某別墅空調工程設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 家居環境，更利于裝修的配合。正是由于中央空調系統形式和特點的多樣性，適合應用于廣泛的場合。戶式中央空調系統常用的幾種形式為：小型風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管空調系統、風管式空調系統、家用VRV空調系統。一、小型風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管空調系統此系統是以小型風冷熱泵機組為主機，配以風機盤管為末端設備，組成以一戶住宅為單元的小型集中空調系統。與其它戶式中央空調相比，這種空調系統的優點如下：（1） 安裝方便，適用范圍廣室外主機可直接放置于室外花園空地，房頂平臺及陽臺上，按照用戶的需要靈活安裝。室內風機盤管機組體型小，布置和安裝也很方便。因此，這種系統廣泛適用于別墅、高檔住宅、復式建筑、多房多廳家居等場所。（2） 費用低廉、安全環保室內制冷管路為低壓水系統管路，安裝費用低廉且無須定期補充昂貴的制冷劑。制冷劑密封在室外機組內，對環境影響遠小于VRV系統。（3） 噪音較低風機盤管低檔運行時噪音一般在30～40dB(A)。（4） 控制方便，運轉節能風機盤管具有調節風機轉速的普通三速開關，可根據室溫變化，調節風機轉速，也可設溫度控制器及兩通或三通電磁閥實現自動控制。室內無人時可單獨關閉此房間風機盤管，使得運轉經濟、節能。（5） 一次性投資相對較低，對于初投資預算小的建筑易于推廣。風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管系統的缺點如下：（1） 室內解決新風困難，在過渡季節利用室外空氣降溫的時間較短；（2） 因機組分散設置，臺數較多時，維修管理工作量較大；（3） 由于機組靜壓小，在機組內不可能使用高性能的空氣過濾器，空氣潔凈度不高水管有可能漏水，冷凝水盤可滋生影響人體健康的微生物。綜上所述，風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管系統適用于對初投資預算要求低且對新風品質要求不高的住宅建筑。目前，在高級住宅、商住用房的戶式中央空調系統（主要是風機盤管系統）中出現了一種利用新風換氣機供給新風的系統形式。新風換氣機的實質是空氣熱回收裝置，按空氣熱交換器的種類可分為板式、板翅式、轉輪式、熱管式等幾種，按回收熱量的性質分為顯熱回收器與全熱回收器。目前市場上的新風換氣機一般指板翅式的空氣顯熱回收裝置。轉輪式全熱回收裝置也有產品，但由于價格較高，應用較少。板式（板翅式）的全熱回收裝置國外早有產品，國內也有廠家正在研制。新風換氣機在供給室內新風的同時能置換出等量的室內污濁空氣，使得換氣充分、彌補了原有風機盤管空調系統新風量不能保證的缺點，將使得這種空調系統具有更廣的適用性。二、風管式空調系統這種空調系統輸送冷熱量的介質為空氣，制備冷熱風的空氣處理裝置為直接蒸發式風冷熱泵機組，它與大型全空氣中央空調系統的原理基本相同，利用室外主機集中產生冷、熱量，將從室內引回的回風（或回風和新風的混合風）進行冷卻（加熱）處理后，再送入室內消除房間空調冷、熱負荷。相對于其它的戶式中央空調，風管式空調系統具有以下優點：（1） 造價較低，業主較容易接受；（2） 可引入新風，空氣品質能得到較大的改善；（3） 風口布置靈活，氣流組織較好；（4） 易于實現送風過濾、加濕等，空氣質量較高；（5） 冷凝水排放容易，避免冷凝水盤可能滋生的微生物影響人體健康；但風管式空調系統也存在以下缺點：（1） 風管式系統的空氣輸配系統要求有較大的建筑空間，因此一般要求住宅有較大的層高；（2） 機組送風量一般不能隨房間空調負荷變化而變化，分室溫度控制較難實現。