变风量空调系统末端、消声及气流组织

变风量空调系统末端装置、消声及气流组织杨国荣一、变风量末端装置变风量末端装置分类按改变房间送风方式分：单风道型、风机动力型、旁通型、诱导型、变风量风口按补偿系统压力变化方式分压力相关型、压力无关型按末端装置形式分矩形末端装置、圆形末端装置按驱动执行机构能源划分气动型末端装置、电动型末端装置按控制方式划分电气模拟控制型、电子模拟控制型、直接数字式控制（DDC)按末端装置送风量变化划分定风量型末端装置、变风量型末端装置按再热方式划分无再热型、热水再热型、电热再热型按末端装置通道数划分单风道型末端装置、双通道型末端装置欧美中国系末端日系末端ETI单风道型titus风机动力型topre单风道型（84年）久保田单风道型（83年）特点：采用皮托管式风速传感器一次风入口风速较高（高速系统）既有单风道型又有风机动力型末端装置特点：无一采用皮托管式风速传感器一次风入口风速较低（低速系统）只有单风道型末端装置日系末端——非皮托管式风速传感器300025002000150010005000螺旋桨转子的转速[r/min]054321876109迎面风速[m/s]6543210电压输出[V]01086421614122018迎面风速[m/s]测量范围1-10m/s；测量精度±1.5％；最大误差±0.15m/s测量范围1-15m/s；测量精度±1.5％；最大误差±0.375m/s0.02.04.06.08.010.012.0123456789風速(m/s)電圧(V)圆形平均矩形平均测量范围1-20m/s；测量精度±1.1％；最大误差±0.22m/s测量范围1-10m/s；测量精度±5％；推荐风速7.5m/s欧美中国系末端——皮托管式风速传感器Fpvmm2根据最小可测动压差计算末端装置最小风速F为皮托管式传感器放大系数，一般在1-3，大多在2.5以下皮托管式风速传感器全量程测量范围为0-375Pa，如测量精度为全量程的3％，则最小可测动压差为11.25Pa如风速传感器的放大系数为2.5，则该末端装置一次风入口处最小风速应为2.74m/s，如小于该最小风速，则末端装置不能满足装置3％的测量精度各类风速传感器特性名称原理使用场合皮托管（压力）式风速传感器根据伯努利定理，测得动压值求出截面平均风速风速较小时精度较差，适用于较干净的气流，进口处需有一定的稳定段螺旋桨式风速传感器根据流体推动叶轮旋转次数求得截面风速适用于含微粒的气流热线（热膜）式风速传感器根据惠斯顿电桥平衡原理，测出电流或电阻值求得截面风速精度稍低、需温度校正，适用于含微粒的气流超声波式风速传感器根据发生涡旋频率求得截面风速不受温湿度影响，可用于含微粒的气流中霍耳效应电磁风速传感器通过霍耳元件感应电压变化求得截面风速可应用于受灰尘、温度、振动及其它环境因素影响的场合高速变风量末端装置风速要求1.一次风设计（最高）风速要求在10m/s（一般在10-15m/s范围内）以上；2.一次风最低风速要求3m/s以上，确保风速传感器测量精度低速变风量末端装置风速要求1.一次风设计（最高）风速一般在6-8m/s范围内；2.一次风最低风速可在1m/s以上，可确保风速传感器测量精度如何确定采用欧美中国系与日系末端采用欧美中国系末端装置欧美公司投资、建造或管理的建筑物欧美设计事务所设计的建筑物国内公司投资建筑的建筑物采用日系末端装置日本公司投资、建造或管理的建筑物日本设计事务所设计的建筑物二、变风量系统消声处理回风口噪声末端外壳辐射噪声变风量空调系统噪声源及传播途径S1S2S3楼板固体传声隔墙传声风机盘管机组噪声空调机房吊顶回风静压箱空调房间回风口噪声风管外壳辐射噪声风机应稳定运行、避免进入不稳定区02550751001251501750255075100125小风机不稳定区大风机不稳定区变风量系统运行范围系统阻力曲线变化范围定静压控制设定静压点大风机曲线小风机曲线压力输出百分比，％风量输出百分比，％风机工作点移至不稳定区，进入叶轮的风