别墅智能空调系统设计方案

1、计算机系2014级工程项目训练漳州职业技术学院计算机系2014级工程项目训练别墅智能空调系统设计方案班级：2014级楼宇智能化工程技术姓名：陈培鸿学号：1406014044指导老师：吴雪华2016年05月19日计算机系2014级工程项目训练目录项目背景31 .中央空调智能控制系统31.1 中央空调系统与冷热源关系31.2 中央空调控制系统31.3 中央空调系统工作原理41.4 智能空调控制系统定义41.5 智能群控42 .用户需求43 .总体设计53.1 设计目标53.1.1 实现显著的节能效果53.1.2 自动控制53.1.3 系统技术指标53.2 设计依据63.3 设计原则63.3.1 标

2、准化原则63.3.2 实用性原则63.3.3 先进性原则63.3.4 安全性原则63.3.5 可靠性原则73.3.6 经济性原则74 .详细设计74.1 温控器分控方式84.2 温控器集散控制系统84.2.1 温控器选用建议94.3 红外控制系统94.3.1 红外控制系统原理94.3.2 红外控制系统方式94.4 蓝牙控制系统104.5 冷却水智能控制系统105 .智能中央空调冷热源系统115.1 冷热源系统115.2 热源125.2.1 蒸汽125.2.2 热水125.3 .冷源125.3.1 天然冷源135.3.2 人工冷源135.4 中央空调系统冷热源选取135.4.1 空调冷热元概省略

3、比较表135.4.2 “蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”13计算机系2014级工程项目训练5.4.2.1 “蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”优点135.4.2.2 “蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”缺点145.4.3 房间空调器145.4.3.1 房间空调器优点145.4.3.2 房间空调器缺点156 .中央空调风机点位设计156.1 风口的布置156.1.1 新风入口注意事项156.1.1.1 新风进口位置156.1.1.2 新风其他要求156.2 风道的布置和制作要求166.2.1 风道的布置注意事项166.3 新风机组进气口设有电动风阀和止逆阀167 .系统特点167.1 技术先进

4、，具有智能控制功能167.1.1 智能控制器自动控制177.1.2 动态负荷跟随，实现高效节能177.2.1 系统预加压功能177.2.2 冷水供水低温保护177.2.3 冷却水出水高温保护177.2.4 变频切换187.2.5 操作按钮的自保护功能18计算机系2014级工程项目训练项目背景随着生活水平的提高，人们的住房条件不断得到改善，大面积多居室的单元房、复式住宅、别墅群和高档商住楼大量建造。而对于别墅，人们在其智能化及节能环保方面提出了更高的要求。根据使用需要，同时结合全国智能化住宅小区智能化技术示范工程建设工作大纲的要求，智能化住宅建筑的智能化系统一般分为四大系统，即智能化安防系统、家

5、庭多媒体系统、信息通信系统及家居智能化系统。别墅的家居智能化系统主要承担暖通与空调控制、照明控制、遮阳系统控制（电动窗帘、电动百叶、电动门等的智能控制卜远程控制（现场遥控、远程电话及Internet控制等）以及特定场景控制，控制区域覆盖别墅内所有空间。暖通与空调控制系统是别墅家居智能化系统最重要的组成部分之一，其对空气参数的调节、控制效果是人们衡量家居舒适度的主要标准。目前别墅中采用的暖通与空调控制系统的形式和控制方法因建筑实际情况的差异各有不同。1 .中央空调智能控制系统1.1 中央空调系统与冷热源关系中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室

6、内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。1.2 中央空调控制系统中央空调系统一般由冷热源和末端设备组成。目前应用于别墅的中央空调系统冷热源一般有三种形式：集中供冷供热管网、独立冷水机组，以及锅炉或独立的地源热泵。系统末端一般都采用风机盘管、地暖或毛细辐射.计算机系2014级工程项目训练1.3 中央空调系统工作原理室外的制冷（热）机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后水泵将降温后的冷（热）媒水输送到安装在室内的风机盘管机组或毛细

7、辐射中，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，实现对室内空气进行处理的目的。1.4 智能空调控制系统定义智能空调控制系统，主要针对中央空调的中央部分一一冷源系统实现自控，它利用了现代网络技术，计算机技术，通讯技术，图形技术，图形显示技术和控制技术，实施智能控制的中央空调冷源系统，包括制冷机组、冷冻泵和冷却塔等设备，起能耗占整个中央空调系统能耗的50%以上，实践证明，多台机组联合运行时，依靠传统的人工操作会造成电能的巨大浪费。1.5 智能群控目前，市场主要采用智能群控，运用专门的直接数字控制器DDC与冷水机控制单元通讯，根据负荷相应地改变启停台数实现群控，辅机如冷却水泵，冷却塔，冷