目前為解決室溫控制的問題，常采用的方法有：（1） 在空調系統中設置中央控制器、房間溫度控制器。中央控制器可根據用戶需要實現對室內、外機組的智能控制；房間溫度控制器可自動根據用戶設定溫度或用戶手動控制，通過對相應的電動風量調節閥的控制，實現對各個房間空調送風的控制。（2） 采用變風量系統，其末端為帶動力的變風量風機箱，它可使每個出風口的壓力提高60～90Pa，降低空調室內機對機外余壓的要求，送風能力明顯提高；這種系統運用計算機控制技術、多變量控制理論對戶式中央空調進行集散控制，通過設在各房間的數字式溫控器，采用模糊邏輯控制技術無級調節相應的變風量箱風機的轉速，從而調節房間的送風量，達到控制室溫的目的。但這種變風量末端的引入將會使整個空調系統的初投資大大增加。三、家用VRV（Variable Refrigerant Volume可變冷媒流量）中央空調系統VRV空調系統是在空調系統中，通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。VRV空調系統可采用變頻壓縮機或數碼渦旋壓縮機，兩種技術都能達到調節容量的目的，因而具有明顯的節能、舒適效果。VRV空調系統是一種冷劑式空調系統，以制冷劑為輸送介質，由一臺室外機和數臺室內機組成。每一臺室內機都具備根據房間的要求進行獨立的制冷或制熱的運轉能力，室外機由室外側換熱器、壓縮機和其他制冷附件組成，一臺室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送制冷劑。VRV系統是通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。與其它戶式中央空調形式相比，家用VRV系統具有以下特點：（1） 安裝簡單，布置靈活家用VRV系統為冷媒直接蒸發制冷，不需要冷凍水及冷卻水系統，省去了相應的設備和管道系統，室外機放在室外、屋頂或陽臺等地，減少了占地面積，簡化了安裝工程。另外，各種型號及規格的室內機可安裝于同一系統內，并且每臺室內機都可獨立有效的進行控制，可滿足不同負荷、不同裝飾要求的房間布置。(2)節約能源，運行費用低家用VRV變頻中央空調系統采用變頻式壓縮機，室外機的輸出可根據室內負荷的大小自動調節；VRV空調在部分負荷時的能耗比（COP值）相當高,當系統僅有一臺室內機開啟時，室外壓縮機能相應調節轉速，合理輸出室內機所需能量。另外，家用VRV系統采用直接蒸發制冷，屬于一次熱交換系統，在熱交換的過程中能量的損耗極低，而傳統的風或水系統則有兩次熱交換，這也是家用VRV系統比其它戶式中央空調系統節能的另一個原因。(3)系統控制先進，舒適性好家用VRV變頻中央空調系統室外機、室內機都帶有電腦板，對每臺室內機可實現單獨控制，用戶可以非常方便直接地從室內機遙控器開啟室內機，室內機可實現時間、溫度、風量、風向、狀態等的自動控制與設定。室內溫度控制方式采用高精度PID控制系統，可將室內溫度精度控制到177?！娣秶鷥?，這是其它空調系統所達不到的。另外，VRV系統主機及室內機噪聲均低于其它空調系統的主機及末端設備，室外機還具備“夜間噪聲控制”功能，可降低2～3dB(A)的夜間運轉噪聲。(4)設計簡單、維修方便VRV系統不需要其他空調系統的設計那樣，必須進行大量繁瑣的水系統、風系統的設計計算，只要根據不同系統形式、不同規格主機型號進行配管即可，并且不存在系統的水利失調問題。