冰蓄冷畢業(yè)設(shè)計論文

1、1 引言1.1 冰蓄冷空調(diào)的基本概念空調(diào)系統(tǒng)在不需要能量或用能量小的時間內(nèi)將能量儲存起來，在空調(diào)系統(tǒng)需求大量的冷量時，就是利用蓄冰設(shè)備在這時間內(nèi)將這部分能量釋放出來。根據(jù)使用對象和儲存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。結(jié)合電力系統(tǒng)的分時電價政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用電制冷機制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲存起來，在白天空調(diào)負(fù)荷（電價）高峰期將冰融化釋放冷量，用以部分或全部滿足供冷需求。每kg水發(fā)生1的溫度變化會向外界吸收或釋放1kcal的熱量，為顯熱蓄能；而每kg0冰發(fā)生相變?nèi)诨?水需要吸收80kcal的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質(zhì)的潛熱蓄能量(相變溫度

2、)大大高于顯熱蓄能量(1溫差)，因此采用潛熱蓄能方式將大大減少介質(zhì)的用量和設(shè)備的體積。1.2 冰蓄冷空調(diào)的社會背景環(huán)境污染和能源危機已成為當(dāng)今社會的兩大難題，如何合理的利用能源為人類創(chuàng)造現(xiàn)代生活已經(jīng)成為當(dāng)今社會的共識。在人類共同警視的時期，蓄能空調(diào)應(yīng)運而生。隨著社會的發(fā)展電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，以取得了長足的發(fā)展。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活用電的急劇增長的需要，全國缺電情況仍未得到根本的改變。目前電力供應(yīng)緊張表現(xiàn)在以下兩點：第一點電網(wǎng)負(fù)荷率低，系統(tǒng)峰谷差加大，高峰電力嚴(yán)重不足致使電網(wǎng)經(jīng)常拉閘限電。電網(wǎng)的峰谷差占高峰負(fù)荷的比例已高達25%30%。隨著用電結(jié)構(gòu)

3、的變化，工業(yè)用電比重相對減少，城市生活商業(yè)用電快速增長，達成電網(wǎng)高峰限電，低谷電用不上的問題也越來越突出。第二點城市電力消費迅速，而城市電網(wǎng)不能適應(yīng)，造成有電送不出，配不上的局面。解決電力不足的問題，一方面是靠增加對電力的投入，加快電力建設(shè)的步伐，多裝機組；另一方面還要繼續(xù)堅持開發(fā)與節(jié)約并重的能源開發(fā)的工作方針，加強計劃用電和節(jié)約用電，通過經(jīng)濟的、技術(shù)的、行政的和法律的手段，鼓勵用戶節(jié)約用電，移峰填谷，充分利用電力資源，大力開發(fā)低谷用電。為鼓勵用戶削峰填谷，電力部門同地方制訂了峰谷電價政策，將高峰電價與低谷電價拉開，使低谷電價只相當(dāng)與高峰電價的20%50%，鼓勵用戶使用低谷電，這項政策目前已在

4、部分地區(qū)實施，并將推廣至全國。在電力供應(yīng)緊張的情況下，峰谷電價政策的實施，為蓄冷空調(diào)技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景。1.3 冰蓄冷系統(tǒng)的運行方式 冰蓄冷系統(tǒng)的運行方式有兩種：全量蓄冰模式和分量蓄冰模式。1.3.1 全量蓄冰全量蓄冰模式的蓄冰時間與空調(diào)使用時間完全錯開，在夜間非用電高峰期啟動制冷機進行蓄冷，當(dāng)所蓄冷量達到空調(diào)所需的全部冷量時，制冷機停機；在白天空調(diào)時蓄冷系統(tǒng)將冷量供給到空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)期間制冷機不運行。全部蓄冰時，蓄冰設(shè)備要承擔(dān)空調(diào)所需的全部冷量，故蓄冰設(shè)備的容量最大，初投資費用高，若峰谷電價差較大，運行電費也最節(jié)省。多數(shù)用于間歇性的空調(diào)場合，如體育館、影劇院、寫字樓，商業(yè)建筑等。1.3

5、.2 分量蓄冰分量蓄冰模式是指在夜間非用電高峰時制冷設(shè)備運行，蓄存部分冷量。白天空調(diào)高峰期間一部分空調(diào)負(fù)荷（尖峰負(fù)荷）由蓄冷設(shè)備承擔(dān)，另一部分則由制冷設(shè)備負(fù)擔(dān)。在設(shè)計計算日（空調(diào)負(fù)荷高峰期）制冷機晝夜運行。部分蓄冷制冷機利用率高，蓄冷設(shè)備容量小，制冷機比常規(guī)空調(diào)制冷機容量小30%40%，是一種更經(jīng)濟有效的運行模式。根據(jù)以上分析，本設(shè)計方案采用分量蓄冰模式。1.4 應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)的意義在能源消費逐漸增加的情況下，應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：第一方面：削峰填谷、平衡電力負(fù)荷；第二方面：改善發(fā)電機組效率、減少環(huán)境污染；第三方面：減小機組裝機容量、節(jié)省空調(diào)用

