大学实训楼中央空调系统.docx
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大学实训楼中央空调系统
南京铁道职业技术学院
毕业论文
题目：
苏州大学实训楼中央空调系统
作者：
尹啸东学号：
421111146
系部：
建筑设备工程系
专业：
楼宇智能化工程技术
班级：
11宁系统维检301
指导者：
刘光平讲师
评阅者：
2013年10月
毕业设计中文摘要
本次设计为苏州大学实训楼中央空调系统设计。
该办公楼坐落于苏州，为四层办公建筑，一层至四层都是教学用楼。
通过空调方案的优缺点及适用场合的比较，结合本工程实际情况及实际设计资料（经济效益、环境效益），本次设计采用风机盘管加独立新风的半集中式空调系统和定风量空调系统，并在此基础上进行空调风、水系统及冷水机房的设计。
在设计过程中，主要做的工作有，空调系统的空调方案比较、空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计和布置。
最后绘制出清晰明确的工程图纸。
因本人水平有限，设计中难免存在缺点和错误，恳请各位老师批评指正。
关键词空调系统风机盘管新风机组泵等
毕业设计外文摘要
TitleTheAirConditioningRefrigerationEngineeringDesignforACenterforDiseaseControl
Abstract
ThisistheairconditioningrefrigerationengineeringdesignforaCenterforDiseaseControl.ThebuildingislocatedinShanghaianditissixpublicconstructions.Undergroundoneistheengineroomandthegarage,anditistheworkhallfromonetosix.Advantagesanddisadvantagesoftheprogrambyair-conditionedplacesforcomparison,inlightofactualconditionsandpracticalengineeringdesigninformation（economic,environmentalbenefits）,thisdesignusesafancoilplusfreshairofsemi-independentcentralairconditioningsystem,andthewatersystemsandchillerplantdesignonthebasisoftheairconditioning.ThedesignusestheYSBABAS05CCE-typewaterchillingunit.
Inthedesignprocess,themainworkoftheairconditioningsystemhaveairconditioningschemecomparison,airconditioningcoolingloadofthesystemandmoistureloadcalculation,airconditioningsystemarrangement,airconditioningequipmentandaccessories,airconditioningandventilationsystemofthehydrauliccalculationofthedesignandlayout.Finallydrawoutaclearengineeringdrawings.
Becauseofmylimited,designofexistingshortcomingsanderrorsunavoidably,yourteachercorrect.
KeywordsAirconditioningFanCoilunitloadetc.
1引言5
2设计概况6
2.1概况6
2.2本毕业设计课题任务的要求7
2.3设计原始资料7
3空调系统8
3.1空调系统的基本定义8
3.2空调系统方案的确定9
3.3新风系统的监视与控制10
4新风系统14
4.1新风机组的设计要求14
4.2风机盘管机组的选型14
4.3新风系统的监视与控制16
5空调水系统设计17
5.1选择水系统形式17
5.2选择管材和管道直径17
5.3水系统管路的布置18
5.4空调水量计算及泵扬程19
6空调冷热源系统20
6.1冷源系统20
6.2热源系统24
7
7
结论
致谢
参考文献
附录A各房间最大热湿负荷汇总
