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《暖通专业实验》讲义

建筑环境与设备工程专业实验

实验指导书

大理理工大学建设工程学部

建筑环境与设备工程2008级

2011年10月

目录

课程简介及实验大纲3

1.学时、学分3

2.实验教学目的3

3.实验课程内容与学时分配3

4.教学方法和组织形式4

5.教学要求6

6.成绩评定6

7.使用教材、主要参考书7

附1《建筑环境与设备工程》专业实验

（1）评分标准表7

附3实验报告格式内容模板9

实验指导书11

实验

（1）实验项目一览表11

实验

（1）项目引介11

1．空调系统现场识图11

2．土壤源热泵空调系统运行调试12

3．空调系统自动化运行管理与故障诊断12

实验

（2）备选实验项目一览表14

实验

（2）备选项目引介15

1.空气处理系统风量平衡实验15

2.水源热泵机组性能实验16

3.水泵运行调节特性分析16

4.风机盘管实际运行特性测试及控制16

5.组合式空气处理机的性能检定17

6.室内环境的人工控制17

7.室内气流组织与分布室内污染物浓度的鉴定18

部分参考资料19

1.空调实验系统操作说明19

2.控制程序范例22

3.基本测试仪器仪表清单24

4.学科实验平台介绍26

课程简介及实验大纲

1.学时、学分

实验课程性质：

必修

课程总学时：

24实验学时：

20课程总学分：

1

必做实验项目数：

3选做实验项目数：

1

注：

由专业实验一和专业实验二两部分总成，总计授课时间一学年。

2.实验教学目的

本专业实验以“注重工程化能力训练、培养个性化创新人才”为实验教学目标，涉及制冷技术、暖通空调、建筑设备自动化、施工组织与管理等多门专业课。

在系统学习各门专业理论课程的基础上,通过本专业实验深化学生对本专业知识的系统性理解与掌握，并使学生将专业知识与实践很好地结合起来,培养学生利用所学的专业知识分析解决实际问题的能力。

同时在实验动手过程中掌握暖通空调系统运行调试检测的专业技能，帮助同学们在将来的工作中能够更快的进入角色。

本课程需要掌握的基本内容有：

1、暖通空调系统现场识图。

掌握系统基本原理，认识掌握相关各类设备及其功能，能够根据中央空调机房等实地现场通过观察认识系统各个组成部件及设备，并能准确勾勒出系统形式原理，及系统特征。

2、中央空调系统的运行及故障诊断。

熟练掌握暖通空调领域中典型设备与系统的性能特点、运行和自动控制等基本知识，以及建筑物室内人工环境的控制理论与方法等。

学会能够“安全、有效、节能”的启动和停止全套中央空调系统，并能针对运行过程中的发生的故障学会排查解除。

3、暖通空调系统的检测调试。

掌握包括温度、湿度、流速、流量、压力等参数的测试手段，通过系统中这些热工参数的情况，对系统运行过程中的问题进行分析判断，进而针对某一特定问题开展研究探索。

在教学实践过程中，贯彻“变教为导、变学为悟”理念，采用项目管理的组织形式，实施开放式的实验教学组织模式，为同学们搭建一个发挥自己的舞台，突出学生主体地位，在完成学习任务同时，需要思考如何进行团队工作，学习有效的进行组织计划，沟通协作等。

实验教学过程中通过独立思考、自主学习，团队合作等，达到综合素质的训练的目的，实现精英教育的培养目标。

3.实验课程内容与学时分配

本实验课程在一年内完成，首先通过专业实验

（一）的3个必修实验项目从整个空调系统的认识和识别出发、掌握其系统原理、掌握其运行调节使用、掌握其自动化及测试系统的使用了解系统运行的特点，能够达到通过实际手动和自动操作，运行管理本实验室土壤源热泵空调实验系统的程度。