6、戶的電力花費；第四方面：改善制冷機組的運行效率?？照{(diào)的制冷機組運行時，其效益隨著負(fù)和的變化而變化，因此，具有蓄冷的空調(diào)系統(tǒng)，可根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的大小使機組處在最佳的效益下運行；第五方面：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特別適用于負(fù)荷比較集中變化比較大的場所；第六方面：應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)，可擴大空調(diào)區(qū)域使用面積。亦即蓄冷空調(diào)系統(tǒng)適合于改擴建空調(diào)工程；第七方面：適合于應(yīng)急設(shè)備所處的環(huán)境，使用應(yīng)急蓄冷系統(tǒng)可大大減少對應(yīng)急能源的依賴提高系統(tǒng)的可靠性。綜上所述，蓄冷空調(diào)技術(shù)在未來具有廣闊的發(fā)展前景，今后我們要不失時機地抓住機遇繼續(xù)加強與擴大與外國蓄冷設(shè)備廠的合作。國產(chǎn)的蓄冷空調(diào)要向低成本、高效率、全自動化方向發(fā)展，使國內(nèi)蓄冷空調(diào)

7、應(yīng)用建立在吸收眾多技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上。另外，政府部門應(yīng)大力提倡、宣傳蓄冷空調(diào)的社會效益和經(jīng)濟效益，制定合理的分時電價政策，鼓勵廣大用戶采用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。要積極開展蓄冷空調(diào)的設(shè)計、施工、調(diào)試、運行的培訓(xùn)，是廣大的工程技術(shù)人員和施工安裝人員深入了解蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，使我國的蓄冷空調(diào)事業(yè)步入迅速發(fā)展的良性軌道。2 工程概況2.1 建筑概述上海某飯店，地下一層，地上十六層，建筑面積45664平方米，高66.3米。一層為大堂，二層為餐廳，三層為休閑場所，四層為辦公、會議用房，五層以上為客房。建筑圍護結(jié)構(gòu)情況如下：外墻：水泥外粉刷20mm，泡沫珍珠巖保溫層50mm，磚墻240mm，內(nèi)粉刷20mm；內(nèi)墻：內(nèi)粉刷2

8、0mm，磚墻240mm，外粉刷20mm；屋頂：沙礫層，卷材防水層，水泥砂漿找平層20mm，加氣混凝土保溫層150mm，隔汽層，現(xiàn)澆混凝土面70mm，內(nèi)粉刷20mm；樓地：40mm混凝土，水泥沙漿+碎石或卵石；外門：實體單層木質(zhì)外門， 內(nèi)門：單層內(nèi)門；外窗：單層鋼窗，窗玻璃為5mm厚普通玻璃，有外遮陽和淺色布簾。2.2 室內(nèi)外設(shè)計計算參數(shù)2.2.1 室外設(shè)計計算參數(shù)本工程在上海市，上海市地理位置北緯3010，東經(jīng)12126。室外空氣計算參數(shù)：夏季，空調(diào)室外計算干球溫度34.0，空調(diào)室外計算濕球溫度28.2，空調(diào)室外計算日平均溫度30.4。冬季, 空調(diào)室外計算干球溫度-4。2.2.2 室內(nèi)設(shè)計計算

9、參數(shù)民用建筑空調(diào)室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)的確定主要取決于以下內(nèi)容:首先， 空調(diào)房間使用功能對舒適性的要求其中影響人舒適感的主要因素有:室內(nèi)空氣的溫度、濕度和空氣流動速度。其次，要綜合考慮地區(qū)、經(jīng)濟條件和節(jié)能要求等因素。本工程設(shè)計參數(shù)為：夏季室內(nèi)空氣溫度25；夏季室內(nèi)空氣相對濕度65%；冬季室內(nèi)空氣溫度18；設(shè)計時使室內(nèi)空氣壓力稍高于室外大氣壓，此種情況可以不考慮由于室外的空氣滲透而引起的附加負(fù)荷。3 負(fù)荷計算空調(diào)冷負(fù)荷有空調(diào)房間的冷負(fù)荷和制冷系統(tǒng)負(fù)荷兩種，空調(diào)房間的冷負(fù)荷是確定空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量和空調(diào)設(shè)備容量的依據(jù)。制冷系統(tǒng)負(fù)荷是確定空調(diào)制冷設(shè)備容量的依據(jù)?？照{(diào)房間的冷負(fù)荷包括：由于太陽輻射進入的熱量和

10、室內(nèi)外空氣溫差經(jīng)建筑物圍護結(jié)構(gòu)傳入的熱量形成的冷負(fù)荷；人體散熱、散濕形成的冷負(fù)荷；照明設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷；其他設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷。制冷系統(tǒng)負(fù)荷：制冷系統(tǒng)負(fù)荷等于房間負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷和其他熱量形成的冷負(fù)荷之和；也就是說空調(diào)制冷系統(tǒng)的供冷能力除了要補償室內(nèi)的冷負(fù)荷外，還要補償空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量負(fù)荷和抵消冷量的再加熱等其他熱量形成的冷負(fù)荷。3.1 通過圍護結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷圍護結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷的計算包括外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷、玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷、玻璃窗日射得熱引起的冷負(fù)荷。具體計算方法如下：3.1.1外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷通過墻體、屋頂?shù)牡脽崃啃纬傻睦湄?fù)荷，可按下式計算： （3-1）式中

