新风机组设计.doc

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计目 录摘 要IABSTRACTII第1章 前言11.1 设计题目11.2 工程概况11.3 设计目的11.4 设计要求11.5 设计依据11.6 设计任务21.7 设计范围2第2章 新风机组的设计32.1新风机组的工作过程32.2 新风机组的工作原理32.3新风机组的分类及特点42.4 新风机组的控制42.5 新风机组的控制过程4第3章 新风机组的重要组成部分73.1 风阀执行器73.2 球阀执行器73.3 风管式温度传感器83.4 压差探测器83.5 风管式传感器9第4章 负荷计算104.1 负荷计算的依据104.2 负荷计算的需要系数法104.3 新风机104.4 回风机114.5 对总配电箱114.6 对动力电源箱11总 结13致 谢14参考文献15吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第1章 前言本次设计的电气系统包括：新风机组设计。通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力;学会使用规范、及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。1.1 设计题目伟业大厦新风机组电气设计。1.2 工程概况本工程结构形式为异型框架结构，桩型基础，所有混凝土梁、板、柱均为现浇。1.3 设计目的1. 通过设计实践,对专业所学知识进行全面系统的复习和总结，巩固所学知识。2. 通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力。3. 会使用规范，规程及有关设计资料，掌握设计的基本方法。4. 掌握实际步骤和基本内容，掌握设计说明书，计算书的基本方法和步骤。5. 在绘制施工图方面得到锻炼。1.4 设计要求1. 施工图绘制应达到施工要求,满足施工技术条件；2. 通过技术经济比较和方案论证,以安全、可靠、合理、先进、实用的原则来设计电气施工图；3. 图例及符号等尽可能选用国家标准,否则另附加说明；4. 文件中图样说明及其他资料应满足用户今后管理维护需要；5. 文中可适当采用表格,必要的计算过程、依据及说明,文字要简明扼要,内容要正确无误。1.5 设计依据1. 根据所学教材及现行国家有关建筑电气设计规范。2. 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 3. 全国民用建筑工程设计技术措施电气1.6 设计任务新风机组电气设计。1.7 设计范围 1.设备的组成2.设备的工作原理3.设备的负荷计算4.设计图纸第2章 新风机组的设计这次设计的新风机组是提供新鲜空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除温、降温等处理后通过风机送到室内，在进入室内空间时替换室内原有的空气。2.1新风机组的工作过程室外的新鲜空气从进风口进入机组内部，再经过过滤，可以是初效一级过滤，也可以是双效过滤，然后流经表冷器进行升温或者降温，最后由风机驱动，通过送风管进入各个房间。目前新型的新风机组具有送风、排风、能量回收的功能，工作原理和工作过程与一般的新风机组都一样，只是在机组内部增加了一台排风机和一套热回收装置，与送风管和回风管共同组成了一套完成的空气置换系统。这种系统不仅具有提供新风的功能，同时兼具排风，并且回收室内空气中的能量的功能，既节能、又环保，是目前比较常用的一种多功能新风机组。2.2 新风机组的工作原理1）新风机组温度控制系统是由比例积分温度控制器、安装在送风管内的温度传感器和电动调节阀组成。