某办公楼变频空调系统设计
摘要本设计是为无锡市某办公综合大楼设计中央空调系统。本文作者从设计要求、建筑物概况、房间负荷计算以及主要机型的选择等方面详细介绍了设计过程。通过对无锡某办公大楼中央空调的设计，从而仔细说明了美的中央空调系统的整个设计步骤，具有很高的使用价值和参考价值，对于了解现今社会中被广泛使用的中央空调系统有很大的帮助。
关键词 变频空调系统 负荷计算 机器选型
课题需要完成的任务：
1、设计条件
（1）夏季：干球温度35℃ 、湿球温度28.3℃、相对湿度70%
冬季：干球温度－6℃ 、湿球温度－8℃、相对湿度60%
设计要求参数：夏、冬季：温度：25±2℃ 相对湿度：60%±5
（2）室外气象参数：根据建筑所在地点，查有关规范、手册确定。
（3）能源条件：天然气、市政蒸汽（饱和蒸汽，0.6MPa）。
（4）冷热源:根据当地的能源条件经技术、节能、经济、环保等因素综合比较确定，其中室外机组应计算部分负荷能性能系数（IPLV）。
2、设计要求
（1）负荷计算: 应逐时计算；
（2）新风量计算: 应满足国家规范要求的卫生标准；
（3）通风量计算:满足卫生标准或工艺要求的换气次数；
二、 图纸及实物内容：
1．图纸
（1）空调系统平面图 1张
（2）系统平面图 3张
（3）系统配置图 2张
2．实物内容：毕业设计论文一份，要求字数在20000字以上
目录
摘要 …………………………………………………………………………… Ⅰ
毕业实践任务书 …………………………………………………………… Ⅱ
关键词 ………………………………………………………………………… Ⅲ
前言 …………………………………………………………………………… Ⅳ
第一章 变频空调简介
第一节 变频空调系统
一、 变频空调的概念 ………………………………………………… 1
二、 变频空调的控制原理及主要特点 ………………………………… 1
三、 变频空调制冷系统组成 …………………………………………… 2
四、 变频空调的分类和区别……………………………………………… 2
五、 变频空调对传统空调的优缺点和特点……………………………… 2
第二节 变频空调器分析
一、 变频空调器分析…………………………………………………………4
二、 变频空调器的主要特点…………………………………………………4
三、 变频空调器控制系统……………………………………………………4
四、 变频压缩机的性能………………………………………………………5
五、 变频空调器的选购、使用与节电因素…………………………………5
六、 变频空调器的维修与故障分析…………………………………………6
第三节 室内外机的形式和容量的确定
一、 室内外机设计流程介绍 ……………………………………………8
二、 设计条件确定和冷热负荷计算 ……………………………………8
三、 室内机容量和形式 …………………………………………………10
四、 根据室内机容量综合选择相应的室外机 ……………………… 10
第二章 空调方案确定
第一节 设计说明
一、 设计内容……………………………………………………………… 12
二、 设计概况…………………………………………………………… 12
三、 设计方案 ………………………………………………………………12
四、 工程概况………………………………………………………………12
五、 设计参数 …………………………………………………………… 13
六、 多联机空调系统与传统水系统中央空调优缺点比较……………… 14
第三章 个房间空调设计计算
一、 个房间室内冷负荷计算………………………………………………20
二、 个房间室内冷负荷汇总………………………………………………23
第四章 设备选型
一、 室内机的选型…………………………………………………………24
二、 室外机的选型……………………………………………………… 25
第五章设备的管路布置
第一节、 室内外机选型 冷媒配管选型 追加冷媒计算
一、 配管在室内外机的选型…………………………………………… 26
二、 追加制冷剂的计算………………………………………………… 28
结束语………………………………………………………………………… 29
致谢 ……………………………………………………………………………30
参考文献……………………………………………………………………… 31
前 言
第一章 变频空调简介
第一节 变频空调的系统
一、 变频空调的概念