另外，VRV系統具有故障自動診斷功能，可以自動判斷顯示系統各種故障，簡化了日常維護及維護工作。(5) 工作溫度范圍寬家用VRV系統在室外環境干球溫度為5～46℃的情況下可以正常制冷，在濕球15～℃的情況下可以正常供熱，且在低溫供熱時供熱衰減很小。(6) 初投資高，限制了VRV系統的推廣通過以上特點，我們可以得出以下結論，家用VRV變頻中央空調對于高檔住宅、豪華別墅等對空調要求較高的建筑是個最佳選擇。目前可變冷媒流量(VRV)空調系統已成為空調發展的趨勢,各大空調廠家紛紛推出相應的產品, 90年代我國的VRV空調系統主要是日本的變頻控制方法，90年代后期美國谷輪公司開發了數碼渦旋壓縮機，并先后被用于各大空調廠家。近幾年,國內的空調廠家如美的、海爾等也紛紛研制開發了數碼渦旋空調系統。VRV空調系統具有設計安裝方便、布置靈活多變、占建筑空間小、使用方便、可靠性高、運行費用低、不需機房、無水系統等優點。但VRV系統初投資高，限制了其推廣,對于高檔住宅、豪華別墅等對空調要求較高的建筑是個最佳選擇。因此，本別墅設計選用VRV空調系統。167。 變頻技術和數碼渦旋技術的比較容積式制冷壓縮機的容量調節有吸氣節流調節、變轉速調節、改變工作容積調節和其他調節方式。其中，調節壓縮機的轉速有多種方式：①通過機械或電磁變速機構調節。這是一種外置式的調節方式，多用于開啟式壓縮機，即在驅動機構和壓縮機主軸之間串聯一變速機構，驅動機構的轉速不變，但可以通過變速機構改變壓縮機主軸的轉速。典型的應用實例就是汽車空調壓縮機，在壓縮機的軸端用一電磁離合器根據空調負荷的大小改變壓縮機的轉速，離合器通過傳動帶與發動機相連。②通過改變電動機頻率調節，即變頻調節。③采用直流調速原理調節，即直流變轉速調節。此時壓縮機的電動機是直流電動機，在制冷空調領域一般為直流無刷、無位置傳感器稀土永磁電動機。其轉子上嵌有數個永磁體，以磁鐵的磁場代替普通感應電動機的感應磁場。由于避免了交流電動機在轉子上產生感應磁場導致的各種電磁損失，這種壓縮機具有較高的效率。以下分析比較常用的兩種形式：變頻調節技術與數碼渦旋技術。一、變頻調節技術（1）變頻調節原理從電動機理論可知，電動機的轉速與電源輸入頻率的關系為 （31）式中 f—電源輸入頻率，單位為Hz； s—電動機轉差率； P—電動機極對數。假定s、P為常量，電動機的轉速與電源輸入頻率成正比。很顯然只要改變頻率就可改變電動機的轉速。壓縮機的輸氣量與電動機的轉速近似成正比，若電源頻率連續變化，則轉速連續變化，從而實現了輸氣量的連續調節，也就達到了制冷量連續調節的目的。使頻率發生連續變化的裝置是變頻器，它首先通過整流器將交流電轉換為直流電，然后再通過逆變器將直流電經控制電路轉換為頻率可變的交流電。交流變頻壓縮機的電動機為三相電動機。因此，變頻器的輸出為三相電源，并可連續改變三相交流輸出的頻率，且其輸出電壓與頻率之間存在一定的關系。變頻器有電流源型和電壓源型兩種，又可根據控制電路調制方式分為脈寬調制方式（PWM方式）和脈幅調制方式（PAM方式）?？照{器用制冷壓縮機的電動機變頻器多采用電壓源型PWM方式，即采用“電壓/頻率”接近恒定的控制系統，從而使最大轉矩在很寬的頻率范圍內維持恒定，電動機的轉矩隨空調器的負荷（而不是電動機的轉速）變化。并且PWM方式還具有主電路簡單及隨負荷變化的響應特性好等優點。房間空調器用變頻器由整流器、逆變器、微機和數字信號控制電路等四部分組成。溫度傳感器測出的房間溫度、換熱器溫度等信號被送入微機，經運算后將信息送入數字信號控制電路，進行波形成形處理，然后送入逆變器，在逆變器中將整流器送來的直流電轉換為頻率可變的交流電，去驅動電動機。