11、 墻體和屋頂瞬變傳熱引起的逐時冷負(fù)荷，w； 外墻和屋面的面積，m2；外墻和屋面的傳熱系數(shù)，w/(m2)；室內(nèi)計算溫度，；外墻和屋面冷負(fù)荷計算溫度的逐時值，；地點修正值，；外表面放熱系數(shù)修正值，此工程取1.0；吸收系數(shù)修正值，考慮到城市大氣污染和中淺顏色的耐久性差，建議一律采用0.91。 單位面積墻體和屋面負(fù)荷分別列于表附錄a.1至表附錄a.5。3.1.2 外玻璃窗引起的負(fù)荷變化通過玻璃窗進入室內(nèi)的得熱量有瞬變傳熱得熱量和日射得熱量兩部分。瞬變傳熱得熱量由室內(nèi)外溫差引起的。日射得熱，因太陽照射到玻璃窗上時，除了一部分輻射能量反射回大氣之外，其中一部分能量透過玻璃以短波輻射形式直接進內(nèi)；另一部分被

12、玻璃吸收，提高了玻璃的溫度、然后在以對流和長波輻射的方式向室內(nèi)外散熱。3.1.2.1玻璃窗瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷 在室內(nèi)外溫差作用下通過玻璃窗瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷可按下式計算： （3-2）式中 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷，w；外玻璃窗傳熱系數(shù), w/(m2)；窗口面積，m2；外玻璃窗的冷負(fù)荷溫度的逐時值；玻璃窗傳熱系數(shù)修正值。 單位面積玻璃窗瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷列于表附錄a.6。3.1.3.3透過玻璃窗日射得熱引起的冷負(fù)荷 透過玻璃窗進入室內(nèi)的日射得熱引起的冷負(fù)荷可按下式計算： （3-3）式中 玻璃窗的有效面積系數(shù) m2；窗玻璃的遮擋系數(shù)；窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)；日射得熱因數(shù)；窗玻璃冷負(fù)荷系數(shù)

13、，無因次。 單位面積外窗日射得熱引起的冷負(fù)荷列于表附錄a.7至表附錄a.10。3.2 內(nèi)墻的冷負(fù)荷當(dāng)鄰室為非空調(diào)房間且有一定的發(fā)熱量時，通過空調(diào)房間內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的溫差傳熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷，可視為穩(wěn)定傳熱，不隨時間變化，可按下式計算： （3-4）式中 內(nèi)維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，w/(m2)；內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的面積，m2；夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算日平均溫度，；附加溫升，可按表3.1選取。表3.1 附加溫升鄰室散熱量(w/m2)t()鄰室散熱量(w/m2)t()很少（如辦公室、走廊）0223116523311673.3 人體散熱引起的冷負(fù)荷人體散熱與多種因素有關(guān)，人體散發(fā)的潛熱量和對流熱直接形成瞬時冷負(fù)荷，而輻射散發(fā)

14、的熱量將會形成滯后冷負(fù)荷。因此，應(yīng)采用相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)進行計算。人體顯熱散熱引起的冷負(fù)荷計算式： （3-5）式中 人體顯熱散熱形成的冷負(fù)荷，w； 室內(nèi)總?cè)藬?shù)； 群集系數(shù)，見表3.2； 不同室溫和勞動性質(zhì)時成年男子顯熱散熱量，w； 人體顯熱散熱冷負(fù)荷系數(shù)。人體潛熱散熱引起的冷負(fù)荷計算式： （3-6）式中 人體潛熱形成的冷負(fù)荷，w； 不同室溫和勞動性質(zhì)時成年男子潛熱散熱量，w；，同式（3-5）。 表3.2 某些空調(diào)建筑物內(nèi)的群集系數(shù)場所影劇院商店旅店體育館圖書閱覽室輕勞動銀行重勞動系數(shù)0.89 0.89 0.93 0.92 0.96 0.90 1.0 1.0 3.4 照明散熱引起的冷負(fù)荷由于照明燈

15、具的類型和安裝方式的不同，其冷負(fù)荷計算式分別為：白熾燈 （3-7）熒光燈 （3-8）式中 燈具散熱形成的冷負(fù)荷，w； 照明燈具所需功率，kw； 鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，當(dāng)明裝熒光燈的鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)時，取1.2；當(dāng)暗裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設(shè)在頂棚內(nèi)時，可取1.0；本設(shè)計取1.0；燈罩隔熱系數(shù)，當(dāng)熒光燈上部穿有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風(fēng)散熱與頂棚內(nèi)時，取0.50.8；而熒光燈罩無通風(fēng)孔時,取0.60.8；本設(shè)計取0.6；照明散熱負(fù)荷系數(shù)。每m2照明負(fù)荷列于表附錄a.11（表中每m2負(fù)荷為20w，開燈時間8小時，從16：0024：00）。3.5 新風(fēng)負(fù)荷室外新鮮空氣量是保證良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)的