在此基础上学生根据自己的兴趣和实际需要，专业实验

（二）选择某感兴趣的具体问题作为研究对象开展深入探索。

每个小组至少完成1项不同的自主实验项目，每个同学可以参与多个实验小组。

实验题目可以选择在实验指导书实验项目库中提供的一些实验题目外，积极同学鼓励根据实验室条件提出自己的想法，开发新的实验项目或者改革实验内容。

本实验室建设结合学科特点和发展方向，除配备了基本测试仪器和基础实验台外，重点建设了人工环境实验系统，引入了土壤源热泵、置换通风和空调自控、室内空气品质检测实验室等技术内容。

具体参见附件材料2。

欢迎同学们据实验室所能提供的基本条件来设法有效的利用这些资源，转化成具有可操作性的实验题目，开展一些带有研究探索性质的实验项目。

实验项目及课时安排如下表所示：

序号

课程

实验项目名称

内容提要

学时

分配

实验

要求

实验

类型

每组

人数

1

专

业

实

验

一

空调系统现场识图

认识系统设备、了解功能，根据现场布置画出系统原理图

4

必做

综合型

8-10

2

土壤源热泵空调系统运行调试

空调系统的启动，关机，及工况运行调节

4

必做

综合型

8-10

3

空调系统的故障诊断与自动化运行管理

利用工控机进行自动化运行，排除故障，掌握系统运行特征

4

必做

综合设计型

8-10

4

专

业

实

验

二

自选实验

在教师指导下自拟

8

选做

综合设计型

4-5

5

实验汇报总结

实验ppt汇报，讨论交流

4

必做

讨论课

全班

4.教学方法和组织形式

本课程实施过程中大家要树立“变教为导，变学为悟”的思想，改变老师指挥学生听从的授课方式，变成任务委托，大家一起边做边学。

要求各位同学主动思考，能够综合运用学过的专业知识、自主学习，查阅相关文献资料，来完成实验项目规定的各项内容，教师只负责指导和相关问题的咨询。

1、采取项目委托与管理的组织形式

整个专业实验采用工程项目的运作方式，即××班级承接一项空调通风系统的检测调试工作。

任务委托人（指导教师）提出项目总体进度计划安排及任务内容（依据各项实验目的和要求）。

每个班级选择一名总负责人作为项目经理，根据兴趣点和实际情况4-5个同学自行组织成立若干项目组（实验小组）。

项目经理协调分配各项工作内容、控制实验进展，组织协调项目的顺利实施。

各组长负责安排组织实施本组的实验任务。

要求各个项目组及成员之间积极配合团结努力，围绕本实验室各个实验平台根据自己兴趣开发并顺利完成实验项目。

2、开放实验室及实验时间

教学过程打破课时的概念，转为任务目标控制。

整个实验期间内实验室面向各位同学全天开放，保证同学们能够方便的进入实验室，这样大家能够灵活安排实验时间、甚至充分利用自己零散的时间到实验室进行工作。

为了避免实验课程安排出现的各组实验在时间和仪器设备利用上的冲突，由“项目经理”协助指导教师进行实验室及其仪器设备的管理。

采取班级内部协调后与指导教师预约实验时间的形式。

自选实验第一次工况实验的实验操作是检验实验方案方法可行性的主要环节，在进行具体的实验操作前由小组长归纳总结实验原理，实验方法，然后部署分配实验任务，大家同心协力完成实验内容。

在这过程中发现问题大家及时进行讨论，有必要的话修正既定的实验方案。

在完成第一组的工况实验后，基本可以掌握绝大多数的实验内容和操作技术。

以后可以通过小组间的协调，来自由安排其他课余时间到实验室来进行后续工况操作。

2、主动寻求实验方法，探索解决方案

该课程的各项实验项目，无现成的实验方法步骤，需要各位同学根据实验目标，参考提供的一些基本资料和信息，进一步检索搜集与所选实验题目相关的资料进行学习，联系各学科知识进行综合复习，了解掌握与自己所确定的实验题目相关的专业知识，提出初步的实验方案与指导教师探讨完善，在此过程中明确实验方法、实验目的，选择合适的测量仪器仪表，最后确定实验方案、实验计划，在选择适宜的测试装备过程中，掌握相应仪器设备的基本原理和应用方法，更全面了解关于测试方面的知识。

