某實驗樓恒溫恒濕空調改造工程設計、安裝及調試

某實驗樓恒溫恒濕空調改造工程設計、安裝及調試

　　本文介紹了某實驗樓，恒溫恒濕空調改造工程的設計、安裝及調試。空調設備采用風冷恒溫恒濕空調機組，共分八個獨立的空調系統。總結了該工程從設計、安裝到調試，全過程的一些具體做法和體會。

　　

　　關鍵詞：恒溫恒濕空調全空氣系統電極加濕器自動控制

　　1概述

　　該工程為實驗樓恒溫恒濕空調改造項目，共三層，空調面積約1340m2。原設空調系統，部分采用集中空調的方式,部分采用水冷柜式空調機的空調方式。系統經過多年運行，設備老化,系統陳舊,分區不合理，已不能適應當前工作的需要,為此有必要對現有系統進行技術改造,為計量實驗提供必需的恒溫恒濕工作環境。

　　2空調設計參數、條件及空調冷負荷

　　2.1設計參數

　　夏季室外計算干球溫度33.2℃，濕球溫度26.4℃

　　冬季室外計算干球溫度-12℃，相對濕度45％

　　室內溫度、濕度的要求見表1

　　根據現場觀測和對原系統的分析，根據業主提出的工作需要,將實驗樓改造為八個恒溫恒濕空調系統，其條件、參數如表1：

　　系統

　　編號

　　房間名稱及房號

　　面積

　　(m2)

　　溫度

　　（℃）

　　濕度

　　（%RH）

　　工作人數

　　儀器發熱

　　功率（kW）

　　系統1

　　工程技術部106

　　30.00

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　3

　　工程技術部107

　　50.00

　　20±1.0

　　50±10

　　3

　　3

　　交流電壓室108

　　54.00

　　20±1.0

　　50±10

　　3

　　3

　　磁通量室109

　　49.00

　　20±1.0

　　50±10

　　3

　　3

　　直流儀器室110（內）

　　52.47

　　20±0.5

　　50±10

　　4

　　5

　　系統2

　　電容室203（內）

　　24.40

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　2

　　直流儀器室206(內)

　　23.77

　　20±0.5

　　50±10

　　3

　　3

　　數字儀表室210

　　56.63

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　2

　　交流阻抗室211(東)

　　54.76

　　20±1.0

　　50±10

　　5

　　3

　　數字儀表室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

　　系統3

　　長度基線室103

　　160.50

　　20±0.5

　　50±10

　　6

　　5

　　系統4

　　磁通基準室303

　　44.70

　　20±1.0

　　50±10

　　1

　　1

　　電感室304

　　40.00

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　2

　　交流電量室308

　　22.21

　　20±1.0

　　50±10

　　1

　　2

　　交流電量室309

　　41.53

　　20±1.0

　　50±10

　　3

　　2

　　工程技術部310

　　36.38

　　20±2.0

　　50±10

　　2

　　1.5

　　電磁測量室312

　　27.00

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　1

　　工程技術部318

　　56.63

　　20±2.0

　　50±10

　　3

　　2

　　交流電量室319

　　55.78

　　20±1.0

　　50±10

　　3

　　2

　　系統5

　　輔助室1

　　7.00

　　20±1.0

　　50±10

　　輔助室2

　　7.00

　　20±1.0

　　50±10

　　控制室

　　10.00

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　0.5

　　電阻測量室

　　32.76

　　20±0.5

　　50±10

　　3

　　5

　　電壓測量室

　　27.39

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　5

　　輔助室

　　13.00

　　20±1.0

　　50±10

　　系統6

　　電壓基準室

　　20.50

　　20±0.2

　　50±10

　　2

　　5

　　電阻基準室

　　20.50

　　20±0.2

　　50±10

　　2

　　5

　　系統7

　　電能基準室121

　　60.09

　　20±0.5

　　50±10

　　5

　　8

　　高壓室122

　　50.00

　　20±1.0

　　50±10

　　4

　　5

　　系統8

　　（50萬級）

　　光頻控制室

　　10.00

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　1

　　試驗室1

　　16.00

　　20±1.0

　　50±10

　　2

　　2

　　試驗室2

　　16.00

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　2

　　試驗室3

　　18.00

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　2

　　試驗室4

　　10.00

　　20±0.5

　　50±10

　　2

　　2

　　試驗室5

　　60.00

　　20±0.5

　　50±10

　　3

　　8

　　2.2空調系統設計冷負荷見表２

　　空調系統

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　冷負荷

　　（kW）

　　41.98

　　45.91

　　38.42

　　48.81

　　25.9

　　26.33

　　46.42

　　37.72

　　注：新風量按每人35m3/h計算。

　　2.3空調系統設計送風量見表３

　　空調系統

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　送風量

　　（m3/h）

　　

