大工23春《楼宇自动化》答案

网络教育学院《楼宇自动化》课程设计题目：洁净空调控制系统的设计学习中心：江层次：专升本专业：电气工程及自动化年级：2022年春季学号：学生姓名：辅导教师：完成日期：2023年8月10日

2023年8月份《楼宇自动化》课程设计注意：从以下5个题目中任选其一作答，保留所选题目要求，并将其余四个题目删掉，请同学们认真阅读【说明】（详见末页）内容之后认真作答。题目四：洁净空调控制系统的设计为了使洁净室内保持所需要的湿度温度、风速、压力和洁净度等参数，最常用的方法是向室内不断送入一定量经过处理的空气，以消除洁净室内外各种热湿干扰及尘埃污染。为获得送入洁净室具有一定状态的空气，就需要一整套设备对空气进行处理，并不断送入室内，又不断从室内排出一部分来，这一整套设备就构成了洁净空调系统。1、请说明洁净空调系统基本构成。2、简要说明循环空气处理机组的控制方案。3、说明洁净新风机组的控制方案以及相应功能段的划分。1概述1、 确定系统风量： (1)洁净室面积为：车间面积为：580M2；更衣室和更鞋区面积为：87M2；车间洁净等级为1K级，更衣区设计洁净等级为：10K级，根据洁净等级1K级，换气次数为50次；10K级换气次数为25次，计算洁净室需求风量：L1=580*2.8*50=81200CMH；L2=87*25*2.8=6090CMH。计算等出室内总的需求风量为：87300CMH 2、 确定AHU系统风量： LX=87300/（1-2%）=89081.6≈89100CMH 3、 确定系统新风量： （1）、设备排风量：L1=1500*1.7=2550CMH 人员新风量：L2=80*40=3200CMH 取二者最大值：3200CMH （2）、系统漏风量：L3=89100*2%=1782CMH （3）、维持室内正压新风量：L4=667*2.8*2=3735CMH 卸压风门泄露风量：L5=3*600CMH=1800CMH 维持室内正压总风量为：3735+1800=5535CMH 新风量：（1）和（3）者间取最大值为：5535CMH+（2）=7317CMH≈7400CMH 注：“新风量＝各类排气总风量(EXHAUST)＋洁净室正压维持风量【应该包括各区域压差保证用新风量＋泄漏风量（门缝中漏出量＋余压阀泄出量等）】＋人员新风量 其中最难以确定的是EXHAUST的总量，因为这个数值不是由设计单位来确定的，而应该是由建设单位（业主、甲方）提交给设计人员的。如果仅凭设计人员以往的FAB设计经验来确定的话，每个案子不同（＝每个FAB制程不同、每个FAB采用的机台种类、型号也不一样，对EXHAUST的需求量也不同）；结果新风量不是高估继而浪费，就是还未达产就不够了。”  详见《实用供热空调设计手册》及相关规范 所以实际新风量为7317CMH+2550CMH=9567CMH 此值要与人员新风量进行比较，取其大值9567CMH＞3200CMH>>> 4、系统循环风量为：89100-7400=81700CMH <<<The3rday注：系统循环风量为：89100-9567=79533CMH>>> 二、负荷计算： 照明照度取800LX；单位平方的用电功率为：26W/M2；总的照明功率为：17040W；照明灯具（3*40W）数量为：142套。 Q3=COL*1000*n1*n2*N=0.67*1000*1.2*0.7*17.04 =9590.112W=9.6KW 4、 人员发热引起的冷负荷：(人员劳动强度为：中度劳动) Q4= COL*n*q=80*235*0.82=15416W≈15.5KW 所以：室内显热负荷为：Q=Q1+Q2+Q3+Q4+0.2*( Q1+Q2+Q3+Q4)  2 空调冷热源系统设计（一） 风冷热泵机组 1.风冷热泵机组简介： “热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。 风冷热泵的风为何物，即是流动的空气，流动的空气作为热媒的热泵，即是空气源热泵。只是在设置上，风冷热泵可能借助风机等设备加速空气流动，空气源热泵多数为自然流通。 风冷热泵机组应当放在空气对流良好的地方，也就是说，它应当放在室外，放室内，空气不流通，那么空气就会越来越冷，最后效率越来越低。风冷热泵机组主要从低温环境中吸收热量，高温环境获得热量。 2.风冷热泵机组工作原理： 风冷热泵机组是空调系统中的主机，由于采用风冷冷凝器不需要冷却塔，而蒸发器是水冷的，夏天制冷时提供冷水，冬季制热时提供热水，风机盘管是空调系统的末端装置，装在室内如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的、风冷热泵相对于空气源热泵来说他的能力要低一点，他的进出水温是5摄氏度左右（大部分公司的设置参数），而空气源的进出水温差能达到40摄氏度。 （二） 风冷热泵机组控制 1. 启动停机控制： 按照相应的顺序和时间依次控制机组各功能部件的启停，完成开机和停机的功能。