在中央空调设计中，变风量空调系统（VAV）因其节能性和灵活性被广泛应用。而负荷计算作为系统设计的核心环节，直接决定了设备选型、风管布局及运行策略。本文将系统解析VAV系统负荷计算的逻辑框架与技术要点，避免泛泛而谈，提供可落地的实施路径。

一、负荷计算的核心目标：为何要精准计算？

VAV系统的负荷计算需回答三个关键问题：

设备容量匹配：确定空气处理机组（AHU）和制冷主机的规格，避免“大马拉小车”导致的能耗浪费。

风量动态分配：为每个温控区计算最大/最小风量需求，确保末端装置（VAVBox）能精准调节。

系统能效优化：通过负荷分布分析，合理划分内外区及温度控制区，减少冷热抵消。

以北京某办公楼为例，其VAV系统通过精确计算，将总送风量较定风量系统减少18%，年运行能耗降低15%。

二、计算逻辑：

1.室内外参数设定

室内设计参数：夏季温度24℃、湿度50%；冬季温度22℃、湿度40%。

室外计算参数：北京地区夏季空调干球温度33.5℃、湿球温度26.9℃；冬季采暖温度-9.9℃。

2.温控区划分原则

内区：距外围护结构超过10米的区域，全年仅需供冷，温控区面积建议为50-100㎡。

外区：直接受外围护结构影响的区域，需考虑朝向差异。例如，北京地区西向房间的冷负荷可能比北向高30%。

3.负荷分项计算

冷负荷构成：

围护结构传热：通过外墙、屋面、外窗的瞬时得热。例如，双层中空玻璃窗的传热系数（K值）为2.8W/㎡·℃，其冷负荷贡献需分朝向逐时计算。

内部热源：人员散热按65W/人（显热50W、潜热15W）、灯光散热按15W/㎡（LED光源需乘以0.8修正系数）。

新风负荷：按人员密度计算，每人30m³/h新风量，显热负荷公式为：

Q新风=0.337×G×(i外−i内)

其中，G为新风量（kg/s），i为空气焓值。

热负荷计算：冬季需考虑围护结构基本热损失及冷风渗透。例如，门窗缝隙渗透冷风量可按公式：

其中，l为缝隙长度（m），ΔP为室内外压差（Pa）。

4.系统负荷整合

分区汇总：将同一空调分区内所有温控区负荷相加，确定AHU容量。

建筑总负荷：叠加所有分区负荷，并考虑同时使用系数（办公建筑建议取0.85），最终确定制冷主机容量。

三、VAV系统的特殊性：风量计算的三大关键

1.末端装置选型

风量范围：根据温控区负荷计算风量，公式为：

其中，Δt为送风温差（建议9-12℃）。例如，某办公室冷负荷为10kW，送风温差10℃，则风量为：

噪声控制：末端装置噪声需低于NC-35，需通过风速控制（建议主风管风速≤8m/s）。

2.最小/最大风量限制

最小风量：保证室内空气循环，建议为设计风量的30%-40%。

最大风量：避免风机喘振，通常不超过额定风量的120%。

3.系统阻力平衡

风管设计：采用等摩擦法，确保各支管阻力差≤15%。例如，主风管尺寸需通过公式：

其中，v为风速（m/s）。

四、工具与案例：

1.计算软件应用

HDY-SMAD软件：集成《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》气象数据，支持逐时负荷计算及能耗模拟。例如，可输出全年8760小时负荷曲线，辅助冰蓄冷系统设计。

五、常见误区与解决策略

误区一：按定风量系统计算负荷，导致VAVBox选型偏大。

对策：严格区分内外区负荷，外区需叠加围护结构传热。

误区二：忽视最小风量限制，导致冬季吹风感。

对策：设置再热盘管或采用低温送风系统（送风温度14-16℃）。

综上所述，VAV系统的负荷计算是技术与艺术的结合，需在规范框架内灵活应对项目特点。通过精细化分区、动态风量调节及工具辅助，可实现舒适性与能效的双重优化。未来，随着AI算法与BIM技术的融合，负荷计算将进一步向智能化、可视化方向发展。