筑面苦,一些发达国家的空调能耗则占到建筑能耗的~%,而我固的空调能 托也占到建筑能耗的~%之多,并且随着经济建设的发展及人们对热舒适性 要求的小断提高,这个比例呈持续上升趋势”。 与此同时,由于在现代建筑中,根据建筑使用者的不同功用的需要,其布局 的益复杂多样也使得空调系统的布置变得复杂化。对传统窄调通风系统动力 性 能带来了巨大的考验。因此,为顺应现代化建筑对设备的节能、环保与控制 的新 需要,发展节能高效的通风空调系统及空调方式已经是建筑可持续发展的迫切要 求。众多文献已经指出,变风量系统及其相关送风方式的出现和发展,在现代智 能化建筑的节能工作占据了非常重要的位置”。。相关技术研究也在逐步得到广泛 的不展和关注。 因此,在社会迅速发展,人民生活水平逐步提高的今天,我们在深入研究建 筑节能的过程中,投入更多的精力来关注变风量系统及有效送风方式意义非常深 远。 .研究现状 ..概述 变风量系统 ,,原产生于美国年代中 期,主要是根据空调区域负荷的变化,采用改变送风量的方式来达到维持空调区 域的温度恒定和降低能耗的目的的一种空调方式。上世纪年代石油危机后 系统在欧美和日本得到广泛应用,年代末进入我国大陆地区,目前国内采用 系统的建筑』逐步增加。 目『,变风量空调系统已经为生产厂家、设计院、科研机构等广泛接受和采用。 系统的实际运用是以其调节过程和专用设备的理论研究和科学试验为基础的, 这方面的工作主要包括”: 风量调节方法的理论基础,系统及其经济指标评价法等的研究;娈风量环彤管道送风系统的实验研究 集巾调节风机风韪的设备和分区调节各支管风量的设备的研究: 变风量系统气流组织计算方法的研究; 多区卒调系统中通风管网内可变的窄气动力工况计算方法的研究与消除.变 的夸 动力工况方法的研究。 作为温度调耵对象的房间的理沦与试验研究.还有空调系统设备和』×管的劫 /』特性的试验研究。 此外,在空调系统巾各利,气流分布器的对比试验及气流组织计算方法的 石蚪究,娈风量空调系统主要设备的静态和动态特性及这些设备的调筘方式研究, 变风量窄调系统与其它系统联合工作,系统的典型实测及房间分区等方由,? 经逐步得到了盯展。 就变姒量系统的性能评价及改善而言,袁锋等通过过计算机模拟算 对我?不同地区的系统能耗及设备特性进行了研究,表明在气候条件不同的地 区,系统各设备节能效果不同,并指出调节冷冻水流量可进一步提高冷水机 纠 的部分负荷性能”。通过对热湿地区的栋建筑的空调系统的实测结 粜进行比较,指出采用系统的节能意义,并通过计算对节能潜力进行量化“., 等用软件刈温暖气候地区条件下建筑采用顶板送风、置换 送风、送风系统、自然通风等系统分别进行模拟计算,并提出了最大利用审外 新风的综合性空调方式‘?。 等对上海两栋设有典型的系统的办 公火楼的能耗和室内空气品质情况进行全年度的实地调查研究,对采用变风量系 统和风机盘管系统两种方式进行新风控制策略所产生的能耗进行计算机模拟和计 算,提出了变风量系统在部分负荷时可能引起的室内空气品质问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及预防策略一。 吴明等应用软件模拟分析了某大型办公建筑全年动态负荷,并对带有 串联型米端装置的变风量系统及常规空调系统进行全年能耗的比较计算,说叫丁 该建筑使用系统比常规空调系统具有良好的节能性及在系统的使用寿命内, 州变风量空调系统是相当经济的,并客观分析了变风量空调系统在国内的应用 景”。赵加宁等通过建立商场建筑的空调动态负荷分析模型,并采用美四 建筑能耗分析软件 对其计算,得到了个典型城市商场建筑供冷期问的动态 负荷。在此基础上,对个城市变风量和定风量系统进行了能耗对比计算。结 果表 明,后者相比,前者在供冷期的节能率可达%以上”。然而,近年来,变风量字调 系统在广泛的使用过程中,由于设计和施工等相关缺陷,导致了噪声超标等?题. ?此,张弛通过某一大楼的实测研究,提出了具体的噪声评价方法,剪钊 刈安装时没有采用有效的减振措施引起机壳振动或管道风量调节不当等问题提出 了相应的控制对策?。程坝上学位论文 .变风量系统的控制策略 变量系统的控制问题是系统自效运行的关键。具体束说,变风量系统通过 变触量未端调节末端风量来保证房间温度,同时变频调节送、回风机米维持系统 的有效、稳定运行,并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源。 它片不仅仅足在定风量系统上安装末端装置和变速风机,而且还仃一整套由若 个控制回路组成的控制系统。变风量系统运行:况是随时变化的,它必须依靠自 动控制才能保证空调系统最基本的要求一一适宜的室温、足够的新鲜空。、良好 的气流组织、正常的室内压力。文献一系统介绍了系统基本原理和控制 疗法。孙勇等对末端控制方法与控制方法进了多种形式的比较,并通过 疑体的实验平台实例加以说明“。 变风量系统送至各房间的风量和系统的总风量,都会随着房间负荷的变化而 变化,因此,它必然会有较多和较复杂的控制要求,同时确保系统的运行稳定可 靠,使其节能性和经济性充分体现出来。 