　　

　　8600

　　

　　5600

　　5600

　　

　　8600

　　注：送風溫差的確定：室溫允許波動范圍±0.2℃，送風溫差取3℃；室溫允許波動范圍±0.5℃，送風溫差取5℃；室溫允許波動范圍±1～2℃，送風溫差取6～7℃。

　　3空調系統的設計

　　3.1空調機組的選擇

　　原機房內空調機組全部取消,新設計采用R22制冷劑,直接蒸發式制冷系統。系統1～7選用七臺廣東省吉榮空調設備公司生產的風冷恒溫恒濕空調機組；系統8選用一臺廣東省吉榮牌風冷潔凈恒溫恒濕空調機組。機組性能參數詳見表４

　　空調系統

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　機組型號

　　HF49N

　　HF49N

　　HF39N

　　HF49N

　　HF25N

　　HF25N

　　HF49N

　　HJF39N

　　名義制冷量（kW）

　　49.6

　　49.6

　　39.4

　　49.6

　　25.0

　　25.0

　　49.6

　　39.4

　　名義制熱量（kW）

　　24.0

　　24.0

　　18.0

　　24.0

　　12.0

　　12.0

　　24.0

　　18.0

　　風量

　　（m3/h）

　　

　　

　　8600

　　

　　5600

　　5600

　　

　　8600

　　機外余壓

　　（Pa）

　　600

　　650

　　420

　　650

　　350

　　350

　　500

　　450

　　加濕量

　　（kg/h）

　　8

　　8

　　8

　　8

　　4

　　4

　　8

　　8

　　溫控范圍及靈敏度（℃）

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　18～21℃±1℃

　　濕控范圍及靈敏度（％RH）

　　50～70

　　±5

　　50～70

　　±5

　　50～70±5

　　50～70±5

　　50～70

　　±5

　　50～70±5

　　50～70±5

　　50～70±5

　　3.2空調系統的設計

　　風冷恒溫恒濕空調機組室內機設在機房內，室外機設在機房外綠化帶內。空調采用全空氣系統，設送風道、送風口和回風道、回風口。經空調機組處理后的空氣，通過送風道、送風口送至室內，經回風口、回風道回至機房。

　　3.2.1系統1、系統2、系統4采用明裝風管，側上送上回的送風方式。送風口為鋁合金雙層百葉風口,回風口為鋁合金單層百葉風口。

　　3.2.2系統3走廊吊頂內新設主送回風管道，原室內孔板送回風系統不變。

　　3.2.3系統5、系統8原空調系統室內部分送風道送風口,回風道回風口不變，送回風主管道重新設置。

　　3.2.4系統6新設送、回風主管道，原室內孔板送回風系統不變。

　　3.2.5系統7電能基準室，原空調系統室內部分送風道送風口,回風道回風口不變，送回風主管道重新設置；高壓室新設風管，明裝側上送上回的送風方式。

　　3.2.6系統風速的確定：本設計為低速風道系統，主風道風速8m/s，支風道風速4.5m/s；雙層百葉送風口風速2.35m/s，單層百葉回風口風速1.88m/s；孔板送風：孔口流速2.5m/s，工作區流速0.15m/s；消聲靜壓箱流速1.0m/s。

　　3.3消聲減振

　　3.3.1每臺恒溫恒濕機組送風口處、回風口處設消聲靜壓箱，送、回風主管道上設微穿孔板消聲器，機組與風道采用帆布軟連接。

　　3.3.2機房內恒溫恒濕機組設減振基礎。

　　4空調系統的自動控制

　　本設計為獨立的空調系統，機組控制程序為送風溫度控制，每個空調系統送風總管道上設一個總電加熱器，每個系統各房間支風管設末端微調電加熱器，根據房間溫度不同要求，分別選用調功器無級控制。8個空調系統36個受控房間，設8個總風管電加熱器和若干個末端微調電加熱器，采用一個CPU315-2DP控制。

