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实验楼恒温恒湿空调工程设计、安装及调试 [2006-10-8]来源:正岛电器

       摘要: 本文介绍了某实验楼,恒温恒湿空调改造工程的设计、安装及调试。空调设备采用风冷恒温恒湿空调机组,共分八个独立的空调系统。总结了该工程从设计、安装到调试,全过程的一些具体做法和体会。

1 概述

  该工程为实验楼恒温恒湿空调改造项目,共三层,空调面积约1340m2。原设空调系统,部分采用集中空调的方式,部分采用水冷柜式空调机的空调方式。系统经过多年运行,设备老化,系统陈旧,分区不合理,已不能适应当前工作的需要,为此有必要对现有系统进行技术改造,为计量实验提供必需的恒温恒湿工作环境。

2 空调设计参数、条件及空调冷负荷

2.1 设计参数

夏季室外计算干球温度33.2℃,湿球温度26.4℃

冬季室外计算干球温度-12℃,相对湿度45%

室内温度、湿度的要求见表1

根据现场观测和对原系统的分析,根据业主提出的工作需要,将实验楼改造为八个恒温恒湿空调系统,其条件、参数如表1:

系统

编号

房间名称及房号

面积

(m2)

温度

(℃)

湿度

(%RH)

工作人数

仪器发热

功率(kW)

系统1

工程技术部106

30.00

20±1.0

50±10

2

3

工程技术部107

50.00

20±1.0

50±10

3

3

交流电压室108

54.00

20±1.0

50±10

3

3

磁通量室109

49.00

20±1.0

50±10

3

3

直流仪器室110(内)

52.47

20±0.5

50±10

4

5

系统2

电容室203(内)

24.40

20±0.5

50±10

2

2

直流仪器室206(内)

23.77

20±0.5

50±10

3

3

数字仪表室210

56.63

20±1.0

50±10

2

2

交流阻抗室211(东)

54.76

20±1.0

50±10

5

3

数字仪表室211(西)

56.63

20±0.5

50±10

2

2

交流阻抗室212

25.65

20±0.5

50±10

2

2

系统3

长度基线室103

160.50

20±0.5

50±10

6

5

系统4

磁通基准室303

44.70

20±1.0

50±10

1

1

电感室304

40.00

20±1.0

50±10

2

2

交流电量室308

22.21

20±1.0

50±10

1

2

交流电量室309

41.53

20±1.0

50±10

3

2

工程技术部310

36.38

20±2.0

50±10

2

1.5

电磁测量室312

27.00

20±1.0

50±10

2

1

工程技术部318

56.63

20±2.0

50±10

3

2

交流电量室319

55.78

20±1.0

50±10

3

2

系统5

辅助室1

7.00

20±1.0

50±10

辅助室2

7.00

20±1.0

50±10

控制室

10.00

20±0.5

50±10

2

0.5

电阻测量室

32.76

20±0.5

50±10

3

5

电压测量室

27.39

20±0.5

50±10

2

5

辅助室

13.00

20±1.0

50±10

系统6

电压基准室

20.50

20±0.2

50±10

2

5

电阻基准室

20.50

20±0.2

50±10

2

5

系统7

电能基准室121

60.09

20±0.5

50±10

5

8

高压室122

50.00

20±1.0

50±10

4

5

系统8

(50万级)

光频控制室

10.00

20±1.0

50±10

2

1

试验室1

16.00

20±1.0

50±10

2

2

试验室2

16.00

20±0.5

50±10

2

2

试验室3

18.00

20±0.5

50±10

2

2

试验室4

10.00

20±0.5

50±10

2

2

试验室5

60.00

20±0.5

50±10

3

8

2.2 空调系统设计冷负荷见表2

空调系统

1

2

3

4

5

6

7

8

冷负荷

(kW)

41.98

45.91

38.42

48.81

25.9

26.33

46.42

37.72

注:新风量按每人35m3/h计算。

2.3 空调系统设计送风量见表3

空调系统

1

2

3

4

5

6

7

8

送风量

(m3/h)

11491

10279

8600

11512

5600

5600

10100

8600

注:送风温差的确定:室温允许波动范围±0.2℃,送风温差取3℃;室温允许波动范围±0.5℃,送风温差取5℃;室温允许波动范围±1~2℃,送风温差取6~7℃。

3 空调系统的设计

3.1 空调机组的选择

  原机房内空调机组全部取消,新设计采用R22制冷剂,直接蒸发式制冷系统。系统1~7选用七台正岛电器公司生产的风冷恒温恒湿空调机组; 系统8选用一台正岛电器风冷洁净恒温恒湿空调机组。