研究了系统的各个 区域控制环路的耦合作用和控制策略““。董超俊等建立了空调室及控制 器的动态特性模型,开发了计算机仿真系统,并对空调系统进行了仿真,分析 得到的极限参数。,”。的数学式对解决系统控制振荡问题具有一定的指导作用“?。 为对研究变风量系统进行有效的协调控制,王建明等根据定风量、,方式下空调房间的数学模型和特性参数的估算公式,结合变风量 系统的特点,推导出了变风量方式下空调房间的数学模型以及两种送风方式下特 性参数的关系“?。晋欣桥等在多区域变风量空调及其控制系统的分析研 究基础,根据通风 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 对新风量的要求,针对混合送风系统仿真分析了 种新风及其分配的控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,综合考察了各方案的新风分配以及系统能耗。并指 ,通过末端再热控制并结合送风温度优化的控制方案,町以较好地解决 多区域空调系统新风分配问题,同时能有效地降低系统的能耗”“。 等 介绍了变风量系统中的最佳送风温度控制策略,并通过对比恒定送风温 , 度的能耗,由此达到了节能的目的“?。就具体的控制方法而言,文献? 系统介绍了变风量系统的基本控制理论,戴斌文等对其中的总风量控制法,最 小新风量控制法等分别进行了专门的研究””?;而技术,遗传算法等住 系统巾的运用极大的丰富了变风量系统的内涵””?。张鹏等采用现代拧 制理论的系统辨识方法,探索“黑盒”模型在暖通空调系统故障 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 与渗断中的应 用。通过采用多输入/单输出自回归模型进行变风量系统的故障检测,把 模型用于不同的系统和子系统,建立了系统模型和部件模型,获得了满意的结采 基二模型的变风量空调系统故障诊断”“。变风量环形管道送风系统的实验研究 ..变风量系统的工程应用 系统的彤式辛要有:仪供冷的系统,带单独供热的系统,带再热式 的系统一般为带再热盘管,双风道的系统设冷热个风道。日目、内 辩弛的形式为带再热式的系统。一般来说,适合采用变风量空气调节系统的建 筠物包括:负荷变化较大的建筑物如办公大楼、多区域控制的建筑物以及有公 川风通道的建筑物”?。 从国内外的应用情况来看,系统主要以带风机动力型末端的形,?居 多。国内大多数系统设计也都效仿欧美的设计风格。从国外系统的发展 和应用总结国内系统应用受限有两大原因:其一,初投资问题,目前系 统的大部分设备还需要依靠进,这使得系统的投资费用偏高,丽网外在设备方 面已经曰臻完善,相对于对投资方而将比较有利:其二,国外的系统更多地 足与低温送风技术相结合。在发达国家,一些较大商用空调工程中最普通的空渊 系统形式为变风量系统。在这点上国内使系统与低温送风相结合的技术还处 落后阶段”。变风量空调系统虽有较好的节能性,但许多设计人员、投资商对眩 系统的应用都存有顾虑。尤其是串联型末端风机全年运行所带来的能耗增加问题。 所以通过研究典型系统能耗,可以合理评判变风量空调系统在国内的席蚪自 景。为国内设计人员在缺乏经验的情况下合理选择系统提供依据,从而推动该系统 存国内的应用。 就具体研究工作而言,胡建平就变风量系统的设计工作提出了相:训 赞冷负荷、送风量、设讨’风管系统及控制系统等方面应注意的问题及具体措施“。 姚健结合程实例,分析了空调系统在系统设计和变风量系统控制中 的特点和体会,对空调系统的应用提出了建议”?。黄宇慧等具体分析 了菜炯厂空调系统采用变风量运行的合理性以及使用变频调速装置在经济卜的 行性“。叶大法等介绍了上海国际航运大厦采用变风量系统及其控制内 容和与法,并总结了大厦的调试、运行经验”“。刘天介绍了系统 :香港地区的主要程项目,并提出系统在国内广泛使用所需采取的措施”‘、 ..管道送风方式 通风管道是空调系统的主要组成之一。正确的设计风管系统非常重要。它火 系到整个系统的造价、运行的经济性以及运行效果”“。张智力等介绍 种空渊风管设计的新方法一一方法,它考虑了管路的安装成本及运行成本,能够 得到唯一的优化计算结果,并通过传统的风管模拟方法可对实际的运行情况进行 梭拟分析‘‘?。考虑到建筑层高及经济性等因素,陈港等介绍了无胍管诱 导型通风系统在地汽争库中的应用及优势‘“”。张惊涛,出政通 过计算机方法分别完成了风管尺寸、水力计算的计算,以及风管的优化白瞢。’’?。变风量邓旺管道送风示统的实验矾,变风量系统的工程应用 系统的形式主要有;仅供拎的系统,带单独供热的系统.带冉热式 的系统一般为带再热盅管,双风道的系统设冷热个风道。目前幽内 常她的形式为带再热式的系统。一般来说,适合采用变风量空气调节系统的建 筑物色括:负荷变化较大的建筑物如办公大楼、多区域控制的建筑物以及有蛩削 嘲通道的建筑物“?。 从国内外的府用情况来看,系统主要以带风机动力型末端的形式居 多。