某办公楼空调(风机盘管)控制系统设计.docx

郑州轻工业学院课程设计说明书题目： 某办公楼空调（风机盘管）控制系统设计 姓 名： 院 （系）： 电气信息工程学院 专业班级： 学 号： 指导教师： 成 绩： 时间： 2013 年 12月 30日至 2014 年 1 月 3 日目 录摘 要II1 绪 论12 系统方案的选择确定23 工程概况34 中央空调系统34.1中央空调系统原理与结构34.2中央空调系统设计基本原则55 中央空调监控系统设计55.1系统构成55.2监控设计的注意事项56 新风系统监控设计66.1系统功能及组成67 空调水系统87.1 空调水系统的选型87.2 空调水系统的布置87.3空调风机盘管水系统供、回、凝水管9总 结10参考文献12摘 要本设计为某办公楼中央空调（风机盘管）系统,拟为之设计合理的中央空调系统,为室内工作人员提供舒适的工作环境。要求采用空调夏季制冷冬季供暖。设计的空调系统采用风机盘管新风系统,选用水冷机组制冷冻水供冷，冬季依靠市政集中供热采暖。设计的内容包括：选定合适空调系统的类型并确定设计方案，空调系统的划分与系统方案的确定；冷源的选择；风系统的设计，室内送风方式与气流组织形式的选定；水系统的设计，要结合所选择的空调系统的特点及办公楼的建筑结构选择合适的空调机组及末端设备。关键词：中央空调，风机盘管新风系统，水冷机组1 绪 论本篇文章是对某办公楼中央空调（风机盘管）的设计计算说明。从建筑结构及其要求制定空调方案，要求能够满足使用的要求，即能够满足办公舒适性。此外还要从空调设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观度考虑。中央空调在现代建筑中越来越多的应用，技术也越来越成熟先进。能够有效的管理，一次性投资，后期使用方便，并且不占用建筑的有效空间。本文就是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。从冷负荷计算，到室内方案的选择和设备的选型。机组的布置连接和选型都有说明。从使用性到科学性再到经济性上做到好的结合。方案选择是整体考虑以及设计的总体思想。计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的实际的走管和安装。三个部分相依相承，都与整个工程密不可分。各个部分都要保证科学合理，正确无误，经济适用。空调系统方案的选择，基本上确定了空调的形式和内容。本设计选用的是办集中的空调水系统，独立新风加风机盘管系统。空调方案的选择决定了后期设计的方向和内容，是设计中关键的环节。也是综合各个方面的因素制定出来的。2 系统方案的选择确定空调系统一般均由空气处理设备和空气分配设备组成，本设计采用空气-水系统。本设计采用半集中式中央空调系统。具有以下优点：空调效果好；可送新风，保证室内空气新鲜度；投资低；运行管理方便，运行费用低；故障少，便于维修；设备寿命长；噪声小；宜于装饰配合，达到现代建筑要求的高档、舒适和美观的目的。本设计选用风机盘管加独立新风的空气处理方案。该系统的优点是：与全空气系统比较，可节省空间。布置灵活，具有个别控制的优越性，各房间单独调节温度，房间无人时，可关调机组，不影响其他房间的使用。节省运行费用,运行费用与单风道系统相比约低,比诱导器系统低,而综合投资费用大体相同,甚至略低。机组定型化，规格化，易于选择安装。有较好的供冷能力。所以采用半集中式中央空调。空气水系统。末端采用风机盘管加独立新风系统。3 工程概况本工程建筑名称为某办公楼, 总建筑面积为26039.49平方米。其中地下汽车库建筑面积6671.53平方米,地下1层，建筑高度4.95米;门卫房建筑面积15.40平方米,地上1层，建筑高度3.45米;配电房、仓库建筑面积均为192.23平方米,地上1层，建筑高度5.25米;组装车间1、组装车间2建筑面积分别为2637.88平方米,地上2层，建筑高度高度10.05米;生产中心1建筑面积6132.04平方米,建筑高度10.05米;办公楼建筑面积7544.90平方米,建筑高度28.80米.建筑功能：地下部分为汽车库和设备用房,地上部分为组装车间、生产中心、办公、会议室及相关使用的功能用房.建筑防火分类和耐火等级：二类高层综合建筑，设计耐火等级为二级；地下室耐火等级为一级。4 中央空调系统4.1中央空调系统原理与结构中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。有主机和末段系统。按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空气系统 、全水系统 、空气-水系统 、冷剂系统 。按空气处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。按被处理空气的来源可分为封闭式、直流式 、混合式(一次回风 二次回风)。主要组成设备有空调主机(冷热源) 风柜 风机盘管等等.