控制器的作用是把置于送风风道的温度传感器所检测到的送风温度传送至温控器与控制器设定的温度进行比较，并根据PI运算的结果，温控器给电动调节阀一个开/关阀的信号，从而使送风温度保持在所需要的范围。2）电动调节阀与风机连锁，以保证切断风机电源时风阀亦同时关闭。电动调节阀亦可实现与风机的联动，当风机切断电源时关闭电动调节阀。上图中两种连锁线路连接方式,分别用于断电复位设备和电关设备，用户可据具体情况自行取舍。（有防冻要求的场合可通过行程限位器将热水阀位保持在要求的开度）。3）在需要制冷时，温控器置于制冷模式，当传感器测量的温度达到或低于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。在需要热时，温控器置于制热模式，当传感器测量的温度达到或高于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。4.）当过滤网堵塞时或当其超过规定值时，压差开关给出的开关信号。5）当盘管温度过低时，低温防冻开关给出开关信号，风机停止运行，防止盘管冻裂。2.3新风机组的分类及特点按照安装形式的不同，可分为吊顶式新风机组，立式新风机组。吊顶式新风机组，顾名思义，就是指以吊顶的方式安装的新风机组，和卧式暗装风机盘管一样，用吊杆或者吊架安装与室内的屋顶。这种安装方式具有占地面积小，安装快捷方便，对室内的装修影响小等优点，一般适合小风量的机组，但是，这样的安装方式也有缺点，如果冷凝水盘和冷凝水管的安装不规范，就会造成冷凝水泄漏，淋湿吊顶；另外，吊顶式新风机组一般安装在室内，运行时的噪音也比较大。立式新风机组是指安装在地面上的一种大型新风机组，这种新风机组一般都安装在专用的空调机房里，并且是安装在水泥基础或者槽钢基础上的，在机组底座和基础之间，还设有减震胶垫等减震措施。立式新风机组的出风量都比较大，并且可以根据实际需求，灵活的增加各种功能段，构成组合式空调器，实现各种功能，所以，立式新风机组的扩展灵活性很大，一般用于风量需求较大的公共场合。这种形式的新风机组有其明显的优点：风量的，功能完善，应用范围广，自动化程度高，送风距离远等。但是，立式新风机组由于风量大，功能多，其造价也高，需要专门的空调机房来安置，施工安装较复杂，维修保养的成本和难度都要比吊顶式的大。但是，立式新风机组仍然是作为大型空调系统中的重要组成部分。2.4 新风机组的控制送风温度控制、送风相对湿度控制、防冻控制、CO2浓度控制以及各种联锁内容。如果新风机组要考虑承担室内负荷（如直流式机组），则还要控制室内温度（或室内相对湿度）。2.5 新风机组的控制过程1.送风温度控制送风温度控制即是指定出风温度控制，其适用条件通常是该新风机组是以满足室内卫生要求而不是负担室内负荷来使用的。因此，在整个控制时间内，其送风温度以保持恒定值为原则。由于冬、夏季对室内要求不同，因此冬、夏季送风温度应有不同的要求。也即是说，新风机组定送风温度控制时，全年有两个控制值冬季控制值和夏季控制值，因此必须考虑控制器冬、夏工况的转换问题。送风温度控制时，通常是夏季控制冷盘管水量，冬季控制热盘管水量或蒸汽盘管的蒸汽流量。为了管理方便，温度传感器一般设于该机组所在机房内的送风管上。 2.室内温度控制除直流式系统外，新风机组通常是与风机盘管一起使用的。在一些工程中，由于考虑种种原因（如风机盘管的除湿能力限制等），新风机组在设计时承担了部分室内负荷，这种做法对于设计状态时，新风机组按送风温度控制是不存在问题的。但当室外气候变化而使得室内达到热平衡时（如过渡季的某些时间），如果继续控制送风温度，必然造成房间过冷（供冷水工况时）或过热（供热水工况时），这时应采用室内温度控制。因此，这种情况下，从全年运行而言，应采用送风温度与室内温度的联合控制方式。3.