8、冻水泵等也由同一控制器控制，2 .用户需求中央空调是楼宇里的耗电大户，每年的电费中空调耗电占4060%左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20%设计余量。但实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下的，存在较大的富余。中央空调系统冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化做出相应调节，存在很大的浪费。因此，通过引进先进的中央空调节能技术及设备，可以大幅度降低酒店的能源消耗，创造显著的经济效益。最终实现20%以上的综合节能，降低中央空调能耗，降低用电成本。计算机系2014级工程项目训练3

9、 .总体设计3.1 设计目标3.1.1 实现显著的节能效果根据对空调系统负荷变化的跟踪，系统自动调节水泵和冷却塔风机的转速，并动态修正系统的运行参数，对空调水系统进行全面优化，水泵和风机平均节能60%80%的节能效果。3.1.2 自动控制系统对冷/热水流量和供回水温差、对冷却水进出水温差，进行自动调节和优化，对制冷主机采取多种安全保护措施，既实现全系统自动节能运行，又实现系统安全可靠运行。3.1.3 系统技术指标系统满足以下技术参数要求： 工作环境温度 相对湿度 安装使用地点的海拔高度 输入电源频率 输出频率（控制柜） 输入电源电压 输出电压（控制柜） 控制柜防护等级0c40cW90%(20C

10、),无凝露<1000m50Hz0Hz50Hz三相AC380V±38V三相AC0V380VIP20自动、手动 操作方式计算机系2014级工程项目训练3.2设计依据本系统的设计严格按照下述标准规范执行:(2) GBJ9386(3) GBJ42-1981(4) GBJ232-92(5) GBJ19-2001(6) GBJ15-19893.3设计原则(1)ISO/IEC11801-95信息技术互连国际标准工业自动化仪表工程施工及验收规范工业企业通信设计规范电气装置安装工程施工及验收规范中国采暖通风与空气调节设计规范中国室内给水排水热水供应设计规范为实现上述设计目标，本设计提出并遵循以下

11、的设计原则:3.3.1 标准化原则严格贯彻国家有关的标准或工业标准，以实现系统的标准化，以保障系统的兼容性、可维护性与可扩展性。3.3.2 实用性原则依据用户需求进行功能、性能设计，充分满足用户的需求，功能实用。3.3.3 先进性原则系统采用的技术设施一定要有先进性或超前性。系统设计在满足功能的实用性和满足用户现有需求的前提下，同时考虑技术上的先进性，以避免在短期内因技术陈旧而造成整个系统性能不高或过早淘汰。3.3.4 安全性原则确保中央空调系统设备的运行安全，是系统设计中最重要的原则。设备的自动控制和节计算机系2014级工程项目训练能固然重要，但安全应是第一位的。3.3.5 可靠性原则可靠性

12、是工程设计的基本准则。系统应能满足使用环境条件的要求，能长期稳定可靠地运行。系统的各项资源包括材料、器件、设备等硬件的可靠性要高。为了系统运行的稳定与可靠，系统选用的设备和器材必须成熟，具有极高的安全性、可靠性和容错性。3.3.6 经济性原则在实现系统先进性的基础上，同时做到经济上的优化设计、合理配置、精心安排，使有限的投资发挥最大的效用，并力求系统在投运后获得最佳的节能效果，使中央空调系统在整个运行生命周期获得最佳的性能/价格比。4 .详细设计中央空调系统节能环保、节约空间、舒适性好，得到了越来越多用户的青睐，但是成本相对较高。以冷水机组为冷热源的中央空调系统可采用通用楼控解决方案，使用直接

13、数字控制器进行控制；以锅炉或地源热泵为冷热源的中央空调系统自身一般带有独立控制系统，如同时实需实现智能化系统集成平台下的连锁控制则需通过网关实现对空调机组的全面管理,施远程监控。计算机系2014级工程项目训练4.1 温控器分控方式该系统末端风机盘管或毛细辐射可借助温控器实现居住者对环境温度的控制，控制方式相对比较灵活。温控器依据设定的工作状态、风速、温度以及当前的环境温度控制中央空调末端风机及电动水阀的开关，配合人性化的液晶面板和操作按钮，可使居住者方便地设置和控制各个区域的温度。为了满足居住者在别墅任意位置都可以控制所有区域温度的需求，可使用联网型温控器构建温控器网络。在这样的网络中，上位机