附录B各房间风机盘管的选型53
1引言
空调系统的作用就是对室内空气进行处理，使空气的温度、湿度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。
为此必须对空气进行冷却或加热、减湿或加湿以及过滤等处理措施。
其相应设备有制冷机组、热水炉、空调机组、风机盘管等［1］。
建筑物内空气环境的控制，一般是指对室内空气的温度、湿度、清洁度、流速、压力以及噪声等进行调节或控制。
在工程上将实现对空间内空气温度、湿度、清洁度、流速等各项参数进行调控的技术手段称为空气调节。
空气调节对国民经济各行业的发展和对人民物质文明水平的提高起着重要的作用。
这不仅意味着受控的空气环境对各种生产过程的稳定运行和保证产品质量有重要作用，而且对提高劳动效率，保护人的身体健康，创造舒适的工作及生活环境有重要意义［2］。
随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，空调已进入医院、宾馆、饭店、工矿企业、办公楼等各领域。
常规中央空调系统是按照最大冷热负荷进行选型设计。
而全年最热及最冷的天气只有几天，据统计，满负荷运行时间每年不超过10—2O小时。
因而中央空调大多数时间是在低于机组额定负荷即部分负荷状态下运行，造成了电能极大的浪费［3］。
我国是世界上仅次于美国的第二大能源消费国，其中空调能耗是导致我国出现季节性能源短缺的主要原因。
据悉，我国在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55％［4］。
因此，空调的节能问题引起了人们越来越高的重视。
空调的能耗主要包括制冷制热系统的能耗、冷冻水、冷却水循环系统水泵消耗的电能及房间内风机盘管消耗的电能。
所以应从这几方面来减少空调能耗。
例如降低建筑物的冷热负荷、降低水泵的能耗、降低风机的能耗、加强系统管理等
［5］。
本次设计题目为“苏州大学实训楼中央空调系统设计”，以实训楼楼为设计对象，以现行中央空调设计标准为设计标准规范，理论联系实际，尽量使设计符合实际情况，在查阅了大量中外资料、文献和参考手册（书），并进行了毕业实习的基础上，本着合理和经济的要求，经过复杂而缜密的计算后，认真比较了多种空调方案，结合实际情况确定出最优方案。
满足方案合理的同时，对空调设备进行多方面的综合考虑，选择最经济最适宜的型号。
设计中涉及到如下方面的内容：
空调系统的空调方案比较、空调系统冷负荷及湿负荷的计算、空调系统系统布置、空调设备及附件选择、空调系统水力计算、通风系统的设计、布置，最后绘制出清晰明确的工程图纸。
由于本人系一名即将毕业的大学生，无论是实践经验还是理论基础都还比较薄弱。
在设计过程中难免存在错误和不足，恳请各位老师指正。
2设计概况
2.1概况
本次设计为苏州大学实训楼中央空调系统设计，地理位置为苏州。
苏州地处中纬，濒江临海，属亚热带季风气候。
冬夏寒暑交替，四季分明，气候宜人。
呈现了季风性、海洋性和局地性气候特征。
由于上海城区面积大、人口密集，使苏州城市气候具有明显的城市热岛效应。
主导风向夏季东南风。
本次设计有指导老师发给我们任务书，任务书包括了本次设计的室外设计参数和室内设计参数，且卫生间，厨房及其他辅助用房不用设计，一层西侧墙和南侧墙为玻璃。
根据所给设计图纸可知该办公楼的每层设计任务一样，故只需计算一层的冷热负荷，另加该楼层的屋顶面积所产生的冷热负荷即可。
本系统管线不复杂，施工方便，夏季空调和冬季供暖同用一套系统，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。
办公室、会议室、储藏室等房间采用风机盘管加新风系统；厕所设置排风扇，保持厕所的相对负压，通过其他房间渗透补充厕所风量，再通过厕所风机排出，使厕所异味不能扩散至其他房间。
正压控制的问题，为防止外部空气流入空调房间，设定保持室内5Pa~10Pa正压，送风量大于排风量时，室内将保持正压。
2.2本毕业设计课题任务的要求
a）毕业实习期间要求深入了解中央空调系统的原理，熟悉各个主要设备的原理和作用。
查阅中、外文文献资料不少于20篇，要求有被查文献的摘录，并录入15篇主要参考文献。
b）计算空调冷热负荷，确定计算空气处理过程，空调末端产品选型计算与校核，风系统、水系统与气流组织设计。
c）绘制空调水系统图、空调机房管线平面图、各层风机盘管布置平面图等图。
图幅、制冷系统原理图。
技术要求等要切合实际，完成的CAD图，计算机绘制的设计图一律打印。
d）编写设计计算说明书，要求文字简练、条理分明。
2.3设计原始资料
表2.1苏州市室外气象参数[1]
大气压/kPa
