浅析变风量空调系统新风问题

摘要本文从保证室内最小新风量的重要性角度出发，对变风量空调系统中存在新风量不足的问题进行了分析，提出了几种保证变风量空调系统中新风量的方式，以供设计与运行管理的有关工程人员参考。

关键词 变风量系统新风 室内空气品质解决方式

1引言

随着人民生活水平的提高，现代建筑物内由于各种有机合成材料的在室内装修和设备用具等方面的广泛运用，使含有有毒、有害的挥发性有机污染物（VOC）挥发在室内的可能性增加；严重的恶化了室内空气品质，近年来研究表明，由于室内空气品质的不佳，易引发人们患有病态建筑综合症（SBS），因此，在能够给人们提供舒适环境的空调房间内，新风作为保证建筑物室内空气品质（IAQ）最简单有效的措施，是进行空调系统设计时应该重视的问题，新风量的控制作为变风量调系统设计的难点之一，已逐渐成为建筑环境领域内的一个研究热点。

室内新风量的要求

2.1室内新风量的确定

《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003中第6.3.14条规定：“空气调节系统的新风量不小于人员所需新风量，以及补偿排风和保持室内正压所需风量两项中的较大值” 。第3.1.9条规定：“民用建筑物内人员所需的最小新风量按国家现行有关卫生标准确定”。在实际设计过程中，通常根据人员活动和工作性质以及在室内停留时间，选取合适新风量标准。

2.2保证室内新风量的三个环节：

2.2.1 保证整个空调系统的新风总量，即满足空调系统所有服务区域的人员标准新风量之和；

2.2.2 保证送入系统各个末端服务区域的新风量，使其能满足区域内人员新风量标准；

2.2.3 保证送入各服务区域内新风的均匀性，在满足人员需求新风量的情况下，避免区域内出现局部新风量过高，高于标准的新风量，与此同时局部区域新风量低于标准的新风量。

变风量空调系统中的新风问题

3.1变风量空调系统中存在的新风问题

变风量空调系统的新风问题在于：新风需求量与人数和污染物浓度成正比，而新风供给量与随负荷变化的系统总送风量成正比，但在VAV系统中由于送入各房间的风量是根据室内冷负荷发生变化的，因而与总风量成一定比例的新风量也将随之变化，另外即使总新风量达到要求，但各空调负荷变化不尽一致，因此分配到各房间的新风量也不一定能满足最小新风量标准，于是产生了新风需求与供给的矛盾。

3.2变风量空调系统中新风问题的具体分析

对于单风机定风量全空气系统，和风机盘管加新风系统，将系统新风总量和新风分配量，根据要求设定并调试好，也就控制了系统新风总量和新风分配量。

3.2.1系统总新风量的确定

在变风量空调系统中，总新风量的选择可依据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中第5.3.7条确定，其中规定：当一个空调系统担负多个使用空间时，系统的新风量应按下列公式计算确定: 当一个空气调节风系统负担多个使用空间时，系统的新风量应按下列公式计算确定：Y=X/(1+X-Z) Y=Vot/VstX=Von/Vst Z=Voc/Vsc

式中：Y-----修正后的系统新风量在送风量中的比例；Vot----修正后的总新风量，m3/h

Vst----总送风量，即系统中所有房间送风量之和，m3/h X----未修正的系统新风量在送风量中的比例；

Von----系统中所有房间的新风量之和，m3/h Z----需求最大的房间的新风比；Voc----需求最大的房间的新风量，m3/hVsc----需求最大的房间的送风量，m3/h

3.2.2系统新风分配量

新风分配量的合理取值是保证房间最小新风量的关键所在，新风分配量与室内负荷变化有关，室内负荷主要是设备、灯光和人员负荷，设备、灯光和人员负荷变化和建筑负荷变化对新风分配量的影响如下分析：

1）设备、灯光和人员负荷变化对新风分配量的影响。

设备、灯光和人员负荷变化往往是由人员流动而引起的，因此负荷与区域人数同步变化，即该区域送风量与人员变化近似成正比。当区域人员减少，该区域末端实际送入新风量GO与该区域末端所需送入新风量GO.N的比值大于等于1时，则该区域新风量满足要求。反之，则该区域新风量不满足要求。

==* (1)

式中 :GT----末端的设计风量；R----系统新风比；RMIN-----系统最小新风比；

K1----人员减少时，末端服务区域送风量与设计送风量的比值。K1≤1；

K2---- 该区域人数与设计人数的比值。K2≤1；

K1=（QA +QI）/（QA +QI。D）

K2 = QI / QI。D

式中 ：QA----该区域建筑负荷；QI----该区域设备、灯光和人员负荷；QI。D----该区域设计设备、灯光和人员负荷。

=(2)