14、可以实时读取和改变温控器的状态，温控器之间可以实现群控。4.2 温控器集散控制系统每温控器通过总线连接在集中器（温控器网关）上，进而联入楼宇自控系统中。整个网络系统采用集散式结构，现场控制域内的总线通信为无主式的点对点同层通信；结构直观简单,使用快捷方便。该网络系统采用模块式设计，与软件配合使用，开放性好，可靠性高，节能效果突出。gab计算机系2014级工程项目训练4.2.1 温控器选用建议1 .一体化话温控器，将地暖和风机盘管；毛细辐射和风机盘管设计一体化温控器，进行现场控制，方便用户使用，不会因为开错温控器造成其他使用麻烦。同时可以拓展其他信号接入口，进行连锁控制。2 .温控器的制冷制热采

15、用分背光色显示，制冷采用冷色调光，制热采用热色调光，通风一种中性光，方便客户在夜间的使用。温控器颜色和安装要和家庭装修保持一致，方便维护和安装3 .短信远程操作：将GSMModem通过RS-485接入温控器联网系统，从而使居住者在回家之前就可以根据自己的需要发送短信设置房间温度。4.3 红外控制系统4.3.1 红外控制系统原理红外信号发挥作用的基本前提条件是使红外光在红外传感器和空调之间传输信号，红外光位于电磁频道的不可见部分，红外控制就是利用波长为0.781.4科m之间的近红外线来传送控制信号的，如图所示。不可见光可见光不可见光10(100.4近红外线0.78中红外绥远红外线1.431000

16、4.3.2 红外控制系统方式红外控制主要由发送和接收两个部分组成。目前大部分家电均采用红外一体化接收头来接收红外信号。系统发送端采用MSP430单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列脉冲串信号，通过红外发射管发送红外信号；由空调内置的红外一体化接收头接收红外信计算机系2014级工程项目训练号，同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并作出相关应答。发送和接收示意图如图所示。图3发送和按收示意图红外控制系院4.4 蓝牙控制系统蓝牙是一种低功耗的无线技术，蓝牙技术的设计初衷是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字信息的外部设备用无线方式连接起

17、来，取代PG打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口，进而形成一种个人网络，使得在可达范围内各种信息化的移动便携设备都能无缝地共享资源。蓝牙具有较强的移动性，可应用于多种通信场合。蓝牙无线传输通过RF(2.4GHz)载波进行，功耗低，传输速度快，可同时连接多个系统。采用蓝牙技术无需设置，只要两个蓝牙设备互相进入无线电平所允许的连接范围内，蓝牙协议就会自动扫描检测，实现连接，进行信息交换。系统所采用的蓝牙设备分别是蓝牙模块和手机，其中蓝牙模块采用3.4V电源供电，两者连接后，在一定距离内手机可通过蓝牙串口软件向蓝牙模块发射信号，通过单片机解析，进而实现控制空调。4.5 冷却水智能控制系统冷却水

18、智能控制系统设置KTCLQG-37-11GZ型冷却水控制柜1台，实现对3台37kW冷却水泵(一用两备)变频调速控制。冷却水控制柜经通信电缆与智能控制器连接。于主机冷却水进、出水总管上安装水温传感器3T、4T,每只水温传感器经传输导线与智能控制器连接。在智能控制器面板上设置了冷却水自动运行开关和手动运行开关。选择手动运行模式10计算机系2014级工程项目训练时，可在智能控制器面板上进行冷却水泵的起、停、调速等操作。当选择自动运行模式时，由智能控制器自动控制冷却水泵的起、停并对冷却水泵的转速进行调节。冷却水泵电动机采用软起动（从0Hz升至设定低限频率值约20秒），起动信号由智能控制器向对应变频器发

19、出，冷却水泵起动后，按照智能控制器输出的控制参数值，自动调节各冷却水泵变频器的输出频率，控制冷却水泵的转速，动态调节冷却水的流量，使冷却水的进、出口温度逼近智能控制器给定的最优值，从而保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行。以实现冷却水泵和空调主机在最佳工况下节能运行。由于智能控制器设定了冷却水泵的最低运行频率（设定低限频率值为大于中央空调主机冷却水容许最低流量时对应的水泵运行频率），故确保了中央空调主机冷却水的安全运行。当冷却水系统运行水泵出现故障时，系统将给出报警信号。机组运行时，如果冷却水出水温度超过高限温度，系统送出报警信号并采取相应的保护措施。本系统设置有冷却水高、低限频率限