一般空调机由于电源频率50Hz是固定的，所以压缩机的转速是固定的，也就是被称为“空调机血液”的冷媒（氟利昂）的循环是恒量的，在一定时间内冷媒的循环量越大，空调机的输出功率就越高。也就是说，压缩机的转速决定了空调机的输出功率。而变频空调是一种使用变频压缩机和模糊控制技术的空调器，能根据室内气温的变化，调节制冷速度。具有低噪音、耗能低等特点。一个15平方米的房间，变频空调比定频式调温速度快6－10分钟。达到设定温度后，变频空调又能以仅为定频空调10％的功率低速运转，以调节温度细微损耗，维持恒温状态。试验显示，较之定频空调，变频空调噪音低5－6分贝，寿命长5－8年，是空调市场未来的发展方向。
变频空调是相对普通空调来讲的,普通空调的压缩电机采用交流异步电机，转速不变，50HZ时转速约为2880r/min。而变频空调是先把220V、50HZ的单相交流电转变成为三相变频交流电(25~118HZ，56~160)，供给压缩机，通过频率变化来调节压缩机转速，使制冷量连续变化，适应空调负荷的需要。
二、 变频空调的控制原理及主要特点
变频空调与普通空调器或称定转速空调器的主要区别是前者增加了变频器。变频空调的微电脑随时收集室内环境的有关信息与内部的设定值比较，经运算处理输出控制信号。交流变频空调的工作原理是把工频交流电转换为直流电源，并把它送到功率模块(大功率晶体管开关组合);同时模块受微电脑送来的控制信号控制，输出频率可调的交变电源(合成波形近似正弦波)，使压缩机电机的转速随电源频率的变化作相应的变化，从而控制压缩机的排量，调节制冷量或制热量。直流变频空调同样把工频交流电转换为直流电源，并送至功率模块，模块同样受微电脑送来的控制信号控制，所不同的是模块输出受控的直流电源(无逆变环节)送至压缩机的直流电机，控制压缩机的排量，因此直流变频空调更省电，噪声更小。变频空调的压缩机由变频电机拖动，电源变频器输出频率变化的交流电给电动机，使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化，最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制。为了配合制冷量的连续变化，制冷系统中采用了电子膨胀阀，由脉冲电机开关阀芯，快速控制进入蒸发器的制冷剂流量。
其主要特点为: 变频器能使压缩机电动机的转速无级连续可调，其转速是根据室内空调负荷而成比例变化的，当室内需要急速降温(或急速升温)，空调负荷加大时，压缩机转速就加快，制冷量(或制热量)就按比例增加，当达到设定温度时，随即处于低速运转维持室温基本不变。变频空调的节流是运用电子膨胀阀控制流量，它的室外微处理器可以根据设在膨胀阀进出口、压缩机中气管处的温度传感器收集的信息来控制阀门的开启度，随时改变制冷剂的流量。压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应，使蒸发器的能力得到最大限度的发挥。同时，由于采用了电子膨胀阀作为节流元件，化霜时不停机，利用压缩机排气的热量先向室内供热，余下热量送到室外，将换热器翅片上的霜融化。变频空调将逐步取代传统的定转速空调，成为空调控制技术发展的主流。变频技术已从交流式向直流式转化，控制技术由PWM(脉冲宽度调制)发展为PAM(脉冲振幅调制)。采用PWM控制方式的压缩机转速受到上限转速的限制，一般不超过7000转/分，而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这样大大提高了制冷和低温下的制冷能力。
三、 变频空调制冷系统组成
变频空调由压缩机、蒸发器、冷凝器、电磁四通阀、电子膨胀阀、除霜阀、双毛细管等部件组成(如下图二)，工作时，空调器根据空调房间的需要，自动控制变频器输出频率较高的交流电，使电动机的转速加快，压缩机的制冷量加大，达到快速制冷或制热的目的，相反，当房间的制冷或制热量较小时，压缩机以正常速度或较低速度运转，因此，变频空调具有连续的制冷量调节，使得房间的温度波动较小。在压缩机工作过程中，微电脑系统控制变频压缩机的同时，控制电子膨胀阀的开启度，保持适当的制冷剂流量，从而直接改变蒸发器中制冷剂的流量使其状态发生改变，压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应，压缩机的排气量与膨胀阀的供液量相对应，使过热度不至于太大，使蒸发器的能力得到最大限度的发挥，从而使制冷系统实现最高效率的控制。
四、 变频空调的分类和区别