相对湿度控制新风机组相对湿度控制的主要一点是选择湿度传感器的设置位置或者控制参数，这与其加湿源和控制方式有关。（1）蒸汽加湿对于要求比较高的场所，应根据被控湿度的要求，自动调整蒸汽加湿量。这一方式要求蒸汽加湿器用间应采用调节式阀门（直线特性），调节器应采用PI型控制器。由于这种方式的稳定性较好，湿度传感器可设于机房内送风管道上。对于一般要求的高层民用建筑物而言，也可以采用位式控制方式。这样可采用位式加湿器（配快开型阀门）和位式调节器，对于降低投资是有利的。采用双位控制时，由于位式加湿器只有全开全关的功能，湿度传感器如果还是设在送风管上，一旦加湿器全开，传感器立即就会检测出湿度高于设定值而要求关阀（因为通常选择的加湿器的最大加湿量必然高于设计要求值）；而一旦关闭，又会使传感器立即检测出湿度低于设定值而要求打开加湿器，这样必然造成加湿器阀的振荡运行，动作频繁，使用寿命缩短。显然，这种现象是由于从加湿器至出风管的范围内湿容量过小造成的。因此，蒸汽加湿器采用位式控制时，湿度传感器应设于典型房间（区域）或相对湿度变化较为平缓的位置，以增大湿容量，防止加湿器阀开关动作过于频繁而损坏。（2）高压喷雾、超声波加湿及电加湿这三种都属于位式加湿方式。因此，其控制手段和传感器的设置情况应与采用位式方式控制蒸汽加湿的情况相类似。即：控制器采用位式，控制加湿器启停（或开关），湿度传感器应设于典型房间区域。（3）循环水喷水加湿循环水喷水加湿与高压喷雾加湿在处理过程上是有所区别的。理论上前者属于等培加湿而后者属于无露点加湿。如果采用位式控制器控制喷水泵起停时，则设置原则与高压喷雾情况相似。但在一些工程中，喷水泵本身并不做控制而只是与空调机组联锁起停，为了控制加湿量，此时应在加湿器前设置预热盘管，。通过控制预热盘管的加热量，保证加湿器后的“机器露点”tL（L点为dN 线与 =80%85%的交点），达到控制相对湿度的目的。（4）二氧化碳（CO2）浓度控制通常新风机组的最大风量是按满足卫生要求而设计的（考虑承担室内负荷的直流式机组除外），这时房间人数按满员考虑。在实际使用过程中，房间人数并非总是满员的，当人员数量不多时，可以减少新风量以节省能源，这种方法特别适合于某些采用新风加风机组盘管系统的办公建筑物中间隙使用的小型会议室等场所。为了保证基本的室内空气品质，通常采用测量室内CO2浓度的方法来衡量，各房间均设CO2浓度控制器，控制其新风支管上的电动风阀的开度，同时，为了防止系统内静压过高，在总送风管上设置静压控制器控制风机转速。因此，这样做不但新风冷负荷减少，而且风机能耗也将下降。很显然，这一控制属于变风量控制（关于变风量控制详见后述）、这种控制方式目前应用并不很多，一个重要原因是CO2浓度控制器产品并不普及（仅有少数厂家生产），同时，这种控制方式的投资较大，其综合经济效益需要进行具体分析。（5）防冻及联锁在冬季室外设计气温低于0的地区，应考虑盘管的防冻问题。除空调系统设计中本身应采用的预防措施外，从机组电气及控制方面，也应采用一定的手段。1）限制热盘管电动阀的最小开度在盘管选择符合一定要求的情况下，才能限制热盘管电动阀的最小开度。尤其是对两管制系统中的冷、热两用盘管更是如此，最小开度设置后应能保证盘管内水不结冰的最小水量。 2）设置防冻温度控制这是防止运行过程中盘管冻裂的又一措施。通常可在热水盘管出水口（或盘管回水连箱上）设一温度传感器（控制器），测量回水温度。当其所测值低到5左右时，防冻控制器动作，停止空调机组运行，同时开大热水阀。 3）联锁新风阀为防止冷风过量的渗透引起盘管冻裂，应在停止机组运行时，联锁关闭新风阀。当机组起动时，则打开新风阀（通常先打开风阀、后开风机、防止风阀压差过大无法开启）。无论新风阀是开启还是关闭，前述防冻控制器始终都正常工作。除风间外，电动水阀、加湿器和喷水泵等与风机都应进行电气联锁。在冬季运行时，热水阀应优先于所有机组内的设备的起动而开启。