楼宇自动化课程设计洁净空调控制系统设计

大学能源与动力工程学院课程设计报告指导老师签名：2012年01月04日课 程 名 称：楼宇自动化课程设计 题 目 名 称： 市妇幼保健院新院洁净空调控制系统设计年级专业及班级：姓 名：学 号：指 导 教 师：评 定 成 绩： 教 师 评 语：大学能源与动力工程学院楼宇自动化课程设计任务书一、目的和要求目的：通过本次设计使学生在学习《楼宇自动化技术与应用》课程的基础上，能够运用计算机控制技术、网络技术和其他相关的基本理论和方法完成楼宇自动化控制系统设计的方案设计；进行测点的的选定；设备选型；施工图设计，了解系统设计的全过程。

能达到系统的巩固所学的理论知识与专业知识，并扩大知识面，使理论联系实际。

在指导教师的指导下能独立解决有关工程的系统方案设计、测点确定、设备选型和施工图设计问题，从而表现出有一定的科学性与创造性，提高设计、绘图、综合分析问题与解决问题的能力。

要求：学生应严格按照指导老师的安排有组织、有秩序地进行本次设计。

先经过老师辅导、答疑以后，学生自行进行设计，完成主要工作以后，在规定的时间再进行解疑、审图后，每位学生必须将全部设计图纸外加说明书和封面装订成册。

二、设计条件在《楼宇自动化技术与应用》、《计算机控制技术与应用》课程学习的基础上，进行楼宇自动化控制系统设计或中央空调自动控制系统方案的设计，并完成控制系统施工图设计和方案说明。

三、设计容及图纸要求用计算机按电气制图标准规定绘制A3图纸，完成下列容：1.空调控制系统图（或其他控制系统图）；2.中央空调控制系统拓扑结构图（或其他控制系统图）（或其他控制系统图）；3.测点一览表；4. DDC直接数字控制器、控制系统所用到的设备、检测仪表和执行机构选型；目录一绪论(一) 工程概况 (1)（二）设计规 (1)（三）设计要求 (2)二空调冷热源系统设计（一）风冷热泵机组 (4)（二）风冷热泵机组控制 (5)三洁净空调控制系统设计（一）洁净循环空气处理机组 (7)（二）洁净新风机组 (9)四测点一览表及设备选型（一）测点一览表 (11)（二）设备选型 (14)五中央空调控制系统拓扑结构图（一）空调控制系统拓扑结构示意图 (16)（二）DDC选型、介绍及特点 (15)六小结 (18)七图纸目录及参考文献 (19)一绪论（一）工程概况1 项目名称：市妇幼保健院新院洁净工程。

2 项目概况：市妇幼保健院新院为三级甲等专科医院，共计设病床位500。

医技楼第二层为检验科，层高3.8米；医技楼第三层为新生儿疾病筛查中心，层高3.8米；住院楼第三层为PICU，层高3.8米；住院楼第十二层为MICU，层高3.8米；住院楼第十三层为产科，层高3.8米；住院楼第十四层为新生儿病区、NICU，层高3.8米；住院楼第十五层为洁净手术部，层高4.4米；门、急诊楼第四层为门诊手术部，层高3.8米；住院楼第一层为中心供应室，层高4.4米。

洁净手术部和新生儿病区、NICU 的设备层位于住院楼第十六层；其他区域净化机组设于同层。

（二）设计规1. 采暖通风与空气调节设计规（GBJ19-87）第2.1.6条夏季空气调节室计算参数，应符合下列规定：（1）舒适性空气调节室计算参数：温度应采用24－28℃，相对湿度应采用40％－65％，风速不应大于0.3m/s（2）工艺性空气调节室温度基数及其允许波动围，应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件2. 医院洁净手术部建筑技术规（GB 50333－2002）第7.1.3条净化空调系统空气过滤的设置，应符合下列要求：（1）至少设置三级空气过滤。

（2）第一级应设置在新风口或紧靠新风口处，并符合7.3.10条规定。

（3）第二级应设置在系统的正压段。

（4）第三级应设置在系统的末端或紧靠末端的静压箱附近，不得设在空调箱。

第7.1.4条洁净用房严禁采用普通的风机盘管机组或空调器。

第7.1.5条准洁净手术室和Ⅲ、Ⅳ级洁净辅助用房，可采用带亚高效过滤器或高效过滤器的净化风机盘管机组，或立柜式净化空调器。

第7.1.6条当整个洁净手术部另设集中新风处理系统时，新风处理机组应能在供冷季节将新风处理到不大于要求的室空气状态点的焓值3．洁净厂房设计规（GB 50073-2001）第6.1.2条根据空气洁净度等级的不同要求，选用不同的气流流型。

