智能建筑操作实验报告-空调系统

《智能建筑操作实验》实验报告PAGEPAGE1中央空调系统的工作原理及演示操作实验报告学号姓名班级一、概述中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。但是中央空调系统中冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象（负荷变小时水泵仍接近全功率运行），不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。还有水泵电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，对能耗和电器寿命皆有不利的影响。为了节约能源和费用，需对水泵系统进行改造，经市场调查与了解采用成熟的变频器来实现，以便达到节能和延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。目前在我国经济快速发展的大背景下，由于房地产的快速发展需求，中央空调的市场需求呈现强劲的增长趋势。二、工作原理中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成，其系统结构:(如图所示)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。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。下面我们就分别以这三种中央空调形式为例，看看这三种中央空调的工作原理。（一）风管(道)式机组的基本工作原理是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管(道)内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。在风管(道)上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。（二）冷(热)水机组的基本工作原理是：室外的制冷机组对冷(热)媒水进行制冷降温(或加热升温)，然后由水泵将降温后的冷媒(热)水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。（三）变频一拖多机组的基本工作原理是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，以满足室内冷热负荷的要求。三、操作过程（一）实验目的1、掌握中央空调系统的组成与工作原理。2、掌握中央空调系统的运行操作步骤。3、学会测量空调系统不同部位的温湿度与空气处理设备的冷量、风量等参数，并对测量结果进行分析。（二）实验内容1、根据空调系统上各参数采集点进行温湿度、压力等数据的采集。2、通过制冷主机压力表PK、P0可测出冷凝压力、蒸发压力，从蒸发器的温度计上读出冷冻水进出口温度。3、风量测定利用热球风速仪在风口处和风管中测定平均风速，可计算出风量、制冷量。（三）操作步骤1、做好准备工作。实验开始之前，仔细研读实验装置图了解各个部件的作用。熟悉中央空调系统的组成与工作原理。2、合上总电源电闸，接通电源，在控制屏上设定好运行模式及各参数的设定。3、启动冷冻水泵、开启末端系统5分钟后制冷主机自行启动。观察冷冻水系统水压，调节冷冻水流量。如开启空调箱应先开启送风系统，根据需要再对风量进行调节。待系统稳定后即可进行实验测试调整记录。4、测试结束后先关闭电加热器、电加湿器，最大送风量运行10分钟左右，关断电源，拉下总闸。（四）实验数据记录及有关计算空气流量、制冷量校核计算G＝r×L（kg/h）四、实验感想随着经济和社会的发展，中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛，中央空调成了现代建筑中不可缺少的组成部分。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。加之现代楼宇功能要求的不断变化，设备功率和数量的增加，其能耗也不断增大。大量的统计数据表明，在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的40~60%，因此，研究中央空调系统的节能技术就显得尤其重要。中央空调系统是一个庞大的设备群体，在组成空调系统的各种设备中，水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作，能源浪费非常严重。而实际运行时，中央空调的冷负荷总是在不断变化的，冷负荷变化时所需的冷冻水、冷却水的流量也不同，冷负荷大时所需的冷冻水、冷却水的流量也大，反之亦然。中央空调机组运行状态的数据分析，中央空调机90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及风机在此90%的时间内仍处于100%的满负荷运行状态。这样就导致了“大流量小温差”的现象，使大量的电能白白浪费。通过实验学习我还发现了中央空调存在的问题：1)设备选型中出现的问题现代楼宇建筑物在配置中央空调时，用户是根据物业用途和满足未来发展功能的需求变化而变化，在选用空调系统时根据制冷面积和功能要求，同时考虑到当地气温的变化，能满足最热时的冷量需求来确定功率机型，并留有10~15%的余量。2）系统设备组成中配套的问题中央空调系统是由不同的厂家提供的设备组合而成，不同的设备的技术要求和工艺水平存在着差别，而设计人员按照厂家提供性能参数要求，配置组合起来。现实状况却存在千差万别的情况，如：冷量、压力、流量、杨程、功率、高度等因素左右着系统设备是否能正常协调的运行。3）季节、日夜、人流的因素的影响中央空调系统因季节、日夜温差、人流因素的变化，因此决定着中央空调系统运行时是一个多变量的、复杂的、时变的系统，其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。五、小结智能建筑操作实验课程很快就结束了，但是在这个课程中我却学到了很多。现在智能化已经成为了时代发展不可逆转的潮流，智能建筑已经成为现代建筑的重要组成部分。随着社会的发展，人们对建筑物的要求也越来越多，无论是建筑物的安防、消防，还是楼宇自控都离不开智能。透过这次课程，我更清楚地了解了本专业现在致力研