　　為了節省投資，濕度按系統控制，每臺空調機組回風口處設濕度傳感器，控制整個系統的濕度。

　　為了保證系統的防火安全，每個空調系統送風管道上設壓差控制器，無風壓差，電加熱器則不能啟動。

　　5本設計方案的特點

　　5.1空調冷熱源采用廣東吉榮牌風冷恒溫恒濕空調機組,壓縮機采用進口全封閉壓縮機，加濕器采用電極式加濕器,機組設計緊湊,占地面積小,采用數字式微處理器,控制精度高,可根據設定的溫濕度自動開停機，全自動控制，無需專人操作。

　　5.2空調系統為獨立的系統，恒溫恒濕精度高，使用靈活、方便，具有顯著的節能效果。

　　6對其他專業的要求

　　本工程為改造項目，各個實驗室對室內溫度、濕度要求較高，故空調設備、送回風系統、自控系統應按設計規范和現場實際進行設計。

　　為了減少外界氣候條件的干擾，恒溫恒濕室在建筑處理方面，必須做一些特殊的處理，這不僅有利于保證恒溫恒濕的精度，而且對空調設備的投資運行費用方面，也有著重要的意義。

　　6.1維護結構的熱惰性及隔汽防潮。

　　6.2高精度（20±0.2℃、20±0.5℃）的房間外圍最好有低精度的恒溫室作套間。

　　6.3盡可能將恒溫恒濕室布置在建筑物的底層和北面，不宜有朝東、西、南的外墻及門窗，以減少太陽輻射熱。高精度的恒溫室不宜有外墻。

　　6.4高精度的恒溫室不宜開窗，門應做成密閉保溫門，設門斗。

　　6.5室內保證正壓及室內溫度場的均勻。

　　6.6如工藝允許盡可能將局部熱源設在室外或套間內。

　　7空調系統的安裝及調試

　　7.1空調系統的安裝

　　7.1.1恒溫恒濕機組室內外機的安裝，機組的基礎要找平，水平允許偏差為0.2/100。

　　7.1.2空調風管的制作及安裝，風管的保溫，應按設計圖紙和國家有關施工驗收規范施工，由于該工程為改造項目，部分房間室內管道、風口不變，所以施工時要考慮新設系統與老系統管道的合理連接。

　　7.1.3機組室內外機制冷劑管道的安裝：壓縮機排氣管的水平管段應有不小于1/100的坡度坡向冷凝器，嚴禁U型彎。管道的焊接、試壓、試漏、排污、試真空、保溫、加注制冷劑，應嚴格按施工規范及機器說明書要求進行。

　　7.1.4空調風管采用30mm厚鋁箔超細玻璃棉板保溫，具有保溫、防火效果好的優點。

　　7.2空調系統的調試

　　7.2.1空調系統風量的調整，風量的調整按系統進行，從系統最末端的支干管開始，調節每個支干管上的對開多葉調節閥，使每個房間的風量達到設計的要求，調整房間送回風口葉片的角度，使房間的氣流組織均勻。

　　7.2.2機組的調試設定參數見表5

　　表5

　　系統

　　編號

　　房間名稱及房號

　　送風量

　　（m3/h）

　　設定溫度（℃）

　　設定濕度（%RH）

　　蒸發器出口溫度（℃）

　　送風口

　　溫度（℃）

　　系統1

　　工程技術部106

　　1465

　　20±1.0

　　50±10

　　9.9

　　15

　　工程技術部107

　　2440

　　20±1.0

　　50±10

　　交流電壓室108

　　2635

　　20±1.0

　　50±10

　　磁通量室109

　　2391

　　20±1.0

　　50±10

　　直流儀器室110（內）

　　2560

　　20±0.5

　　50±10

　　系統2

　　電容室203內

　　1160

　　20±0.5

　　50±10

　　9.8

　　15

　　直流儀器室206(內)

　　1130

　　20±0.5

　　50±10

　　數字儀表室210

　　2693

　　20±1.0

　　50±10

　　交流阻抗室211(東)

