5-1-环境控制方案模拟的工程背景和影响因素在线视频

各位同学大家好

前面几节课我们分别对

住宅建筑和公共建筑能耗

模拟的关键点和特征分别进行了介绍

本节课我们将对空调系统中

环境控制方案以及空气处理过程模拟

分别进行介绍

希望能够为今后

深入的空调系统模拟分析打下基础

第一节课我们将对空调系统中

环境控制方案模拟的工程背景

和关键因素进行介绍

环境控制系统方案设计

是整个空调系统设计过程中

重要的一环

在这个设计阶段

设计者将对空调系统的形式

和空调系统分区等关键参数进行设计

而环境控制系统设计方案的优劣

直接决定了所需要的出投资

以及运行费用和能耗

以及可能出现的各种

室内超温的风险

此外环境控制方案

与前期概念设计阶段中的

建筑热过程分析是相互承接的

同时也将影响到后期

详细设计中的容量选型设计

和管网主力的计算

因此对空调系统环境控制方案

进行合理的设计

是保障建筑环境控制要求的

一个重要环节

而在环境控制方案设计之中

首先需要确定空调系统的形式

体重包括是变风量系统

定风量系统 风机盘管下新风系统

还是选用VRV

或者水环热泵的这种系统

紧接着需要确定空调分区的这种方式

其中包括我们是按照内外区

来进行分区

还是根据朝向进行分区

还是按照房间功能进行分区等等

此外还需要确定末端设备的容量

例如风机盘管的冷热量

以及变风量系统

变风量风量的范围

以及空调系统的送风量等等参数

最后还需要确定空调系统水系统

需要的是一个两管制系统

还是四管制系统

然而在目前的常规设计之中

设计者一般采用的是

依靠经验辅以一些

典型工况点的计算这种方法

来进行设计

而这种设计方法

无法对方案在实际使用过程中的性能

进行详细的较核和分析

因而往往会造成空调系统的末端

调节能力有所不足

以及有的分区不合理

所造成的冷热不匀

过冷过热的这种现象

那这些问题都是我们空调设计中

所面临的问题

以及今后运行中

可能会产生的一些风险

以冷热不匀问题为例

对于图中的空调系统

如果将南向和北向的房间

都划分在同一个分区之中

那么在冬季和秋季的过度季节时

南向则可能因为有太阳辐射的原因

造成过热

而北向的房间由于

获得太阳辐射相对较少

则可能会出现过冷的这种现象

由于将不同朝向不同冷热需求的房间

放在同一个分区之中

而系统只有一个统一的送风温度

条件能力有限

因此无法同时满足过度季节

符合调节的这种需求

从而导致过冷或者过热这种现象

为了解决以上的问题

可以考虑将南向的房间

和北向的房间分别设为两个独立的分区

这样通过朝向分区的方式

可以有效的解决南北区房间

冷热不匀的这种问题

同样如果在南向房间中

同时有办公室和会议室

这两种不同功能的房间

而由于会议室的人员密度和作息

与办公室差异非常的大

这样会造成冷热不匀的这种情况

而尤其是办公室人员比较少

而会议室人员比较多的这种情况

而在实际工程中

为了解决这一个问题

往往会将会议室单设一个空调系统

或是采用柜式空调的方法

以实现灵活可控

而在实际的工程案例之中

我们也往往能够看到这种

因为冷热不匀所导致的空调系统

运行的故障

以某火车站售票厅空调系统为例

这个系统将售票员所在的空间

与购票人员的空间

设置在同一个全空气定风量系统之中

由于售票空间的人员

相对人员密度比较低

而购票人员空间人员密度相对比较大

因此会导致购票空间房间温度偏高

而且引发了大量的投诉

同时售票空间室内温度却很低

而室内的售票人员

往往需要穿比较多的衣服

才能够保证热舒适状况

而对于这样一个室内环境

我们就需要将售票空间和购票空间

分为两个空调系统

来分别进行处理

另外我们在设计手册或设计规范之中

我们往往可以看到

定风量系统的设计温度范围