进入恒温恒湿机产品 快速通道  1. 风冷恒温恒湿机       2. 水冷恒温恒湿机 

3.2 空调系统的设计

  风冷恒温恒湿空调机组室内机设在机房内,室外机设在机房外绿化带内。空调采用全空气系统,设送风道、送风口和回风道、回风口。经空调机组处理后的空气,通过送风道、送风口送至室内,经回风口、回风道回至机房。

3.2.1 系统1、系统2、系统4采用明装风管,侧上送上回的送风方式。送风口为铝合金双层百叶风口,回风口为铝合金单层百叶风口。

3.2.2 系统3走廊吊顶内新设主送回风管道,原室内孔板送回风系统不变。

3.2.3 系统5、系统8原空调系统室内部分送风道送风口,回风道回风口不变,送回风主管道重新设置。

3.2.4 系统6新设送、回风主管道,原室内孔板送回风系统不变。

3.2.5 系统7电能基准室,原空调系统室内部分送风道送风口,回风道回风口不变,送回风主管道重新设置;高压室新设风管,明装侧上送上回的送风方式。

3.2.6 系统风速的确定:本设计为低速风道系统,主风道风速8m/s,支风道风速4.5m/s;双层百叶送风口风速2.35m/s,单层百叶回风口风速1.88m/s;孔板送风:孔口流速2.5m/s,工作区流速0.15m/s;消声静压箱流速1.0m/s。

3.3 消声减振

3.3.1 每台恒温恒湿机组送风口处、回风口处设消声静压箱,送、回风主管道上设微穿孔板消声器,机组与风道采用帆布软连接。

3.3.2 机房内恒温恒湿机组设减振基础。

4 空调系统的自动控制

  本设计为独立的空调系统,机组控制程序为送风温度控制,每个空调系统送风总管道上设一个总电加热器,每个系统各房间支风管设末端微调电加热器,根据房间温度不同要求,分别选用调功器无级控制。8个空调系统36个受控房间,设8个总风管电加热器和若干个末端微调电加热器,采用一个CPU315-2DP控制。

  为了节省投资,湿度按系统控制,每台空调机组回风口处设湿度传感器,控制整个系统的湿度。

  为了保证系统的防火安全,每个空调系统送风管道上设压差控制器,无风压差,电加热器则不能启动。

5 本设计方案的特点

5.1 空调冷热源采用正岛电器公司风冷恒温恒湿空调机组,压缩机采用进口全封闭压缩机,器采用电加热器,机组设计紧凑,占地面积小,采用数字式微处理器,控制精度高,可根据设定的温湿度自动开停机,全自动控制,无需专人操作。

5.2 空调系统为独立的系统,恒温恒湿精度高,使用灵活、方便,具有显著的节能效果。

6 对其他专业的要求

  本工程为改造项目,各个实验室对室内温度、湿度要求较高,故空调设备、送回风系统、自控系统应按设计规范和现场实际进行设计。

  为了减少外界气候条件的干扰,恒温恒湿室在建筑处理方面,必须做一些特殊的处理,这不仅有利于保证恒温恒湿的精度,而且对空调设备的投资运行费用方面,也有着重要的意义。

6.1 维护结构的热惰性及隔汽防潮。

6.2 高精度(20±0.2℃、20±0.5℃)的房间外围最好有低精度的恒温室作套间。

6.3 尽可能将恒温恒湿室布置在建筑物的底层和北面,不宜有朝东、西、南的外墙及门窗,以减少太阳辐射热。高精度的恒温室不宜有外墙。

6.4 高精度的恒温室不宜开窗,门应做成密闭保温门,设门斗。

6.5 室内保证正压及室内温度场的均匀。

6.6 如工艺允许尽可能将局部热源设在室外或套间内。

7 空调系统的安装及调试

7.1 空调系统的安装

7.1.1 恒温恒湿机组室内外机的安装,机组的基础要找平,水平允许偏差为0.2/100。

7.1.2 空调风管的制作及安装,风管的保温,应按设计图纸和国家有关施工验收规范施工,由于该工程为改造项目,部分房间室内管道、风口不变,所以施工时要考虑新设系统与老系统管道的合理连接。

