制冷設(shè)計(jì)(冷源)說(shuō)明書(shū)

1、太原理工大學(xué)現(xiàn) 代 科 技 學(xué) 院制冷課設(shè)班級(jí):暖通12-2姓名：趙佳熙學(xué)號(hào)：2012102516目 錄第一章 總論2 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求21.2原始資料及設(shè)計(jì)依據(jù)2第二章 制冷機(jī)組的選型32.1 制冷機(jī)組選型原則32.2 制冷機(jī)組的選型3第三章 冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)43.1 系統(tǒng)形式43.2 冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括冷凍水泵選擇及水力計(jì)算） 6第四章 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)84.1 冷卻塔選型84.2冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括水力計(jì)算）9第五章 其他設(shè)計(jì) 105.1 補(bǔ)水泵 10 5.2 補(bǔ)水箱 10 5.3 定壓罐 11 5.4 全程水處理器第六章 致 謝 11參 考 資 料 12第一章 總 論1.1

2、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)所學(xué)基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際工程施工程序，按照工程設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)圖集和有關(guān)技術(shù)資料，在老師師指導(dǎo)下獨(dú)立完成拉薩市某商場(chǎng)采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)用冷源工程設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地掌握冷源工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法、步驟，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決冷源工程問(wèn)題的能力，為將來(lái)到城市建設(shè)系統(tǒng)從事室內(nèi)環(huán)境設(shè)備和建筑公共設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工組織、調(diào)試、運(yùn)行、工程經(jīng)濟(jì)管理和有關(guān)科學(xué)研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)等工作奠定基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)的基本要求1. 提倡進(jìn)行綜合性專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)整體設(shè)計(jì)的觀念；2. 綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，能獨(dú)立分析解決一般專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題；3. 了解與專(zhuān)業(yè)有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；4

3、. 能夠利用語(yǔ)言文字和圖形表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和技術(shù)問(wèn)題；1.1 原始資料及設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1建筑概況、土建原始資料和工程所在地區(qū)本設(shè)計(jì)選擇的對(duì)象是武漢某辦公樓，東經(jīng)30°37 北緯114°08，據(jù)熱工氣象分區(qū)為夏熱冬冷地區(qū)。建筑正立面為南向，該建筑地上5層地下1層?？偨ㄖ娣e為10350米，地上高度為23米，地下4米。 1.2.2氣象資料經(jīng)度東經(jīng)緯度北緯夏季大氣壓(Pa)夏季空調(diào)室外干球溫度() 夏季空調(diào)室外濕球溫度()夏季空調(diào)日平均溫度()夏季計(jì)算日較差()30°37114°081002.135.228.432.09.8夏季室外平均風(fēng)速(m/s)最熱月相對(duì)濕

4、度(%)冬季大氣壓(Pa)冬季采暖室外干球溫度()冬季空調(diào)室外干球溫度()冬季室外平均風(fēng)速(m/s)最冷月相對(duì)濕度(%)2.067.001023.51.2.4室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)按采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019-2003）以及相關(guān)的設(shè)計(jì)措施要求執(zhí)行，辦公樓一到五層的空調(diào)區(qū)域均設(shè)計(jì)為：t=26ºC =65% 第二章 制冷機(jī)組的選型2.1 制冷機(jī)組選型原則由實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)可得廠家根據(jù)給定的蒸汽壓力、冷水溫度和冷卻水溫度給出額定的制冷能力。若設(shè)計(jì)采用的參數(shù)與給定值一致，則可按此選擇設(shè)備。若設(shè)計(jì)值與給定值有差值，則選型時(shí)其制冷能力要根據(jù)實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行修正。2

