全面了解变风量空调系统末端装置、消声及气流组织

变风量末端装置

变风量末端装置分类
1.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；
2.按补偿系统压力变化方式分：压力相关型、压力无关型；
3.按末端装置形式分：矩形末端装置、圆形末端装置；
4.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；
5.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)；
6.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；
7.按再热方式划分：无再热型、热水再热型、电热再热型；
8.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	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。	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
	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/s。
	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
	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；
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。	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。

变风量末端装置分类
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10 m/s （一般在10-15 m/s范围内）以上；
2. 一次风最低风速要求3 m/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6-8 m/s 范围内；
2. 一次风最低风速可在1 m/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。

变风量系统消声处理

变风量空调系统噪声源及传播途径
关于噪声，请见南社百科《全面了解“噪声”及暖通空调系统中设备的噪声与减振处理方法》

风机应稳定运行、避免进入不稳定区

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	风机动力型末端装置
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

风管宽度超过1200mm，容易产生低频噪声。
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	1	2	3	4	5	6	8	10
增加噪声值（dB)	0	3	5	6	7	8	9	10

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

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	50	3.2
40	2.8
35	2.5
30	2.2
25	1.8
回风口	45	3.8
40	3.4
35	3.0
30	2.5
25	2.2

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
1.5	2	2.5	3	4	6
加到散流器上的dB值
线型散流器的喉部	5	9	12	15	18	24
线型散流器静压箱入口处	2	3	4	5	6	9
离线型散流器静压箱至少1.5m	0	0	0	2	3	5

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。

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
末端型式	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
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

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。

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。
热风、外区、温度偏高

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
出热启动外，常年需要供冷；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；空调冷负荷密度较小。	最大风量与最小风量比外区散流器小；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；散流器的空气分布性能应比外区的高；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

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
注：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ADPI

式中：
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％。
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ADPI	ADPI应大于的数值	T/L范围
吊顶条逢型散流器	0.5	250	0.3	85	80	0.3-0.7
190	0.3	88	80	0.3-0.8
125	0.3	91	80	0.3-1.1
65	0.3	92	80	0.3-1.5
0.25	126	1.0	91	80	0.5-3.3
63	1.0	91	80	0.5-3.3
圆形吊顶散流器	0.25	250	0.8	76	70	0.7-1.3
190	0.8	83	80	0.7-1.2
125	0.8	88	80	0.7-1.5
65	0.8	93	90	0.7-1.3
吊顶穿孔板散流器	0.25	35-160	2.0	96	90	1.4-2.7
80	1.0-3.4

送风散流器基本参数与选择方法
1.送风散流器基本参数

2. 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。
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，送风温度控制要求；
4、满足室内气流组织分布要求，防止冷气流下降到人员活动区。

房间特征长度
射流的射程与房间特征长度的比值T/L与不同类型散流器的ADPI有关，该比值是在气流分布设计过程中进行散流器选型时的一个重要参数。
选择所推荐的射程/特征长度比值
根据ASHRAE推荐数据，对特定的散流器与规定的房间负荷，选择所推荐的T/L值。
计算射程距离
根据特征长度L，乘以上一步所确定的T/L比值，求得所需要的射程距离。
选择合适的散流器，满足风量与射程
根据最大风量、最小风量和射程选择散流器的规格，一般来说，条型散流器的长度总和，应满足墙面长度的30％～70％。 计算射流分离点距离

对于低温送风，必须计算射流的分离点距离。使散流器最小风量时散流器的射流分离点距离也应大于等于房间特征长度，不使低温空气直接进入人员活动区。
校核散流器的噪声值
对于送风散流器输送最大风量时的噪声数值必须进行校核，当所选的送风散流器的综合噪声指标大于各空调房间允许噪声标准时，应重新进行送风散流器的选型。一般情况下，应选择风口喉部尺寸更大一点的送风口，直至满足要求时为止。
校核散流器的压力降
对于低速、安静的空调系统，采用方型散流器，则风口的静压差值通常在5Pa至25Pa之间；
采用条缝型散流器，风口的阻力损失较大，常高达75Pa；
变风量系统空调器送风机的压头除了需满足空调器本身的阻力损失外，还要满足送、回风道、消声器、风道配件、变风量末端装置以及送风散流器的阻力损失。反之，当空气分布系统末端压头已定后，应对所选用送风散流器的阻力损失进行校核。如散流器的阻力损失超过了空气分布系统所能提供的压头时，风口应重新选型，直至满足要求。
本次课件作者：华东院-杨国荣，课件来源于互联网公开渠道。