国内太多数系统设计出都效仿欧美的设计风格。。从国外系统的发艉 和胁用总结国内系统应用受限有两大原因:其一,仞投资问题,科『系 统的夫部分设备还需要依靠进口,这使得系缆的投资费用偏商,『『国外在设备乃 碰已经日臻完善,相对于对投资方而将比较有利;其二,固外的系统更多地 是与低温送风技术相鹦合。在发达国家, 些较大商用空调工稃中蛙普通的守调 系统形式为变风量系统。在这点上国内使系统与低温送风相结合的技术还处 十落后阶段?。变风量空调系统虽有较好的节能性,但许多设计人员、投瓷商对亡复 系统的脚用部存青颈虑。尤其是串联型术端风机全年运行所带来的雒耗增加阚题。 所以通过研究典型系统能耗,呵以合理评判变风量空调系统在围内的麻心前 景。为国内设计人员在缺乏经验的情况下合理选择系统提供依据,从而推动该系统 在豳内的应用。 就具体研究:作而言,胡建平就变风量系统的设讨工作提出了两:计 算冷负荷、送风量、设计风管系统及控制系统等方面应注意的问题及具体措施。。, 姚健结合工程实例,分析,空调系统在系统设计和变风虽系统控制中 的特点和体会,对空调系统的应用提出了建议?。黄宇慧等具体分析 了某烟厂空调系统采用变风量运行的台理性以及使用变频调速装嚣在经济上的“】 『性?。叶大法等介绍了海雹际航运大厦采用变风量系统及其控制 赛和方法,并总结了大厦的调试、运行经验。;”。刘天川介绍了系统 存香港地区的主要工程项目,并提出系统在国内广泛使用所需采取的措施。“。 ,管道送风方式 通风管道是空调系统的主要组成之一。正确的设计风管系统非常重要。它父 系到整个系统的造价、运行的经济性以及运行效果”“。张智力等介纫 种空硐矾管设计的新力法~一方法,它考虑了管路的安装成本及运行成本,能匈 得到唯一的优化计算结果,并通过传统的风管模拟方法可对实际的运行情况进行 模拟分析”“。考虑纠建筑层高及经济性等因素,陈港等介绍,允风管诱 与型通风系统在地下汽车库中的应用及优势”“。张惊涛,吕政通 过计算机方法分别完成了风管尺寸、水力计算的计算,以及风管的优化布置””’。 过计算机方法分别完成风管尺寸、水力计算的计算,以及风管的优化布霞””。。丁程烦十学位论立 然而,就如何将变风最系统与调节系统紧密联系起来以建立更有效的节能体系等 问题,肖勇等埘此进行了深入的分析和探讨,提出了有关数学模犁。。“。 .本文的研究内容 尽管国内外已经广泛开展了有关系统的研究及运用,但当前所使用的 系统依然存在着以下问题:系统初投资较大。在室内湿负荷较人的场合, 如果采室温控制而又没有末端再热装置,房间湿度往往很难保证。室内的 噪声偏大,系统中较大的噪声源除了送、阐风机外,主要是末端装置产生的噪声。 司时,当房间负荷变小,送风量减少到一定程度时,房间内会发生缺少新风,室 幽人员会感到憋闷””。。针对以上问题,国内外已经有很多专家学者已经“泛开 展了一系列的研究工作,但较少涉及到系统与风管组合形式的优化研究】作。 本文拟将实验建立的各种环形闭合的单风道送风系统与较常见的系统结 合起来,通过系统的具体实验,得到了大量的实验数据和资料,并以期通过相关 的分析研究为建立更有效的通风系统提供参考。 针对月前的研究现状以及急待加以解决的问题,本文的主要研究内容包 括: 通过相关文献查阅,深入了解系统及相关管道送风方式等的历史及发 展趋势,并对相关特性及理论进行总结,为试验工作奠定一定的理论基础: 根据相关理论,搭建环形管道送风变风量系统的试验平台,并完善测点的 靠控等试验准备工作,形成完整可行的实验模型及方法。 完成各种工况下的相关测试工作,利用数学理论方法分析实验数据,得出 变风量环形风道送风系统的基本特性及运行规律。 归纳总结实验模型特点,提出有待改进的问题及解决措施。为该实验模型 的实际运用提供实验及理论依据。叟风量环形管道送风系统的实验州究 第章变风量系统及管道送风方式概述及分析 。引言 空调变量系统由于可根据室内负荷变化自动调节送风量,从而可人人减少 系统运行能耗。在凶内以及美困、日本等困,该系统已得到较广泛应用,其叠成 为空调系统的主流”?。但是,由于变风量系统的节能是与调节紧密结合的,调协 系统的存在使空调送风系统的特性发生了较大变化,这是与定风量系统的重要 别。?。凶此,只有从空调与调节的结合卜分析变风量系统的特性才能埘变风量系 统有更深的认识,才能为以后进一步应用和改进变风量系统奠定基础。 变风量系统 .变风量系统的基本概念、特点及分类 按处理空调负荷所采用的输送介质分类,变风量 空调系统是属 十令窄气式的一种空调方式,即全空气系统的一种。该系统是通过变风量箱调节 送入房的风量或新回风混合比,并相应调节空调机的风量或新同胍混合 比柬控制某一空调区域温度的一种空调系统。在这罩,有以下几个方面值得注意: 系统必须是利用变风量箱来分配流量。也就是说,系统中必须有变风量箱 使用。 在工程实例巾,有的变风量系统是保持送入房间的风量/;变而改变一一次胍 与回风的辊合比例的。因此。用“改变风量或新回风混合比”的概念代替单纯的“改 变风量”的概念,乎更能概括目前存在的各种各样的变飙量系统的总体特征。 