楼宇自动化实验报告

楼宇自动化实验报告实验一中央空调系统结构及设备工作原理的了解和掌握一、实验目的1．了解中央空调系统结构。2．掌握中央空调系统工作原理。3．掌握中央空调系统手动制冷。4．掌握中央空调系统手动制热。二、实验设备1．PC机一台；2．THPBAS-1型实验装置一套；3．实验导线一套三、实验原理中央空调系统由中空气处理部分、冷却水系统、冷冻水系统、模拟房间、模拟锅炉、冷却塔及S7200控制器组成，其结构如下图所示。图3-1-1中央空调系统图1）控制柜2）冷却塔3）模拟风管4）加水箱5）模拟锅炉6）新风口7）轴流风机8）电加热器9）表冷器10）过滤器11）冷却水泵、冷凝水泵各2只12）压缩机13）冷凝器、蒸发器各1只14）换热水泵15）模拟房间1．中央空调系统的新风系统工作原理该系统将室外的新鲜空气吸引进入风柜，并经过过滤降温除湿后由风道送入每个房间；这时的新风不能满足室内的热湿负荷，仅能满足室内所需的新风量，随着室内风机盘管处理室内空气热湿负荷的同时，多余出来的空气通过回风机按阀门的开启比例一部分排出室外，一部分返回到进风口处以便再次循环利用。2．中央空调系统的有风系统工作原理该系统利用室外主机集中产生冷/热量，将从室内引回的回风（或回风和新风的混风）进行冷却/加热处理后，再送入室内消除其空调冷/热负荷。3．中央空调系统的水系统工作原理冷/热水机组的输送介质通常为水或乙二醇溶液。该系统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，但分散处理各房间负荷的空调系统形式。四、实验内容步骤及数据1．制冷控制1.1检查设备，确保水泵、风机、电加热器、表面式冷却器、压缩机、风机盘管及自控系统等性能良好；各管路系统连接处的紧固、严密程度，无有松动、泄漏现象；航空电缆连接正确。1.2将面板上的“控制方式”开关置于“停止”状态；并将电源控制开关置于关的位置；用PC/PPI通讯线连接电脑与PLC主机。并将分水器和集水器之间最里面两个手动阀打开，次里面的两个手动阀关闭。1.3接通电源，将电源总开关和漏电保护器闭合，观察电网电压指示的电压值，其正常电压值为380V±50V（由电网电压决定）。若电压不正常，则断电检查。1.4将PLC主控单元“电源开关”置于开的位置，船形开关指示灯亮，PLC主控单元电源灯亮，并将“控制方式”开关置于“手动”状态。1.5将中央空调控制程序使用“STEP7-MicroWIN”下载到PLC，并使PLC处于运行状态。备注：一般情况下，此步可以取消，只有在PLC控制程序不正确的情况下，才进行重新下载程序。1.6打开上位机组态软件，并进入运行环境；选择“中央空调系统”，进入“系统手动控制与监视”，并点击“进入实验界面”，进入手动控制与监测界面。1.7将“冷却水泵”开关置于泵1的位置，“冷却塔风扇”开关置于开的位置，冷却水泵1和冷却塔风扇工作，上位机软件有相应指示。1.8选择1.8.1、1.8.2或1.8.3的其中一种制冷工况进行操作。1.8.1制冷工况下全空气处理系统：在冷却水系统正常工作后，将“电动阀1”开关置于关的位置，“电动阀2”开关置于开的位置，将“冷冻水泵”开关置于泵1的位置，“风管风机”开关置于开的位置，上位机软件会有相应指示，此时冷冻水通过表冷器对被空调空间的空气进行处理。1.8.2制冷工况下全水处理系统：将“电动阀1”开关置于开的位置，“电动阀2”开关置于关的位置，将“冷冻水泵”开关置于泵1的位置，上位机软件有相应指示，此时冷冻水通过风机盘管对被空调空间的空气进行制冷处理。1.8.3制冷工况下空气水处理系统：将“电动阀1”开关置于开的位置，“电动阀2”开关置于开的位置，分别将“冷冻水泵”开关置于泵1的位置，“风管风机”开关置于开的位置，上位机软件有相应指示，冷冻水经表冷器和风机盘管后，对被空调房间空的气进行制冷处理。1.9约3~5分钟后将“压缩机启动”开关置于启动的位置，压缩机启动灯亮，电动阀3-1工作。