制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻和冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。制冷压缩机组通过压缩机将空调制冷剂(冷媒介质如R134a、R22等)压缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通过冷热水泵(在夏季称为冷冻水泵)将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管，通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可实现向用户提供供暖热风。制冷基本原理：液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。平衡时液体不再汽化，这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。 液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷。为了使这一过程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，并使其凝结成液体后再回到容器中去。从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低，我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行，因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。制冷工质将在低温、低压下蒸发，产生冷效应；并在常温、高压下冷凝，向周围环境或冷却介质放出热量。蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体，还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器。液体汽化制冷循环是由工质汽化、蒸汽升压、高压蒸汽冷凝、高压液体降压四个过程组成。 中央空调有很多形式，较为常见的有：风管式机组、冷(热)水机组、变频一拖多机组。4.2中央空调系统设计基本原则符合信息时代的技术要求，整体系统完全采用网络化结构。系统可独立工作,在网络故障的情况下,可临时在系统本机内存储数据。系统完全网络化，通过内部IP和地址解析，可以跨地区监控；支持多种通讯方式在没有网络的情况下，可使用RS485或工业以太网通信协议。系统采用模块化设计，安装简单。内建 WEB管理网页，客户端无需安装任何特定软件。只要有网页浏览功能，通过授权就可管理、浏览任意地区的监控内容；5 中央空调监控系统设计5.1系统构成中央空调监控系统主要包括对空调冷、热源系统、空气处理机系统、新风空调机系统、末端风机盘管系统的自动控制。其自动控制系统一般由敏感元件、控制器、执行机构、调节机构等几部分组成 。5.2监控设计的注意事项创造舒适宜人的生活和工作环境。它能对室内空气的湿度、相对湿度、清晰度等加以自动控制，保持空气的最佳品质。具有防噪音措施，提供给人们舒适的空气环境。对工艺性空调而言，可提供生产工艺所需要的空气的温度、湿度、洁净度的条件，从而保证了产品的质量。节约能源。在建筑物的电气设备中，制冷空调的能耗是很大的。因此，对这类电气设备需要进行节能控制。现在已从个别环节控制，进入到综合能量控制，形成基于计算机控制的能量管理系统，达到最佳控制，其节能效果非常明显。创造了安全可靠的生产条件。自动控制的监测与安全系统，使空调系统正常上作，能及时故障并进行处理，能够创造出安全可靠的生产条件。6 新风系统监控设计6.1系统功能及组成6.1.1系统功能在中央空调系统中，为了提高室内舒适度及空气新鲜度等，需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占的比重很大，因此新风量控制在合适范围内是很有意义的。新风空调机主要对新风的供应进行调整，以保证智能楼宇内的空气清新，清除空气循环所积蓄的陈旧空气。新风空调机的一个非常重要的功能是完成对空调系统中的新风量的比例以及新风的温度和湿度进行控制，还可以根据新风温度改变送风温度的设定值。另外，从卫生的角度出发，智能楼宇内每人都必须保证有一定的新风量，但新风量取得过多，将增加新风耗能量。新风量大小可以根据室内CO2浓度来确定。因此，控制新风量大小时，可以考虑CO2浓度控制方法。 新风空调机系统温/湿度/CO2控制送风量控制原理图监控功能：根据时间程序控制风机的启/停；测量送回风温湿度，根据回风温度控制冷/热水管调节阀开度，使回风温度控制到设定值；冬季加湿工况，按回风湿度调节电加热湿器加湿量，保持送风湿度为设定值。