区域温度的控制由变风量箱来实现。即通过气动或电动或 直 接数字控制来控制变风量阀的开度调节风量,或通过调节变风量箱中的风机鞍速 束调节送风量或调节旁通风阀来实现。 空调机组的送风量应根据送风管内的静压值进行相应捌节,与变胍 点箱减少或者增加送风量以控制房间温度相呼应。一般地,空调机组送风机的性 能曲线应相当平缓,从而使得风量的减少不至于使送风静压过快升高。按照摔制 办法分,空调机组的送风量控制又可分为定静压和变静压控制两种基小形?。 通常情况下,系统主要包括两个部分“?: ?变风量箱,安装于房间内,通过控制‘次风的流量维持废 川内温度。阿定;程硬:学位论殳 变量空气处理机,一般安装在机房内,对新回风进行冷热 处理后向?提供‘次风,并根据负荷调整送风量。 另外,系统还包括一套控制系统,分别安装在?和:,聚集 再项运行参数并按照程序对系统参数进行控制,同前?和的控制基 本采剐进行控制。 埘丁系统面言,概括起来主要有以几个特点: 供冷热量可随负荷调节,减少设备规模,降低仞投资和运行费用: 配以合理的自控系统,可节约能耗,降低运行费用; 各房间单独控制温度; 可降低送风温度,减少风管尺寸及末端装置数量; 无需作风量平衡调试; 适合建筑物的改建和扩建; 相对湿度的控制较定风量系统差; 控制系统较定风量系统复杂,增加系统造价。 山于变风量空调系统是通过改变进入房间的风量柬满足室内变化的负荷,当 房间实际空调负荷低于设计额定负荷时,系统随之减少送风量,使设备的运行能 耗犬为降低,同时室内温度控制更加方便灵活。故变风量系统比较适合多房问且 负荷有一定变化的场合,如办公、会议、展厅等。许多新建高级写字楼都采用此 ,方‘案。与传统的风机盘管空调系统相比,变风量系统在安装和使用时比风机盘管 育更多优点: 无凝结水管道,即使在北方地区一般也只有供给空调外区箱的热水 管,没有风机盘管凝结水外溢的可能; 二次装修时空调系统改造方便,无需设计风管和水管的改造,仅将送风 软管和空调风口移位即可; 空调系统检修工作量小,重点搞好楼层空调机组维护即可,术端箱 很少需要调控和检修; 没有风机盘管积水盘的霉菌问题,有利于保证室内的空气品质; 箱通常采用灯具回风,即整个吊顶都作为回风夹层,回风非常均匀, 非常有利于内区小房间的空调回风与其它区域的空调回挑混合,小房问的通风 换。性好。而风机盘管空调系统的内区小房间室内空气只能在小范围内循环,空 晶质并不理想。 按照系统不同的分类标准,我们可以得到不同侧面的认识。一般地,可以 把变风量系统按周边供热方式和变风量箱结构两方面进行分类。娈风量环形管道送风系统的实验研究 ..变风量系统的设计组合应用 ..系统的应用范围 一般柬说,有些建筑物采用变风量空气调节系统是合适的,这些建筑物是:负 茄变化较大的建筑物如办公大楼、多区域控制的建筑物以及有公用回风通道的 建筑物。 .负荷变化较大的建筑物 由于变飙量可以减少送风机和加热的能量凶为利用灯光及人员等热量,故 负荷变化较,大的建筑物可以采用变风量系统。 若建筑物的玻璃窗血积比例小,外墙传热系数小,室外/:?候对室内影响较小, 则不适合采用变风量系统,因为部分负荷时节约的能源较少。例如办公大楼, 』建筑物内有人员聚集和灯光开启,负荷就接近尖峰;人员离开和灯光灭闭负荷 就变小,因此负荷变化较大。再如图书馆或公共建筑,具有较大面积的玻璃窝和 变化较大的负荷,也适合采用变风量系统,因为它的部分负荷的时间比较长。 .多区域控制的建筑物 多区域控制的建筑物适合采用变风量系统。因为变风量系统在设备安装』:比 较灵活,故用于多区域时,比一般传统的系统更为经济。这些传统的系统为:多 系统、双管系统和单区屋顶空调器等。 ,有公用回风通道的建筑物 只有公用回风通道的建筑物可以成功地采用变风量系统。公用口风通道?,以 获得满意的效果,因为如采用多回风通道可能产生系统静压过低或过高的情形。 般来说,办公大楼和学校均可采用公用回风通道。然而,也有一些建筑物 不适合应用,如医院中的隔离病房、实验室和厨房等,因为采用公用回风通道会 造成空气的交叉污染。 . 系统的组合形式 为了适应室内负荷的变化及用户对室内温湿度提出的同要求,系统需: 定风量系统或热水供暖系统组成组合系统。 单风道简易变风量系统包括节流型及旁通型这是变风量系统巾最简 瞥的?种。仅有一条送风道通过末端设备及送风口向室内送风,送风量根据负荷 大小由室温调节器调节,以维持室温在要求的范围内。系统对于各房】来说,蚁 能司时加热或同时冷击?,而无法在同一时期内有的房间加热而另外一些房间土要 求冷却。另外,当显热负荷减少时,室内相对适度也不易控制。阂此,这种系统 仪适于窀内负荷比较稳定、玻璃宙的负荷比例较小,室内相对湿度无严格要求 或室内发湿量很少的场合。节流型的单风道变风垦系统的房间风量和系统胍量均 ”以改变,在人型系统中能节约较多的能量。在系统设计中需设置系统的风量拧程顾士学位论文 制和送风机匝风机的平衡控制。对室温、室内最大风量及最小风量的控制,均由 术端设备完成。