1.10在全空气与空气水系统下，旋动“风量大小”开关，将新风调节阀调至20%的开度，观察模拟房间的温度。（由于时间问题，在本实验进行中，我们只进行了制冷工况下空气水处理系统这一步，但这一步由于综合了空气和水处理系统，通过这一步，我们对上面两步的原理我们也会了解，制热过程。）1.11按照上述步骤设置好中央空调的各个部位参数与状态后，在模拟房间的控制板上，将目标温度调至室温一下，比如在此实验汇总，我们将目标温度调至10摄氏度，目标温度设置完成后，等待十分钟以上，观察控制板上温度显示器，温度明显下降。演示完成。注意：1．演示时间大于10分钟。2．做制冷实验时，必须将分水器和集水器之间最里面两个手动阀打开，次里面的两个手动阀关闭。3．压缩机不允许频繁启动停止，每次停止后再次启动的间隔时间最好大于1个小时，否则会造成压缩机损坏。1.12将“压缩机启动”开关置于停止的位置，压缩机停止工作。1.1310分钟后，将“冷冻水泵”开关、“冷却水泵”开关置于中位；将“冷却塔风扇”开关、“电动阀1”开关、“电动阀2”开关置于关的位置。五、实验结果讨论实验注意事项：1.制冷运行过程中，要观察冷却塔水槽及加水箱水位，保证水泵不空转。2．制热运行过程中，冷却水泵工作时，加水箱的进水口要有水源流出，否则说明模拟锅炉中的水量不足，可将冷冻水泵电源打开，将冷冻水箱中的水打到加水箱中，水足量后，关闭冷冻水泵电源。3．运行过程中，要观察冷却塔水槽及加水箱水位，保证水泵不空转。4．在准备做制热实验时，先将“控制方式”开关置于“手动”位置，然后将“模拟锅炉”开关置于“开”的位置，并将模拟锅炉上的电源开关置于“开”的位置，调节模拟锅炉设定温度到45度左右，待模拟锅炉温度达到后，再进行制热实验。5．制冷和制热相互切换，停机时间必须大于8个小时。6．温度传感器和测量点对应关系表：序号温度传感器测量点1TT0模拟锅炉出水口温度2TT1风管温度3TT2压缩机吸气温度4TT3冷凝器进口温度5TT4冷凝器出水口温度6TT5蒸发器出水口温度7TT6压缩机排气温度8TT7蒸发器进口温度思考题：1．中央空调系统主要由哪些设备组成；答：中央空调系统由中空气处理部分、冷却水系统、冷冻水系统、模拟房间、模拟锅炉、冷却塔及S7200控制器组成。就空调的具体设备，包含：1）控制柜2）冷却塔3）模拟风管4）加水箱5）模拟锅炉6）新风口7）轴流风机8）电加热器9）表冷器10）过滤器11）冷却水泵、冷凝水泵各2只12）压缩机13）冷凝器、蒸发器各1只14）换热水泵15）模拟房间2．中央空调系统的分类与特点。答:空调根据不同的分类标准,可以分为如下几类:1.按输送工作介质分类1.1全空气式空调系统空调房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气负担的空调系统，称为全空气空调系统，又叫做风管式空调系统。全空气空调系统以空气为输送介质，它利用室外主机集中产生冷／热量，将从室内引回的回风（或回风和新风的混风）进行冷却/热处理后，再送人室内消除其空调冷／热负荷。全空气式中央空调系统全空气空调系统的优点是配置简单，初始投资较小，可以引入新风，能够提高空气质量和人体舒适度。但它的缺点也比较明显：安装难度大，空气输配系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅要有较大的层高，还应考虑风管穿越墙体问题。而且它采用统一送风的方式，在没有变风量末端的情况下，难以满足不同房间不同的空调负荷要求。1.2.冷/热水机组空调系统空调房间内的热（冷）湿负荷全部由水负担的空调系统，称为冷/热水式空调系统。冷/热水式空调系统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，从而消除房间空调冷/热负荷。冷/热水机组中央空调系统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），从而调节送人室内的冷／热量，因此可以满足各个房间不同需求，其节能性也较好。