智能楼宇课程设计报告

智能楼宇课程设计报告

学号：090603113

姓名：陈仁稀

班级：自动化

2012/11/20

空调热湿处理设计

一.方案选择

1.空调的热湿处理大致分为两种：热湿联合处理和温湿度独立控制。

现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题：（1）热湿联合处理的能

源浪费。由于采用冷凝除湿方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室

内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6oC的露

点温度需要约7oC的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7oC的冷冻水、

房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5oC的原因。在空调系

统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的

热量却与除湿一起共用5~7oC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位

上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，

但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费与损失。（2）

难以适应热湿比的变化。（3）室内空气品质问题。大多数空调依靠空气

通过冷表面对空气进行降温除湿，这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产

生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的最好场所。空调

系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起健康问题的主要原因（4）室内

末端装置的问题。为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就

要求有较大的循环通风量（5）输配能耗的问题。为了完成室内环境控

制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。在中央

空调系统中，风机、水泵消耗了40~70%的整个空调系统的电耗。在常

规中央空调系统中，多采用全空气系统的形式。所有的冷量全部用空气

来传送，导致输配效率很低。

2.温湿度独立控制空调系统的基本组成为：

（1）处理显热的系统与处理潜热的系统，两个系统独立调节分别控制室内的温度与湿度。处理显热的系统包括：高温冷源、余热消除末

端装置，采用水作为输送媒介。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，

因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的7oC，

而是提高到18oC左右，从而为天然冷源的使用提供了条件，即使采用

机械制冷方式，制冷机的性能系数也有大幅度的提高。余热消除末端装

置可以采用辐射板、干式风机盘管等多种形式，由于供水的温度高于室内空气的露点温度，因而不存在结露的危险。处理潜热的系统，同时承担去除室内CO2、异味，以保证室内空气质量的任务。此系统由新风处理机组、送风末端装置组成，采用新风作为能量输送的媒介。在处理潜热的系统中，由于不需要处理温度，因而湿度的处理可能有新的节能高效方法。

（2）在温湿度独立控制空调系统中，采用新风承担排除室内余湿、CO2、室内异味，保证室内空气质量的任务。一般来说，这些排湿，排有害气体的负荷仅随室内人员数量而变化，因此可采用变风量方式，根据室内空气的湿度或CO2浓度调节风量。由于仅是为了满足新风和湿度的要求，如果人均风量40 m3/hr，每人5平方米面积，则换气次数只在2~3次/hr，远小于变风量系统的风量。这部分空气可通过置换送风的方式从下侧或地面送出，也可采用个性化送风方式直接将新风送入人体活动区。而室内的显热则通过另外的系统来排除（或补充）。由于这时只需要排除显热，就可以用较高温度的冷源通过辐射、对流等多种方式实现。当室内设定温度为25℃时，采用屋顶或垂直表面辐射方式，即使平均冷水温度为20℃，每平米辐射表面仍可排除显热40 W/m2，已基本可满足多数类型建筑排除围护结构和室内设备发热量的要求。由于水温一直高于室内露点温度，因此不存在结露的危险和排凝水的要求。

（3）此外，还可以采用干式风机盘管通入高温冷水排除显热。由于不存在凝水问题，干式风机盘管可采用完全不同的结构和安装方式。这可使风机盘管成本和安装费大幅度降低，并且不再占用吊顶空间。这种末端方式在冬季可完全不改变新风送风参数，仍由其承担室内湿度和CO2的控制。辐射板或干式风机盘管则通入热水，变供冷为供热，继续维持室温。与变风量系统相比，这种系统实现了室内温度和湿度的分别控制。尤其实现了新风量随人员数量同步增减。从而避免了变风量系统冬季人员增加，热负荷降低，新风量也随之降低的问题。与目前的风机盘管加新风方式比较，免去了凝水盘和凝水排除系统。彻底消除了实际工程中经常出现问题的这一隐患。同时由于不再存在潮湿表面，根除了