5、.2 制冷機(jī)組的選型由上學(xué)期的空調(diào)通風(fēng)課程設(shè)計(jì)知，該辦公樓的空調(diào)冷負(fù)荷是單層49kw,據(jù)面積負(fù)荷59.2w/計(jì)算，擴(kuò)大單層面積至2070，總冷負(fù)荷616Kw根據(jù)制冷機(jī)組的選型原則，結(jié)合武漢地區(qū)的能源狀況，選擇3HXC200AH機(jī)組,由于單機(jī)制冷量超過(guò)528KW，按照國(guó)家規(guī)定選擇機(jī)組兩臺(tái)。具體參數(shù)見(jiàn)下表：型號(hào)制冷量(kw)688消耗電力(kw)133冷凍水量（m3/h）118冷凍水入口、出口溫度()12/7冷卻水量（m3/h）141冷卻水入口、出口溫度()32/37使用電源380V-3ph-50Hz壓縮機(jī)型式半封閉式單螺桿壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)1 容量調(diào)節(jié)（）-輸入功率(kw)127冷凍油型式 SUNISO

6、 4GS 充填量（L）12 制冷劑型式R134a控制方式感溫式外部均壓膨脹閥充填量（kg）70*1器發(fā)蒸型式直接膨脹殼管式管徑（B）125壓力損失(kpa)72冷凝器型式水冷殼管式管徑150壓力損失(kpa)84外形尺寸長(zhǎng)(mm)4278寬(mm)980高(mm)1941運(yùn)行重量(kg)注：1. 冷凍水進(jìn)出水管外徑 mm 1502.冷卻水進(jìn)出水管外徑 mm 1503.允許電壓波動(dòng)±10%4.最大啟動(dòng)電流 A 445.0 5.麥克維爾WHS075.1-WHS200.2 冷水機(jī)組不在美國(guó)空調(diào)制冷協(xié)會(huì)（ARI）認(rèn)證冷量范圍之內(nèi)第三章 冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)形式 空調(diào)冷凍水的形式很多，

7、實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要組成各種不同的系統(tǒng)。常見(jiàn)的典型形式如下：3.1.1 一次泵、二次泵（1）一次泵冷凍水系統(tǒng) a、一次泵定流量冷凍水系統(tǒng) 末端裝置水管上設(shè)置三通閥，定流量水系統(tǒng)中的循環(huán)水量保持定值，負(fù)荷變化時(shí)可以通過(guò)改變風(fēng)量或改變供回水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如用供回水支管上三通調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)供回水量混合比，從而調(diào)節(jié)供水溫度，系統(tǒng)簡(jiǎn)單操作方便，不需要復(fù)雜的自控設(shè)備，缺點(diǎn)是水流量不變輸送能耗始終為設(shè)計(jì)最大值。該系統(tǒng)水泵耗能較大，實(shí)際中較少采用。 b、一次泵變流量冷凍水系統(tǒng)變流量水系統(tǒng)中供回水溫度保持定值，負(fù)荷改變時(shí)，通過(guò)改變供水量來(lái)調(diào)節(jié)。輸送能耗隨負(fù)荷減少而降低，水泵容量和電耗小，系統(tǒng)需配備一定的自控裝

8、置。該系統(tǒng)是目前中國(guó)建筑空調(diào)工程中應(yīng)用最廣泛的水系統(tǒng)。（2）二次泵變流量冷凍水系統(tǒng)二次泵系統(tǒng)主要是在負(fù)荷側(cè)和冷源側(cè)分別設(shè)置水泵，并在負(fù)荷側(cè)和冷源側(cè)之間的供回水總管上設(shè)置有旁通管?？梢詫?shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)水泵變流量運(yùn)行，能節(jié)省輸送能耗，并能適應(yīng)供水分區(qū)不同壓降的需要，系統(tǒng)總的壓力低。但系統(tǒng)較復(fù)雜，初投資高。3.1.2 雙管制、三管制和四管制系統(tǒng)（1）雙管制系統(tǒng)夏季供應(yīng)冷凍水、冬季供應(yīng)熱水均在相同管路中進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資少。絕大多數(shù)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用雙管制系統(tǒng)。但在要求高的全年空調(diào)建筑中，過(guò)渡季節(jié)出現(xiàn)朝陽(yáng)房間需要供冷而背陽(yáng)房間需要供熱的情況，這時(shí)改系統(tǒng)不能滿(mǎn)足要求。（2）三管制系統(tǒng)分別設(shè)置供冷、供