16、關(guān)鍵，從改善室內(nèi)品質(zhì)的角度來看，新風(fēng)量多些為好。在系統(tǒng)設(shè)計時一般要確定系統(tǒng)最小新風(fēng)量，此新風(fēng)量通常應(yīng)滿足以下三個要求：1）稀釋人體本身和活動所產(chǎn)生的污染物，保證人體對空氣品質(zhì)的要求；2）補充室內(nèi)燃燒所消耗的空氣和局部排風(fēng)量；3）保證房間正壓。夏季，空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷按下式計算： （3-9）式中 夏季新風(fēng)冷負(fù)荷，kw； 新風(fēng)量，kg/s； 室外空氣的焓值，kj/kg； 室內(nèi)空氣的焓值，kj/kg。冬季，空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷按下式計算： （3-10）式中 空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷，kw； 空氣的定壓比熱，kj/(kg) ； 冬季空調(diào)室外空氣的計算溫度，； 冬季空調(diào)室內(nèi)空氣的計算溫度，。3.6 人體散濕量可按下式計算：

17、 （3-11）式中 人體散濕量；成年男子的小時散濕量；，同式（3-5）。3.7 冬季熱負(fù)荷對于民用建筑，冬季熱負(fù)荷包括兩項：圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量和加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)冷空氣的耗熱量。3.7.1 圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量可按下式計算： （3-12）式中 圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，w；圍護結(jié)構(gòu)的表面積，m2；圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，w/(m2) ；冬季室外空氣計算溫度，；冬季室內(nèi)計算溫度，；圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。3.7.1.1圍護結(jié)構(gòu)的附加耗熱量1）朝向修正率北、東北、西北朝向： 0；東、西朝向： -5%；東南、西南朝向： -10%-15%；南向： -15%-25%。2）風(fēng)力附加在不避風(fēng)的

18、高地、河邊、海岸、曠野上的建筑以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)的特別高建筑，垂直的外圍護結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷附加5%10%。3）外門開啟附加為加熱開啟外門時侵入的冷空氣，對于短時間內(nèi)開啟無熱風(fēng)幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘上按表3.3中查出的相應(yīng)附加率。表3.3 外門開啟附加率建筑物性質(zhì)附加率（%）公共建筑或生產(chǎn)廠房500無門斗的雙層外門100層數(shù)有門斗的雙層外門80層數(shù)無門斗的單層外門65層數(shù)4）高度附加當(dāng)房間凈高超過4m時，每增加1m，附加率為2%，但最大附加率不超過15%。3.7.1門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量可按下式計算： （3-13）式中 為加熱加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)冷空氣的耗熱量

19、，w； 經(jīng)每m門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣量，m3/(hm) ； 門窗縫隙長度，m； 室外空氣密度，kg/m3； 空氣定壓比熱，kj/(kg) ；冷風(fēng)滲透量的朝向修正系數(shù)。3.8 負(fù)荷計算按以上所介紹的公式進行負(fù)荷計算，各層冷熱負(fù)荷計算結(jié)果列于表附錄a.12至表附錄a.25。4 空調(diào)系統(tǒng)選擇計算4.1空調(diào)系統(tǒng)的選擇在一般飯店中，下面綜合層由于空間大，人員多，通常采用全空氣系統(tǒng)；客房部分由于使用的時間不同步，通常采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)。因此此建筑中五層的客房及三層休閑場所采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)?？头恐酗L(fēng)機盤管采用臥式暗裝型，裝在客房前室吊頂內(nèi)，新風(fēng)管與風(fēng)機盤管平行布置，新風(fēng)口與盤管風(fēng)口同一處

20、布置，一起送風(fēng)。此種方案比較合理，使用方便，效果較好；三層休閑區(qū)采用高靜壓風(fēng)機盤管，選用散流器下送風(fēng)方式。二層大空間部分采用全空氣系統(tǒng)，小空間采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)。4.2 風(fēng)機盤管的選擇計算4.2.1風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)的處理過程以及計算 其夏季處理過程焓濕如圖4.1：總送風(fēng)量： 新風(fēng)量： 風(fēng)機盤管的風(fēng)量： 對于m點焓值的確定：可由確定。圖4.1夏季風(fēng)機盤管處理過程焓濕圖o室外空氣參數(shù)，r室內(nèi)設(shè)計參數(shù)， f風(fēng)機盤管處理室內(nèi)的空氣點m送風(fēng)狀態(tài)點，r室內(nèi)熱濕比，fc風(fēng)機盤管處理的熱濕比新風(fēng)處理到室內(nèi)等焓點與機器露點的交點，其不承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷。4.2.2風(fēng)機盤管的選擇計算以五層標(biāo)準(zhǔn)間東南方向

21、的a型客房為例，房間的不含新風(fēng)負(fù)荷時為=1767w，濕負(fù)荷=0.056kg/s，室內(nèi)空氣計算溫度 =25，相對濕度65，室外干球溫度 =35，室外濕球溫度 =28.2，該房間室內(nèi)人員2人，總新風(fēng)量為603/h。查焓濕圖可得： 58.2 kj/kg采用露點送風(fēng)，從焓濕圖上可以查出，17.5； 47kj/kg送風(fēng)量： m3/h m3/h 由冷量w,則選擇清華同方生產(chǎn)的風(fēng)機盤管，其型號為fp-5.0，性能參數(shù)如表4.1。表4.1 風(fēng)機盤管性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)中速風(fēng)量（m3/h）448中速冷量(w)2580中速熱量(w)4124進出水管(mm)29水流量(kg/h)520水阻力(kpa)9

