2024年7月4日发(作者：小户型复式楼装修样板房)
２０１０年第１期
（总第１２５期）
大众科技
ＤＡＺＨｏＮＧ ＫＥＪ
Ｎｏ．１。２０１０
（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ Ｎｏ．１２５）
南宁某灵长目
空调设计
覃振东 陈捷 肖睿书
（广西华蓝设计（集团）有限公司，广西南宁５３００１１）
【摘要】介绍了南宁某灵长目动物房空调通风系统的设计，诸如房间气流组织、压差等级控制、新风换气以及热回收等
内容，可供类似项目空调设计人员参考。
【关键词】动物房；空调设计；
气流组织；压差等级；新风换气；
热回收
【中图分类号】ＴＵ８３
【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１１５１（２０１０）０１—０１３６—０１
全热交换机组安装于屋顶，分层设置，每层一台，通过
竖井接至每一层。新风换气流程见图１。
（一）前言
本项目为南宁某生物实验综合楼灵长目动物房，主要功
能为猴子饲养及简单实验及手术等。综合楼共四层，一至三
层主要为猴子饲养房间，四层为手术室及术后观察饲养房。
建筑高度为２１．３ｍ，动物房部分建筑面积为２０００ ｍ 。
动物房根据业主要求取室内温度２１￣２５￣Ｃ，换气次数
１Ｏ～１５次设计，并保持微负压。手术室室内温度与换气次数
取值与动物房相同，但必须保持微正压。
（二）空调系统设计
根据计算，冷负荷为６００ｋＷ。冷源采用风冷热泵机组，末
端采用风机盘管系统。新风采用组合式全热回收新风换气机。
风冷热泵、组合式全热回收新风换气机及动物房内的风机盘
管均设备用。
１．风冷热泵系统：计算总冷负荷为６００ｋＷ，选用２台制冷
量为６４８ｋＷ的风冷热泵机组，～用一备。制冷工质为
ＨＦＣ－４０７Ｃ，设计冷冻供回水温度为７／１２℃。风冷热泵机、水
泵、膨胀水箱等均设在屋顶。空调冷冻水系统采用二管制闭
式循环一次泵系统，每台风冷热泵机组配一台立式水泵，采
用膨胀水箱保持恒压。根据本工程的实际情况，冷冻水系统
只设一个环路，异程布置，末端风机盘管回水管安装动态平
衡电动二通阀控制水力平衡。
２．风机盘管系统：末端房间全部采用风机盘管系统，动
物房内的风机盘管均设备用。
３．新风系统：一至四层每层各设置一台组合式全热回收
新风换气机组，每层均设备用机组，根据建筑布局将全部设
备设置在屋顶。安装在屋顶的组合式全热回收新风换气机在
施工完毕后由建筑设遮风挡雨装置。
图１新风换气流程
２．动物房压差分布：人员活动区域保持１５￣２０Ｐａ正压，
动物房保持一５Ｐａ负压。在满足房间所需换气次数前提下，根
据压差确定送排风换气次数差，可按表１计算：
表１
室内正压值
（Ｐａ）
无外窗房间送排风换
气次数差（次）
有外宙密闭性好房间
送排风换气次数差
（次）
Ｏ ７
有外窗密闭性较差房
间送捧风换气次数差
（次）
０ ９
ｌ ５
Ｉ５ ｊ ８ ２ ２
３ ６
３．动物房的室内卫生条件要求较高，设计在新风入口设
初效过滤器和中效过滤器两道过滤装置，同时，在房间内风
机盘管回风口采用电子净化风口。排风管道高出屋面３ｍ，以
防止排出的废气产生２次污染。
（三）动物房空调设计特点
１．动物房室内设计温度较低，换气较高，若采用全空气
系统，会导致送风量大大高于普通空调系统，考虑到动物房
并非每一间都会放满猴子，全空气系统难以调节各房间的负
荷，因此从节约能耗、使用灵活方面综合考虑后采用全热交
换机组＋风机盘管系统，全热交换机组采用热回收以节约能
耗。
（四）全热交换机的节能分析
经计算一层及四层的全热交换机组的风量为１５０００ｍ。／ｈ，
二层及三层的全热交换机组的风量为２００００ｍ。／ｈ。送入室内总
新风量：７００００ｍ。／ｈ，总排风量：７００００ｍ ／ｈ。
南宁春末至初冬４至ｌ１月空调时间长达８个月，地处亚
热带的本市气象条件取值：室外日平均温度：３０．３℃，平均
相对湿度为７０％。室内设计温度为２３℃，相对湿度为６０％。据
此计算炎热季节日平均热回收的能量如下：（下转第１１３页）