滋生霉菌的温床，可有效改善室内空气品质。由于室内相对湿度可一直维持在60%以下，较高的室温（26℃）就可以达到热舒适要求。这就避免了由于相对湿度太高，只得把室温降低（甚至到20℃），以维持舒适要求的问题。既降低了运行能耗，还减少了由于室内外温差过大造成的热冲击对健康的危害。

二．热湿交换设备的种类及其热湿交换原理

1.种类：直接接触式和表面式

表面式原理图

直接热处理原理图

2.设备

（1）表面式换热器

（2）肋管式换热器

三．系统组成及原理

1. 系统组成硬件主要有按键电路，发光二极管显示电路，单片机最小系统，LCD液晶显示电路，DHT11温湿度传感器电路，电源电路。系统主要要完成对温度湿度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对温度湿度的控制。本系统采用DHT11作为检测温湿度器件，外部温度湿度信号经DHT11将输入的模拟信号转换成8位的数字信号，通过并口传送到单片机系统( AT89C52) ，单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过LCD1602将温度显示出来；同时单片机系统还将完成键盘扫描、按键温度设定、超温，湿度报警等程序的处理，将处理的温，湿度信号与系统设定设定值比较，形成可以由蜂鸣器和发光二极管显示温湿度是否超出范围，从而实现智能化。

2 系统工作原理

系统设计的目的就是对环境的温湿度值的控制，硬件主要包括发光二极管电路，单片机最小系统，按键电路，LCD液晶电路，DHT11温湿度电路，蜂鸣器报警电路，及电源电路。我在这介绍几个重要的电路：

（1）发光二极管电路：发光二极管的作用是显示反映环境温湿度值是否在设定值范围的具体显示，这样就可以通过四个不同的发光二极管的发光状况来看出温湿度大概具体的值范围，这样有利于我们更方便控制温湿度值。

（2）按键电路：我这用8个按钮的作用就是改变设定的温湿度上限下限值，按键两个一组改变一个值的大小，一个是递加的作用，一个递减的作用。从而实现设计的人性化。

（3）LCD液晶电路：在这个设计，由于需要显示环境温湿度值和设定的温湿度上限下限值，再说需要显示的数据较多，所以我选择液晶1602显示器。通过液晶显示器可以准确方便随时了解现在的温湿度值和设定值。

（4）DHT11温湿度传感器电路：这个设计需要检测温湿度值，所以需要一个电路来检测温湿度值，在选择传感器时，由于DHT11具有同时检测温湿度值的功能，而且连接电路简单便捷，所以DHT11是我最好的选择了。

（5）蜂鸣器电路：当温湿度过高或者过低时，需要报警功能，我选用一种方便便宜的元件蜂鸣器，由于单片机引脚电流过小，然而驱动蜂鸣器需要一个的

电流，需要放大电流，所以我选择NPN三极管来放大电流，单片机引脚低电平驱动蜂鸣器报警。（6）电源电路：正常情况下，一般电压都是220V交流电压，然而设计需要+5V直流电压，所以需要一个电源电路来转换成需要的电源。我选用一种变压器先把220V变成9V电压，通过桥式整流把交流转变成直流，再通过电容滤波及7805稳压，最后转变成需要的+5V直流电源。

3.系统硬件电路设计

压缩机制冷剂

图4 系统总电路

四. 软件设计

程序是从定义变量，数组及其他开始，后再对一些元件进行初始化，当判断这些元件初始化成功，可以正常工作时，然后开始对温湿度进行不停的检测，单片机不停的对温湿度传感器进行读取数据，又不停的传送给液晶显示器来显示当前温湿度，后再与设定的温湿度值进行值大小比较，当出现温湿度超过设定值时，通过发光二极管和蜂鸣器来提醒报警。程序不停的对温湿度进行检测，读取，显示，比较，程序进行死循环。

图3 软件流程图