22、.3長度(mm)930寬度(mm)493高度(mm)230其他房間風(fēng)機盤管列于表附錄b.1至表附錄b.3。4.3新風(fēng)機組的選擇計算新風(fēng)機組計算方法與風(fēng)機盤管計算方法基本相同。以五層為例，共110人，按每人30 m3/h新風(fēng)量進行計算，所需風(fēng)量為3300m3/h。擬選兩臺新風(fēng)機組，則單臺新風(fēng)機組風(fēng)量為1650m3/h。新風(fēng)負(fù)荷可按式3-9計算： w由于選兩臺機組，則選取麥克維爾公司生產(chǎn)的4排管mdw020hb臥式機組，具體性能參數(shù)如表4.2：表4.2 新風(fēng)機組性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)機外余壓（pa）220名義冷量(w)29000名義熱量(w)31000進出水管(mm)25長度(mm)10

23、00寬度(mm)960高度(mm)600安裝方式吊頂出風(fēng)方式水平4.4全空氣設(shè)備的選擇4.4.1全空氣的處理過程全空氣系統(tǒng)采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，其夏季處理過程焓濕如圖4.2。圖4.2夏季一次回風(fēng)系統(tǒng)處理過程焓濕圖o室外空氣參數(shù)，r室內(nèi)設(shè)計參數(shù)， m新回風(fēng)混合點d送風(fēng)狀態(tài)點，室內(nèi)熱濕比二層的換鞋區(qū)、更衣區(qū)、高級休閑區(qū)及餐廳采用全空氣系統(tǒng)，此區(qū)域的冷負(fù)荷查附表知為108.8kw，濕負(fù)荷由式3-11得：g/s則熱濕比為： 由焓濕圖查得：=49.5kj/kg；=18.6；送風(fēng)量： m3/h 則選擇清華同方生產(chǎn)的組合式空氣處理機組zkw60-jt，包括混合段、過濾段、表冷段、加濕段、風(fēng)機段。具體參數(shù)如表4.

24、3。表4.3 組合式空氣機組性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)風(fēng)量（m3/h）60000額定冷量(w)320000額定熱量(w)654000進出水管(mm)80水流量(kg/s)15.3水阻力(kpa)39.9長度(mm)4340寬度(mm)3110高度(mm)27205 制冷機房設(shè)備選型51基載機組的選型由上一章算的此工程冷負(fù)荷分布如表附錄c.1，由表附錄c.1可以看出，日負(fù)荷呈參差不齊狀，差別較大，由此分析且結(jié)合上海市的用電峰谷所在時間表（表5.1），則應(yīng)設(shè)機載機組，制冷量大于1210kw為宜。經(jīng)篩選，選擇頓漢布什公司生產(chǎn)的wcfx-b20螺桿型制冷機組兩臺，單臺制冷量為608kw，具體參數(shù)

25、見表5.2。去除機載負(fù)荷后的冷負(fù)荷分布見表附錄c.1。表5.1 上海市用電峰谷表峰段平段谷段8：0011：006：008：0022：006：0018：0021：0011：0018：0021：0022：00表5.2基載機組性能參數(shù)空調(diào)制冷量（kw）608蓄冰制冷量（kw）435冷量調(diào)節(jié)范圍15%100%機組長度(mm)4296機組寬度(mm)1013機組高度(mm)2000蒸發(fā)器水流量(m3/h)105冷凝器水流量(m3/h)126蒸發(fā)器水側(cè)阻力(kpa)67冷凝器水側(cè)阻力(kpa)72蒸發(fā)器進出水管徑(mm)150冷凝器進出水管徑(mm)1255.2 雙工況機組的選型雙工況機組的選型需要在確定

26、供冷負(fù)荷、運行策略、流程配置等基礎(chǔ)上進行。5.2.1運行策略的確定蓄冷系統(tǒng)運行模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時蓄冷裝置及制冷機組是各自單獨工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需要在規(guī)定的幾種方式下運行，以滿足供冷負(fù)荷的要求，常用的工作模式有：機組制冰模式，制冰同時供冷模式，單制冷機供冷模式，單融冰供冷模式，制冷機與融冰同時供冷。在引言中已經(jīng)介紹了全量蓄冷分量蓄冷的優(yōu)缺點，此工程選用分量蓄冷。分量蓄冷策略有制冷機優(yōu)先供冷和蓄冰優(yōu)先供冷控制策略。制冷機優(yōu)先控制策略實施簡便，運行可靠，能耗低，制冷機組一直處于滿負(fù)荷運行，機組利用率高，機組和蓄冰槽的容量最小，投資最節(jié)省。蓄冰裝置優(yōu)先控制策略能盡量發(fā)揮蓄冰裝置

27、的釋冷供冷能力，有利于節(jié)省電費，但能耗較高，在控制程序上復(fù)雜。故此工程采用制冷機組優(yōu)先策略。負(fù)荷分布表如圖5.1圖5.1運行控制負(fù)荷表5.2.2流程配置的確定制冷機組與蓄冷裝置并聯(lián)，常用于供回液溫差約為5，也適用于溫差大于6的系統(tǒng)。制冷機組與蓄冰裝置串聯(lián)適用于供回液溫差大于8的系統(tǒng)，但它不可避免產(chǎn)生空氣循環(huán)量少，影響室內(nèi)空調(diào)的舒適性，且易在送風(fēng)口產(chǎn)生結(jié)霧和滴水，嚴(yán)重破壞室內(nèi)環(huán)境。由于此空調(diào)系統(tǒng)采用的是7/12的冷凍水供、回水溫差的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，所以采用并聯(lián)流程。5.2.3 雙工況機組容量計算制冷機組標(biāo)定容量計算公式如下： （5-1）式中 設(shè)計日供冷負(fù)荷，kw；附加冷負(fù)荷，取0.08；蓄冷裝置沖