9、熱管路，冷熱回水管路共用。優(yōu)點(diǎn)是能同時(shí)滿(mǎn)足供冷供熱的要求，管路系統(tǒng)較四管制簡(jiǎn)單。其最大特點(diǎn)是有冷熱混合損失，投資高于兩管制，管路復(fù)雜。 （3）四管制系統(tǒng)供冷、供熱分別由供回水管分開(kāi)設(shè)置，具有冷熱兩套獨(dú)立的系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是能同時(shí)滿(mǎn)足供冷、供熱要求，且沒(méi)有冷熱混合損失。缺點(diǎn)是初投資高，管路系統(tǒng)復(fù)雜，且占有一定的空間。3.1.3 同程式和異程式系統(tǒng)（1）同程式水系統(tǒng)除了供回水管路以外，還有一根同程管，由于各并聯(lián)環(huán)路的管路總長(zhǎng)度基本相等，各用戶(hù)盤(pán)管的水阻力大致相等，所以系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好，流量分配均勻。高層建筑的垂直立管通常采用同程式，水平管路系統(tǒng)范圍大時(shí)宜盡量采用同程式（2）異程式水系統(tǒng)管路簡(jiǎn)單，不需采

10、用同程管，水系統(tǒng)投資較少，但水量分配。調(diào)節(jié)較難，如果系統(tǒng)較小，適當(dāng)減小公共管路的阻力，增加并聯(lián)支管的阻力，并在所有盤(pán)管連接支路上安裝流量調(diào)節(jié)閥平衡阻力，亦可采用異程式布置。3.2 冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1 冷凍水系統(tǒng)的選擇 對(duì)于本設(shè)計(jì)，空調(diào)水路中以風(fēng)機(jī)盤(pán)管和表冷器為主要空調(diào)設(shè)備，由于各處風(fēng)機(jī)盤(pán)管的型號(hào)相差不大，其水流阻力的差距較小，且平面布置規(guī)律性較強(qiáng)，采用同程式系統(tǒng)有利于環(huán)路中各風(fēng)機(jī)盤(pán)管小環(huán)路的水力平衡，但在豎直方向高度不是很高，采用豎程浪費(fèi)管材且阻力加大，所以本系統(tǒng)只采用水平同程豎向不同程，豎向加閥門(mén)調(diào)節(jié)不平衡率；在管制方面，由于本設(shè)計(jì)不考慮過(guò)渡季節(jié)出現(xiàn)即供冷又供熱的情況，在系統(tǒng)的復(fù)雜性

11、和初投資方面，采用兩管制系統(tǒng)；為了節(jié)約能耗和更有效地控制冷凍水系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用一次泵定流量水系統(tǒng)。綜上所述，該設(shè)計(jì)采用的冷凍水系統(tǒng)形式為異程式兩管制一次泵定流量水系統(tǒng)。3.3冷凍水泵的選擇（1）流量 L=3.6 =0.86Q/tL:冷凍水量，m³/h；Q:空調(diào)冷負(fù)荷, kw;t:蒸發(fā)器進(jìn)出口冷凍水溫差，由機(jī)組參數(shù)知取12-7=5;C:水的比熱容，取4.187KJ/（kg*）.則，L=0.86*616/5=105.95(m³/h)，與機(jī)組參數(shù)-冷凍水流量118 m3/h比較，取L=118 m³/h.（2）揚(yáng)程H=A(Py+Pj+Pe+P)A:安全系數(shù)，取1.051.1

