机电学院
学科：空调自动控制与节能技术姓名：范启淼
班级10 4 4 01 17
指导老师金湖庭
二0一二年六月三机电
实训
大楼
空调
设计
创新
前言
为了营造一个舒适、温馨、高质量、高品质、高品位的工作空间，给该建筑选择一套最实用、最完善、能将空气品质处理到最佳状态，使处于其中的人有身处大自然之清新感觉的空调系统，本着严谨、认真、诚恳的专业态度，根据建筑的使用情况，综合考虑业主的需要，参照业主的具体要求，依据国家暖通设计规范，进行了如下环保性、舒适性、实用性空调系统设计。
目录
前言
第一部分：空调的技术、原理
空调的工作原理
空调制冷
蒸汽式制冷的循环说明
第二部分：设计依据及当地气象资料说明
工程概况
设计说明
设计内容
第三部分：根据要求进行室内负荷计算
室内负荷计算
第四部分：进行设备选型说明
设备选型
第五部分：分组画自己的系统流程图及创新流程图六部分第：制动控制点位图及控制说明
定风量空调自动控制原理
点位图
第七部分：总结创新思路
总结
创新思路
第一部分：空调的技术、原理
空调工作原理
空调制冷系统，主要是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、和节流膨胀阀四个基本部件组成(见图1)。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。
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。空调制冷
在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备（见图2）；制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是放出热量的设备，将制冷剂的热量一起传递给冷却水或空气带走；节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。
工作原理如下：
1.在需要给建筑物共冷时，高压的液冷剂从冷水机组冷凝器中通过膨胀节流阀被压入蒸发器，高效传热管外蒸发的制冷剂带走了管内的热量，把水温降至空调所需的5—10℃。
2.5—10℃的冷冻水被泵抽至建筑物中每层的空气处理机和风机盘管。吹过翅片的空气被降温去湿，再通过天花板中的风道和风口送进室内。这时冷冻水升温，再被回冷水机组蒸发器中去循环冷却了。
3.蒸发后被抽入高速旋转的制冷压缩机的制冷剂经叶片轮增速后，被甩入扩压器中减速并降压。高温高压的制冷剂被排入到冷凝器中，同样通过数百根高效传热管后，被现对低温的冷取水带走热量而成为高压的液冷剂，又开始新的动态制冷循环。
4.带走冷凝器中热量后，审问的冷取水被泵抽到室外的冷却塔后向下喷淋，与上抽的空气进行换热，空气带走了水中的热量，被冷却的水有回到了冷凝器中，准备再连续的带走冷凝器中的热量。
蒸气式制冷循环的说明
1 、压缩机的作用是将蒸发器中的制冷剂蒸气吸入，并将其压缩到冷凝压力（同时制冷剂温度上升到冷凝温度TK），然后排至冷凝器（该过程对应压焓图中1-2过程）。
2、冷凝器式一个壳管式换热器，它的作用是将来自压缩机的高压制冷剂蒸气，冷却成液体（该过程对应压焓图中2-3过程）。
3、节流结构常用的有膨胀阀、毛细管等。制冷剂流体流过节流结构时，压力
由冷凝压力降低到蒸发压力（制冷剂温度下降至蒸发温度T0），一部分流体转化为蒸气。该过程对应压焓图中的3-4过程。
4、蒸发器也是一个换热器，它的作用是使经节流机构供入的制冷剂液体蒸发
成蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是一个对外输出冷量的设备，输出的冷量可以冷却液体载冷剂，也可直接冷却空气或其他物体。空调系统中蒸发器把冷量输出到冷冻水中，再由冷冻水水把冷量输送到空调系统的末端设备。该过程对应压焓图中的4-1过程。
第二部分：设计依据及当地气象资料说明
一、工程概况
浙江省交通职业技术学院机电学院实训大楼北楼
二、设计说明
1．设计原则：
我们主要依据国家规范、行业标准、品牌品质、舒适环保、经济实用、高效可靠、豪华美观、操作简便、维护便利的原则，提供本空调方案。2．设计依据