7.1.3 机组室内外机制冷剂管道的安装:压缩机排气管的水平管段应有不小于1/100的坡度坡向,严禁U型弯。管道的焊接、试压、试漏、排污、试真空、保温、加注制冷剂,应严格按施工规范及机器说明书要求进行。

7.1.4 空调风管采用30mm厚铝箔超细玻璃棉板保温,具有保温、防火效果好的优点。

7.2 空调系统的调试

7.2.1 空调系统风量的调整,风量的调整按系统进行,从系统最末端的支干管开始,调节每个支干管上的对开多叶调节阀,使每个房间的风量达到设计的要求,调整房间送回风口叶片的角度,使房间的气流组织均匀。

7.2.2 机组的调试设定参数见表5

系统

编号

房间名称及房号

送风量

(m3/h)

设定温度(℃)

设定湿度(%RH)

出口温度(℃)

送风口

温度(℃)

系统1

工程技术部106

1465

20±1.0

50±10

9.9

15

工程技术部107

2440

20±1.0

50±10

交流电压室108

2635

20±1.0

50±10

磁通量室109

2391

20±1.0

50±10

直流仪器室110(内)

2560

20±0.5

50±10

系统2

电容室203内

1160

20±0.5

50±10

9.8

15

直流仪器室206(内)

1130

20±0.5

50±10

数字仪表室210

2693

20±1.0

50±10

交流阻抗室211(东)

2603

20±1.0

50±10

数字仪表室211(西)

2693

20±0.5

50±10

交流阻抗室212

1220

20±0.5

50±10

系统3

长度基线室103

8600

20±0.5

50±10

9.7

13

系统4

磁通基准室303

1587

20±1.0

50±10

9.7

14

电感室304

1420

20±1.0

50±10

交流电量室308

789

20±1.0

50±10

交流电量室309

1475

20±1.0

50±10

工程技术部310

1292

20±2.0

50±10

电磁测量室312

959

20±1.0

50±10

工程技术部318

2010

20±2.0

50±10

交流电量室319

1980

20±1.0

50±10

系统5

辅助室1

404

20±1.0

50±10

9.9

13

辅助室2

404

20±1.0

50±10

控制室

576

20±0.5

50±10

电阻测量室

1888

20±0.5

50±10

电压测量室

1579

20±0.5

50±10

辅助室

749

20±1.0

50±10

系统6

电压基准室

2800

20±0.2

50±10

9.7

17

电阻基准室

2800

20±0.2

50±10

系统7

电能基准室121

5600

20±0.5

50±10

9.7

15

高压室122

4500

20±1.0

50±10

系统8

光频控制室

662

20±1.0

50±10

9.7

15

试验室1

1058

20±1.0

50±10

试验室2

1058

20±0.5

50±10

试验室3

1191

20±0.5

50±10

试验室4

662

20±0.5

50±10

试验室5

3969

20±0.5

50±10

7.3 系统调试中出现的问题及解决方法

7.3.1 系统5(20±0.5℃)电压实验室温度高于设计值。

7.3.2 系统6(20±0.2℃)北室温度不均匀,达不到设计要求。

7.3.3 系统7、系统8送风量较大,送风口风速较高,噪声较大。

7.3.4 经检查分析以上系统出现问题的原因及解决方法:

  系统5电压实验室回风管道未全开,回风口部分被设备挡住,回风不畅。将阀门全部打开,设备移开。室内温度很快达到设计值。

  系统6电压基准室、电阻基准室(20±0.2℃)二个房间内为原空调系统未变,房间内孔板送风,下部设三个回风口。北室室内有一台恒温油槽,油槽是一个不稳定的发热源,时开时停,故室内温度不均匀。另外回风口布置的不均匀,仅在室内一面墙的下部50%的长度处设3个回风口,并回风口部分被设备挡住,也是造成室内温度不均匀的因素之一。如果要达到设计要求的精度(20±0.2℃),就必须将局部热源移至室外,回风口均匀设置,回风畅通。

  由于是改造项目,室内风管仍利用原系统风管,与新系统机组送风管连接,由于新系统设计风量比原系统大,故系统7、系统8送风道、送口风速较高,噪声较大。在二个系统中增设二台变频器,根据系统实际调出最佳工况。

