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1、商场中央空调系统设计毕业论文第1章 绪论1.1本课题研究意义随着我国经济的逐步增长，商业发展也正在加快，商业广场对环境的要求也 越来越高，对于空调的需求越来越大，专业的空调系统更是成为了商业广场不可 缺少的重要部分。我国是一个幅员辽阔的国家，地理、气候条件极为复杂，拥有多样的气候类 型。这就必须要求我们的空调系统具有多样性的特点。如何根据不同的气候特征 选择合适的空调形式，如何在系统设计中充分考虑不同气候的影响及商业广场环 境的要求，这是我们在发展中央空调时应当考虑的问题。但是在实现中央空调控制的同时，我们引入了组态系统，iFIX软件便是目前 比较领先的一款组态软件，在企业生产技术不断提高、对
2、自动化技术要求不断加 深的环境下，iFIX是世界领先的工业自动化软件解决方案，提供了生产操作的过 程可视化、数据采集和数据监控iFIX可以帮助您精确地监视、控制生产过程， 并优化生产设备和企业资源管理。它能够对生产事件快速反应，减少原材料消耗， 提高生产率，从而加快产品对市场的反应速度，提高用户收益。由于运用了直观 的图形工具，iFIX的用户可以快速上手，简单快捷地为他们的生产过程创建高性 能的过程窗口。1.2 ifix发展概况IFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000 套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠GE Fanuc的iFIX 软
3、件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括商业，冶金、电力、石 油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中， iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生 产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。利用iFIX各种领先的专利技术，可以帮 助企业制定出更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。1.3 设计内容商场空调系统是一种普便可见的空调系统，属于商业空调的范畴内，主要作 用是为消费者或商场设备的可靠运行提供环境温度、湿度、洁净度保障的空调设 备。如为保障电气控制室内设备正常运行而使用的恒温恒湿空调机、商场中超市 食品
4、使用的低温单元式空调机等等。商用空调与家用空调或工业空调在很多方面 存在不同。工业空调属于工艺性空调范畴，家用空调或民用空调属于舒适性空调 的范畴。工业空调的设计是以实现大面积恒温为主要目的，室内人员的舒适性是 很重要的。本次设计的生产车间空调系统无具体要求，所以该系统为普通的生产车间空 调系统，其包括新风、回风、排风的调节，使用冷热水盘管并通过温度、湿度、 压力传感器来保证生产车间的各项指标要求，利用压差开关、防冻开关来保护空 调系统的安全，最后用送风机来完成送风。整个设计过程利用Excel CARE软件编程，编程内容包括：设备图表、控制策 略、逻辑开关及时间程序。通过以上步骤，设计出完整的
5、生产车间空调系统，使该系统能够更加节能且 满足工业生产车间的需求。1.4 空调系统及工业空调系统1.4.1 空调系统空调系统是指用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度 的系统。可使某些场所获得具有一定温度、湿度和空气质量的空气，以满足使用 者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。空调系统中典型的空气处理设备包括风机盘管(FCU,Fan Coil Unit)、新风 机组(FAU，Frensh Air Handle Unit)和空调机组(AHU， Air Handling Unit), 它们的容量是根据空调房间设计负荷选择的。但在空调的实际运行中，由于房间 受到内部和外部的
6、干扰量不断的变化，而使室内热湿负荷不断变化，因此空气处 理设备的自动控制系统需要对有关调节机构进行调节，以适应空调负荷的变化， 满足生产和生活对空气参数(温度、湿度、压力及洁净度等)的要求。空调系统按空气处理设备的情况可以分为以下几种类型：1. 集中式空调系统：集中式空调系统是指在同一空气处理器内对空气进行过 滤、冷却(或加热)、去湿(或加湿)等处理，然后进行输送和分配的空调系统。 集中式空调系统的特点是空气处理设备和风机等集中布置在空调机房内，对空气 进行集中处理，通过风管系统送至空调场所。其处理空气量大，运行可靠，便于 管理和维修，但机房占地面积较大。集中式空调系统需配有集中的冷源和热源，
7、 即冷冻站和热交换站。2. 半集中式空调系统：半集中式空调系统又称为混合式空调系统，它首先将 空调房间需要的新鲜空气进行集中处理，然后由风管系统送入房间，与空调房间 内的空气处理装置如诱导器或风机盘管处理的回风混合后再送入空调区域或房间 中，从而使各空调区域或房间可根据各自的要求，获得较为理想的空气调节效果。 这种系统适用于空调房间多，且各房间空气参数要求不同的建筑物中。集中式空调系统和半集中式空调系统也可称为中央空调系统。3. 分散式空调系统：分散式空调系统又称为局部式空调系统或独立式空调系 统。它的特点是将空气处理设备分散放置在各空调房间内。常见的分体式空调器、 柜机等都属于此类。1.4.