①《采暖通风与空气调节设计规范》
②《房屋建筑制图统一标准》
③《采暖通风与空气调节制图标准》
④《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001－2001）；
⑤《简明通风设计手册》，中国建筑工业出版社，1997；
⑥《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力，中国建筑标准设计
所，2003；
⑦《工业企业设计卫生标准》（GBZ1－2002）；
⑧《建筑设计防火规范》（GBJ16-87），中国计划出版社；
⑨《公共建筑节能设计标准》（GB5001－2005），中国计划出版社；
三、设计内容
1、设计依据：二层，总空调面积约1200-2000㎡。根据不同设想，自己划分实训室大小和数量。
2、设计要求：制冷、制暖的负荷概算；主要设备的选型；自动控制过程设计及创意说明。
3、室外空气参数
夏季室外大气压力 99980 Pa空调计算干球温度 35.7℃
空调计算湿球温度 27.9℃
空调计算日平均温度 31.6℃
通风计算温度32.4℃
通风计算相对湿度62%
室外平均风速2.7m/s
冬季室外大气压力 102180 Pa
空调计算温度 -2.2℃
通风计算温度0℃
空调室外计算平均相对湿度70%
室外平均风速2.6m/s
4、杭州气候条件
杭州市地处北纬30°14ˊ，东经120°10ˊ，属于中北亚热带过渡区，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量丰沛。一年中，随着冬、夏季风交替控制，大气环流背景、主要影响的天气系统和天气状况均会发生明显的季节性变化，形成春阴雨、夏潮热、秋干爽、冬湿冷的气候特点。杭州由于地形地貌复杂多样，地势高低起伏悬殊，全市的温、光、水、风等气候资源的地域分布不均，局地小气候资源丰富。
杭州市地跨两个热量带，南北仅跨１．３个纬距，而年平均气温却相差２．５℃，≥１０℃的活动积温差１０００℃，山区与平原降水量多寡相差７００毫米以上，年日照时数相差３００小时以上。这说明杭州市的气候资源，除地
带性差异外，地形小气候差异更是十分显著。
杭州市由于受冬夏季风的影响，形成了光、热、水同季配合良好的气候特色。
开春后，太阳总辐射量逐月增强，气温同步回升，雨热同季增加；５－６月由春
入夏，杭州市的降水开始进入高峰期，气温适中。盛夏季节（７－８月）太阳总
辐射量达最高值，也是一年中的高温期。由于受副热带暖性气团控制，梅雨结束
后降水量较前期明显减少，易出现高温伏旱天气。历史上杭州市区日最高气温曾
达39.9℃。９月由夏入秋，光温同步下降。受台风和冷空气影响，秋雨来临。１
０－１１月则盛行秋高气爽天气。光照充足，气温日较差大，光温条件优于春季。
冬季光、热、水均处在一年中的低值期。在建设热工设计分区中，杭州属于夏热
冬冷地区，在考虑空调设计时候，必须满足夏季放热要求，适当冬季保温。
4.1室内设计参数
夏季冬季
温度℃相对湿度 % 温度℃相对湿度 % 商场 25-27 55-65 16-18 >40
餐饮 24-26 50-65 18-22 >40
备餐、茶室操作区 25-27 55-65 16-18 >40
餐饮细加工 25-27 55-65 16-18 >40
一般办公25-27 55-65 18-22 >40
第三部分：根据要求进行负荷概算
一、室内负荷计算
采用空气调节负荷估算指标的方法来计算整栋教学楼的冷负荷。根据网上资料以及结合实际考虑，实训室的参考冷负荷指标选用150W/m2，而办公室的参考冷负荷指标选为120W/m2.。（见附件1） 房间编号 所代表的房间 面积（m2） 1 实训室1 206 2 办公室2 121 3 办公室3 135 4 实训室4 272 5 实训室5
272
经过计算可得各楼层房间的冷负荷分布如下表所示：
采用空气调节负荷估算指标的方法来计算整栋教学楼的热负荷。根据网上资料以及结合实际考虑，实训室的参考热负荷指标选用60W/m2，而办公室的参考热负荷指标选为70W/m2.