室外计算干球温度/℃
夏季室外计算湿球温度/℃
冬季室外计算相对湿度/%
室外平均风速/（m/s）
夏季空调室外计算日平均温度℃
冬季
夏季
冬季
夏季
冬季
夏季
102.658
100.525
-4
34
28.2
75
3.2
3.1
30.4
表2.2各空调房间室内计算参数
夏季
冬季
新鲜空气量
噪声标准
温度（℃）
湿度（%）
温度（℃）
湿度（%）
m3/h•p
db（A）
27
60%
20
55%
30-40
45
夏季
冬季
新鲜空气量
噪声标准
温度（℃）
湿度（%）
温度（℃）
湿度（%）
m3/h•p
db（A）
27
60%
20
55%
30-40
45
3空调系统及确定空调方案
3.1空调系统的基本概念
影响室内空气参数的变化，主要是由两个方面原因造成的：
一是外部原因，如太阳辐射和外界气候条件的变化；另一方面是内部原因，如室内设备和人员的散热量，散湿量等，当室内空气参数偏离设定值时，采取相应的空气调节技术使其恢复到规定值，完成空气调节技术的设备称为空气处理设备或空调机组。
多组空气处理设备或空调机组组合在一起，构成空气调节系统，简称空调系统。
空调系统按空气处理设备情况可分为一下几点;
（1）集中式空气调节系统。
它是将所有空气处理设备（包括冷却器，加热器，加湿器，过滤器和风机等）设置在一个集中的空调机房内。
经集中设备处理后的空气，用风道分送到空调房间。
因而，系统便于集中管理与维护。
集中式空气调节系统又可分为单风管空调系统，双风管空调系统和变风量空调系统。
在智能建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统，对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源，也有专门的冷冻站和锅炉房按照所处理空气的来源，集中式空调系统可分为循环式系统，直流式系统和混合式系统。
（2）半集中空调系统。
除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备（又称末端设备），其功能主要是在空气进入被调节房间前，对来自集中处理设备的空气做进一步的补充处理。
半集中式空气调节系统按末端的形式可分为末端再热式系统，风机盘管系统和诱导器系统。
（3）全分散系统。
也称局部空调机组。
这种机组通常把冷热源和空气处理，输送设备集中在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。
常用的局部空调机组有普通的空调器：
包括窗式空调，分体式空调，柜式空调，恒温和恒湿机组，它能自动调节空气的温湿度，维持室内温湿度恒定，它们都不西药集中的机房，安装方便，使用灵活。
3.2空调系统方案的确定
空调系统一般由空气处理设备和空气分配设备组成，根据需要，它可组成许多不同形状的系统，在工程上，应考虑建筑物的性质和用途，热湿负荷的特点，温室度调节和控制要求，空调机房的面积和布置，初投资和运行费用等多方面的因素，选定合理的空调系统。
由于该办公楼的使用性质和使用功能在整体上是一致的，所以在本设计中，办公楼采用风机盘管加新风系统，从而为人们提供一个舒适及卫生的办公环境。
对于风机盘管加新风系统，空气处理方式有以下几种:
a）新风处理到室内空气焓值，新风机组不承担室内冷负荷；
b）新风处理到低于室内空气的含湿量值，新风机组承担部分室内冷负荷；
c）新风处理到室内空气焓值,不承担室内冷负荷。
风机盘管机组处于湿工况运行，卫生条件差。
新风与回风混合后进入风机盘管处理，风机盘管的负荷和风量较低，因此机型较大。
但它与其它空调形式相比较而言，风机盘管加新风系统有如下优点：
1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用；
2）各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好；
3）与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间；
4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装；
5）只需新风空调机房，机房面积小；
6）使用季节长；
7）各房间之间不会互相污染；
8）具有个别控制的优越性，水系统采用冷热水自动控制温度调节器等，可灵活调节各房间的温度，室内无人时机组可停止运行，经济，节能。
由于本系统采用风机盘管加新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷方案。