旁通型的单风道系统只改变房间量,多余风量直接排放在吊顼 空间或回风道中,整个系统风量保持不变,因而不需设计系统的风量控制和送风 机的平衡控制,但也不存在风机的运行节能。 周边热水供暖和变风量的组合系统。简单的单风道系统主要作用于复季 冷却,为了补偿负荷变化,可利用供冬季使用的周边热水供暖系统在夏季运行。 这样,当室内负荷减少时就可自动或手动开启暖气阀向室内补充热量;同时也町 满足有的房间要求加热,有的房间要求冷却的复杂负荷的需要,最小风量和宅内 相对湿度也得到了相应的控制。这种系统的设备费和运行费都很低,而造成的夺 条件则比较令人满意。 周边定风量和内区变风量的组合系统。这种系统的功能与上述的周边热 水供暖变风量组合系统相似,只是用一套定飙量系统补偿温差传热和太阳辐射负 倚。内区用一套变风量系统,消除灯具、人和设备负荷。周边定风量系统一般 用再热系统、风机盘管或再热器等,也有的从内区变风量系统接一支风道并安装 再热器,用来补偿周边变化的负荷。用这种办法供值班供暖使用时要开启系统令 部风机,增加运行费用。运用较多的是设置单独风机的周边定风量系统,定风量 系统不必补充新风。如在高照度房间可利用照明热量来补偿周边失热。周边系统 一般不由室温控制,周边系统的送风温度仅根据室外温度由补偿温度调节器或温 差温度调节器控制。 再热式或双风道变风量系统。当房间送风量随负荷的减小而达到最 量时,就开再热器或热风阀向房间补偿热量。这种系统适应负荷变化的能力很强, 适用于负荷变化幅度大或要求同时有的房间加热有的房间冷却的场合。由于负荷 得到补偿,最小风量得到控制,室内相对湿度也保持在较好的水平上。双风道变 风量末端设备较复杂,再热式单风道交风量末端设备一般是在变风量末端设备的 出端设一再热器,与末端设备做成一个整体,构造也较复杂;另外还需敷设热 水管或增加一条风道,设备费和运行费都较高,只有要求较高的地方才用。 ..变风量系统的控制与调节 变风量系统送至各房问的风量和系统的总飙量,都会随着房问负荷的变化丽 变化,因此,它必然会有较多和较复杂的控制要求。只有实现了这些控制要求, 系统的运行才能稳定可靠,使它的节能性和经济性充分体现出来。变风量系统的 控制一般有房间的温度控制、送风机送风量控制、送回风量匹配控制、新飙量控 制和送风温度等多个控制环路。其中送风机送风量的控制决定系统能耗的降 低稃度,同时系统运行的稳定性也起着决定性的作用””。变风量环形管道送风系统的实验纠究 .. 房间温度控制 房间温度控制是通过变风量术端装置刺风量的控制来实现的。这是蹙风量系 统的基本控制环节。未端装置的卒制;;‘分为类:随压力变化的又称压力什天 型、限制风量的、不随压力,叟化的又称压力无关型。其中用的最多的是随爪 』变化的末端装置。其控制部件实际卜就是安装在末端装置箱体内的~个×晕调 竹阀,它接受室内温度调节器的指令而彳断改变其开度来调节送风量,采用的多 为算法和算法。 ...最小新风量控制 变风量系统送入房间的新风量会随着总的送风量的变化而成比例的变化, 房问负荷减小时,送风量随之减少,新风量也会减少。但为了补充房?排风的需 要,特别是为了维持空调房间必要的通风换气次数,新风量彳可无限制地减少, 返就出现了最小新风量的控制要求。 为了解决这一问题,自动控制系统中就必须增设一套在送风量减少的司时, 按一定比例逐步开大新风阀和排风阀,关小回风阀的控制装置。如果新风量是按 补偿机械排风量的要求而设定,那么当房间负荷减小,送入房间的风量减少时, 判达设定的最小新风量以后,新风阀就必须不断开大,甚至新风量与排风量柏平 衡为卜。如果新风量是按维持房间必要的换气次数,按每人设定的新风量而定, 邪么,当房间负荷减小时,特别是人员减少时,送入房间的新风量可以随送风量 的减少而减少,但新同风的比例将逐渐加大。因此,这时新风阀也应相越打,:。 定静压控制 根据伯努利定律,气体流动时,两断面处所具有的总能量之差等于流体所流过 的管路损失。即: 十十“一 .】 . 则 。,一。:旷。。。 式中,,。一断面动压; 。,一断面动压; :。一断面静压; 氏:一断面静压; 。:一一断面间的阻力损失。 若。。一。。与。相等,则两断而的静压可保持不变。定静压控制就足通过调 节风机来保持风道上某一点压力测点或几点平均的静压恒定不变,以满足设训 资用『力,克服卜游风道,末端装置及送风口的阻力损失。压力测点的位置决定 系统的能耗和稳定性。测压点距风机出口越近,静压值越人,越不利二节能,工程硕上学位沦文 但.力调节越稳定;测压点距风机出几越远,静压值越小,节能效果越明显,但 、力调节振荡也越明显。综合考虑节能及稳定性的要求,建议在使用』匀 九天型末端的场合,压力测点的位置设在主道上距/机出几的/处。压力设定 值剩通常取设计状况下该点的静压值。 。作原理:在系统中由于根据室内负荷变化,来调整末端出口量满 足铍荷要求。出风量的变化引起系统管路中静压变化,静压传感器测量静压变化 并传递给风机变频器,变频器根据静压变化信号,去控制空调机电机转速,渊整 总出风量,维持送风管路系统的静压恒定。 