7.4 系统检测结果

7.4.1 检测依据:GB50243-2002《通风与空调工程施工及验收规范》、设计施工图。

7.4.2 检测仪器:智能型温度自记仪,测量范围-40~85℃,准确度±0.3℃;HM34型数字式温湿度仪,测量范围0~90%RH,准确度±2%RH;便携式数据采集仪, 0~40℃,准确度±0.1℃。

7.4.3 检测条件:各实验室内设备均投入运行,空调系统连续运行24h以上,然后进行温湿度测量;依据国家标准GB50243-2002的规定,20±0.5℃的房间在工作区布5个测点,连续采集8h以上的数据。20±0.2℃的房间在工作区布9个测点,连续采集24h以上的数据。

7.4.4 检测结果:对20±0.5℃的房间,每隔10min采集各测点的数据,取平均值,连续采集8h;对20±0.2℃的房间,每隔10min采集各测点的数据,取平均值,连续采集24h,其检测结果见表6

空调系统编号

房间名称

面积

(㎡)

温度

(℃)

相对湿度

(%RH)

噪声

dB(A)

系统1

直流仪器室

52.47

19.80~20.50

45.3~58.6

42

系统2

电容室

24.40

19.50~19.70

47.9~53.0

48

交流阻抗室

23.77

19.78~19.98

44.6~50.9

43.5

数字仪表

56.63

19.79~19.90

47.8~51.5

48.5

系统3

长度基线室

160.50

19.90~20.10

57.4~60.0

43

系统5

电压测量室

32.76

19.8~20.40

46.6~48.9

58.5

电阻测量室

27.39

19.80~20.08

40.5~48.0

56

系统6

电阻基准室

20.50

19.8~20.10

46.4~48.7

56

电压基准室

20.50

19.70~20.00

46.6~50.0

48

系统7

电能基准室

160.09

19.95~20.20

49.1~59.8

54.5

系统8

试验室3

18.00

19.55~20.25

51.5~54.0

50

试验室4

10.00

19.58~19.98

50.4~52.3

43

试验室5

60.00

20.02~20.20

48.9~52.3

51

试验室1

16.00

19.95~20.15

49.9~54.4

53

试验室2

16.00

19.40~20.00

47.6~53.6

39

注:

1、表6仅列出房间温度为20±0.5℃及20±0.2℃的房间检测结果,其他房间温湿度经检测均高于设计要求值,故未列出。

2、以上为二次检测的结果,第一次除系统6(20±0.2℃)及系统5电阻测量室(20±0.5℃)未达到标准,其他均达到恒温恒湿精度的要求。经查找原因重新调试,第二次对系统6(20±0.2℃)及系统5电阻测量室(20±0.5℃)重新进行检测合格。

8 结束语

  恒温恒湿实验室,采用直接蒸发式独立的恒温恒湿空调系统,具有系统简单、便于调节、操作管理方便、节能等优点。在改造工程中,要根据实验室的温湿度精度要求合理划分系统,尽可能将同精度要求的设在同一个系统。精度要求较高的房间,如20±0.2℃的房间和20±0.5℃的房间,应设独立的空调系统。

  为了满足室内恒温恒湿精度的要求,恒温恒湿空调房间的换气次数,要比普通空调换气次数大,根据经验,±2℃的恒温室,换气次数约10次/h; ±1℃的恒温室,换气次数10~15次/h; ±0.5℃的恒温室,换气次数>15次/h;±0.2℃的恒温室,换气次数>30次/h。

  气流组织设计也是影响恒温室精度的主要因素之一,在高精度的恒温恒湿室内设计气流组织,应考虑以下原则:合理的气流组织流程,充分发挥送风气流的冷却或加热作用;建立一个稳定均匀的温度场,以保证在气流到达工作区时,其平均温度与工作区的温度差不超过允许的温度波动值;气流到达工作区时,其流动速度在0.25m/s左右。±0.2℃及±0.5℃高精度的恒温恒湿室,采用全孔板和局部孔板送风,下部均匀回风,效果较好。

  对±0.2℃及±0.5℃高精度的恒温恒湿室,以及同一个空调系统几个房间要求不同的温度,采用恒温恒湿空调机组时。系统设计需在风管末端设微调电加热器,根据房间温度不同要求,分别选用调功器无级控制。

  该恒温恒湿实验室经过一年多的实际运行,效果良好,达到了设计要求。

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