北京某公建项目空调系统末端方案比选

庄彩霞

（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司 天津 300308）

北京某公建项目空调系统末端方案比选

庄彩霞

（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司 天津 300308）

随着高层建筑越来越多，对空调系统的要求也越来越高，通过对北京某公建项目空调系统末端方案的分析、比选，提出了几类空调末端系统适用范围，为高层建筑选择空调系统提供参考。

空调 系统 末端 方案 比选

1 项目概况

北京某公建项目分为3号、4号、5号三个地块，位于北京市海淀区，本文所讨论的3号地总建筑面积约76 000 m2，建筑高度189.00 m，层高4.2 m，地上22层，地下2层。项目设计定位为5A级高级写字楼。室外气象参数包括：（1）夏季：空调室外计算干球温度33.2 ℃；空调室外计算湿球温度26.4 ℃；通风室外计算温度30.0℃。（2）冬季：空调室外计算干球温度－12℃ ；采暖室外计算干球温度－9℃； 通风室外计算温度－5℃。室内设计参数见表1。

表1 室内设计参数

2 系统简介

（1） VAV空调系统。变风量系统（Variable Air Volume System, VAV系统）本世纪60年代诞生在美国，90年代后期在我国逐渐得到应用。根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以风量的减少带来了风机能耗降低。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境要求。

（2）主动冷梁空调系统。“冷梁”又称为吊顶式诱导空调器，是一种带新风诱导的气-水换热末端装置，由空调箱处理的室外新风被送入冷梁后，经喷嘴高速喷射在箱体内部形成局部负压，诱导室内空气（二次风）从多孔板风口面板进入冷梁，再经过热交换器的冷却后，与一次风混合并从两侧送风口贴附送入室内。

（3）辐射板＋地板送风空调系统。辐射板＋地板送风空调系统是将16～19 ℃的高温冷水送入安装在吊顶的冷却盘管，通过冷辐射吸收室内热量。为满足室内卫生要求，地板下恒量送风提供通风和调节空气。

3 系统方案分析

3.1 VAV空调系统

(1)系统优点。VAV系统属于全空气系统，可以利用新风消除室内负荷，在春、秋过渡季节可以采用100%的空气节能装置。没有风机盘管冷凝水问题和空调军团菌的污染问题。由于VAV系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化，因此通过自动控制，实现节能。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，当室内参数改变或重新隔断时，可能只需要更换支管和末端装置，移动风口位置，甚至仅仅重新设定一下室内温控器。

（2）系统缺点。由温度控制的送入各房间的风量可能造成分配到各房间的新风量不一定满足新风量要求，有时局部房间会缺少新风。由末端的风机和气流产生室内噪声相对偏大。设计、施工、调试的技术能力要求较高，很难实现系统自控联动，达不到理论节能效果。室内送风量减少时，室内气流组织可能会恶化（但如选用风机动力箱则不存在此缺点）。风管、设备占用空间较大，吊顶标高、机房布置会受一些影响。与其它系统相比，在国内发展时间短，运行管理经验较少。

3.2 主动冷梁空调系统

（1）系统优点。冷梁末端无风机运转部件，室内噪音低。冷梁末端无强吹风，新风分布均匀，室内空气品质和舒适性比较高。系统所需冷冻水供回水温度较常规系统高，有利于提高冷机的工作效率。冷梁产品体积小，结构紧凑，可节约空间，提高吊顶标高。系统新风集中处理，设备层机房和每层要求的机房面积小。末端设备无运转部件，无过滤器，无凝水，无需供电，维护工作量小。

（2）系统缺点。系统初投资较高。对开窗要求严格，室外湿热空气进入室内冷梁上容易出现结露，供水温度控制严格，以防止可能冷凝结露。冷梁风速较小，靠文丘里对流效应，室内降温速度较慢，降温延时长。对自控系统依赖性强，对自控和运行管理要求高。需要考虑周边冷、热负荷要求。改扩建，尤其格局多变的建筑装修改变、隔断困难。在国内发展时间短，运行管理经验较少。

3.3 辐射板＋地板送风空调系统

（1）系统优点。使用布置灵活，各房间能独立自行控制和调节室温，控制简单。噪音低。系统末端无机械转动部件，在运行时不会产生噪音。舒适度高。辐射送冷，下送风和顶棚排风，提高了舒适度和通风效率及空气质量。系统所需供回水温度较常规系统高（16～19℃），有利于提高冷机的工作效率。地板送风口为翻修提供了更多的灵活性并提高了使用者舒适度控制。

（2）系统缺点。系统初投资较高。末对开窗要求严格，室外湿热空气进入室内辐射板上容易出现结露，需要好的控制，以防止可能冷凝。为了满足高负荷密度办公的负荷，要求采用较多的辐射板。辐射板提供的外区负荷不足。有可能产生不适的吹风感，得不到满意的热力分层。楼板加压空间产生的漏气增加了控制的难度。