28、冷時間，h；非電力谷段制冷機組直接供冷時間，h；電力谷段制冷機組直接供冷時間，h；制冷機組沖冷工況下的容量系數(shù)；制冷機組在非電力谷段時直接供冷工況下的容量系數(shù)；制冷機組在電力谷段時直接供冷工況下的容量系數(shù)。 此工程中：為8 h，為16 h，為0，為0.7，、為0.95；將以上數(shù)據(jù)代入式5-1，則 kw由表附表c.1可以看出制冷機組的供冷負(fù)荷在7時、8時、9時、10時四小時都小于其標(biāo)定容量705 kw，因此需進行修正，修正公式可按下式： （5-2）式中 修正后的非電力谷段制冷機組直接供冷時間，h；冷負(fù)荷小于機組標(biāo)定容量的小時數(shù)。將數(shù)據(jù)代入上式得： h則修正后的容量： kw據(jù)此，選擇頓漢布什公司生

29、產(chǎn)的wcfx-bd24雙工況機組一臺，空調(diào)制冷量為750 kw，數(shù)據(jù)如表5.3。表5.3雙工況機組性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)空調(diào)制冷量（kw）750蓄冰制冷量（kw）495冷量調(diào)節(jié)范圍15%100%機組長度(mm)4325機組寬度(mm)1064機組高度(mm)2000蒸發(fā)器水流量(m3/h)134冷凝器水流量(m3/h)149蒸發(fā)器水側(cè)阻力(kpa)91冷凝器水側(cè)阻力(kpa)72蒸發(fā)器進出水管徑(mm)150冷凝器進出水管徑(mm)1505.3蓄冰槽的選型5.3.1蓄冷裝置容量的計算蓄冷裝置所需有效容量可按下式計算： （5-3）式中 蓄冷裝置所需有效容量，kwh；沖冷并供冷是供冷量與沖冷量之

30、比，此工程中為0；其他符號同式5-1。 代入數(shù)據(jù)得： kwh5.3.2設(shè)計日有效釋冷小時數(shù)由表4.3查得17：00為最高供冷負(fù)荷，其值為1121kw，設(shè)計日平均負(fù)荷為 kw，則設(shè)計日平均符合系數(shù)為：則有效釋冷小時數(shù)為：h5.3.2所需冰筒數(shù)蓄冷裝置采用室內(nèi)布置，按美國高靈牌1900a型蓄冰筒進行設(shè)計計算，其性能參數(shù)如表5.4:表5.4 1900a型蓄冰桶主要性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)總蓄冷能力(kw)670潛熱蓄冷能力(kw)570顯熱蓄冷能力(kw)100水容量(l)6140乙二醇溶液容量(l)561工作壓力(mpa)0.6直徑(mm)2261高(mm)2566接管管徑(mm)65按釋

31、冷輸出溫度5.8及有效釋冷時間12h,查得恒定平均釋冷率為158kw。則所需冰桶數(shù)量為：（組） 取2組5.4板式換熱器的選型 板式換熱器按制冷機組供冷工況制冷量和蓄冰筒的釋冷量一起進行配置，所需換熱面積計算式如下： （5-4）式中 換熱器面積，m2；流經(jīng)換熱器的熱量，kw；總換熱系數(shù)；對數(shù)溫差，。將數(shù)據(jù)代如上式，則m2流量計算式如下： （5-5）式中 溶液流量，m3/h； 溶液密度，kg/ m3； 溶液比熱，kj/kg；溶液進出溫差，。代入數(shù)據(jù)得： m3/h由=352 m2和=211 m3/h，選擇舒瑞普公司生產(chǎn)的板式換熱器gx-91，具體參數(shù)見表5.5。表5.5 板式換熱器性能參數(shù)表性能參數(shù)

32、性能參數(shù)性能參數(shù)最大傳熱面積（m2）420最大流量(m3/h)300接口尺寸(mm)150最大長度(mm)3200寬度(mm)626高度(mm)23905.5制冷并沖冷泵的選型揚程計算：管路壓降按每m 管長0.060.15kpa計算。溶液泵揚程按下式計算： （5-6）式中 泵的揚程，m；蒸發(fā)器壓降，kpa；管路壓降，kpa；板換壓降，kpa。代入數(shù)據(jù)，得：m由上表知揚程=20.5m,流量為雙工況機組蒸發(fā)器流量134 m3/h。由于選擇水泵時揚程和流量都要附加10%，則應(yīng)選擇揚程大于23m，流量大于147 m3/h乙二醇泵，在乙二醇管路中，為避免溶液的泄漏，保障安全可靠運行，通常選擇g型管道屏蔽

