大空间办公场所变风量系统舒适度探析

大空间办公场所变风量系统舒适度探析

汤玉鹏

（万达集团四川成都610000）

摘要：人类社会在发展的过程中，人们也希望获得更好的生活工作条件，对这方面的品质要求也就越来越高，工作者们希望在一种更为舒适的环境下进行工作。笔者以大型工作空间中的变风量空调系统为研究对象，探讨其特点并对其系统的设计施工等方面提出建议，以期能够更好的满足人们对于办公环境舒适性的追求。

关键词：办公场所；变风量系统；探析

由于现今社会科学技术的进步，尤其是自动化技术的发展，人们希望所使用的楼宇有着更好的设计以满足自身需求，同时也追求着更为舒适的办公环境。故而，具有差异性的智能化自动控制设计应运而生，以符合不同用途的楼宇以及满足使用者的需求。之所以要自动化控制，其原因在于要分类处理这种大型办公场所中所包含的各种信息，基于这些处理结果，对其进行一种能将其优势最大化的控制。笔者以变风量空调系统为例，探讨其自动化控制问题，研究如何才能更好地满足人们的需求，使人们对办公环境的要求得到最大化的满足。

一、变风量空调系统简介

1.1变风量空调系统的概念

所谓变风量系统，指的是由于房间的负荷是不断变化的，为了适应这种变化所带来的影响，对房间的进风量进行控制的系统。这种系统有着节能的绝对优势，同时也可以调节单独的房间温度，另外，也可以使房间内部的空气更加均匀，消除风机盘管冷凝水以及霉变，这将有效降低维护的工作量。[1]

1.2变风量空调系统的组成

变风量空调机组以及VAV末端是组成该系统的主要部分。末端部分的作用在于：基于目标房间的热负荷的变化，调整风门的开启程度，以此来对送风量进行控制。而变风量空调机组的作用，即是基于末端需求，变化风机的频率，以此来对送风总量进行调节和控制。通常情况下，一层楼会有一个机房，用来安排变风量空调机组，而末端VAV-BOX则安排在办公区。从机房通过的新风，经过空调机进行总的处理后，经由管井，到达每一层的机房，每一层则以二氧化碳为参数进行监测，以此来调节新风量，以满足使用者的需求；机房层还安置了集中排风设备，通过变化频率来控制排风设备，基于房间内部的正压高低对排风量进行调节控制，以此来使房间内达到一定数值的正压，从而有效对房间外的热空气进行阻止，同时也避免正压值过高时，产生新风难以供应的现象。变风量空调系统构成图如下：

1.3变风量空调系统的控制

1.3.1控制原理

室内串级控制由两个部分组成，一是变风量控制器，二是房间温控器。而控制量也由两个部分构成，其中主要是室内温度进行控制，其次以空气流量进行辅助控制。根据室内的实时温度与所设置的温度进行比较，根据比较结果，输出信号以对末端风阀进行调整，从而控制送风量，以此来控制房间内的温度。另外，风道内部的压力值的变化由风道压力传感器进行监测，再由PI或PID进行控制，通过变频器对送风机转速的控制，降低压力变化带来的影响，从而有着稳定的送风量。

1.3.1控制项目

室温、送风量、送\回风量匹配、新风量以及送风温度，这5个方面是变风量系统的控制环路。这5个控制环路中，送风机送风量是VAV系统是否能够大幅度降低能耗的决定性因素，同时也是该系统能否稳定地进行工作的关键。

1.3.2控制方法

控制方法通常有三种，即定静压控制、变静压控制以及总风量控制，这三种方法就是VAV系统降低能耗以及稳定运行的关键方法。

（1）定静压控制

当系统中的风道里某一点（或几点平均值）达到一定的静压值时，通过VAV-BOX的阀门控制房间内所需要的风量；通过风道中的静压值与预设值之间的偏差对变频器进行调节，以此来控制风机的旋转速度，从而对系统的送风量进行调整和控制。另外，对送风温度也可以进行调节，从而满足用户对房间内舒适度的追求。

作为单循环控制，在定静压控制中，风机的旋转速度不影响末端的控制环节

（2）变静压控制

当VAV-BOX中的阀门最大程度上全开时，通过风道中的静压来对变频器进行调节，以此来调整风机的旋转速度，从而对系统送风量进行调节。除此之外，也可以通过对送风的温度进行调整，以此来提高房间内部的舒适性。