　　2603

　　20±1.0

　　50±10

　　數字儀表室211(西)

　　2693

　　20±0.5

　　50±10

　　交流阻抗室212

　　1220

　　20±0.5

　　50±10

　　系統3

　　長度基線室103

　　8600

　　20±0.5

　　50±10

　　9.7

　　13

　　系統4

　　磁通基準室303

　　1587

　　20±1.0

　　50±10

　　9.7

　　14

　　電感室304

　　1420

　　20±1.0

　　50±10

　　交流電量室308

　　789

　　20±1.0

　　50±10

　　交流電量室309

　　1475

　　20±1.0

　　50±10

　　工程技術部310

　　1292

　　20±2.0

　　50±10

　　電磁測量室312

　　959

　　20±1.0

　　50±10

　　工程技術部318

　　2010

　　20±2.0

　　50±10

　　交流電量室319

　　1980

　　20±1.0

　　50±10

　　系統5

　　輔助室1

　　404

　　20±1.0

　　50±10

　　9.9

　　13

　　輔助室2

　　404

　　20±1.0

　　50±10

　　控制室

　　576

　　20±0.5

　　50±10

　　電阻測量室

　　1888

　　20±0.5

　　50±10

　　電壓測量室

　　1579

　　20±0.5

　　50±10

　　輔助室

　　749

　　20±1.0

　　50±10

　　系統6

　　電壓基準室

　　2800

　　20±0.2

　　50±10

　　9.7

　　17

　　電阻基準室

　　2800

　　20±0.2

　　50±10

　　系統7

　　電能基準室121

　　5600

　　20±0.5

　　50±10

　　9.7

　　15

　　高壓室122

　　4500

　　20±1.0

　　50±10

　　系統8

　　光頻控制室

　　662

　　20±1.0

　　50±10

　　9.7

　　15

　　試驗室1

　　1058

　　20±1.0

　　50±10

　　試驗室2

　　1058

　　20±0.5

　　50±10

　　試驗室3

　　1191

　　20±0.5

　　50±10

　　試驗室4

　　662

　　20±0.5

　　50±10

　　試驗室5

　　3969

　　20±0.5

　　50±10

　　7.3系統調試中出現的問題及解決方法

　　7.3.1系統5（20±0.5℃）電壓實驗室溫度高于設計值。

　　7.3.2系統6（20±0.2℃）北室溫度不均勻，達不到設計要求。

　　7.3.3系統7、系統8送風量較大，送風口風速較高，噪聲較大。

　　7.3.4經檢查分析以上系統出現問題的原因及解決方法：

　　系統5電壓實驗室回風管道風閥未全開，回風口部分被設備擋住，回風不暢。將閥門全部打開，設備移開。室內溫度很快達到設計值。

　　系統6電壓基準室、電阻基準室（20±0.2℃）二個房間內為原空調系統未變，房間內孔板送風，下部設三個回風口。北室室內有一臺恒溫油槽，油槽是一個不穩定的發熱源，時開時停，故室內溫度不均勻。另外回風口布置的不均勻，僅在室內一面墻的下部50%的長度處設3個回風口，并回風口部分被設備擋住，也是造成室內溫度不均勻的因素之一。如果要達到設計要求的精度（20±0.2℃），就必須將局部熱源移至室外，回風口均勻設置，回風暢通。

　　由于是改造項目，室內風管仍利用原系統風管，與新系統機組送風管連接，由于新系統設計風量比原系統大，故系統7、系統8送風道、送口風速較高，噪聲較大。在二個系統中增設二臺變頻器，根據系統實際調出最佳工況。

　　7.4系統檢測結果

　　7.4.1檢測依據：GB－2002《通風與空調工程施工及驗收規范》、設計施工圖。

　　7.4.2檢測儀器：智能型溫度自記儀，測量范圍－40～85℃，準確度±0.3℃；HM34型數字式溫濕度儀，測量范圍0～90％RH，準確度±2％RH；便攜式數據采集儀，0～40℃，準確度±0.1℃。

　　7.4.3檢測條件：各實驗室內設備均投入運行，空調系統連續運行24h以上，然后進行溫濕度測量；依據國家標準GB－2002的規定，20±0.5℃的房間在工作區布5個測點，連續采集8h以上的數據。20±0.2℃的房間在工作區布9個測點，連續采集24h以上的數據。

　　7.4.4檢測結果：對20±0.5℃的房間，每隔10min采集各測點的數據，取平均值，連續采集8h；對20±0.2℃的房間，每隔10min采集各測點的數據，取平均值，連續采集24h，其檢測結果見表6.

