实验楼恒温恒湿空调工程设计、安装及调试

实验楼恒温恒湿空调工程设计、安装及调试

　　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。

　　2.1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）

　　

　　

　　8600

　　

　　5600

　　5600

　　

　　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℃。

　　3.1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选用七台安诗曼公司生产的风冷恒温恒湿空调机组；系统8选用一台安诗曼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。

　　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。

　　5.1空调冷热源采用安诗曼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。

　　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。

　　7.1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：GB－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GB－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。

　　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。