12、5；Py:冷凍水管路的沿程阻力，KPa;Pj：冷凍水管路的局部阻力，KPa;Pe：蒸發(fā)器內(nèi)的阻力，KPa;P：室內(nèi)末端裝置的阻力，KPa。Py:由實(shí)用空調(diào)供熱手冊(cè)可得，計(jì)算管道沿程阻力時(shí)，經(jīng)濟(jì)比摩阻宜控制在200400Pa/m（其中包括局部阻力，閥門(mén)阻力），在這里選用：400 Pa/m,機(jī)房到最不利末端的距離為L(zhǎng)=27*2+（37.5+55.2）*2=239.4m。則Py=400*239.4=95.76KPa=9.6m 。由機(jī)組參數(shù)可知Pe=72 KPa. 室內(nèi)末端裝置的阻力為30 KPa. 分集水器的阻力 60KPa所以，H=1.1*(9.6+6+7.2+3)=268KPa=26.8 mH2

13、O根據(jù)冷凍水泵的流量L=118m3/h和揚(yáng)程H=26.8m，選擇的冷凍水泵為SLW65-250(I)，采用兩用一備式，分別配合兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，參數(shù)如下：型號(hào)流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速 電機(jī)功率汽蝕余量m3/hmr/minKWmSLW65-250(I)11826.829606533.4水力計(jì)算3.4.1流速 由實(shí)用空調(diào)供熱手冊(cè)中得知：管道內(nèi)水的流速v(m/s)宜符合以下規(guī)定：公稱(chēng)直徑DN32mm時(shí)，v1.5m/s; 公稱(chēng)直徑DN=4063mm時(shí)，v2m/s; 公稱(chēng)直徑DN>63mm時(shí)，v3m/s.3.4.2選管徑由流量L=118 m/h，v=2m/s 。d=(4L/3600v)(1/2)=(4*50/

14、3600/ v)(1/2)=144.5mm查得標(biāo)準(zhǔn)管徑為 150mm。3.5 附件附件安裝詳見(jiàn)系統(tǒng)圖 分集水器：首先設(shè)立分集水器的目的一是為了便于連接通向各個(gè)并聯(lián)環(huán)路的管道，二是均衡壓力是匯集在一起的各環(huán)路具有相同的起始?jí)毫蚪K端壓力。分集水器的直徑D(mm)應(yīng)保持D*2dmax (dmax：最大連管的直徑）通常可按并聯(lián)接管的總流量通過(guò)集管斷面時(shí)的平均流速vm=0.5-1.5m/s來(lái)確定，流量特別大時(shí)，流速允許適當(dāng)增大，但最大不應(yīng)大于vmax=4m/s. 分水器有5個(gè)支管，通過(guò)計(jì)算可得每根支管的直徑為： 選用80mm分集水器的長(zhǎng)度：L=130+L1+L2+L3+L4+L5+120+2h=130

15、+d+120+d+120+D+120+2*8=2536.6mm取其中的流速為1m/s，循環(huán)水量為118m3/h由公式D=595(（G/(v*）)0.5可計(jì)算缸體內(nèi)徑為DN150,擬選用DN150的無(wú)縫鋼管。所以分集水器直徑為325mm 長(zhǎng)度為2536.6mm。第四章 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 冷卻塔選型 1、開(kāi)式和閉式系統(tǒng)（1）開(kāi)式水系統(tǒng)與蓄熱水槽連接比較簡(jiǎn)單，但水中含氧量較高，管路和設(shè)備易腐蝕，且為了克服系統(tǒng)靜水壓頭，水泵耗電量大，僅適用于利用蓄熱槽的低層水系統(tǒng)。（2）閉式水系統(tǒng)不與大氣相接觸，僅在系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)置膨脹水箱。管路系統(tǒng)不易產(chǎn)生污垢和腐蝕，不需克服系統(tǒng)靜水壓頭，水泵耗電較小。2、橫流

16、和逆流系統(tǒng)一般變頻系統(tǒng)用橫流式冷卻塔，其它用逆流冷卻塔。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，應(yīng)該選擇“開(kāi)式逆流冷卻塔”，查武漢當(dāng)?shù)貪袂驕囟萾s=28.5由冷卻水量為125m³/h，選用型號(hào)為 DBNL-225,冷卻水流量為125m³/h4.2 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.2.1冷凍水泵的選擇（1）流量冷凍水泵流量等于冷凝器側(cè)冷卻水流量即125m³/h（2）揚(yáng)程H=A(Py+Pj+Pc+H+ Pd)A:安全系數(shù)，取1.051.15；Py:冷卻水管路的沿程阻力，KPa;Pj：冷卻水管路的局部阻力，KPa;Pc：冷凝器內(nèi)的阻力，取84KPa;H：冷卻塔內(nèi)積水盤(pán)與噴嘴的高差,由冷卻塔參數(shù)知取3.4mH