此外，它的输配系统所占空间很小，因此一般不受住宅层高的限制。但此种系统一般难以引进新风，因此对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。1.3空气—水式空调系统空调房间内的热湿负荷由水和空气共同负担的空调系统，称为空气—水式空调系统。其典型的装置是风机盘管加新风系统。空气—水式空调系统是由风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热湿处理，而空调房间所需要的空气由集中式空调系统处理后，再由送风管送入各空调房间内。空气—水式空调系统解决了冷/热水式空调系统无法通风换气的困难，又克服了全空气系统要求风道面积比较大、占用建筑空间多的缺点。1.4制冷剂式空调系统制冷剂式中央空调系统，简称VRV（VariedRefrigerantVolume）系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机，冷媒直接在风机盘管蒸发吸热进行制冷。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷/热负荷要求。制冷剂式中央空调系统制冷剂式空调系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管道材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高。2.根据主机根据主机类型可以将空调分为压缩式和吸收式两大类。2.1压缩式包括活塞式、螺杆式（分单螺杆和双螺杆两种）、离心式和涡旋式。2.2吸收式⑴按用途分类①冷水机组，供应空调用冷水或工艺用冷水。冷水出口温度分为7℃、10℃、13℃、15℃四种。②冷热水机组，供应空调和生活用冷热水。冷水进、出口温度为12℃／7℃；用于采暖的热水进出口温度为55℃/60℃。③热泵机组，依靠驱动热源的能量，将低势位热量提高到高势位，供采暖或工艺过程使用。输出热的温度低于驱动热源温度，以供热为目的的热泵机组称为第一类吸收式热泵；输出热的温度高于驱动热源温度，以升温为目的的热泵机组称为第二类吸收式热泵。⑵按驱动热源分类①蒸汽型，以蒸汽为驱动热源。单效机组工作蒸汽压力一般为0.1MPa（表）；双效机组工作蒸汽压力为0.25～0.8MPa（表）②直燃型，以燃料的燃烧热为驱动热源。根据所用燃料种类，又分为燃油型（轻油或重油）和燃气型（液化气、天然气、城市煤气）两大类。③热水型，以热水的显热为驱动热源。单效机组热水温度范围为85～150℃；双效机组热水温度＞150℃。⑶按驱动热源的利用方式分类①单效，驱动热源在机组内被直接利用一次。②双效，驱动热源在机组的高压发生器内被直接利用，产生的高温冷剂水蒸气在低压发生器内被二次间接利用。③多效，驱动热源在机组内被直接和间接地多次利用。3.按使用要求一般把用于生产或科学试验过程中的空调称为“工艺性空调”，而把用于保证人体舒适度的空调称为“舒适性空调”。工艺性空调在满足特殊工艺过程特殊要求的同时，往往还要满足工作人员的舒适性要求。因此二者是密切相关的。3.1舒适性空调舒适性空调的任务在于创造舒适的工作环境，保证人的健康，提高工作效率，广泛应用于办公楼、会议室、展览馆、影剧院、图书馆、体育场、商场、旅馆、餐厅等。3.2工艺性空调工艺性空调主要取决于工艺要求，不同部门区别很大，总的来说主要分为降温性空调和恒温（恒湿）空调两类。⑴纺织工业、印刷工业、钟表工业、胶片工业、食品工业、卷烟工业、粮食仓库等都不可缺少空调系统。其中某些降温性质的空调的任务是使操作工人手不出汗，不影响生产工艺、产品质量，防止产品受潮。⑵电子工业、仪表工业、合成纤维工业及科研机构的控制室、计量室、检验室、计算机房等要求恒温恒湿的室内环境。⑶与现代工业和尖端技术密切相关联的某些工艺过程，不仅要求一定的温湿度，而且还对空气的含尘量、颗粒大小有严格要求，如精密机械工业、半导体工业的“工业洁净室”；制药车间、无