33、電泵。所以此工程選擇上海人民電機廠生產(chǎn)的g150-24-18.5ny兩臺（一用一備），具體性能參數(shù)如表5.6。表5.6 乙二醇泵的性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)額定流量（m3/h）150額定揚程（m）24進出管徑(mm)125長度(mm)780寬度(mm)550高度(mm)11405.6 釋冷泵的選型揚程計算同上節(jié)，=16m水流量計算式如下： m3/h由上表知揚程h=16m。由于選擇水泵時揚程和流量都要附加10%，則應(yīng)選擇揚程大于18m，流量大于90 m3/h乙二醇泵，同上，通常選擇g型管道屏蔽電泵。所以此工程選擇上海人民電機廠生產(chǎn)的g100-20-19ny兩臺（一用一備），具體性能參數(shù)如表

34、5.7。表5.7 乙二醇泵的性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)額定流量（m3/h）100額定揚程（m）20進出管徑(mm)125長度(mm)700寬度(mm)425高度(mm)9305.7冷凍水泵的選擇5.7.1水力計算按最不利環(huán)路進行計算，最不利環(huán)路見圖5.2： 圖5.2 冷凍水最不利環(huán)路圖水力計算如表5.8： 表5.8 冷凍水泵水力計算管段管長m流量m3/h管徑mm流速m/s比摩阻pa/m沿程損失/pa局部阻力系數(shù)動壓pa局部阻力/pa17.3210.4 2001.9 65047457.51732.2 12991.5 27105.2 1501.7 610427017.51368.6 2395

35、1.4 31.4315.2 2501.8 1401961.51592.3 2388.5 420.1420.4 3001.7 130261391366.0 12294.4 521101.0 1501.6 48010080121261.5 15138.6 676.950.5 1251.1 4803691212654.0 7847.8 73.640.5 1250.9 47016923420.6 1261.9 83.630.5 1001.1 44015843582.4 1747.2 93.620.5 801.1 81029163642.4 1927.1 105.910.5 650.9 2051209.

36、51.5386.7 580.0 113.99.8 650.8 56021843336.8 1010.5 121.29.5 650.8 5006003316.5 949.6 137.38.4 501.2 4953613.53706.8 2120.4 145.67.0 501.0 37020723490.8 1472.5 151.45.2 500.7 196274.43270.9 812.6 169.14.9 500.7 49044591.5240.5 360.8 172.62.8 321.0 2205723468.1 1404.3 186.82.1 320.7 37025163263.3 789

37、.9 194.91.7 320.6 28013723172.6 517.7 203.60.7 250.4 180648378.5 235.6 216.80.3 200.3 4202856635.2 211.3 5.7.2具體選型水泵揚程計算式如下式： （5-7）式中 水泵揚程，m；管段的沿程阻力損失，kpa；管段的局部阻力損失，kpa；設(shè)備阻力損失，kpa。由于供回水管路水力損失基本相似，則代入數(shù)據(jù)，得：m 水流量按基載機組計算，由于一臺機組對應(yīng)一臺冷凍水泵，則流量為基載機組蒸發(fā)器流量105 m3/h，按板式換熱器，則水流量計算式如下： m3/h 讓板換對應(yīng)兩臺冷凍水泵，則單臺水流量為94 m

38、3/h，由于兩者相差不大，則按大的選取。則都附加10%后，應(yīng)選擇揚程大于40m，流量大于112 m3/h的泵，所以此工程選擇靖江精達機電泵閥有限公司生產(chǎn)的is150-125-400b五臺（四用一備），具體性能參數(shù)如表5.9。表5.9 冷凍水泵的性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)額定流量（m3/h）173額定揚程（m）44進出管徑(mm)150-125長度(mm)1830寬度(mm)730高度(mm)7155.8冷卻水泵的選型5.8.1水力計算按最不利環(huán)路進行計算，最不利環(huán)路見圖5.3。圖5.3 冷卻水系統(tǒng)最不利環(huán)路水力計算如表5.10。表5.10 冷凍水泵水力計算管段管長m流量m3/h管徑mm流

39、速m/s比摩阻pa/m沿程損失pa局部阻力系數(shù)動壓pa局部阻力pa16149.01502.3420252092745.624710.229.4401.03001.6120112810.51242.913050.231.4267.42002.432044832797.98393.649.8133.71502.1380372417.52210.738686.751.4267.42002.432044832797.98393.6680.9401.03001.612097086.51242.98078.773.6267.42501.5320115231146.03438.084133.42001.21

40、204801.5696.31044.54.8.2具體選型 同冷凍水泵計算相似，由上表數(shù)據(jù)計算出揚程為34.5m，水流量按基載機組計算，由于一臺機組對應(yīng)一臺冷卻水泵，則流量為基載機組冷凝器流量126 m3/h，水流量按雙工況機組計算，則流量為149 m3/h。應(yīng)取大的。 同理，應(yīng)選擇揚程大于39m，流量大于165 m3/h的泵，所以此工程選擇靖江精達機電泵閥有限公司生產(chǎn)的is150-125-315四臺（三用一備），具體性能參數(shù)如表5.11。表5.11 冷凍水泵的性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)額定流量（m3/h）200額定揚程（m）40進出管徑(mm)150-125長度(mm)1585寬度(mm