第6.1.5条洁净室的新鲜空气量应取下列二项中的最大值:（1）补偿室排风量和保持室正压值所需新鲜空气量之和。

（2）保证供给洁净室每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。

（三）设计要求1. 净化空调自动化控制系统设计要求：（1）整体要求：采用国际著名品牌多功能控制器、温、湿度传感器，压差开关、风阀执行器、电动比例积分调节阀、变频器等对系统的风量及温湿度进行控制。

（2）通过设置在机房的空调机组智能控制柜，除了可以实现手术室多功能控制面板上的功能外，还可以另外进行各种控制参数的设定、变频器频率设定、变频定频转换、机组过滤网堵塞监控、排风机运行及故障监控、系统风压监控等功能。

（3）远程室空调控制面板应可以实现以下的控制功能：1)室温、湿度的显示；2)机组启、停指示；3)机组值班状态指示；4)机组运行指示；5)机组故障指示；6)高效过滤器堵塞报警指示。

7)正负压转换指示（仅正负压转换手术室有此要求）。

（4）机房控制柜还应可以实现以下的控制功能：1)室控制面板实现的全部功能2)机组的启、停；3)机组温、湿度的设定；4)正负压转换控制（仅正负压转手术室有此要求）；5)风机运行频率显示；6)中效过滤网堵塞报警、缺风保护报警、风机运行情况及过载报警、手术室排风机运行状态显示、加湿器运行状态和故障显示等；7)手、自动风量调频切换，手动频率设定、半风量值班频率设定；8)冷热水调节阀、加湿器和电加热器工作状态；9)试灯和功能切换；各种控制参数（室温、湿度；变频器频率等）的设定和修改；2.净化空调系统主要设备材料技术、质量要求：(1) 洁净循环空气处理机组：1)功能段要求：混合段、风机段、均流段、初中效过滤段、表冷、加热、加湿、出风段。

2)配置“G4初效+F8中效”两重过滤器。

(2) 洁净新风机组：1)功能段要求：风机段、均流段、初中效过滤段、表冷、检修段、亚高效段、出风段。

2)配置“G4初效+F8中效+H10亚高效”三重过滤器(3) 电极式加湿器：1)采用微控电脑控制，可以精确控制加湿量器。

2)具有运行状态指示和故障状态指示。

(4) 风冷热泵机组：1)采用涡旋式压缩机或螺杆式压缩机。

2)采用微电脑控制器控制，并具有智能除霜、故障诊断、智能管理、防冻监测、运行模式等多项自动控制功能。

3)运行环境温度围：-5~43℃。

4)机组框架采用活动式组合，方便安装拆卸。

二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，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。

风冷热泵机组控制系统图见图1：图1 风冷热泵机组控制系统图:三洁净空调控制系统设计为了使洁净室保持所需要的温度湿度、风速、压力和洁净度等参数，最常用的方法是向室不断送入一定量经过处理的空气，以消除洁净室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，又不断从室排出一部分来，这一整套设备就构成了洁净空调系统。

洁净空调系统基本由下列设备构成:1、加热或冷却、加湿或去湿以及净化设备；2、将处理后的空气送入各洁净室并使之循环的空气输送设备及其管路；3、向系统提供热量、冷量、热源、冷源及其管路系统。

（一）洁净循环空气处理机组洁净循环空气处理机组的功能段包括：混合段、风机段、均流段、初中效过滤段、表冷、加热、加湿、出风段。

洁净循环空气处理机组控制方案：1. 风门控制：系统能根据室外空气的焓值来调节新（排）风门和回风门的开度，从而调节新风和回风量的比值，实现全年工况的节能运行。

新风门系统能根据室外温/湿度的大小调节风门开度。

2. 风机启停控制：每台风机都有自己的启停时间表，时间表可以在中央管理计算机上生成和设置。

启停风机时，实现风机、风门和调节阀的联动。

风机停止时，关闭新风和回风风门，强制调节阀至关闭位置。

3. 送风温/湿度控制：在送风管道设置温湿度控制器，对空调机组的回风温/湿度进行监测。

空调机组配冷热水及再热电动调节水阀和电动执行器，以达到控制送风温/湿度的目的。

4. 滤网压差报警：每台空调机组的过滤网处均设有压差开关，由此来测定过滤网是否淤塞，此信号通过直接数字控制器(DDC)反映在中央控制器中，在中控室工作站提示并打印，通知维护人员进行清理。