第3章 新风机组的重要组成部分3.1 风阀执行器风阀执行器用于三位以及模拟控制的电机驱动风阀执行器，名义转矩为25 Nm (GBB) 或者35 Nm(GIB),自居中轴，机械可调的范围0.90，预接长0.9 米的电缆线。具体型号有不同的可调参数，包括偏差、定位信号、阀位显示、反馈电位计以及可调的辅助开关。用途：1.用于风阀面积最大 4 m2 (GBB) 或 6 m2 (GIB)。 2.适用于模拟控制(DC 0.10 V)或者三位控制(例如室外风阀)。 3.在同一轴上带两个执行器的风阀。图3-1 内部接线图3.2 球阀执行器球阀执行器适用于阀门 VAI61.AC 24 V/AC 230 V ，三位控制或模拟量调节的电动执行器，带 0.9 米长电线。 用途：1.适用于 DN15 至 DN50 的二通螺纹球阀。 2.适用于使用模拟量调节 (DC 010 V) 或三位控制的球阀。图3-2 内部接线图3.3 风管式温度传感器风管式温度传感器有源传感器采集风管内的空气温度，工作电压 AC 24 V 或 DC 13.5.35 V ，信号输出 DC 0.10 V 或 4.20 mA 。用途：1.送风或排风温度传感器。 2.限定传感器，例如最低送风温度的设定。 3.参考传感器，例如房间温度的补偿随室外温度变化而按一定函数关系转换。 4.露点温度传感器。 5.测量传感器，例如用于测量值的显示或者配套楼宇自控系统使用。3.4 压差探测器压差探测器适用于通风空调系统，用于监测空气过滤器，气流，风扇皮带，用于监测洁净室，厨房等压强安装简便。用途：压差探测器用来监控通风空调系统中的压差，低压或过压。通过测量压差，监测空气过滤器，主导气流，被损坏皮带以及洁净室和厨房等房间的过压等。图3-3 接线图3.5 风管式传感器风管式传感器工作电压AC 24 V 或 DC 13.5.35 V，信号输出DC 0.10 V/ 420 mA，用于相对湿度。信号输出 DC 0.10 V/ 420 mA或T1 或 LG-Ni 1000，用于温度。测量精度为舒适范围内的3 % 相对湿度。用途： 1.控制送风与排风。 2.参考传感器，如露点转换。 3.限定传感器，例如与蒸汽湿度传感器相连。 4.限定传感器，例如测量值显示或与一个楼宇自控系统相连。 5.焓值与绝对湿度传感器，与AQF61.1 （参考技术资料N1899）或SEZ222（参考技术资料N5146）配套使用。图3-4 接线图第4章 负荷计算系统的构成要依赖于系统中每个设备的确定，这些设备必须满足在正常负荷电流作用下长时间安全运行的要求。这就要求作负荷的预测计算，及负荷计算。4.1 负荷计算的依据计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。由于相同性质的电能用户具有相似的用电规律，因此可以根据已知的电能用户的用电规律来推测未投入使用的同类型电能用户的用电规律。在负荷计算中，除了已存在的同类型为负荷依据以外，还应考虑由于经济发展，人们生活水平提高所带来的用电需求量的增加。4.2 负荷计算的需要系数法 （公式4-1） （公式4-2）式中设备功率，单位为； 需要系数；计算有功功率，单位为；电气设备额定电压，单位为；计算电流，单位为。 4.3 新风机，则即，断路器：交流接触器：热继电器：导线：4.4 回风机，则即，断路器：交流接触器：热继电器：导线：4.5 对总配电箱断路器：导线：4.6 对动力电源箱 ,则即，断路器：导线：总 结此次课程设计让我得到了一次综合性质的练习，进一步增强了我对所学知识的理解，磨练了我的耐性，使我知道对自己所做的事要负责，做事要认真。在这里要感谢叶老师的不辞劳苦，细心的来给我们作指导，同时也要感谢同学们的帮忙。通过老师的讲解和同学们的相互帮助解决了很多难题，在老师的指导下,多次修改并完