　　表6

　　空調系統編號

　　房間名稱

　　面積

　　（㎡）

　　溫度

　　（℃）

　　相對濕度

　　（％RH）

　　噪聲

　　dB(A)

　　系統1

　　直流儀器室

　　52.47

　　19.80～20.50

　　45.3～58.6

　　42

　　系統2

　　電容室

　　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

　　數字儀表

　　56.63

　　19.79～19.90

　　47.8～51.5

　　48.5

　　系統3

　　長度基線室

　　160.50

　　19.90～20.10

　　57.4～60.0

　　43

　　系統5

　　電壓測量室

　　32.76

　　19.8～20.40

　　46.6～48.9

　　58.5

　　電阻測量室

　　27.39

　　19.80～20.08

　　40.5～48.0

　　56

　　系統6

　　電阻基準室

　　20.50

　　19.8～20.10

　　46.4～48.7

　　56

　　電壓基準室

　　20.50

　　19.70～20.00

　　46.6～50.0

　　48

　　系統7

　　電能基準室

　　160.09

　　19.95～20.20

　　49.1～59.8

　　54.5

　　系統8

　　試驗室3

　　18.00

　　19.55～20.25

　　51.5～54.0

　　50

　　試驗室4

　　10.00

　　19.58～19.98

　　50.4～52.3

　　43

　　試驗室5

　　60.00

　　20.02～20.20

　　48.9～52.3

　　51

　　試驗室1

　　16.00

　　19.95～20.15

　　49.9～54.4

　　53

　　試驗室2

　　16.00

　　19.40～20.00

　　47.6～53.6

　　39

　　注：

　　1、表6僅列出房間溫度為20±0.5℃及20±0.2℃的房間檢測結果，其他房間溫濕度經檢測均高于設計要求值，故未列出。

　　2、以上為二次檢測的結果，第一次除系統6（20±0.2℃）及系統5電阻測量室（20±0.5℃）未達到標準，其他均達到恒溫恒濕精度的要求。經查找原因重新調試，第二次對系統6（20±0.2℃）及系統5電阻測量室（20±0.5℃）重新進行檢測合格。

　　8結束語

　　恒溫恒濕實驗室，采用直接蒸發式獨立的恒溫恒濕空調系統，具有系統簡單、便于調節、操作管理方便、節能等優點。在改造工程中，要根據實驗室的溫濕度精度要求合理劃分系統，盡可能將同精度要求的設在同一個系統。精度要求較高的房間，如20±0.2℃的房間和20±0.5℃的房間，應設獨立的空調系統。

　　為了滿足室內恒溫恒濕精度的要求，恒溫恒濕空調房間的換氣次數，要比普通空調換氣次數大，根據經驗，±2℃的恒溫室，換氣次數約10次/h;±1℃的恒溫室，換氣次數10～15次/h;±0.5℃的恒溫室，換氣次數＞15次/h；±0.2℃的恒溫室，換氣次數＞30次/h。

　　氣流組織設計也是影響恒溫室精度的主要因素之一，在高精度的恒溫恒濕室內設計氣流組織，應考慮以下原則：合理的氣流組織流程，充分發揮送風氣流的冷卻或加熱作用；建立一個穩定均勻的溫度場，以保證在氣流到達工作區時，其平均溫度與工作區的溫度差不超過允許的溫度波動值；氣流到達工作區時，其流動速度在0.25m/s左右。±0.2℃及±0.5℃高精度的恒溫恒濕室，采用全孔板和局部孔板送風，下部均勻回風，效果較好。

　　對±0.2℃及±0.5℃高精度的恒溫恒濕室，以及同一個空調系統幾個房間要求不同的溫度，采用恒溫恒濕空調機組時。系統設計需在風管末端設微調電加熱器，根據房間溫度不同要求，分別選用調功器無級控制。

　　該恒溫恒濕實驗室經過一年多的實際運行，效果良好，達到了設計要求。