是25℃ 正负1度

然而变风量系统的设计温度范围

却是25℃ 正负2度

那么为什么变风量系统

虽然它们的调节能力比定风量要强

但是房间控制的精度反而会比较低呢

通过深入探究我们可以了解到

定风量系统中的25度 正负1度

是指如果空调系统

将温度如果控制在

24度到26度内的任何一点

都认为可以满足这种设计的要求

而对变风量而言

我们所提到的25度 正负2度是指

如果使用者想把房间温度

控制在23度到27度内的

任何一个温度的时候

我们的空调系统都能够达到这种需求

因此对于空调系统设计温度范围

对于不同的系统

它的控制要求是非常不同的

另外我们在实际工程中

往往可以看到

在我国上海的这种高级办公楼之中

往往会设计这种四管制的风机盘管

而且在实际运行中

这种四管制的风机盘管系统

都运行良好

然而在北京的同样功能的

这种高级办公楼当中

所设计的这种四管制的风机盘管

却往往按照两管制的系统来进行运行

进而通过对比可以看到

对于气候与北京相类似的

美国费城的这种同样功能的办公楼中

却又需要采用这种四管制的系统

那这是因为什么原因所造成的呢

通过气象数据对比可以看到

北京的过渡季节比较短

一年中出现需要

同时需要供冷供热的时间比较少

因此大多数时间

不需要采用四管制系统

或者采用这种对于不同朝向的水系统

进行分区的这种

我们叫做分区两管制的方法进行替代

就可以满足我们实际工程的需求

然而在上海地区

由于过渡季节相对比较长

比较容易出现这种

同时需要供冷供热的这种情况

因此需要采用这种四管制系统

以满足冷热同供的这种需求

而对于气象数据

与北京比较接近的美国费城的办公楼

由于其室内温度控制要求高

而室内温度设定范围比较小

因此即使在同样的气象条件下

也会造成大量的

同时需要供冷供热这种情况

因而需要采用四管制系统

进行供冷供热

因而从上面的案例对比可以看到

建筑环境控制方案的设计

不仅与气象朝向功能有关

也与房间环境参数

要求的精度密切相关

我们这里以CCTV新楼中的空调系统为例

那这栋楼设计的空调系统

是一种跨层变风量的空调系统

这种系统之中将10到20层的

所有的房间

设置在一个大的空调系统之中

与我们常规的一层楼一个空调系统

这种方案进行对比

由于这种大的这种系统呢

因为不同房间之间会有备用

然后可以使得整个空调系统的容量

大幅的下降

因此这种 大的系统的这种设计

是有利于节省空调系统的机房空间

和具有互为备用的这种好处

但是通过实际调研可以看到

虽然系统中的房间大多数都是办公室

但是各个办公室的作息

和使用强度差异非常大

这是由CCTV的实际工作性质所决定的

因此这种工作性质

往往会造成巨大的不同房间之间的

冷热差异

当系统中所属的房间数量

达到一定数量之后呢

就会使得系统中

房间出现冷热不匀的这种机率

大幅的增加

而解决这一问题的方法

只有通过减少系统的规模

或者是增设末端再热的方式来实现

而后一种解决方案

将会使得能源消耗量急剧的增加

为了提高设计方案的可靠度

需要通过模拟分析的方法

对设计方案在全年中

可能出现的各种情况

一一进行较核

也这一就是所谓全工模拟分析的

一种方法

通过不断的模拟和比较的一种过程

实现一个不断设计分析完善的

这种循环提高的设计过程

这将有助于分析建筑物

所采用的空调系统类型

空调系统满意度

同时明确采用不同的建筑环境

控制方案

所会产生的效果

优化提高设计的质量

本小节我们主要介绍了

空调系统环境控制方案设计中

所面临的问题与挑战

可以看到在实际工程中

环境控制系统运行效果

受到分区方式和末端容量等因素的影响

因此在实际设计之中

往往需要通过模拟分析的方法

对环境控制系统的方案

进行全工况的检验

从而实现设计方案的优化与提高