经过计算可得各楼层房间的冷负荷分布如下表所示：
1 2 3 4 5 二层
30900
14520
16200
40800
40800
1 2 3 4 5 二层
12360
8470
9450
16320
16320
房 间
号
楼 层
房 间
号
楼 层
设备选型
一、选择空调机组
空调机组由于能够实现的空气处理过程较多，而且结构紧凑、使用灵活、安装方便及产品规格、型号齐全，便于设计使用。因此空调机组在很多建筑的空调系统中得到广泛的应用。
选择空调机组时，首先应根据建筑物的功能以及负荷特点，确定空调系统的集中程度是采用集中式系统还是分散式系统；确定空调机组的安装方式是设的空调机房还是就地放置；确定空调机组的冷却方式是水冷还风冷；确定机组的形式是组合式卧式还是立式、吊顶式、柜式。然后根据负荷计算确定的室内冷负荷、新风负荷及送风量，选择空调机组的台数和型号，并应使空调机组的总冷量满足房间空调负荷的要求及总风量符合房间换气次数的要求。之后，校核空调机组中的表冷器和加热器，确定表冷器和加热器的管排数。对于空调机组中的风机也应进行校核计算，校核机组的机外余压是否能克服整个环路系统的阻力，如机组的机外全压不足时，应考虑另外选择风机。应特别注意样本中的性能参数的适用范围，如果实际的运行工况不同于样本中给定的工况，则要考虑进行修正。
由于现在组合式空调机组有着组合方式多样，型号标准，易于安装等优点。所以根据现有样本——台佳牌空调，机组的特点为组合方式多样，型号标准，气密性良好，经久耐用，低噪声节能型，易于安装，安装方便，检修方便。（一）、机组选择：
根据阅览室的制冷量为126.57KW，送风量为23629.32m3/h；首先根据风量选取机组规格，查机组风量表，可选择型号为盾安0507型二排管的组合式空调机组，相关参数见表6-1，然后进行校核计算。
由于此时盘管的迎面风速为2.75m/s。此时风量满足了系统的要求，还应校核系统的制冷量能否满足要求，可以确定机组的制冷量。
不同进风温度及水温下的冷量及水量修正系数K12
表6-3
进风温度/℃进风温度/℃
湿球温度干球温度5/10 6/11 7/12 8/13 9/14
17 19-27 0.83 0.76 0.67 0.62 0.57
18 20-30 0.94 0.85 0.76 0.68 0.58
19 21-31 1.07 0.97 0.88 0.79 0.71
20 22-33 1.20 1.10 1.03 0.90 0.81
21 23-36 1.34 1.24 1.14 1.03 0.93
22 24-39 1.48 1.38 1.28 1.18 1.07
23 25-42 1.63 1.53 1.43 1.32 1.22
24 26-45 1.79 1.69 1.59 1.47 1.36
25 27-48 —— 1.75 1. 1.53
26 28-48 —— 1.92 1.81 1.70
27 29-49 —— 2.09 1.98 1.87
28 30-50 —— 2.26 2.16 2.05
29 31-52 —— 2.40 2.32 2.20
根据焓湿图可知，进风的湿球温度为29.8 ℃，故 K2=2.40
不同进风温度及水温下的水阻力修正系数K22 表6-4进风温度/℃进水温度/℃
湿球温度干球
温度
5/10 6/11 7/12 8/13 9/14
17 19-27 0.72 0.61 0.49 0.42 0.36
18 20-30 0.90 0.74 0.60 0.49 0.36
19 21-31 1.13 0.95 0.77 0.65 0.54
20 22-33 1.41 1.20 1.05 0.82 0.67
21 23-36 1.72 1.49 1.27 1.06 0.86
22 24-39 2.08 1.82 1.57 1.34 1.12
23 25-42 2.48 2.20 1.93 1.66 1.14
24 26-45 2.95 2.62 2.33 2.03 1.76
25 27-48 —— 2.78 2.46 2.16
26 28-48 —— 3.30 2.94 2.60
27 29-49 —— 3.80 3.50 3.12
28 30-50 —— 4.14 4.10 3.70
29 31-52 —— 4.14 4.10 3.70
机组在回路改变下冷凉及水量修正系数K13
表6-5
标定回路修改回路修正系数
1/4回路半回路0.70
半回路全回路0.87
6排全回路6排双回路0.92
8排全回路8排双回路0.