8、2 工业空调系统工业空调的耗电功率一般都较大，从几十kW到几千kW不等，一般用3N 380V 50Hz电源。工业空调一般按每天24小时、全年运行设计，使用在寿命在15年以 上。因此，工业空调的主要组成部件如压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、风 机、电机、电气元件等，均采用性能和可靠性较高的知名品牌的产品。在制造工艺方面，工业空调一般采用全钢钣金结构加面板静电喷涂烤漆处理。 具有较高的防腐耐久性。工业空调在出厂前均须做性能测试，确保达到设计要求。 运到用户方，还要经历安装、调试等过程，调试成功后，机组才正式投入运行。空调机组日常操作为：1. 空调机控制器的操作为当气温高，室内需要降温时，开机后由
9、温度传感器 测量温度后，经过一定的延时启动加热装置，此属正常现象，延时机组进入“加 热”运行状态。2. 空调机底盆的清洗由工作人员定期清洗，清洗频率为每天清洗一次底盆， 以保证送出的风清爽、干净。3. 当气温较低（冬季）或湿度较高（春季、阴雨天气）时，会由控制策略中 PID自动调节温度和湿度，直接将适宜空气送入室内。4. 启停风机按“启停”按钮即可。工业空调机使用注意事项为：1. 设立专人管理、专人操作；2. 水源长期保持干净；3. 不任意频密开关空调机；4. 尽量采用制冷状态，可保持空气干净；5. 不任意频繁转换环保空调机的工作状态；6. 每天应清洗环保空调机底盆；7. 每隔一个星期，清洗环
10、保空调机隔尘网一次（视乎外界环境污染情况）， 可保持机组的效率；每隔一个季度要清洗蒸发器一次；8. 冬季如果长时间停机，请关闭水源并将底盆的水排出及清洗干净，以免产 生异味及蚊虫滋生。空调机组的使用及日常维护需要供应方和使用方共同维护，空调机组才能保 证运行正常。第2章空调系统控制2.1空调系统组成空调系统通常包括进风部分、空气过滤部分、空气的热湿处理部分、空气的 输送和分配部分以及冷热源部分。1. 进风部分是根据人对空气新鲜度的生理要求，空调系统必须有一部分空气 从室外进来，称为新风。空气的新风口和风管等组成了进风部分。2. 空气过滤部分由进风部分取入的新风，必须先经过一次预过滤，以除去颗
11、粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过 滤的效率不同，可以分为初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。3. 空气的热湿处理部分是把空气加热、冷却、加湿和减湿等不同的处理和过 程组合在一起，统称为空调系统的热湿处理部分。热湿处理设备主要有直接接触 式和表面式两大类型。（1）直接接触式：与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触，一 般是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及 使用固体吸湿剂的设备均属于这一类。（2）表面式：与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触，热湿交换式通 过处理设备的表面进行的。表面式换热器属于这一类。4. 空气的