20、制和冷却水高温保护等功能，以保证空调主机的安全运行。当智能控制器接收到关机指令后，将自动转入软关机操作程序，对冷却水泵实施软关机。5 .智能中央空调冷热源系统5.1 冷热源系统冷热源系统一般由冷热水机组组成，一般冷热源用直燃吸收式冷热水机组，该机组的输送介质通常为水或乙二醇溶液。它通过室外主机产生出空调冷热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处冷热水与室内空气进行热量交换，产生出冷热风，从而消除房间空调负荷。它是一种集中产生冷热量，但分散处理各房间的空调系统形式。该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速（或通过旁通阀调节经过盘管的水量），从而调节送入

21、室内的冷热量，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调要求，同时其节能性也较好。此外，由于冷热水机组的输配系统所占空间很小，因此一般不受作宅层高的限制。但此种系统一般难以引进新风对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。直燃吸收式冷热水机组有高/低压发生器、高/低压换热器、冷凝器、蒸发器、冷剂水泵、11计算机系2014级工程项目训练溶液泵、控制设备等主要设备组成。工作原理分为制冷循环、供热循环和卫生热水循环三个不同方式在空调供热循环中，蒸发器用作冷水起，通过阀门的切换时高压发生器产生的冷凝水蒸汽直接进入蒸发器与热水进行热交换后变为冷剂水进入吸收器，高压发生器产生的中间溶

22、液流入吸收器中，吸收由蒸发器来的放热后的冷剂水而成为稀溶液，通过溶液泵重新送入高压发生器中，完成了一个供热循环过程，这一过程中，冷剂水泵停止运行。5.2 热源.空调热源有两种：蒸汽和热水5.2.1 蒸汽蒸汽热值比较高，载热能力大，且不需要输送设备（只靠自身的压力既可送至用户的空调机组之中）。其汽化潜热在2200kj/kg左右（随蒸汽压力的不同省略有区别），占使用的蒸汽热量的95%以上。采用蒸汽做为空调热原的工程中，通常都采用表压为0.2Mpa以下的蒸汽。当凝结水回水较为通畅时。可以采用背压回水，反之，则使用凝结水泵。另外，如果蒸汽压力过高，也限制了换热器的使用类型。5.2.2 热水热水在使用的

23、安全性方面比蒸汽优越，与空调冷水的性质基本相同，传热比较稳定。在空调机组中，采用冷、热盘管合用的方式（亦即人们常说的两管制），以减少机组及系统的造价，热水能较好地满足此种方式，而蒸汽盘管通常不能与冷水盘管合用，再一点就是热水使用时，不用那么多附件，让维护运行带来了方便。5.3 .冷源空调冷源包括天然冷源和人工冷源。1205.3.1天然冷源计算机系2014级工程项目训练天然冷源利用自然界存在的冰、深井水等来制冷;5.3.2人工冷源人工冷源应用现代制冷技术来制冷。5.4 中央空调系统冷热源选取5.4.1 空调冷热元概省略比较表冷热速概跻比较表咛WH型世尧9及资宣R王机钺等法堀UIH至冏占埴而眼.冷

24、水机省TS岛由E喻Ob1哥运行曷用It电七土£楷机信主机再急长1和集中寓豆鼠体斤便tn不置于甘户计上1拄网U)乳鹿与舌造占空回大(?)2TH终*2源熟第m第g用,设第娴季高的节水、恃髭闾怡田口通，+去:打(时和限建前仲IO不占机的碇.rs轴LW品书旭(1)以声支，勒翩丽(2)葬学制(不易保证(J)主机可才忖不如才水融8i：i：i窗超买与号串不加坤京松忠4心90年j22>比蝴卜嫡畸m布阡黑而植修暨蚯螃1.21|TU£F国1%孽生m曝正修，玄注的单外同词叫争喊、鹿小(1)节电彳节送FM留妁脏(J)占旭面欧r乩的寓曼离0)中僖土，冷打春金土!种r密性胃素篙，调化铅向性世金3

25、115#1S2*为；%纵假1小建电堂写思而由利用电网”答电侍餐,废低运行整郭如至觥加旧.累沐i(3)inisattn于察置占工间大(S)*中财壬规姓里低U)设计.霜工.附.运厅亶夺J3J3#1625Ih制;青啪布忸由0H净闩祠，Eit小杳去中奥宝调席上知声Wp|的批分期宜按(|)明超姿篙C2)巧击出C3)M)融言乔思让僵(5)里内理愿与喀也步5|。雪I?0施*县附至L)可再生盥鼻.学立m节鼐q寺舂1年分产在称与计11|：|加投京高(2)关修推伸乏轨121530部Z337水环居小节端17F无It中网病俳修F,计尸什与1交电0flPfflSS出U)毙豆新凤扉设(3)空电力写辕式5415年22E用卬