变频空调按照工作原理可以分为交流变频和直流变转速两类，直流变频空调只是俗称罢了。直流电路的两个电极的极性是固定不变的，电流只有一个流向，不会发生交变，根本无频率可言。谈何变频?采用的直流调速技术要远远优于调频技术，直流变转速是正确的叫法。有关DC直流变转速空调和AC变频空调的简单区别:直流调速只经过一次电压转换，所以能源损耗比调频调速要小。另外，由于这种直流电机的转子是永磁的，又省却了三相交流异步电机的转子电流消耗。所以，它从电网电源到电动机这一段的功率因数要比调频调速方式高，节省了一定的能量。
五 变频空调的优缺点
一、 变频空调对传统空调的优缺点和特点
变频/变转速空调器相对于传统空调器来讲，主要有5大特点:
● 启动电流低，故不存在启动电流对电网和对电度表的冲击，也减少了对室内其它正在使用的家用电器的脉冲干扰影响。
● 低温运行性能好，制暖性能明显优于传统空调器。
● 控温波动小，避免了传统空调器采用的开/ 停运转控制方法易造成的室内温度上下波动大 、感觉不舒服的缺陷。
● 电网电压适应性强，相比较传统空调器，有些变频空调器能在较宽电压范围内工作。有的甚至在低于187V时也能运行自如。
● 控温速度快，能迅速将房间带入控温范围。
变频空调器与定频空调器的比较
表1
序号 项目 定频空调器 变频空调器
1 适应负荷的能力 不能自动适应负荷变化 自动适应负荷变化
2 温控的精度 开关控制，温度波动范围达2°C 降频控制，温度波动范围达1°C
3 启动性能 启动电流大于额定电流 软启动，启动电流小
4 节能性 开关控制，不省电 自动以低频维持，省电30%]
5 低电压运转性能 180V以下很难运转 低至150也可正常运转
6 制冷、制热速度 慢 快
7 热冷比 小于120% 大于140%
8 低温制热效果 0°C以下效果差 -10°C时效果仍好
9 化霜性能 差 准确而快速，只需常规空调一半的时间
10 除湿性能 定时开关控制，除湿时有冷感 低频运转，只除湿不降温，健康除湿
11 满负荷运转 无此功能 自动以高频强劲运转
12 保护功能 简单 全面
13 制动控制性能 简单 智能模糊变频控制
第二节 变频空调器分析
一、变频空调器分析
变频空调器有交流变频和直流变频2种。
交流变频空调器的工作原理是把工频市电转换为直流电源，再经逆变并把它送到功率块（晶体管开关等组合）；同时模块受微电脑送来的控制信号控制，输出频率可变的电源（合成波形近似正弦波），使压缩机电动机的转速随电源频率的变化做相应的改变，从而控制压缩机的排气量，调节制冷量和制热量。
直流变频空调器同样是把工频市电转换为直流电源，并送至功率模块，模块同样受微电脑送来的控制信号控制，所不同的是模块输出的是电压可变的直流电源（这里没有逆变过程），此直流电源送至压缩机的直流电机，控制压缩机排量。由于压缩机使用了直流电机，使空调器更节电，噪声更小。严格的讲“直流变频空调器”应该称“全直流变频空调器”。
二、 变频空调器的主要特点
（1）变频器能使压缩机电动机的转速变化达到连续的容量控制，而压缩机电动机的转速是根据室内空调器负载而成比例变化的。
（2）当室内需要急速降温（或急速升温）、室内空调器负载加大时，压缩机转速就加快，制冷量（或制热量）就按比例增加；当到达设定温度时，随即处于低速运转，维持室温基本不变。
（3）变频空调器的节流是运用电子膨胀阀控制流量的方式，它能使变频压缩机的优点得到充分发挥。电子膨胀阀节流的变频空调器，它的室外微处理可以根据设在膨胀阀进出口、压缩机吸气管多处的温度传感器收集的信息来控制阀门的开启度，随时改变制冷剂的流量。压缩机的转数与膨胀阀的开启度相对应，使压缩机的输送量与通过阀的供液量想适应，使蒸发器的能力得到最大限度的发挥，从而实现制冷系统的高效率的最佳控制。
（4）采用电子膨胀阀作为节流元件的另一突出特点是：化霜时不停机，利用压缩机排气的热量先向室内供热，余下的热量输送到室外机，将换热器翅片上的霜融化。
三、 变频空调器控制系统
变频技术已从交流式向直流式方向进化，控制技术由脉冲宽度调制（PWM）发展为脉冲振幅调制（PAM）。根据空调器发展趋势，由于采用PWM控制方式的压缩机转速受到上限转速限制，一般不超过5000r/min，而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1.5倍左右，这大大提高了制冷和低温下的制热能力，所以采用PAM控制方式的变频空调器是2005年国内、国外空调器的发展主流，上海日立公司首先将直流技术应用在家用空调器上，并称为完全直流变转速空调器（专利）。
1. 采用变频技术时，仅需定频机1/3的时间即可达到设定温度。
2. 变频空调器温差常保持在1℃左右，定频空调机温差波动常大于2.5℃。