12、输送和分配部分是将空气的输送和分配是将调节好的空气均匀地 输入和分配到房间内，保证合适的温度场和速度场。它由风机和不同形式的管道 组成。根据用途和要求的不同，有的系统只采用一台送风机，称为“单风机”系 统；有的系统采用一台送风机和一台回风机，则称“双风机”系统。本次设计采 用的是“单风机”系统。5. 冷热源部分是为了保证空调系统具有加温和冷却的能力，空调系统必须具 备冷热源。冷热源分为自然冷热源和人工冷热源两种。2.2空调系统基本设备2.2.1风机盘管控制风机盘管（FCU）为半集中式空调系统中的末端设备，由空气的加热/冷却盘 管和风机组成。其控制通常包括风机转速控制和室内温度控制两部分，即可以
13、通 过控制盘管水量、气流旁通、风机转速或三者的结合来控制室内温度。风机盘管 属于单回路模拟仪表控制系统，多采用电气式温度控制器。其传感器与控制器组 装成一个整体，可应用在客房、写字楼、公寓等场合。风机盘管控制系统一般不 进入集散控制系统。近年来，有些产品有通信功能，可与集散控制系统的中央站 通信。采用风机盘管的空调系统属于半集中式空调系统，风机盘管分散在各个空调 房间处理空气。主要用于风机盘管加新风机组的系统形式应用十分广泛。风机盘管由加热/冷却盘管和风机组成。风机盘管的控制包括对风机的控制和 对水侧电动阀的控制，根据工程的不同有不同的控制做法，目的都是达到对室内 温度的调节。本次设计的生产车
14、间空调系统属于特殊空调系统，由于工业生产的要求比较 特殊，所以不能运用一般民用建筑所采用的控制简单可靠但精度不高的位式控制, 而采用PID控制方式，利用比例-积分-微分调节来完成风机盘管电动阀的控制。2.2.2新风阀与回风阀控制新风电动阀、回风电动阀是运用比例调节来控制的。通常为保证空调的节能, 新风与回风比例设为三比七，在空调机组安装以后，根据实际情况进行细微调试, 确定新风与回风的阀开度。由于经常转动电动阀会影响其寿命，所以当第一次调 试后应尽量减少对电动阀开度的改变。2.2.3过滤网状态显示与报警在过滤网两侧装设压差开关，监视过滤网的畅通情况。当风机运行时，如果 过滤网干净，滤网前后压差
15、小于设定值；反之，如果过滤网积灰增加，滤网前后 的压差变大，当超过设定值时，压差开关就会动作。这个动作的开关信号通过一 路DI通道输入现场控制器，控制器发出报警，提醒工作人员清洗。2.2.4防冻保护控制防冻保护的作用是防止冬季盘管冻裂，这在北方地区是十分必要的。防冻开 关的控制是通过在整个新风机组的前端的温度传感器（AI）对新风温度与设定值 的比较来控制的，如果温度的测试值小于设定值，则防冻开关动作，并停止风机 转动，关闭风阀，使整个机组停止工作，从而达到保护机组防止其冻裂的效果； 如果温度测试值超过设定值，新风机组可以正常运作。2.2.5温湿度的检测及控制新风机组的入口、出口及回风处均设有温
16、湿度变送器，接至现场控制器的AI 输入通道上，分别对空气的干球温度和相对湿度进行监测，以便更好的控制冷热 水的阀开度，从而保证送风温度。混合风温湿度实测值与设定值比较，将其差值 通过PID运算，输出模拟的0-10V信号，对冷/热水阀开度进行调节，同时控制加 湿阀的开度，从而维持送风温湿度的设定值。其中，冬季工况式热水阀与新风温 度成正比，夏季工况时冷水阀与新风温度成正比，温度控制曲线如图2-1所示。 本次设计所用的温度传感器是霍尼韦尔公司生产的T7411风管式温度传感器，它 适用于通风空调系统，能用于排风、回风和送风等空气温度的测量，它的测量范 围是-20+80C。而所用的湿度传感器是H7011A风管式湿度传感器，它是一个电 容式相对湿度的风管式传感器，它的湿度测量范围在5-95%R.H.之间。图2-1温度控制曲线图