希望同学们不要仅仅充当一个执行的操作者，在探索的过程中让学生感受、理解、参与知识产生和发展的过程，培养获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，积极发掘自主学习性。

4、参与实验全过程

在各项实验项目执行过程除自行制定实验方案、完成各项实验操作外，还要求各位同学自行完成实验前仪器设备调试安装等准备工作，还要再结束后进行实验仪器设备的整理维护、卫生清洁等收尾工作。

从中能够更加清楚的了解仪器设备的工作原理，使用方法注意事项和一般的维修常识。

5、交流和总结

在整个过程中同学们需要注意交流和总结。

每个实验项目结束后，小组成员通力合作进行数据的处理分析，完成组内的实验报告上交给指导教师审查，从中反馈问题以便后续教学过程中弥补。

专业实验

（1）结束后需要每个小组再提交一份针对暖通空调系统运行使用的技术总结报告。

专业实验

（2）在每个小组完成自选实验项目后，完成组内实验报告上交指导教师审查，并制作ppt演示文档进行各小组之间交流汇报，在向其他组同学讲解实验的过程中，对在实验过程中所学知识和体会得到归纳提高，有必要的话需要进行数据的补充的后续实验。

最终由项目经理牵头负责完成整个实验项目

（2）的总结报告，达到对专业知识的系统性、整体性的理解和掌握。

5.教学要求

为保证大家顺利、高效、高质量的完成各项实验任务，要求如下：

1、务必预习。

实验课时采用目标控制，为保证顺利完成实验项目，提高效率，请各位同学针对提出的相关背景问题和知识点进行学习和思考，每个小组必须完成预习报告在实验前上交，否则实验时间会显著延长。

自选实验还应提前做好实验设计说明和实验时间安排，提前一周经过教师检查或讨论，然后根据计划有条理地进行实验操作、采集数据。

预习报告要求：

（1）对于必修的实验项目，要求完成指导书上所有预习题目及相关问题。

（2）对于选做的研究性实验项目，要求写明实验题目，实验目的内容，实验原理，测试方法，需求的仪器设备，以及实验计划和分工安排。

完成后与指导教师进行讨论修订。

2、注意积累总结。

整个实验课程环环相扣，前一次实验是下一次实验的基础、如果前一实验马马虎虎后续实验就要花费很大功夫，而且涉及的知识点比较多。

实验后马上进行书面的总结整理，准备下一次实验项目。

这样在最终汇总实验报告时会容易的多。

3、实验报告撰写规范。

（1）实验报告要求写明实验目的、实验原理（实验相关的知识点）和测试方法（测量的参数，测点布置，使用的仪器设备），记述实验过程，写清数据处理结果及结论分析，并附原始数据记录表（粘帖），及个人收获总结及建议。

写清个人分工、实验时间及其他相关情况说明。

（2）每个小组完成每个实验项目后可以每人写一份实验报告，也可递交1份小组实验报告，但需要附每个人对自己承担任务的介绍、实验收获和总结。

除小组报告外，整个班级进行总结后上交1份《检测调试报告》作为最终实验报告。

（3）实验报告统一格式，A4白纸打印、左侧装订，具体内容见附3。

（4）实验报告上交时需附预习报告和实验原始数据记录。

4、各位同学、小组之间一定要互相协调配合，提高工作效率。

5、遵守实验室各项管理规定、注意仪器设备使用安全。

发现异常情况迅速与指导教师取得联系。

6.成绩评定

最终成绩评定根据平时实验表现，实验汇报情况以及预习报告及实验报告的撰写情况综合评定成绩，具体见附1-2评分标准表。

7.使用教材、主要参考书

1、使用教材：

（1）陆亚俊,马最良,邹平华.《暖通空调》，北京：

中国建筑工业出版社,2007年

（2）江亿，姜子炎.《建筑设备自动化》，北京：

中国建筑工业出版社,2007年

2、主要参考书：

（1）《建筑工程施工质量验收规范》，北京：

中国建筑工业出版社，2000年.