【收稿日期】２００９—１０—２１
【作者简介】覃振东，供职于广西华蓝设计（集团）有限公司。
．
１３６．
Ｋｉ：积分常数（范围：
０～９９９９，相当于０．００～
９９．９９Ｒｅｐｅａｔｓ／Ｍｉｎｕｔｅ）
熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整ＰＩＤ的大小。
（五）结束语
１．经验总结。Ｐ是解决幅值震荡，Ｐ大了会出现幅值震荡
的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；Ｉ是解决动
作响应的速度快慢的，Ｉ大了响应速度慢，反之则快；Ｄ是消
除静态误差的，一般Ｄ设置都比较小，甚至设置为０，而且对
系统影响比较小。
２．最佳ＰＩＤ整定值。ＰＩＤ参数是根据控制对象的惯量来确
Ｔｄ：微积分时间常数（范围：０～９９９９，相当于０．００～
９９．９９Ｍｉｎｕｔｅ）
ＰＶｎ：“ｎ”时的过程变数值
ＰＶｎ ｌ：“ｎ”时的上次过程变数值
Ｗｓ：ＰＩＤ运算的间隔时间（范围：１￣３０００，单位：０．Ｏ１Ｓ）
Ｂｉａｓ：偏置输出量（范围：１～１６３８３）
２．工程整定方法。它主要依赖工程经验，直接在控制系
统的试验中进行，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法，
这三种方法的共同点是通过试验，然后按照工程经验公式对
控制器参数进行整定，但无论采用那一种方法所得到的控制
器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
（１）临界比例法。用临界比例法进行ＰＩＤ控制器参数整
定的步骤如下：１）预选择一个足够短的采样周期让系统工作。
２）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临
界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期。３）在一
定的控制度下通过公式计算得到ＰＩＤ控制器的参数。
（２）经验法。根据运行经验，确定一组调节器参数，并
将系统投入闭环运行，然后改变调节器的给定值，观察被调
量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，
则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样
反复试验，直到满意为止。下面是用经验法整定ＰＩＤ调节器
的步骤：１）让调节器参数积分系数ＳＯ－Ｏ，实际微分系数ｋ＝Ｏ，
控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数Ｓｌ，让扰动
信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程
为止。２）取ＬＬ￣，Ｊ系数ｓｌ为当前的值乘以０．８３，由小到大增
加积分系数Ｓ０，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意
的控制过程。３）积分系数ｓＯ保持不变，改变Ｌｋｉ￣ｌ，系数ｓ１，
观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为
止。否则，将原比例系数Ｓ１增大一些，再调整积分系数Ｓ０，
力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系
数Ｓ１和积分系数ＳＯ为止。４）引入适当的实际微分系数ｋ和
实际微分时间ＴＤ，此时可适当增大ＬＬｉ￣，Ｊ系数Ｓ１和积分系数
ＳＯ。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到
控制过程满意为止。ＰＩＤ参数的设定是靠经验和对控制对象的
定的，对焚烧炉温度控制系统之ＰＩＤ参数整定，我们通过理
论计算、经验值并结合现场调试，最后修正为：Ｐ在０．６～０．９
之间，Ｉ＝１３５０，Ｄ＝Ｏ。