螺杆压缩机启动和停机时要求首先以25%能量状态运行30秒，再进入相应的程序。2. 故障保护和报警： 机组运行时各故障检测点的开关信号输入PLC，由PLC控制各类故障信号产生相应的动作和报警。同时对各类模拟量和温度模块的状态进行监测。 3. 压缩机能量调节： 根据设定的温度值调节压缩机的能量输出，当能量等于0%时停止当前压缩机，当能量大于本机的100%时启动另一台压缩机。多台压缩机运行的时间和启动的次数基本均衡。 4. 除霜控制： 机组在冬季制热运行时，翅片温度很低造成翅片表面结霜从而影响机组的性能，机组状态在进入设定的除霜条件时，机组短时间以制冷运行除去翅片结霜后再恢复正常运行。 5.  热泵机组冬季防冻功能： 风冷热泵机组一般放置于室外，为防止在冬季因为环境温度过低造成室外管道冰冻损坏而特别增加此保护功能。水温低于某个温度时启动水泵运行，当水温低于更低的温度时启动机组以制热运行，直至水温上升到某个温度。 6.定时运行： 按照用户设定的开关机时间启停机组。。3PLC控制原理以及应用  如：洁净室的新风供给采用两用一备的新风机组合，此系统能够满足室内相对于室外的正压，并且维持系统以及满足室内舒适性要求所需的温度和相对湿度。 洁净室的洁净区域在吊顶上安装有过滤风机以及干冷盘管来实现室内的空气循环以及降温等功能要求。室外空气通过冷盘管进人，在冷盘管中降温除湿为饱和空气，控制输出焓值为8.22。对焓值的调节可以控制室内湿度，当需要降低湿度时则降低烩值，反之则增加烩值。洁净室空调控制从历史到现在有三种方式：早期的继电器控制、后来的直接数字式控制器控制以及PLC控制。继电器控制由于其自身的复杂性以及高故障率、高能耗的缺点已经被时代所淘汰，DDC虽然现在还有应用，但是其抗干扰能力差，以及自身结构的局限性使得其适用范围较窄。PLC系统的广泛应用主要在于其运行可靠、稳定，使用与维护操作方便，并且适合于现在的网络结构。 4洁净室空调自动化控制PLC控制系统的功能 4.1数据显示功能  机组能够通过PLC控制系统显示运行过程中的各项数据，像是运行参数、存储数据等，只要是管理人员需要的数据，都能够通过检索历史数据得到。通过对这些运行参数和存储数据的仔细分析，工作人员能够了解到机组的实际运行状态，从而做出准确的判断，及时发现机组在运行过程中存在的问题，并在第一时间进行解决，避免造成更加严重的安全故障。运行参数主要指冷冻水出口温度、冷冻水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度、冷却泵、冷冻泵等所有泵在运行时候的状态。存储数据主要是指在机组运行过程中所存储的数据信息，工作人员通过检索历史信息就能够找到重要的数据，或者通过历史报表和历史趋势曲线进行分析，数据信息存储的最长时间为10年。 4.2控制功能 PLC控制系统能够利用预先设定的参数，结合机组实际运行状态进行分析，根据PLC控制系统反馈回来的信息来调节PID，确保机组运行参数能够满足PLC控制系统正常运行的要求。PLC控制系统的运行方式有三种，分别是就地手动运行、软手动运行和手动运行。就地手动运行是指利用就地手动操作设备控制机组运行情况；软手动运行是指利用PLC控制技术对机组进行手动控制；自动运行就是按照预先设定的运行参数进行控制程序的编辑，通过编好的程序对机组的运行和停止进行控制与调节。采用编号的程序对机组运行进行控制有很多的优势，一方面能够对生态环境进行有效的保护，实现冷冻水、冷却水的变频控制。另一方面能够对机组的开启与停止进行有效的控制，实现启动速度快、停机时间短的目标。既能够实现降低能耗、节能减排的目标，还能够避免机组在运行过程中出现结晶，影响机组的使用效果和使用寿命，提升了洁净室空调自动化控制的安全性和经济性。 4.3连锁保护功能   在机组运行的过程中，机组的开启与停止都是具有一定的连锁性的，科学的进行PLC控制系统的应用就能够对这种连锁关系进行控制，确保连锁的顺序，为机组的正常运行提供了基本的安全保障。像是在机组运行过程中，冷冻水、冷却水与机组之间存在着连锁控制的关系，冷却水系统与冷却塔存在着连锁控制的关系。 4.4具有灵活性和可靠性·· PLC控制系统在使用过程中，能够使用PLC代替单片机对空调主机进行控制，既能够实现提升PLC控制系统灵活性的目标，还能够满足用户对PLC控制系统的各方面需求，尽可能的缩短了程序开发的周期。另外，PLC控制系统还具有极强的可靠性，凭借其抗干扰能力强的优势，即使处于恶劣的使用环境中，也能够正常运行，并且不会发生安全故障。而且，PLC控制系统还具备易接线、易维护、隔离性强，抗腐蚀能力强的基本特征，不管从哪一个角度进行分析，都能够对洁净室空调自动化控制系统进行合理的控制。一般情况下，PLC控制系统的无故障时间间隔为15年以上。         学习本课程的心得:我了解到了很多关于建筑电气及智能化专业方面的知识。在视频学习阶段，我学习到了楼宇自动化，智能建筑，消防安防系统等的理论知识，增加了自己的事业，提高的专业知识水平。而在之后的参观实习中，我对各种系统