量不足，气流将沿叶片逆向流动，造成风机空气动力失速，风机低频噪声大幅增加变风量末端装置噪声传播形式单风道型末端装置箱体辐射噪声风阀节流噪声风机动力型末端装置箱体辐射噪声风机运行噪声风阀节流噪声样本声学数据以各型号、各档风量下，装置进、出口静压差为12.7Pa、25Pa、50Pa、75Pa时装置出口排出噪声与箱体辐射噪声（NC），箱体辐射噪声按125…4000倍频程下提供排出噪声考虑下列衰减因素辐射噪声考虑下列衰减因素风管内村、末端反射、1.7m软管、房间效应吊平顶效应、房间效应变风量末端装置噪声控制要求：1、根据样本提供的末端出口噪声与箱体辐射噪声选型，使装置噪声不超过室内噪声标准2、当末端噪声值接近噪声标准时，应在完成终饰的情况下进行实测，确认其影响程度3、将末端设置在次要房间的吊顶上或改用隔声效果好的吊顶材料，风机动力型末端一般不设在低于45dB房间的吊顶上4、末端以最小风量运行时应有效防止空调器送风机的工作点进入不稳定区,产生较大的低频噪声风管低频噪声控制空调器送风主管因表面振动而产生低频隆隆声源于风管共振频率,噪声级在65-95dB之间,频率在16-100Hz之间,波长为3-20m,可长距离传播,引起附近轻质材料共振而产生“咯咯”声当皮带传动的频率为2～10次/秒时，其声级波动为平均分贝值上下5～25dB。最常见的频率出现在风机转速与皮带传动的频率两倍之间风管宽度超过1200mm,容易产生低频噪声风管低频噪声处理1、调整风机转速，改变气流波动频率，与风管共振频率错开2、增加风管刚度，直接改变风管的共振频率3、风管外表面帖隔声毡4、采用圆形风管替代矩形风管多个送风散流器噪声增加近场值一房间中设置多个散流器，需对散流器噪声值进行综合(叠加)计算。Nevins在1976年提出多个散流器噪声增加的近场（≤3m）经验估算值散流器个数123456810增加噪声值（dB)035678910某较小房间设置两个相同的送风散流器，若根据其送风量，每个散流器噪声值是30dB，则两个送风散流器的综合近场噪声值为33dB散流器支管连接与噪声的关系送风管气流方向送风散流器气流方向送风管送风散流器当散流器支管安装与散流器实测状况不同时，会产生较大的噪声；支管与干管连接偏差应控制在D/8以内；当支管与干管连接偏差达到D/2时，散流器的噪声值可能比样本数据增加12-16dB不受约束的送回风口最大速度限制风口型式噪声标准（dB)开口最大风速（m/s）送风口503.2402.8352.5302.2251.8回风口453.8403.4353.0302.5252.2表中数值为不受约束的开口数据，当开口与散流器或回风百叶相接时，会少量或大量增加噪声值。这主要取决于所采用的风口的数量、结构与安装方式调节风阀安装位置与噪声增加值调节风阀设置位置风量调节阀压力比1.522.5346加到散流器上的dB值线型散流器的喉部5912151824线型散流器静压箱入口处234569离线型散流器静压箱至少1.5m000235散流器上游设置调节风阀时，应注意调节阀产生的噪声值。当散流器的噪声值接近房间噪声标准时，更应对风口调节风阀的设置关切风管部件安装位置与噪声增加消声器：消声器应间隔安装，两个消声器之间设一段直管段，避免空气通过消声器后产生再生噪声各类阀件：在噪声要求较高的房间的吊平顶内，阀件之间也应有一直管段，对声学要求很高的房间，其吊平顶内风管上一般不设调节风量的阀件三、变风量系统气流组织定风量末端装置与变风量末端装置变风量末端装置定风量末端装置单风道型末端装置并联式风机动力型末端装置旁通型末端装置诱导型末端装置变风量风口串联式风机动力型末端装置末端型式特点末端装置送风量随温控区负荷的变化在最大风量与最小风量之间变化末端装置送风量不随温控区负荷的变化而变化,常年与恒定风量运行气流分布不合理状态分析送风散流器送风散流器送风管射流射流空气温度偏高空气温度偏高接VAV末端空气温度偏低两散流器之间或分隔墙处冷气流下降到人员呼吸区内,温度太低;散流器下侧,由于射流诱导作用,气流向上流动,空气温度偏高,呼吸区空气温度分布不均,舒适性较差射程太长时气流分布不合理状态分析射程太短时送风管送风散流器送风散流器射流射流接VAV末端偏冷偏热小风量时,送风射流长度不够,冷气流过早与吊平顶脱离,造成散流器下侧及附近空气温度偏低;两个散流器之间或分隔墙处空气温度偏高.