（2）张子慧著.《热工测量与自动控制》，建筑工业出版社出版

（3）吕崇德.《热工参数测量与处理》，清华大学出版社，2001

（4）东南大学.《热工测量与仪表实验指导书》，水电工业出版社

附1《建筑环境与设备工程》专业实验

（1）评分标准表

项目

分值

要求

实验预习

15

1.1预习报告撰写

10

对实验预习题目进行充分准备

1.2问题的理解掌握

5

思考准备实验项目，积极回答实验过程中的问题

实验操作

35

2.1实验态度

5

认真，勤劳，不迟到早退

2.2团队贡献度

10

积极参与、能进行良好的分工，协作，组织实施

2.3实验操作

10

良好的实验动手和操作能力

2.4创造性

10

能对实验结果或实验中出现的问题进行分析，并有相应处理办法

实验报告

50

3.1报告撰写规范

5

实验报告格式规范，符合技术用语要求，符号统一，编号齐全，书写工整。

说明书条理清楚，论述充分，文字通顺。

3.2实验描述

10

各部分内容完整无缺。

包括实验题目、目的、分析、方案方法、测量计算、步骤过程、及实验时间、组织分工等，撰写的每一部分注明主要完成人。

3.3实验数据

10

实验原始数据汇总详实准确、分析处理过程清晰、实验结果描述完整准确，对实验结果有检验、或误差分析，对实验结果进行检验。

3.4实验结论及分析

15

对实验结果进行深入的探讨和评价分析、提出结论性和改进性意见。

归纳的结论科学严密；完成所有实验题目规定的内容

3.5实验过程中遇到的问题及分析、对策

5

对实验过程中遇到的其他问题进行，分析总结

3.6实验收获

5

包括针对实验过程中遇到的问题有分析、对策；汇报过程中对问题的解答，心得体会

注：

三个实验项目成绩评定所占比例为1:

1:

1，即三个实验项目平均分记为最终成绩。

附2《建筑环境与设备工程》专业实验

（2）评分标准表

项目

分值

要求

实验汇报环节

40

1.1研究内容的价值

2

能够联系实际问题，及应用背景，具有探索性创新性

1.2问题的理论分析

5

综合运用所学理论和专业知识，立论正确

1.3实验研究方案

5

实验方案科学严谨、实验工况实验条件设计、误差因素的分析与排除

1.4实验测试方法

5

测量参数及实验测点；仪器设备选择（精度）与使用

1.5数据的整理分析

5

实验原始数据汇总详实准确、计算处理过程清晰（有主要公式推导）、实验结果描述完整准确，

1.6实验误差分析

3

对实验结果进行检验、分析

1.7实验结论

5

能对实验结果进行深入的探讨和评价，根据实验结果提出结论性意见和改进性意见；归纳的结论科学严密

1.8实验过程中遇到的问题及分析、对策

5

能对实验结果或实验中出现的问题进行分析，并有相应处理办法

1.9汇报及问题解答

5

汇报思路清晰、表达准确得体，有理有据。

基本要领清楚，对主要问题回答正确、深入。

实验报告

25

2.1报告撰写

5

实验报告格式规范，符合技术用语要求，符号统一，编号齐全，书写工整。

说明书条理清楚，论述充分，文字通顺

2.2实验描述

5

各部分内容完整无缺。

包括实验题目、目的、分析、方案方法、测量计算、步骤过程、及实验时间、组织分工等，撰写的每一部分注明主要完成人。

2.3实验数据

5

原始数据翔实可靠，处理测量数据方式正确，实验结果准确性高。

有详细误差分析，对实验结果进行检验。

2.4实验结论及分析

5

对实验结果进行评价分析、提出结论性和改进性意见；汇报过程中提出问题的解答。

2.5实验收获

5

包括针对实验过程中遇到的问题有分析、对策；心得体会

实验执行过程

35

3.1团队配合

5

团队分工合理、配合默契；能够各尽所能

3.2计划执行

5

有良好的组织计划，并能按期圆满完成实验任务

按时上交预习报告、实验报告

3.3仪器设备的使用

5

工具及仪器设备操作使用正确熟练。

对仪器能自主进行调试，且效果良好。

3.4创造性

5

深入探索，能对实验方法或测试方式提出有效的方案

3.5

个人表现

组长评分

5

实验态度端正，积极参与，研究作风严谨。

综合考虑组内人员表现及贡献度进行排序，最后计分

教师评分

5

汇报

5

汇报交流时积极参与，进行提问和讨论（教师评）

附3实验报告格式内容模板

（报告正文）

实验项目名称（标题黑体三号加粗）

组长：

XXXX（宋体小四）

组员：

XXX；XXX

（小标题黑体小四号加粗；正文宋体小四，行间距1.25倍；图表标题宋体五号）

实验目的

该实验研究的任务目标

背景意义

阐述本实验项目研究的背景，及其价值意义。

实验任务分解

针对实验题目进行详细分析，通过任务分解，将实验项目拆分成几个小的实验内容单元。

实验原理

说明本实验的实验研究方法，技术路线等，主要涵盖的内容包括：

1）实验台介绍及其工作原理、运行过程；

2）分析该实验涉及的参量及其之间关系（包括公式演算）

3）需要的实验条件及实验工况设计，即实验需要控制的参数；

4）实验需要测量的参数；

实验测试方案

1）针对实验原理所需监控和测量的参数，选择合适测点，并阐述理由

2）仪器设备所需精度，仪器设备的选用及现场安装方法；

3）为保证实验准确安全的，其他在实验过程中的注意事项

实验步骤

详细的实验操作步骤

数据整理及误差分析

对实验原始数据进行汇总整理，数据计算，及测量误差分析

实验数据分析

通过实验数据结果，对所进行的实验研究问题进行分析。

实验结论及展望

对实验研究结论进行归纳总结

参考文献

按照所引文献在文章中出现的先后顺序依次排号，正文中出现的标号用上标表示。

（报告附录）

1、人员分工：

写明组内每个成员在整个实验项目实施过程中的主要工作内容和贡献，以及其负责撰写的实验报告主要内容。

可参考下表：

人员

实验实施过程

实验报告撰写

张某

实验题目和创意；负责水流量测试；实验汇报

实验分析，……

李某

实验方案制定，人员协调组织

实验原理，实验步骤……

……

……

2、实验进度记录

记录实验项目执行的主要过程，可参考下表

时间

完成的主要工作内容

参加人员

2011.5.6

小组第一次会议提出拟作实验题目

张、李、赵……

……

2011.6.3

针对……进行预实验

张、李、王…

……

2011.7.3

实验汇报

3、心得体会（每个人都要写）

1、张某

这次实验……

2、李某

……

4、实验原始数据记录

（将实验操作过程中原始的数据记录与实验报告的打印文档一起装订）

实验指导书

实验

（1）实验项目一览表