这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。
每层设一个新风机组，将新风用风管送至各个房间，风机盘管负责处理回风负荷。
风机盘管机组的结构和工作原理：
风机盘管机组是空调机组的末端机组之一，就是将通风机、换热器及过滤器等组成一体的空气调节设备。
机组一般分为立式和卧式两种，可以按室内安装位置选定，同时根据室内装修要求可做成明装或暗装。
风机盘管通常与冷水机组（夏）或热水机组（冬）组成一个供冷或供热系统。
风机盘管是分散安装在每一个需要空调的房间内（如宾馆的客房、医院的病房、写字楼的各写字间等）。
风机盘管机组中风机不断循环所在房间内的空气和新风，使空气通过供冷水或供热水的换热器被冷却或加热，以保持房间内温度。
在风机吸风口外设有空气过滤器，用以过滤被吸入空气中的尘埃，一方面改善房间的卫生条件，另一方面也保护了换热器不被尘埃所堵塞。
换热器在夏季可以除去房间的湿气，维持房间的一定相对湿度。
空气中的水蒸气在盘管肋片上析出的凝结水汇集至凝水盘，然后通过泄水管排出。
由于本系统采用风机盘管加新风系统，有独立的新风系统供给室内新风，即把新风处理到室内参数，不承担房间负荷。
这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性，且进入风机盘管的供水温度可适当提高，水管结露现象可以得到改善。
3.3空调系统的监视与控制
空气调节系统的监控在智能楼宇中央空调系统中是起着重要的作用。
1）定风量空调系统的检测
定风量空调系统的使用有着增多的趋势，这主要时建筑物内办公自动化和通信自动化系统的设备比较贵重，为防止空调水管结露或滴水损坏设备而采用全空气系统。
全空气送风方式中，水管不进入空调房间，从而避免了一些以外发生。
定风量空调系统运行参数的检测：
①空调机新风温湿度，采用TS201、HE501风道温湿度传感器测量新风温湿度，并在DDC上显示
②空调机回风温湿度，采用TS501、HE502风道温湿度传感器测量回风温湿度，并在DDC上显示
③送风出口温湿度，采用TS503、HE503风道温湿度传感器测量回风温湿度，并在DDC上显示，当超温、超湿报警
④过滤器压差报警，采用DPS501压差开关测量过滤器两端压差，当压差超限时，压差开关闭合报警，提醒维护人员清洗过滤器
⑤防冻报警，采用FZS501防冻开关监测表冷器前温度，当温度低于5度报警，提醒维护人员采取防冻措施
⑥送风机、回风机状态显示、故障报警。
送风机的工作状态是采用压差开关监测的，风机启动，风道内产生风压，送风机的送回风管压差增大，差压开关闭合，空调机开始执行顺序启动程序
连锁控制：
1、空调机组启动顺序控制：
送风机启动——新风阀开启——回风机启动——排放阀开启——回水调节阀开启——加湿阀开启
2、空调机组停机顺序控制：
送风机停机——关加湿阀——关回水阀——停回风机新风阀、排风阀全关——回风阀全开
3、火灾停机：
火灾时，由建筑物自动控制系统实施停机指令，统一停机
2）变风量空调系统的监测
由于建筑物内空调系统耗电很大，节能运行在建筑物自动化系统中就显得格外重要。
采用变风量系统节点率可达50%。
因此，近几年国内一些超高层建筑物中均采用变风量空调系统。
变风量空调系统属于全空气送风方式，系统的特点是送风温度不变，用改变送风量来满足房间对冷热负荷的需要，就是说表冷器回水调节阀的开度恒定不变，用改变送风机的转速来改变送风量。
由于送风机的电机多为三相交流异步电动机，因此工程商通常采用变频调节器调节电动机的转速。
变风量空系统的运行参数监测
为使空调机组在河里的参数下运行，适时监测其运行状态是十分必要的，在机组中需要监测的参数如下：
①送风主干风道末端静雅
②送回风前后风道差压
③回风管道的温度
④回风管道的相对湿度
⑤送风机出口管道风温及湿度
⑥空调机新风温湿度
⑦空气过滤器两端压差显示报警
⑧新风管风速测量
⑨送风机、回风机运行状态显示
风阀开度显示
以下运行参数除在DDC显示之外，还在中央操作站上进行显示。
变风量系统的联锁控制
①新风电动阀与排风电动阀与风机联锁
②当新风管设有一次加热器时，风机停机联锁切断加热器电源
③风机停机联锁切断蒸汽发生器电源
④当建筑物发生火灾时，寻建筑物自动控制系统关停空调机
⑤变风量系统的启停顺序控制与定风量系统相同
3.4风机的控制
送排风系统的风机启停控制和运行状态显示；风机故障报警；风机与消防系统联动控制；参照图风机控制原理图所示如下：
以下是送、排风机的详细监控说明：
监控内容
①控制：
启停控制
②监测：
设备的运行状态、故障状态、手自动状态、空气质量传感器
③功能：
联锁控制