26、皿调己山腌讲假由叵行皆阻ih便于行户计与1外！的或百新风显强C2)也学生强空(9)鹿钿旗是视1M年1:i1汪I口)IrE捂I听白箜(25K时不再-3制度y；克详见看现利F5.4.2 “蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”大型商场、办公楼建议用“蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”，它夏季利用热电厂送来的蒸汽，通过澳化锂吸收式机组进行制冷，冬季通过换热器将蒸汽转换成60c热水,供空调器使用。也可直接用澳化锂机供暖。5.4.2.1 “蒸汽澳化锂吸收式机组”力口“换热器”优点(1)可以减少环境污染，防止臭氧层破坏，减轻温室效应。13计算机系2014级工程项目训练(2)合理使用能源，削减夏季电力高峰，不受

27、缺电拉闸影响，还可减省电力贴费和减少变配电所投资。(3)澳化锂机组在低压下运行，比较安全。(4)除屏蔽泵外，没有其他运动部件，噪声为70-80dB(A),同时不必作防振基础,安装简单。(5)制冷量可在20%100%的范围内进行无级调节，有利于部分负荷时的运行调节。(6)可以充分利用余热、废热等低位热能。(7)必要时可以安装在屋顶或室外，节省机房面积。5.4.2.2“蒸汽澳化锂吸收式机组”加“换热器”缺点(1)与电动机组相比，澳化锂吸收式机组节电不节能，热力系数低，一次能耗蒸汽型为电动冷水机组的2倍。(2)与离心式、螺杆式制冷机相比，占地面积大，机房高度高，设备重量大。(3)排热量大，冷却塔和冷

28、却水系统容量大。(4)机组气密性要求很高，只要逸入少量空气就会破坏真空度，导致机组性能大幅下降。但近几年我国几家大厂的产品已基本解决了这个问题。(5)澳化锂水溶液对碳钢的耐蚀性较强，因此做好钢板防腐蚀的处理和提高缓蚀剂性能是十分重要的。5.4.3房间空调器适合住宅家用，办公房间空调器适合家庭使用，属分散式空调系统，舒适健康条件差,楼在建设经费紧张时也可考虑采用。5.4.3,1房间空调器优点(1)初投资最低，这是因为房间空调器的市场竞争激烈，售价特低。(2)运行费最低，每个房间可以独立操作，用则开，不用则关。(3)便于分户计量，分户控制，分户安装。任一台有故障不会影响其他用户。(4)采用变频型，

29、可快速启动，室温稳定。14计算机系2014级工程项目训练(5)作为传统中央空调系统的补充，对某些常加班房间加装房间空调器。5.4.3.2房间空调器缺点(1)由于没有新风系统，只能开窗换气，卫生条件差。(2)室外机影响建筑立面美观。(3)气流组织不均衡，影响舒适性。(4)冬季供热条件差。(5)冷凝水滴水影响。(6)室外机有可能下机排热影响上机的使用(青蛙跳现象)。6.中央空调风机点位设计6.1 风口的布置风机盘管加新风系统的送风口根据送风管尺寸新风量和风机盘管风量之和选择合适的双层百叶送风口(45度角)，同时也要考虑送风距离、送风速度的影响。新风送风口选择双层百叶风口。6.1.1 新风人口注意事

30、项6.1.1.1 新风进口位置采用独立的新风系统，因此只须考虑风机盘管机组配置合理；布置时应尽量使排风口与进风口远离，进风口应尽量放在排风口的上风侧；为避免吸入室外地面灰尘，进风口底部应距地面不宜低于2m。6.1.1.2 新风口其他要求进风口应设百叶窗，以防雨水进入，百叶窗应采用固定的百叶窗，在多雨地区，宜采用15计算机系2014级工程项目训练防水的百叶窗。6.2 风道的布置和制作要求风管应注意布置整齐，美观和便于维修、测试，应与其他管道统一考虑，要防止冷热源管道之间的不利影响，设计时应考虑各管道的装拆方便。6.2.1 风道的布置注意事项(1)由于存在新风管道和排风管道的叠加，故新、排风管均采用底齐式，在叠加出新、排风管道之间距离应至少相距100mm,便于新风风管的安装。(2)由于风管处于室内，所以新风管外层应包25mm保温层即可，以防止经新风机处理后的新风吸收外界热量升温。(3)风管布置应尽量减少局部阻力。(4)风管法兰间应放置具有弹性的垫片，如海绵橡胶、橡皮等，以防止漏风，风管与风管之间不应有看得见的孔洞。(5)风管涂漆。本系统设计时选用镀锌薄板钢板，可以不涂漆，但咬口损坏处要涂漆，施工时已发现