定静压方法是一种简单易行的控制方法,但在实际工程中必须注意压力测、 的布置及静压设定值的确定,否则就会降低节能效果及町能出现噪卢增人的现象。 这种控制方法适用于一般中小型公共建筑。.变静压控制 变静压的控制方法弥补了定静压控制方法能耗大、噪声高的缺点。变静控 制是存定静压控制运行的基础上,阶段性地改变风管中压力测点的静压设定值, 存适应所需流量要求的同时,尽量使静压保持允许的最低值,以最大限度节省风 机的能耗。由于变静压控制方法运行时的静压是系统允许的最小静压,冈此这种 方法也称为最小静压法。变静压控制方法的出现,很大程度上归功于计算机通信 网络在控制系统中的广泛使用。?般来说要实现变静压控制,至少必须满足两个 基本条件:末端能独立调节流量而与压力无关,即只能使用与压力无关型的 术端; 各求端要能向静压设定控制器合适的给出压力应升高、降低或不变的信号。第 个条件由于与压力无关型末端的普遍使用,基本上不是问题。对第二个条件,因 为控制系统通信功能的加强,各末端向控制器给出信号是完全可行的,但术端在 什么状态下给出合理的信号,相应的解决方案是,每个末端在流量达不到设定流 量时,向静压设定控制器发出警报信号,当有足够的末端数处于警报状态时,将 静雁设定值增加一个预定步长。同样地,当处于警报状态的末端数小或等某 个数时,将静压设定值减小一个预定步长。判断流量是否达到要求,简单地可以 通过测量流量与设定流量之差来决定。当选用的术端能够提供阀位信号时,也司 以间接地通过阀位信号来判断”?。 工作原理:系统在满足室内负荷变化要求的情况下,尽量使处于伞玎 状态%~%,保持系统静压降至最低。 变静压控制方法是节能效果最好的控制方法。但系统增加了阀位不度传感器, 阀何信号须通过通讯网反馈到静压控制器,控制方法较复杂。适用于采用楼 宇自动 控制系统的大型公共建筑。变风量珥形管道送风系统的实验研究 . 总风量控制 交风量空调系统要求各个房间能单独调送风量,要求调节风机转速以渊, 总风显,因而须配置两个闭合控制环路,根据室内温度偏差调节风阀,以及根据 风道内静压偏差来调节风机转速。但是由于控制环路选取合理,定静『控制容 易出现振荡。而变静压控制尽管在节能上具有明显的优势,但由于测量小准、控 制不稳等,压力控制本身具有缺陷,使变静压控制得不到广泛使用。为此,我们 提出了总风量控制方法,摆脱了二述缺点。 通过对末端装置环路的分析,发现各个末端的设定风量。反映了该术端所带 历问前要求的送胍量,那么所有的末端设定风蕈之和则明显是系统当前要求的 总风量,并且体现了系统希望达到的流量状态。根据风机相似律,侄窄调系统阻 力系数下发生变化时,总风量和风机转速是一个正比的关系: 旦:五堕 .: ? ; 根据这一正比关系,那么在运行过程中有‘要求的运行豇量,自然可以对啦 要求的风机转速。如果说所有末端区域要求的风萤都是按同一比例变化的,显 然这一天系式就可以控制了。但事实上在运行时几乎是不可能出现这种情况的。 考虑到各末端风量要求的不均衡性,适当地增加一个安全系数就可以实现风机的 变频控制。这样就给每个末端定义一个相对设定风量。,显然由于各个末端要求 风量的差异而使各末端的相对设定风量不一致。 总风量控制法的节能效果介于定静压和变静压方法之间。由于控制手段采 用茬力控制,因此控制系统较稳定,是?种实用的风机风量控制方法。 综上所述,在系统中,空气流量的变化会影响到系统中各点的静压。冈 此,为了保证正常运行,系统的控制必须做到:保持一定的风管静压,以使术端 装置能正常工作;使空调区域中保持一定的微压以避免室外空气的渗入;除了 绎济运行工况应给空调区域提供最小的新风量”?。 ..变风量系统的气流组织 ..空调系统中气流组织的作用 气流组织是室内空调的一个重要环节,它赢接影响着空调系统的使用效果, 尤其是在有室温允许波动范围和洁净度要求以及高大空间的建筑中,合理的 流 组.具有更莺要的作用。因为只有合理的气流组织彳‘能充分发挥送风的冷却或加 热作用,均匀消除室内热量,并能更有效地排除有害物和悬浮在卒气中的荻?’ 流组织是将空气直接送入空调房间的最后一步。室内所需要的舒适和】芝 条什与气流组织方有关,即:与所采用的气流循环系统:房间的几何特点: ‘送、网风口的构造及其安装位置有关;并与它所造成的射流类型等有关。一、丁程硕士学位论文 ‘ 关量换气次数。,送飙温差有关。 对于系统而吉。,由丁风量的变化引起气流流型的变化,直接影响到室内 温度和速度的分布,这也是区别于定飙量而必须特殊考虑的问题。.气流组织系统及其效果评价方法 室内空气分布系统类型很多,在大型民用与公共建筑物黾,多采用混合通胍 系统的散流器上送下回的方式。这种方式与建筑物本身的配合较好。 室内气流分布是个复杂的过程,它受到建筑物的几何形状、散流器的结构和 韶冒、排回风位置、散流器的入口空气参数、内部障碍物以及由居住者或设备所 广:生的热所形成的热浮升力的影响。对于已使用的建筑物,影响室内气流分布的 变幽素为室内热源和散流器入口参数一送风风速和送风温度。 