④编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间
⑤空调通风设备的共同要求
当分区火灾报警发生时，对应区域的暖通空调设备被消防报警设备所控制，BAS对平时监控的设备不起作用；消防报警信号接入系统集成管理工作站，如果有需要，消防报警系统可以和BAS系统之间通过集成系统协调。
但消防报警系统和BAS的联动必须符合国家和地方的消防规范。
系统将通过实践调度作最优启停控制或其他的节能控制。
各送排风机的连锁或定时调度可以由中央工作站进行设定，由DDC进行自动控制。
中央工作站用彩色图形显示上述各参赛，记录参赛、状态、报警、启停时间、累计运行时间和其他历史参赛，且通过打印机输出。
4新风系统
4.1新风机组的设计要求
一般情况下，送风空气由新风和回风组成。
由于空调系统中新风的热、湿处理消耗的能量很多，所以，使用的新风量愈小，就愈经济。
但实际上不能无限制地减少新风量。
新风量太少，会使空气品质不能满足卫生要求或不能保持空调房间“正压”的要求。
一般规定，空调系统中新风量占总送风量的百分数不应低于10%【1】。
d
以一层为例：
要求保证每人不小于30m3/h的新风量，这里取为400m3/（hp），一楼总人数约为110人，为确保大厅的空气品质要求，另增加1000m3/h的新风。
故底层的新风量为:
Gw=110
400+1000=45000m3/h。
4.2风机盘管机组的选型
选择机组的计算是比较简单的，一般包括程序如下：
a）根据房间的用途，了解确定房间的各种要求参数
b）计算空调房间的空调冷负荷计算公式应为：
（5.10）
式中Q—空调冷负荷（W）；
Q1—室内人员的负荷（W）；
Q2—房间内灯光、电器等冷负荷（W）；
Q3—太阳辐射热及围护结构传热的冷负荷（W）；
Q4—送入新风的负荷（W）。
各项负荷可以参照第三部分进行计算。
这里讨论一下风机盘管机组空调时的三种新风方式的不同考虑（计算内容不一样）。
1）新风单独处理到与房间内空气状态相同的空气状态送入室内时，机组不承担新风的负荷，其冷负荷为：
2）当单独新风系统时，风机盘管所负担的负荷
（W），按下式计算：
式中：
Qx—新风担负的负荷；
（5.11）
式中：
Gx—新风量，kg/h；
hW—室外空气状态的焓，kJ/kg；
hL—新风处理后送入室内时的焓，kJ/kg。
c）考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响，要进行修定：
仅冷却使用d＝1.10；
仅加热使用d＝1.15；
作加热、冷却两用d＝1.20。
d）根据空调负荷选择机组台数，确定水温、水流量。
e）计算水阻力。
冷负荷应乘以修正系数。
f）冬季机组加热量计算，仅仅是校核性计算，一般冬季机组水流量不变，与夏季水流量相同。
水温通常采用60℃左右，足以满足冬季采暖所需的加热量。
存在的问题是往往冬季加热量过于富裕。
此时，可以调低供给的热水温度，也可以采用机组间歇运行的方法解决。
故而本设计中以制冷为主，只要满足夏季制冷，则冬季供暖一定足够。
以一层为例计算所需风机盘管冷负荷、选择风机盘管。
并将一层各房间所选风机盘管列于表5.2中，其他楼层房间风机盘管的选型见附表B。
a）设单独新风系统，从计算例简化考虑．送入室内新风参数与室内相同,不承担室内负荷。
应用上式计算如下：
9116.92（W）
b）风机盘管空调系统选择冬、夏冷热两用时，修正系数d＝1.2，修正后的负荷为：
=9116.92×1.2=10940.304（W）
c）查文献[9]知办公室选用机组为卧式暗装形，型号选FP-10型2台，水流量0.92m3/h时，能力5300W。
4.3新风系统的监视与控制
（1）新风机、空调机组启停控制及运行状态显示；
（2）过载报警检测；
（3）送、回风温度检测；
（4）室内外温湿度检测；
（5）过滤网状态显示及报警；
（6）风机故障报警；
（7）冷热水流量调节；
（8）加湿度控制；风门调节；
（9）风机、风阀、调节阀连锁控制；
（10）室内CO2浓度或空气品质检测；
（11）防冻控制；
（12）送回风机组与消防系统联动控制
新风机监控内容：
送风温度控制
以送风温度设定值作为控制目标，以送风温度测量值作为过程变量，以控制阀门作为执行器，采用PID调节，使送风温度保持在设定值的附近。
在夏季工况时，当送风温度高于设定值时，增大阀门开度；当送风温度低于设定值时，减少阀门开度。
在冬季工况时，当送风温度高于设定值时，减少阀门开度；当送风温度低于设定值时
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