4 VAV空调系统与主动冷梁空调系统对比

4.1 系统能耗对比，见图1

图1为以上为SOM能耗模拟数据，VAV系统节能13.4 %，冷梁系统节能18.2 %。根据LEED顾问的能耗模拟，VAV系统节能8%左右，采用VAV系统不可能实现30 %的节能。4.2 系统舒适性对比，见图2～图5

图1 VAV空调系统与主动冷梁空调系统对比

VAV系统：室内温度分布不均，送风口下方温度较低；送风口下方具有吹风感；末端有风机送风速度较高，具有明显噪音。

图2 VAV空调系统气流

图3 VAV空调系统室内温度分布

图4 主动冷梁气流分布

图5 主动冷梁温度分布

主动冷梁系统：室内温度分布均匀，没有吹风感，末端没有风机送风速度低，室内噪音低。

4.3 系统系统维护及控制

VAV系统：（1）标准变风量末端箱风阀和驱动器不停的运动，需要每年定期检查和维护；（2）末端风机驱动箱要求定期更换过滤器；（3）末端风机驱动箱的风机马达和电气继电器要求定期维护。（4）再加热盘管控制阀要求定期维护。（5）本地温度控制器控制变风量末端箱风阀的位置；（6）带有再加热变风量末端箱要求反向作用温度控制器，与普通的温度控制器不同；（7）大型变风量系统的空气均衡需要花费较多的时间。

冷梁系统：（1）末端没有运动的部件；（2）双向水控制阀要求定期维护。（3）主要空气喷嘴和感应线圈每5～10 年可能需要清洁。从天花板下方就可以进行清洁。（4）本地温度控制器控制冷梁冷却水阀的位置；（5）所有的装置采用相同的温度控制器；（6）水平衡比空气平衡容易。此外，恒定系统的空气平衡比变风量系统的容易。

5 结语

从初投资、系统使用的成熟度、结露的可能性、改/扩建的便利性方面来考虑，VAV空调系统比主动冷梁系统和辐射吊顶＋地板送风空调系统更具优势，北京使用的案例也比较多。但VAV空调系统会有有时局部房间会缺少新风，由末端的风机和气流产生室内噪声相对偏大问题。另外系统很难实现系统自控联动的设计意图，达不到理论节能效果，节能效果良好的成功的案例不多。

从实现节能环保、舒适度的方面考虑，辐射吊顶＋地板送风空调系统比主动冷梁系统和VAV空调系统更具优势，更容易取得LEED认证得分。但辐射吊顶＋地板送风空调系统初投资较高，外围墙渗透会产生冷凝、吊顶结露风险比较高，系统熟悉程度低，北京还没有成功的案例。建议不采用辐射吊顶＋地板送风空调系统。

从节能环保、舒适度、室内净高、降低后期成本、建成北京最节能的建筑之一等方面综合考虑，主动冷梁系统比VAV空调系统和辐射吊顶＋地板送风空调系统更具优势，也有西门子（北京）中心大厦的成功案例。但为了减少冷梁结露的风险，需严格控制外窗的开启，这不太符合中国人喜欢开窗的习惯。另外改、扩建，尤其格局多变的建筑装修改变、隔断会比较麻烦。

SOM推荐冷梁系统，是基于30%节能目标（与美国ASHRAE90.1-2007标准相比低30%）和总部办公自用。此节能目标是国际领先水平，高于目前国内甲级写字楼节能目标（目前10%-20%），同时在能源转换效益、舒适性及系统维护方面大大优于VAV系统，是空调系统发展的方向。但此系统也存在一些弊端如：初投资相对较高、需严格控制外窗开启、出租办公部分楼层租户频繁的改/扩建隔断会比较麻烦（具体详见上文对比表），同时在国内应用经验不足（规模相当只有西门子大厦一例）。若强调大厦的环保节能特点，追求空调系统的先进性和舒适性，可采用冷梁系统。若考虑系统的成熟性、改/扩建的便利性，可采用VAV系统。

Comparison of the Schemes of the Air-conditioner System Terminal for One Public Service Facilities in Beijing

ZHUANG Cai-xia
(Building and Installation Engineering Co., Ltd. of China Railway 18th Bureau Group, Tianjin 300308 China)

With more and more high-rise buildings, requirements for air-conditioner system are higher and higher. By analyzing and comparing several air-conditioner terminal systems, this paper puts forward the application range of them and will provide reference for the selection of air-conditioner system for high-rise buildings.

air-conditioner system terminal scheme comparison

U415

A

1673-1816(2014)01-0072-04

2013-11-23

庄彩霞（1980-），女，工程师，学士，研究方向安装工程施工预算、技术、管理工作。