逆變器輸出的交流電頻率根據實測的房間溫度及設定溫度等參數經邏輯運算確定。交流電波形經整流器變為直流電，再經PWM方式逆變器轉變為頻率可變的“電壓/頻率”接近恒定的交流電。為了改變壓縮機低頻下的運轉特性，往往在其輸出壓頻曲線的起始段采取電壓提升技術，以提高壓縮機電動機的驅動力矩。變頻控制器的主要作用是將普通交流電源轉換為變頻壓縮機所需的變頻電源并提供給壓縮機。變頻控制器實現控制的手段主要有降低頻率和運行停止兩種。對于一些參數，當出現需要調節的條件時，控制器首先改變壓縮機的頻率，只有當不能完成調節時才采用停機的方式。而另一種參數只要出現需要調節的條件就意味著出現了異常情況，需要立即停機。（2）變頻壓縮機變頻調節廣泛應用于采用轉子式壓縮機的房間空調器中。轉子式變頻壓縮機與普通轉子式定速壓縮機相比，結構上的最大區別是電動機。變頻壓縮機使用的是三相交流變頻電動機，直流調速壓縮機使用的是稀土永磁、無刷、無位置傳感器的直流調速電動機，而定速壓縮機使用的是普通單相或三相異步感應電動機。三相交流變頻電動機在設計上有很大的變化，既要考慮電力拖動原理方面的變化，又需考慮制冷壓縮機驅動與運轉的特殊性，如低頻起動與運轉時的轉矩提升技術等，但其外觀與普通三相異步感應電動機相比并沒有太大的差別。直流調速電動機則與普通三相異步感應電動機完全不同，它是依靠電子定子所產生的感應磁場與置于轉子上的永磁體所產生的磁場兩者之間的相互作用拖動轉子運轉，在外觀上就與三相異步感應電動機完全不同。壓縮機的壓頻曲線 變頻壓縮機的電動機要求輸入的電壓與運轉頻率之間具有一定的關系，即所謂的壓頻曲線。壓縮機出廠時，制造廠都向用戶提供壓縮機所需的壓頻曲線供用戶參考。（3）變頻調節的特點變頻調節的最大特點是其節能優勢，這一優勢表現在三個方面。第一，按照額定負荷設計的制冷空調系統在壓縮機低速運行時，壓縮機質量流量減少，換熱器面積相對變大，使得傳熱溫差減少，降低了能耗。第二，當溫度達到用戶設定的目標溫度后，變頻壓縮機采用降低轉速的方式使得制冷量和用戶負荷在目標溫度達到平衡，而后一直維持低速運轉，不需要停機。避免了頻繁停、開機時較大的起動電流造成的損失。第三，當制冷空調裝置停機以后，處于冷凝壓力的高壓部分和處于蒸發壓力的低壓部分會通過節流裝置逐漸達到壓力平衡。再開機以后又需要重新建立這一壓差，從而造成能量損失。變頻調節由于避免了頻繁的開、停機，也就減少了這部分損失。變頻調節的其他優點包括控制精度高、溫度波動小、舒適性好；剛開機時可以高速運轉，迅速達到目標溫度；可以實現卸載（低速）起動，起動電流小，不存在起動對電網的沖擊等。其缺點是成本高，變頻器本身存在一定的能耗，而且存在電磁兼容和電磁干擾問題。二、數碼渦旋技術（1）數碼渦旋式壓縮機的結構其他調節方式中較為特別的是一種數碼渦旋式壓縮機，也采用吸氣回流的原理調節壓縮機的制冷量。這種渦旋式壓縮機具有軸向浮動的特性，兩個渦旋盤依靠靜盤背后的氣體壓力在軸向緊緊貼合在一起，保持氣體的密封以壓縮氣體。氣體背壓喪失后，就失去了使渦旋盤貼合在一起的驅動力，兩個渦旋盤將脫離，出現較大的軸向間隙，吸入的氣體將因內部泄露而無法壓縮，壓縮機輸氣量基本為0。這樣就產生了數碼渦旋壓縮機調節制冷量的基本原理：人為控制靜盤背后的氣體壓力，使兩個渦旋盤脫離，吸入的氣體由于渦旋盤間較大的軸向間隙又回流至吸氣口，壓縮機保持空轉但無排氣，制冷量為0。對應于壓縮機正常工作的“負載狀態”，此時可稱為“卸載狀態”。背壓依靠一個電子閥控制，當電子閥關閉時，壓縮機處于負載狀態，正常工作，制冷量為100%。當電子閥