空调气流分布的目的就是在空调房问的居住区创造合适的温度、湿度和守 流动。房问的空气流速变化过快、温度梯度过大水平的、垂直的或掰者都有 以及温度波动过快都会产生不舒适。对气流分布给予科学的评价是重要的。对人 多数的舒适性空调来说,辐射影响有限,相对湿度在较大范围内%~% 埘人体舒适影响不明显,可主要考虑空气温度与风速对人体的综合作用,所以室 内气流分布衡量指标无需考虑辐射的影晌。室内气流分布有多种指标,常用的有 室内气流分布特性指标、温度梯度以及工作区平均速度等。室内气流分确 特性指标将空气温度、气流速度与人的舒适感三者联系起来,是空气分布系统评 流 估的一个仅有的单个数据指标。对于变风量空调系统,被认为是唯一的 分布的评价指标。对于供冷模式下的办公环境,值应高于%,即要求‘蕾内 %以上的人员感到舒适。为了满足室内气流分布的舒适要求,美国? 标准建议. 和. 之间的温差不大于?,工作区平均风速应小二. /。 ..变风量系统的噪声控制 系统运行过程中,由于机房设置和空调房间排风口布局不合理,风机选型及 其安装和系统管路设计存在缺陷,管路气流速度调节不均衡等原因造成设备运行 不良,带来管路串声、固体传声、局部透声、空气动力性噪声超标等问题。 近年来 由此引发了诸多房地产部门、设备供货厂商、空调安装公司和使用单位之’的经 济纠纷。 空调设备噪声包括风机、压缩机运转噪声、电机轴承噪声和电磁噪声等。兵 中以风机、压缩机运转噪声为主““”。 空调系统噪声控制是降低沿通风管道传播的风机噪声,其最终目的使空调曰 房达到所确定的允许噪声标准,满足使用功能的要求。因此,必须注意噪声源、 传声途径和接受者所处的噪声一时难于解决,或由于各种因素的影响存在,此种 。清况下,就必须采用相应的综合措施,才能达到噪声控制的目的““。具体的做法变风量王、彤管道送风系统的实验研究 他活?: 】机房伽置:空调系统的机房、管路深化设计时,必须与系统消声改计叫叫 弓虑,综合各种因素合理地安排机房化置,尽骨使机房远离要求安静的环境刺房 川,特别对『一般的舒适性空调系统低风速系统,可适当加长管路,加大口然 衰减,从而减少其他消声措旋,节省噪声控制的费用;并采用必要的消卢拧制 施如吸声、隔卢、消卢和隔振等,消除或降低机房、管路噪声对邻近环境和 房涮的影响。 通风设备的选择:系统所需的风量和风压确定后,从降低噪声考虑,选用 低噪声的风机。风机选型原则:风机叶片采用向后弯类型,避免采用‘片向前弯 或甲板,?叶片;风机与电机的传动方式以直联为最佳,避免采用联轴器和皮带传 动力‘式。在试运转调试中应使风机运行工况点尽可能接近最高效率点,此时机 噪声最低,反之噪声最高。 风机的安装:风机安装是空调通风系统噪声控制的主要环节,风机必须安 装侄弹性减振基础上,调节好机组的动静平衡,以免损坏隔振效果;风机的进 应置软接头,减少振动沿管道的传递;风机和管道的不合理连接会使风机性 能急剧变化,增加气流再生噪声,气流进、出风机时需均匀,不能宵方向和遮度 的突然变化。 系统管路优化设计及流速控制:系统管路优化设计及流速控制,以尽可能 使气流均匀流动为基本原则;从机房至使用房问的管路中气流速度逐步减低,避 免急剧转弯产生涡流,引起速度回升,气流噪声增高,特别注意在主管道‘进入 使用房、支管连接处和房间的出风口处,经消声器后的流速应严格控制使之比消 声器前的速度低,否则气流噪声回升,将破坏其消声效果。 消声器的选型与布置安装:空调系统所用的消声器,一般均需宽频带的衰 减量,以阻抗复合式为最常用,亦可尽量根据建筑空问设计消声器。消声器的安 装位置应尽量设在气流平稳段,当主管流速不大时,为使噪声能存靠近声源处降 低,防止噪声激发管道振动,应尽叮能靠近风机的管段设置,但不要放在机房上 郝,否则需做好消声器外壳隔声处理;当主管流速太大时,如消声器靠近风机设 置,其气流再生噪声势必较大,影响消声效果,可通过分别在流速较低的分吏管 设置消声器。 防止管道串声:当空调的相邻房的送回风是同一系统时,必须采用消声 挡施米避免相邻房问之间的串声,必要时分开成两路系统,否则系统噪声控制将 被破坏。 一, 管壁隔声:空调系统管道的管壁较薄一般采用镀锌钢板,二. .,隔声量低,当管道通过要求安静的房间时,管内噪声由管壁透射就会影 响使用房间,另一方面,当管道穿过高噪声房间时,噪声又会经管擘透射而增加.程硕士学位论文 镥内噪声,对上述两种情况均应采取必要的隔声措施,最简单的办法是增加管壁 厚度,或与保温层处理结合,增加其隔声量。 蚓体传声的隔绝:固体传声是噪声源产生的振动,通过围护结构传至其它 房间的顶棚、墙壁、地板等构件,使其振动再向室内辐射噪声,它与空气传占性 质、,衰减缓慢,影响距离远,区域大而不易处理,固体传声隔绝,普遍泵用 使振动源与同护结构相隔来消除及防产生固体传声。 ..变风量系统的经济性比较 由丁二变风量风量的可调节特性,其经济性优势已经在广泛的运用过程中得到 了体现。近来,由于运行工况和能量消耗有系统的统计,从而可以进彳『精确的计 算,,此外,为了计算全年的冷、热耗量,利用了便于又快又准确地统计经常耗星 的室外象资料。 