（3）总风量控制

所谓总风量控制，指的是基于预先设定的风量，通过计算的方法，得出设定风量要求风机旋转的速度。然而，预设风量并不能在房间负荷产生变化后立即设定就能一直满足该负荷的，应该说这是一个经过稳定的控制量，基于房间温度偏差，通过积分的方法得出。故而，这种控制方法中，房间负荷的变化导致的风机旋转速度的调整并不是只要达到某个稳定转速就不变的，而是间接通过室内温差来对风机的旋转速度进行调节的方法。[2]

二、大空间办公场所变风量空调总体设计

笔者以上海虹桥国际中心为例，其建筑面积263.429㎡，高达143.7m，有30层楼，均用于办公，以相关写字楼评测标准来看，为6E甲级。这栋大楼的空调自控系统即是变风量（VAV）空调系统，这种系统在这栋建筑中就发挥了其巨大的优越性，其高科技含量的控制方法，让使用者的用户体验达到最优，其舒适需求得到最大满足，同时也最大程度上达到了节能降噪的作用。故而，笔者认为大型办公场所变分量空调系统设计应该如下：

2.1变风量空调系统的设计

2.1.1变风量空调区域覆盖划分

与普通的办公场所不同，大空间办公场所由于自身的特性，其空调系统的覆盖面较广，而在大面积的办公场所中，各处温度变化较为复杂，不同区域办公人员对空调送风的需要也有一定的差别，因此，对大空间办公场所进行合理的分区，是变风量空调系统科学合理设计的基础。

在划分区域时，除了考虑办公场所自身围护结构的影响，还应当将各个区域所需换气次数的不同以及不同区域工作人员舒适度的要求考虑在内。通常采用冷负荷系数法进行计算：即通过以24小时为计算周期，进行逐时计算；再进行逐时合并计算，利用湿空气焓湿图，对空气处理过程进行科学的分析，从而对大空间办公场所的送风量以及送风参数进行调整和确定，计算出各个分区的逐时送风量。

进行区域划分后，除了使大空间空调系统的设计更为合理有效外，对未来可能出现的空间分隔或者改造也有所帮助。使局部区域的分隔改造，对整个变风量空调系统性能的影响可以降至较低水平。

2.1.2送风温度的设计方法

很多小型或者中型的办公场所空调系统的设计中，多设计成“一对多”的温度控制方法，即利用一个回风口的温度检测值（或几个回风口温度的平均值）作为大空间内所有末端的控制依据，这种控制方法将整个办公场所视为一个整体，同步调节系统各个末端控制装置，从整体上统一控制室内环境温度的变化，简单易行，稳定性高。

但是大空间办公场所具有面积大、区域应用功能复杂、局部负荷流动性大等特点。“一对多”控制方法是从整体出发的，不考虑局部负荷变化特性，空间中有可能会出现局部过冷或过热的不良现象。因此，这种空调设计方法对于大空间办公场所显然是不合理的。

在办公场所空调系统中，通过每一个末端控制装置自带一个温度传感器，检测室内温度值与设定值进行比较，对各个末端风阀进行独立的开度调节控制，这种“一对一”的空调控制模式下，每个末端检测到的室内温度值能较好的反应各自所负责的分区域的温度变化信息，对各分区域进行独立的温度控制，使得小区域范围内的风量调节与需求冷量相匹配，考虑了室内负荷分布不均勾性，有效的避免了室内过冷或过热现象，因此更加适应于大空间办公场所的特点，对办公人员的舒适体验有了更加人性化的保障。

2.1.3送风模式设计方法

从原理上讲，VAV变风量空调系统对室内空气温湿度以及CO2浓度的控制均是通过送风系统实现，送风系统能否营造良好的室内气流组织是大空间办公场所达到设计要求的关键。

并且大空间办公场所具有覆盖面积广以及覆盖区域复杂的特征，因此为了实现大空间的温度均匀应根据建筑的不同情况选择合理的送风模式、气流组织方式，较为常见的高大空间气流组织形式和送风模式如下：

（1）顶部送风：顶部回风，风口型式常见喷口送风、旋流送风；

（2）侧向送风：上送下回，喷口送风，百叶送风；

（3）下部送风：包括置换通风、地板送风、岗位送风等。[3]