室内空气温度场不均匀,舒适性较差气流分布不合理状态分析（热风、外区、温度偏高）VAV末端装置送风散流器回风口外围护结构送风支管送风干管部分送风被排走热风随冷表面下沉热风温度如高于41℃冬季送风温度不易太高，ASHRAE62规定当温差大于8℃时，通风效率将下降25％，部分送风直接被排风口排走，热风在靠近外围护结构处下沉，房间中部形成4-6℃温差，严重影响室内空气品质。送风温度过高，浮力太大、气流短路，不能充分混合内区气流组织要求内区空调负荷特点内区散流器设置要点1.出热启动外,常年需要供冷;2.人员活动变化、办公设备休眠、网络设备的使用。空调负荷不稳定、可变3.空调冷负荷密度较小1.最大风量与最小风量比外区散流器小2.散流器之间的间距应比外区的小，单位面积散流器数量应比外区的多3.散流器的空气分布性能应比外区的高4.内区散流器应风量较小、射程较长注：美国某法院将数百个大散流器换成长射程、小风量的散流器，改善了室内空气温度场，提高了空气分布性能指标（ADPI）适合变风量系统的送风散流器单槽式卡爪式条缝型散流器线型散流器N型散流器方型或矩形散流器低温送风口变风量风口送风散流器选择方法国外几种变风量风口选择方法：•依据（NC）或（RC）噪声标准选择•依据射流分布选择•依据计算分离点距离选择•依据舒适性标准（ADPI）选择★•依据综合分析法选择空气分布性能指标（ADPI）定义在整个人员活动区中对各个局部地点的空气流速与空气温度进行检测，就可得到空气分布特性指标ADPINNADPI100Nθ——测量区域内满足(-1.7℃～+1.1℃)的测量点个数；N——测量区域内测量点的总个数。ADPI值越大，室内人员感到舒适的比例越高。ADPI的最大值为100％。式中：ASHRAE散流器ADPI选择表散流器类型末端风速（m/s)房间负荷（W/m2)最大ADPI时T/L值最大ADPIADPI应大于的数值T/L范围吊顶条逢型散流器0.52500.385800.3-0.71900.388800.3-0.81250.391800.3-1.1650.392800.3-1.50.251261.091800.5-3.3631.091800.5-3.3圆形吊顶散流器0.252500.876700.7-1.31900.883800.7-1.21250.888800.7-1.5650.893900.7-1.3吊顶穿孔板散流器0.2535-1602.096901.4-2.7801.0-3.4送风散流器基本参数喉部直径127mm风量m3/h162185231279全压Pa13.9418.1728.3840.82射程m0.6-0.9-2.10.6-1.2-2.10.9-1.5-2.71.2-1.8-3.3噪声dB14182531散流器型号及尺寸散流器送风量散流器全压损失散流器水平射程：气流离开散流器后到达0.75、0.5、0.25m/s处所经过的距离散流器噪声值ADPI散流器选择方法散流器最大风量：单风道型、旁通型、单冷并联式风机动力型末端及变风量风口:与末端一次风最大风量相等冷热并联式风机动力型末端:等于装置最小一次风量加增压风机风量，风机风量一般为一次最大风量50～80％双风道型：（无冷热混合）按供冷或供热风量中大者确定；（有冷热混合）按冷热设计风量与混合风量中大者确定诱导型：一次风设计风量加诱导风量ADPI散流器选择方法除采用串联式风机动力型末端，采用其他装置的送风散流器的风量在最大风量与最小风量之间运行散流器最小风量应满足：1、各温度控制区内人员对新风的需求2、变风量末端风速传感器精度要求3、冬季送热风时，送风温度