序号

实验项目名称

内容提要

学时

分配

实验

要求

实验

类型

每组

人数

1

空调系统现场识图

认识系统设备、了解功能，根据现场布置画出系统原理图

4

必做

综合型

8-10

2

土壤源热泵空调系统运行调试

空调系统的启动，关机，及工况运行调节

4

必做

综合型

8-10

3

空调系统的故障诊断与自动化运行管理

利用工控机进行自动化运行，排除故障，掌握系统运行特征

4

必做

综合设计型

8-10

实验

（1）项目引介

1．空调系统现场识图

实验目的：

1、认识空调系统中的设备部件，了解其用途及安装事项

2、掌握空调系统基本原理

3、掌握现场识别空调系统的方法

预习题目：

1、典型几种空调系统的基本原理（画出原理图）和构成。

2、空调系统的设备有哪些，并进行分类。

3、管道介质流向的判定方法有哪些？

分系统运行/停止时两种情况。

实验要求：

1、土壤源空调实验系统的系统原理图。

2、主要设备列表及功用。

3、系统概述、包括功能组成及形式特点。

4、系统可实现的运行方式和调节手段有哪些。

2．土壤源热泵空调系统运行调试

实验目的：

1、掌握空调系统设备的运行特点及注意事项

2、掌握并学会整个空调系统启停、调节，需要能够实际操作。

3、了解空调系统现场初调试的基本步骤和方式

4、了解设备现场、远程控制，手动、自动控制的操作方式和优先级

预习题目

1、空调系统竣工验收调试的程序和主要内容有哪些？

依据空调系统初调试相关规程制定实验步骤

2、在空调系统启动和停止过程中需要操作的设备有哪些。

3、热泵机组启动和停机的条件是什么？

4、水泵安装和使用的注意事项有哪些？

5、轴流风机与离心风机的区别？

6、并联水泵如何进行切换？

实验操作目标：

能够正常启动系统向人工环境实验小室送出冷风/热风，达到设定温度停机。

实验要求：

1、编制详细的空调系统启动停止流程图（后续编制自动运行程序的基础）

2、阀门的控制对水泵电机启动特性的影响。

3、设计水泵电气控制图，要求能实现现场控制，远程控制，并包含运行状态、故障显示功能。

3．空调系统自动化运行管理与故障诊断

实验目的：

1、掌握空调系统自动化系统的主要构成

2、掌握系统运行的基本特征和规律

3、了解空调系统的节能运行

实验内容：

1、学习空调实验系统insight工作站的使用

2、利用中央控制计算机实现空调系统的远程自动起停

3、对系统的阀门等设备进行调节观察系统运行特征变化

预习题目：

1、自控信号的类别及适用参数，及DDC控制系统原理

实验程序：

1、打开insight工作站，进行系统各点温度监测。

2、学习insight工作站基本操作，利用中控机开启空调系统。

在此过程中会遇到一些问题，请同学们寻找问题存在的原因并解决。

3、对系统的阀门、风机、水泵等进行调节，观察系统状态变化，分析原因。

4、深入学习insight工作站，掌握自动化运行，数据记录采集，状态监测等功能。

学习好此项内容可以大大提高后续自主实验的效率。

5、系统停机，观察停机过程中遇到的问题及现象，分析原因。

实验结论要求：

1、对整个实验过程中所记录的温度变化曲线进行详细解释。

2、空调实验系统控制点统计表。

3、自行编制空调系统启动停止运行程序（下次实验使用）。

4、结合《土壤源热泵系统运行调试》实验项目的知识，查阅资料编制土壤源热泵空调系统运行操作规程（在实验基础上进一步查阅资料完善内容）。

实验

（2）备选实验项目一览表

序号

实验项目名称

内容提要

学时

分配

实验

要求

实验

类型

每组

人数

1

空气处理系统风量平衡

风系统调试运行

8

选做

研究创新型

4-5

2

土壤源热泵机组性能测试实验

热泵机组与系统运行匹配

8

选做

综合设计型

4-5

3

水泵运行调节特性分析

变频，阀门，台数调节

8

选做

综合设计型

4-5

4

风机盘管实际运行特性测试及控制

设备的性能检定及运行特点

8

选做

综合设计型

4-5

5

组合式空气处理机的性能检定

设备的性能检定及运行特点

8

选做

综合设计型

4-5

6

室内环境的人工控制

热过程的PID调节

8

选做

研究创新型

4-5

7

室内气流组织与分布

通过实验测量或CFD技术分析各种类型风口、各种气流组织形式的特征

8

选做

研究创新型

4-5

8

实验汇报总结

实验ppt汇报，讨论交流

4

必做

讨论课

全班

以上实验题目仅供参考，鼓励并欢迎各位同学根据自己兴趣和想法，或者教学过程中发现的问题，自行提出研究探索性实验项目。

往届自选实验题目节选：

1、风扇与空调系统混合使用情况下节能效果研究

2、地源热泵垂直U型埋管换热器换热性能在不