为进行比较计算,必须具有下列条件”: 地理位置:空调系统或通风系统的室内外设计参数;室外年甲均气湍羊 热焓。 采用该系统的建筑物名称及其运行特点。 空调系统或通风系统的特性、设计风量有效风量或全风量;窄气处理 方。弋,直流式系统或带有回风的系统固定回风量或变化回风量,运行:况的边 界:单区或多区空调系统;变风量或定风量、变风量都调节;空调系统及白控 系 统原理图:送排风机的全压,效率系数及调节器类型。 电价等其它资料。 在计算过程中,应包括: 补充投资。即是变风量系统的设备费、自控仪表费及其它费用与定风量系统 投资之差。这些费用可分为三部分:即集中送风设备费、集中排风设备费及多区 系统的分区控制设备费。对于定风量系统而言,初投资增加的多少与其聚用的二 次加热器、或分区加热器、自动化程度及热交换器、管道配件等有关。而变量 系统初投资的增加则与送、回风管道上的分区自动控制阀及静压调节器有关。 .全年运行费用。包括系统运行中的全部费用,其中包括自控和供冷的运行费 。 .管道送风方式及设计 通风管道是空调系统的主要组成之~‘。正确的设计风管系统非常重要。它:定 系到整个系统的造价、运行的经济性以及运行效果”。“:。对于现代建筑的空调管 道送风,则还心考虑到材料及运行过程中的绿色环保,与建筑协调一致等问题。堂风量环形管道送风系统的实验研究 .风管系统的基本分类 集巾式系统按送入每个房问的送风管的数目分“。“: 风管系统。仅有一个送风管,夏季送冷风,冬季送热风; 双风管系统。宅。经处理后分别用两个风管送出,其中一个为风温比较 岛的热风管,另一个为风温比较低的冷风管,两个风管接入混合装置,绐混俞 属 送入房间。当负荷变化时,调整.者的风量比。 按送风管风速分: 低速系统。一般指主风管风速低于 /的系统;对于公用和民建筑 :风管风速一般不超过 /。 高速系统。一般指主风管风速高于 /的系统;对于公用和民用建筑, .风管风速大于 /的也称为高速系统。 .风管系统的基本设计思路 暖通设计中如何确定各风管的尺寸、计算系统总压降并选择适当的风机柬达 耋《再支管所需的风量是一件非常重要的事情。通常来讲,风管系统设计包 括以 儿个基本步骤: 确定送风口及司风口的形式、位嚣、个数和必要风量。 确定风机及其它空调设备的位置、划分空调区域、布置最合理的送、口风 落线。,布置风管时要考虑尽量缩短管线,避免复杂的局部构件,减少分支管 线, 节省材料,减少系统阻力。此外,还应便于施工,以及运行调节和检修方便。 进行风管道的阻力计算。 ,选择风机。进行设计时,首先要选定系统最不利的管路作为计算出发点, 然后根据风量和所选定的管内风速计算这一最不利管路各部门管段的断面尺、, 剪尽可能采用标准管径。接着就可以计算出各管道阻力和系统总阻力,并选定风 机参数。最后,按系统阻力平衡的原则,确定其它分支管段的管径,且使各并联 支管的阻力平衡通常他们之间的阻力差不大 %;在不可能通过调整分支管 管径使阻力平衡时,则利用风阀进行调节。 舀:众多风管尺寸设计法中,常见的有以下数种:等摩阻法、速度递减法、静 脉复得法。幽 、平衡全压法 内的暖通设计师通常按已定的风量及选定的风速来求出截面积,并按国内的帆管 系列米选择,可以浣具有较大的任意性。凼外的还包括由等于年茸次 提出全名称做最佳化的方法?。采用这种方法所得的送风管蹄理论』 足最节省能源及风管安装成本的。它是在年的 鼢中鼎力推荐的方法‘“。 风管设计变风量系统的送风系统与定风量系统相比有更高的要求,既要满足变眦量末端装置运行所需要的静压,又要在运行过程中保持该静压稳定。 ,毁来 讲,变风量系统是中速中压系统,在风管设计中宜采用静压复得法,即管路动 压的 减少量正好等于摩擦阻力,动压减小,静压增加,增加的静压正好用于克搬管 路的 摩擦阻力,使管路的静压始终保持恒定。 ...风量分配 由于所有末端装置的最大送风量之和大于系统总送风量,所以确定风管管 释时要利用“差异系数”重新分配风量连接末端装置的支风管和主风管末端 部 分习其实际最大送风量计算管径。 .一, 差异系数否?聂篓荔耄萎篙薯‰ 将 差异量一差异系数 . 人为地分配到各送风主管段上,风量调整后再利用静压复得法计算管径。一 般地,若末端装置送风量相同或相近时,在主管末端大约/范围内,差异系数 取.,在余下的/范围内,差异系数平均分配。 ,..静压复得静压损失 送风管的起始端与风机出:连接,风机出口流速对风管起始端的风速会有影 响。若二者风速不相同,必须考虑流速转换的静压复得或静压损失。 风机出风速小于风管起始端风速 . 静压损失.×芒嘭一哆 风机出风速大于风管起始端风速 . 静压复得.×,一曙 式中, %一管内风速,/ 一风机出:风速,/ 一空气密度,/。 然而,对于空调变风量系统风管送风设计而言,由于调节的存在使其流动特 性发生,很大变化,只有搞清楚这些变化才能真发挥变风量系统的节能优势。 变风量环形管道送风系统的实验州究 则,:艺与调节不配套,即使设计了变风量系统也达不到应有的效果。另