３．实际效果。焚烧炉温度ＰＩＤ控制参数整定后，焚烧炉
温度实际测量值与设定值（８００￣Ｃ）相差不超过３＂Ｃ，实际测量
值曲线与设定值曲线跟踪及时到位，完全达到原设计要求。
ｎ
’
＾
ｆ１ ｙ ｉ ｕ
＼ ｎ ＼ｈ
ＬＪ ｙ Ｖ
时间（ｓ）
图１ ＰＩＤ整定前燃烧炉温度曲线 图２ ＰＩＤ整定后燃烧炉温度曲线
【参考文献】
【１１ Ｍａｘｏｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ—Ｏｖｅｎｐａｋ
ＶＥＮＰＡＫ￣４００１Ｐ］，美国，２００５．
工业出版社．２００９．
Ｂｕｍｅｒ
【２］花景新．燃气工程管理与技术丛书燃气应用技术【Ｍ】．化学
［３］Ｃｏｍｉｎｏｓ＆Ｍｕｎｍ Ｎ．ＰＩＤ ｃｏｎｔｏｌｒｌｅｒｓ：ｒｅｃｅｎｔ ｔｕｍｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎ ｔＯ ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ．—ＩＥＥ—Ｅ Ｐｒｏｃｅｅ（】ｉｒ１ 一Ｃｏｎｍａｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ
ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ，２００２，ｖｏｔ（１）：４６—５３．
［４］刘金琨．先进ＰＩＤ控制及其ＭＡＴＬＡＢ仿真［ＭＩ．北京：电子工
业出版社．２００３．
ｆ５】姚振群，杨东方．ＰＬＣ闭环控制系统中ＰＩＤ控制器的实现ＵＪ ．
现代机械，２００５（４）：６４—６６．
（上接第１３６页）
用全热交换系统，新风与排风进行热交换（热回收率７０％
计算）：
Ｔ１＝（ｈ 一ｈ ）／（ｈｌ－ｈ。）×１００％
（五）结语
１．在国外，此类项目的空调系统 一般采用变风量全空气
系统，如果采用这种系统，则要求使用大量的电动调节阀和
精确的自动控制仪表，初期投资将会大大提高，同时对智能
化管理也提出极高的要求，目前尚不适合地处亚热带的桂南
区情。
２．在华北地区有些项目采用直流式令空气系统，其优点
是可以完全防止二次污染，有效改善动物房间内的空气质量。
缺点也同样明显，低温送风量大，能耗高，冷量损失也较大。
３．本设计采用新风换热器＋风机盘管系统，在保证动物房
换气次数较高的前提下，降低了空调系统的能耗，同时使用
灵活，便于根据动物数量的多少灵活控制动物房内空调的开
关，达到节约能源和降低运行费用的目的。
其中，ｒ１为全热交换率，ｈ 为室外空气焓值，ｈｚ为全热交
换后送入室内的空气焓值，ｈ。为室内空气的焓值。（ｈｌ－ｈｚ）为
全热交换所回收的能量。
查焓湿图可得ｈｉ＝８０．９９（ｋＪ／ｋｇ），ｈ。＝５０．７９（ｋＪ／ｋｇ）
（ｈ －ｈ ）＝ｒｌ×（ｈｌ－ｈ ）／１００％－７０％（８Ｏ．９９—５０．７９）
／１００％＝２１．１４（ｋＪ／ｋｇ）
在７００００ ｍ。／ｈ的送排风量工况下，炎热季节一一天所能回
收的换算功率为
Ｑ－７００００×１．２×２１．１４／３６００＝４９３（ｋＷ）
本系统选用的风冷热泵机组能效比ＣＯＰ ３．６，利用全热交
换机组进行热回收，相当于可节约电源输入功率为：电功率
＝０／３．６－４９３／３．６＝１３７（ｋＷ）
【参考文献】
【１】ＧＢ ５００１９—２００３，采暖通风与空气调节设计规范ｆｓ】
【２】ＧＢ １４５５４－９３，恶臭污染物排放标准【ｓ】．
【３】ＧＢ ５０１８９—２００５，公共建筑节能设计标准［ｓ】．
【４】陆耀庆．实用供热空调设计手册（第二版）【ｓ】．
以每ｋＷ・ｈ电量按１元计费，炎热季节运行一日所节约
的电费：１３７×２４×１－３２８８（元）；８个月合计：３２８８×
２４４＝８０００００（元）＝８０万元。
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１ｌ３．
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