由于K2≤1，则≥1。当QA=0时，该区域建筑负荷为零（如内区），则=1。

对于式(1)，因为≥1，又≥1，所以式(1)≥1，则区域新风分配量满足要求。同时由以上分析可知：对于外区，人员减少越多，K2越小，越大，该区域新风分配量越富裕；对于内区，人员减少越多，区域送风量越小，系统新风比R越大，该区域新风分配量越富裕。因此，设备、灯光和人员负荷变化一般不会造成新风分配量不足的问题。

2）建筑负荷变化对新风分配量的影响

即使同一天，不同时刻，不同朝向的新风分配量也存在严重问题。建筑负荷占室内负荷比重较大的建筑，此问题更显突出。由上述对变风量空调系统的新风量分析可得出如下结果：

1）在夏季情况下，内外区域都要供冷，内区热负荷稳定且与停留人员成正比，外区的VAV系统，除承担人员所需冷负荷外，还负担了围护结构的冷负荷，在消除围护结构的耗热量时，VAV系统则多耗用了一部分含有新风的送风量，在仍按以人员所需最小新风量确定系统总的新风量的情况下势必将导致内、外区新风会相对不足。另一方面由于系统冷负荷的变化，系统的回风量亦发生变化，使得送入末端的一次风的新风比在不断变化，一次风与二次风的比例亦在不断变化，因此即使某一区域的负荷保持不变，新风量仍在不断变化，不同区域新风量的变化情况各不相同。也将导致部分房间新风量不足。

2）冬季情况下，当某一房间的负荷降低而引起送风量的减少时，其送入房间的新风量也势必减少，特别是外区范围内的房间，由于该房间冬季空调时，含新风的一次风量设定最小值，在实际运行控制时，为了尽量减少外区的末端装置对空调送风再加热而与一次冷风造成的冷热抵消，往往将冬季一次风量最小值设定得过小，从而造成房间缺少新风，室内人员感到憋闷。

4解决设计工况新风分布不均对新风标准影响的几种方式

4.1 对采用VAV系统的大空间，内部划分采用隔断，而不采用隔墙。 由于采用隔断，使得内外区的空气可以在吊顶下相通，共享新风。解决房间新风量不足的问题。本方法简便易行，特别是对一些改造工程，无须改变空调系统，一定程度上减少了施工麻烦与工程造价。但上述方式中，内区和外区之间的隔断易受租售用户装修影响，有些工程较难保证能够实行。

4.2 增加系统新风需求量，即增加新风标准。 增加新风标准，通过适当提高系统新风比和冬季转换风量以保证系统内任何时刻所有人员均享有至少满足卫生标准的新风量来实现。一般，增加新风量必然增加能耗，增加机组装机容量和盘管处理能力，增加初投资，因此，新风标准增加的数值须经过详细计算确定。其计算复杂，对控制依赖性大。但如建筑所在地区，一年中大多数时间可利用新风供冷，则本方法结合热回收装置使用，是可行的解决方法。

4.3 设置独立的新风处理与分配系统，这种方法实质上是把跟踪冷热负荷的变风量系统与准确分配最小新风量的定新风系统分开设置，使新风量的分配完全不受冷热负荷的影响，而只与各房间内的设计人数及新风供给标准有关。独立新风处理机组可采用定风量，亦可采用变风量系统。如采用定风量，为满足不同季节、不同时刻、各个区域的新风量，将增加空调能耗。因此，专用新风机组多采用根据有害物浓度（一般采用CO2浓度）控制的变风量系统。这种方式解决了内外区新风量分配盈亏问题及外区之间新风量分配不均的问题。但这种方法要求较大的机房面积，需另增加一套新风系统，占用吊顶的空间也超过单一变风量系统，这样会增加吊顶空间的高度，同时初投资也略有增加。

4.4 控制系统中风量平衡。 此种方式原理为：送风机送风量减去回风机回风量等于新风量，并维持其不变，等于常量。这样，在VAV 系统运行期间不论送风量如何变化，跟踪调节回风量，保持两者之差不变即维持新风量不变。因此要求同时测量送风机和回风机风量，控制送风机和回风机风量的差值，从而间接控制新风量。对送、回风机的控制有许多方法，但各种方法都存在一定的测量误差。

4.5加强气流组织均匀性。根据某一新风标准设计的变风量空调系统在设计工况下并不能保证每个区域均满足卫生标准，某些负荷较小的区域可能由于一次风量较小而使得新风达不到要求。因此，设计时要对整个系统的新风分布进行分析，合理布置空调箱回风口与变风量末端的二次风风口，利用合理的气流组织形式将新风较多区域中尚未完全利用的新风供给新风较少的内区，尽可能在不增加新风量的情况下满足各区域的卫生要求，从而降低整个系统的新风要求及新风能耗。

结论

本文分析介绍了新风在整个空调系统中的重要性，同时指出变风量空调系统运行中存在的新风问题，提出了五种解决变风量空调系统中新风量不足的方法，上述各种方法是目前较为常用的，各有优点和缺点，因而在实际工程设计过程中,设计者应以系统控制简单、经济性强、节能效果好为原则，再结合工程实际情况及特点来选择具体处理办法。