41、)660高度(mm)6805.9冷卻塔的選型冷水機組的冷卻水量以雙工況機組的冷凝器流量149m3/h，進行冷卻塔的選擇時按下式計算： m3/h冷卻水的進出水的溫度為t2=32與t1=37。所設(shè)計的上海市地區(qū)的室外濕球溫度為28.2。根據(jù)冷卻塔樣本的選取山東雙一集團生產(chǎn)的型號為dfh-175的冷卻塔三臺，并置于建筑的樓頂屋面之上。具體性能參數(shù)如表5.12。表5.12 冷卻塔的性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)性能參數(shù)循環(huán)水量（m3/h）175塔體管徑（m）4.2進水管徑(mm)1252出水管徑(mm)200溢水管徑(mm)50補水管徑(mm)50長度(mm)2580寬度(mm)3590高度(mm)3960

42、5.10分集水器的設(shè)計5.10.1分集水器的介紹集水器和分水器實際上是一段大管徑的管子，只是在其上按設(shè)計要求焊接上若干不同管徑的管接頭，如圖5.4。一般是為了便于連接通向各個環(huán)路的許多并聯(lián)管道而設(shè)置的，分水器用于供水管路上，集水器用于回水管路上，在一定程度上也起到均壓作用。集水器和分水器的直徑，可按并聯(lián)接管的總流量通過集水器和分水器時的斷面流速v=0.50.8m/s來確定。流量特別大時，允許增大流速，但最大不宜超過2m/s。集水器和分水器都用無縫鋼管制作。選用的管壁和封頭板的厚度以及焊接作法應(yīng)按耐壓要求確定。集水器和分水器應(yīng)設(shè)溫度計、壓力表，底部應(yīng)有排污管接口，一般選用dn40，兩者之間應(yīng)設(shè)均

43、壓管，配管間距應(yīng)考慮兩閥門手輪之間便于操作。5.10.2分集水器的計算圖5.4 分集水器示意圖斷面管徑的確定：mm所以取600mm。從分集水器上接出4根供向(來自)空調(diào)機組水管，每根管所承擔(dān)的負(fù)荷基本相同，1根壓力平衡管和1根來自（供向）冷水機組的總水管，供水(回)管流速設(shè)為2.0m/s。則按上式求得：mm， mm， mm，mm， mm，平衡管管徑取mm。則 ：mm mm mm mm mm mm mm所以 mm即分集水器的長度為2720mm，直徑為600mm。6 實際運行控制工程采用分量蓄冷并制冷機組優(yōu)先供冷的策略，在實際運行中，當(dāng)夏季負(fù)荷較大時，可按此控制。當(dāng)在負(fù)荷較小時，如果還按照空調(diào)設(shè)計

44、日的部分蓄冷設(shè)計的主機優(yōu)先的模式來的話，將是非常不經(jīng)濟的，完全達不到冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約運行費用的目的。所以在過度季節(jié)應(yīng)采用優(yōu)化控制的運行策略：在電價平段使制冷機滿負(fù)荷運行，在電價峰段使制冷機停開幾個小時，充分利用蓄冷槽的在夜間所蓄的冷量進行供冷。這樣就在運行上進行優(yōu)化控制，從而大大節(jié)省了運行費用。 結(jié)論冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜，且投資費用高。但是它對城市電網(wǎng)具有很大的“削峰填谷”潛力，隨著社會的發(fā)展電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，以取得了長足的發(fā)展。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活用電的急劇增長的需要，全國缺電情況仍未得到根本的改變。所以對于有合適的電費結(jié)構(gòu)和其他優(yōu)

45、惠政策的城市，蓄冰系統(tǒng)應(yīng)得到推廣。致謝 此次畢業(yè)設(shè)計過程中，我遇到了許多的問題，在李蘇瀧老師的耐心指導(dǎo)下解決了這些問題，使我能夠順利完成此次的設(shè)計 。在此我向李老師表示我深深的謝意！在這里我也要向大學(xué)四年中所有教導(dǎo)過我?guī)椭^我的老師表達我的感謝之情，因為有你們的悉心教導(dǎo)，我才能成為一名合格的畢業(yè)生，才能順利就業(yè)。此外，我也要向那些在我四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中和我一起風(fēng)雨同舟走過的同學(xué)們，是你們的熱情和鼓勵使我渡過我一個又一個的難過，跨越了一個又一個障礙，因為有你們我的生活才如此美好?，F(xiàn)在臨近畢業(yè)，希望以后老師們身體健康，同學(xué)們工作順利。參考文獻1 陸亞俊，馬最良，鄒平華. 暖通空調(diào)m. 北京：中國

46、建筑工業(yè)出版社，2004.2 嚴(yán)德隆，張維君. 空調(diào)蓄冷應(yīng)用技術(shù)m. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.3 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊m. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.4 龔光彩.流體輸配管網(wǎng)m. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.5 陸耀慶.暖通空調(diào)設(shè)計指南m. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.6 建筑工程常用數(shù)據(jù)系列手冊編寫組.暖通空調(diào)常用數(shù)據(jù)手冊m. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002. 7 區(qū)正源.實用中央空調(diào)設(shè)計指南m. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.8 路詩奎，姚壽廣.空調(diào)制冷專業(yè)課程設(shè)計指南m. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.附錄a時間0:001:002:003:004:005:006:007:00k1.021.021.021.021.021.021.0