2.1.4送风口设置注意事项

除了对大空间温度控制设计以及送风模式设计进行注意外，还需对其送风口设置部位进行科学合理的安排。

例如对于采用顶部送风的大空间办公场所，需注意上部回风口可能对附近送风口的送风气流产生影响，形成局部短路。回风口应尽量集中布置于大空间侧墙边，且回风口应选择倾斜叶片线形风口（或可调百叶风口），风口叶片向侧墙倾斜。紧邻回风口的送风口也应用倾斜叶片线形风口，风口叶片向回风口的反方向倾斜，避免局部风速过高，温度过冷。

对于大空间来说，均匀的送风分配是良好的气流组织的重要保证。不仅要在送风静压箱的主干管分支处设置调节阀、在线形风口送风软管处设置蝶阀，对带数个风口的中间支管也应同样设置风量调节措施，保证实现各风口均匀送风。

2.2变风量空调系统的优势

此项目在使用了先进的变风量（VAV）空调系统之后，在进行实际运作中，总结出以下几点优势：

（1）降低了大厦的能源消耗，提升了能源的利用率，减少运营成本。

（2）使大厦的空调设备在各种指示器的信息调节下，自动控制空调送风以及温度，最大程度上，满足了场所内的工作人员对舒适度的要求。

（3）通过科学合理的调配，使机电设备的使用寿命得到了提升，并使大厦的安全性能得到了保障。

三、施工质量注意事项

在现代的建筑工程中，其设计、施工等各个环节，容易相互脱节，缺少实质上的技术交流，使其设计与实际施工有着一定的差距，且在实际施工时暴露出来的问题往往不能得到设计人员及时的解决，而使工程在经竣工检查时再进行补救。因此在进行实际施工时，必须进行注意，以满足变风量空调系统的设计要求。

3.1施工技术指导交底

VAV空调系统的施工是一个较为精细的自动控制项目，在进行项目的施工时，部分重要位置的施工，应当引起足够的重视，避免对空调的实际效果产生影响。所以设计单位以及施工单位等部门应当共同交流，并通过有经验的系统集成商进行技术交底，利用其在技术方面的指导，保证施工的正确性。

3.2施工质量的检查

进行实际施工时，由于环境以及人工水平的差异，可能会存在着各种各样的质量问题，或者由于技术与实际不符而出现问题。因此为了对施工适量进行控制，质量检查，是十分有必要的。通过定期定量的科学检查，可以大大减少项目质量问题的产生，有效控制施工的规范性以及科学性。

3.3施工方案的调整

VAV系统的施工方式与普通的定风量系统施工不同，其任何一处的施工方案的调整都有可能对空调的局部调控产生影响，因此都必须按照程序，报送上级技术人员，经由设计人员根据实际情况进行修正后，保证修改方案科学合理后，方能修改施工方案并进行实施。

3.4各专业之间的协调配合

相比于单一系统，VAV系统更需要各个系统之间的配合，除了相对完善的控制系统，还有设备动力电气系统，甚至于被并入整个建筑的自动化系统。这些系统之间的联系要求不同专业协调配合。故而，在开始建造系统时，建筑拥有者以及工程师就需要对各个专业如何进行协调配合以及技术要求进行明确。在建造系统的整个过程中，各个专业团队更要积极沟通，加强相互之间的检查，避免因专业不同或是沟通不足而产生的问题，以此避免调试阶段出现难以解决的问题。

四、结语

从上述可以看出，不同的建筑有不同的特点，应该根据这些特点选择空调方式才能有效提高建筑的使用舒适度，更好地满足人们的使用需求。例如，一些大型的办公场所建筑，使用者要求较高，故而需要适当换气以保持良好的气流组织，在这种情况下，就必须设计科学的变风量空调系统并加以施工，从而满足使用者的需求，为办公者营造一个适合工作的舒适环境，这样可以在很大程度上提高工作效率。

参考文献：

[1]周静瑜，杨裕敏，徐来娣，常爱青，苏州行政中心办公大楼的空调设计[J].全国暖通空调制冷2004年学术年会专题研讨会，2004，pp.5.

[2]平珏，VAV变风量自控系统的工程应用[J].江西理工大学学报，（2011）36-41.

[3]李俊民，变风量VAV控制方法探讨[J].现代建筑电气，（2013）303-307.