空调机组对新/回风阀进行PID调节，保证新/回风的比例；新风风阀/回风风阀/电动水阀与送风机联锁，风机停止时自动关闭新风阀及水阀，风机启动前，延时自动打开风阀；监视风机运行状态，累计运行时间，当累计值达到设定值时，提醒进行检修；当过滤器两端的压差大于设定值时，发出报警信号并关闭风机，提醒清洗过滤器；送风机故障报警；在冬季，当热盘管后的温度低于5时，防冻开关动作，控制器将停止风机运行并将新风门开至0%将盘管水阀开至100，以防止盘管冻裂，同时中控室有报警。在重要场所设二氧化碳探测点，根据其浓度调节新风比。在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。新风机组监控内容：送风温湿度监测；室内温湿度监测；冷、热水电动水阀调节控制，电加热湿器控制；风机启/停控制；风机运行状态、故障报警、手/自动状态监测；在风机前后同时装设空气压差开关，当风机运行时发出风机真实运行信号；初效过滤器堵塞状态监测；中效过滤器堵塞状态监测；盘管防霜冻的监测。新风机组监控方案图7 空调水系统7.1 空调水系统的选型结合本办公楼情况，本设计空调水系统选择闭式、异程、双管制、单式泵系统，这样布置的优点是过渡季节只供给新风，不使用风机盘管的时候便于系统的调节，节约能源。7.2 空调水系统的布置本系统设计可以采用两管制供应冷冻水，且具有结构简单，初期投资小等特点。同时考虑到节能与管道内清洁等问题，可以采用闭式系统，不与大气相接触，采用定压补水装置取代以往的膨胀水箱定压。定压补水装置包括有两部分：1.膨胀罐用于恒定系统内的水压；2.补水箱和补水泵用于保证系统内各个末端装置始终充满冷冻水。由于设计属于多层建筑，因此可以采用异程式水系统，此系统缺点是会导致系统内压力分布不均，因此在每层的回水管末端需要额外加入静态平衡阀以平衡各层楼之间的水压。 本设计采用的是双螺杆冷水机组，机组布置在一楼栈房的方案。供水、立管均采用异程式，各层水管也采用异程式，新风机组和风机盘管系统共用供、回水立管，即新风负荷亦算入冷水机组负荷当中。7.3空调风机盘管水系统供、回、凝水管闭式水系统中供回水管在安装时应注意从末端向供水端要有一定的坡度（0.003坡向供水端），来保证能顺利回水：（1）回水能顺利回流到机组；（2）冬季的热水管中夹带的气体能在管路的最高处通过放气阀排除。风机盘管机组在运行时产生的冷凝水，必须及时排走，排放凝结水的管路的系统设计中，应注意以下几点：1）风机盘管凝结水盘的进水坡度不应小于0.01。其它水平支干管，沿水流方向，应保持不小于0.003的坡度（坡向给排水专业排水管处），且不允许有积水部位；2）在新风机组末端应设置冷凝水回水弯，防止当机组内产生负压时，发生冷凝水倒流溢出的问题。3）冷凝水管道宜采用聚乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。采用聚乙烯塑料管时，一般可以不加防止二次结露的保温层，但采用镀锌钢管时应设置保温层。4）冷凝水管的公称直径D（mm）,一般情况下可以按照机组的冷负荷Q（kW），按照下列数据近似选定冷凝水管的公称直径：（DN40mm用镀锌钢管，DN40mm用无缝钢管。）Q7kW，DN=20mm;Q=7.1-17.6kW,DN=25mm;Q=17.7-100kW,DN=32mm;Q=101-176kW,DN=40mm;Q=177-598kW,DN=50mm;Q=599-1055kW,DN=80mm;Q=1056-1512kW,DN=100mm;Q=1513-12462kW, DN=125mm;Q12462kW,DN=150mm.总 结在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的王老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师平时的细心指导，当然也离不开同学们之间的帮助，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。参考文献1 张萍.中央空调设计实训教程.北京:中国商业出版社，20022 陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社，19973 赵荣义. 简明空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，19984 中国建筑标准设计研究所主编.03R401-2开式水箱，20035 电子工业部第十设计院.空气调节设计手册.中国建筑工业出版社,19956 郑贤德，李伟安主编.现代空调用制冷设备.电子工业出版社，19987 杨昌智主编.暖通空调工程设计方法与系统分析.中国建筑工业出版社，20018 流体输配管网.第二版.中国建筑工业出版社，20069 暖通空调.第二版.中国建筑工业出版社，200710 马最良，姚杨.民用建筑空调设计.北京：化学工业出版社，2003