机组在回路改变下水阻力修正系数K23
表6-6
标定回路修改回路修正系数
1/4回路半回路0.15
半回路全回路0.25
6排全回路6排双回路0.40
8排全回路8排双回路0.22
所以通过计算实际制冷量为：
90.76×2.40×0.87=1.5KW ﹥126.57KW，故选型是合理的。
实际水量为：15.6×2.40×0.87=32.57 m3/h，
实际水阻力为25.39×4.14×0.25=26.28Pa
所以通过以上对实际制冷量制冷量、水量、水阻力的校核的修正校核计算可
以得出所选择的机组是可以满足需求的。
所选机组规格：
机组高度：1700mm 机组宽度： 2255mm 盘管迎风面积： 2.72m2 盘管迎面风速：2.75m/s
第五部分：分组画自己的系统流程图及创新
流程图
第六部分：自动控制的点位图及控制说明定风量空调自动控制原理
定风量的自动控制系统主要由控制器、湿度传感器元件、温度传感元件、混风电磁阀组成。
（1）夏季的定温控制夏季的最小室外新风和回风混合后进入表冷器，由湿度传感元件控制冷水进水量，由回风温度传感元件控制电动水阀的热水进水量，将室内温度和湿度控制在适当的范围内。即湿度敏感元件通过控制器，使执行机构动作，控制蒸汽的加湿量或水的进水量，湿度敏感元件通过控制器使执行机构动作，控制热水的进水量，使室内温度和湿度控制在适当的范围内。
（2）冬季的定温控制冬季室内相对湿度的控制是通过加湿器来完成的。各传感元件感应湿度、温度信号传送给控制器，再由控制器通过对执行元件（电磁阀）控制进水量和进风量，使室内的温度和湿度知足恬静的要求。
第七部分：总结及创新思路
总结
通过这次课件设计，让我了解到了课本以外的知识，增长自己的知识面，使我更加了解空调的组成、工作原理及其自动化控制的点位配置。让我知道空调不是我原来想象的那么简单，他的组成是复杂的，他的功能是强大的，他的知识不是我可以一朝一夕学会的，在今后的日子里我会努力学好专业知道，使自己的知识面不断的扩大，为今后走上社会做好充足的准备。
这个课件是我们组团结协作的成果，是我们汗水的结晶。经过这次合作，我更加懂得了团队的力量。在以后的日子里我一定会多与别人交流，做到共同进步。
创新思路
由于空调主要设备是风机水泵，所以节能最佳方法就是采用变频器。目前大多数中间空调还采用以往旧的控制方式，即：通过改变压缩机机组、水泵、风机启停台数，以达到调节温度的目的。
该调节方式缺点集中表现为如下几点：
设备长时间全开或全闭，轮流运行，浪费电能惊人。
电机直接工频启动，冲击电流大，严重影响设备使用寿命。
温控效果不佳。当环境或冷热负荷发生变化时，只能通过增减冷热水泵的数量或使用挡风板来调节室内温度，温度波动大，舒适感差。
空调采用变频器后有如下优点：
变频器可软启动电机，大大减小冲击电流，降低电机轴承磨损，延长轴承调节水泵风机流量、压力可直接通过更改变频器的运行频率来完成。
系统耗电大大下降，噪声减小。
若采用温度闭环控制方式，系统可通过检测环境温度，自动调节风量，随天气、热负荷的变化自动调节，温度变化小，调节迅速。
系统可通过现场总线与控制室联网，实现集中远程监控。
参考文献
[1] 洁净厂房设计规范. GB 50073- 2001. 中国计划出版社
[2]电子工业部第十设计研究院. 空气调节设计手册. 中国建筑工业出版社
[3] 马最良，姚杨.民用建筑空调设计. 北京:化学工业出版社, 2003.
[4] 采暖通风与空气调节设计规范 (GBJ19-87)
[5] 陆耀庆.实用供热空调设计手册. 北京: 中国建筑工业出版社, 1996.
[6] 薛殿华.空气调节. 北京: 清华大学出版社, 2003.
[7] 赵荣义.空气调节. 北京: 中国建筑工业出版社, 1994.
[8] 孙一坚. 工业通风（第三版）. 北京：中国建筑工业出版社，1994年1月
[9] 何青.常用数据速查手册.北京:机械工业出版社
[10] 付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[11] 台佳空调. 江苏昆山
[12] 杨世铭.传热学. 北京: 高等教育出版社, 1998.
[13] 蔡增基. 流体力学. 北京: 中国建筑工业出版社, 2001.
[14] 建筑工程常用数据系列手册编写组. 暖通空调常用数据手册. 北京:中国建筑工业出版社