17、2OPd：冷卻塔噴嘴的動(dòng)壓，取50mH2O。Py:由實(shí)用空調(diào)供熱手冊(cè)可得，計(jì)算管道沿程阻力時(shí)，經(jīng)濟(jì)比摩阻宜控制在200400Pa/m,在這里選用：400 Pa/m,機(jī)房到冷卻塔L=27*2+（37.5+55.2）*2=239.4m。則Py=400*239.4=95.76KPa=9.6m。局部構(gòu)件個(gè)數(shù)局部阻力系數(shù)局部阻力(KPa)三通51.57.515彎頭70.261.823.64蝶閥60.31.83.6止回閥23.46.813.6過(guò)濾器23612除污器24816Pj: 由于Pj=(v²/2)= (1000*2²/2)=2000*，則：所以，Pj=63.84 KPa.所以，H

18、=1.1*（96+63.8+84+50+34）= 354.2 KPa=35.4m根據(jù)冷卻水泵的流量L=125m3/h和揚(yáng)程H=35.4 m，選擇的冷凍水泵為SLW80-200A，采用兩用一備式，分別配合兩臺(tái)機(jī)組，參數(shù)如下：型號(hào)流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速 電機(jī)功率汽蝕余量m3/hmr/minKWmSLW125-200B13837.529503744.2.2水力計(jì)算 （1）流速 由實(shí)用空調(diào)供熱手冊(cè)中得知：管道內(nèi)水的流速v(m/s)宜符合以下規(guī)定：公稱(chēng)直徑DN32mm時(shí)，v1.5m/s; 公稱(chēng)直徑DN=4063mm時(shí)，v2m/s; 公稱(chēng)直徑DN>63mm時(shí)，v3m/s. （2）選管徑由流量L=125m/

19、h，v=2m/s 實(shí)際比摩阻為260Pa/m，符合100-300Pa/m的范圍，合理， d=(4L/3600v)(1/2)=(4*125/3600/ v)(1/2)=148.7mm 查得標(biāo)準(zhǔn)管徑為 DN150mm。第五章 補(bǔ)水定壓設(shè)計(jì)5.1補(bǔ)水泵根據(jù)采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范 得空調(diào)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量為系統(tǒng)水容量的5%-10%。而工程中系統(tǒng)水容量可按下表估算空氣調(diào)節(jié)水系統(tǒng)的單位水容量（L/建筑面積）空氣調(diào)節(jié)方式全空氣系統(tǒng)水、空氣系統(tǒng)供冷或采用換熱器調(diào)節(jié)方式0.4到0.550.7到1.30（1）補(bǔ)水泵計(jì)算流量: 系統(tǒng)水容量（系統(tǒng)一層到五層為水空氣系統(tǒng)） 水容量（按單位指標(biāo)算，每萬(wàn)平米10立方米） Q=1

20、0350*0.001=10.4m³ 補(bǔ)水量為10.4*0.1=1.04m³/h（2）補(bǔ)水泵的計(jì)算揚(yáng)程：H=H+Z2-Z1其中：H補(bǔ)水泵的計(jì)算揚(yáng)程,m;H系統(tǒng)補(bǔ)水的沿程阻力, H=27+（35），取30mH2O;Z2-Z1補(bǔ)水點(diǎn)高差,由于補(bǔ)水泵出口抬高，所以取2.5 mH2O;則，H=30+2.5=32.5m.所以，補(bǔ)水泵流量0.68m³/h,補(bǔ)水泵的揚(yáng)程25.5m.所以8選擇的補(bǔ)水泵為KQL20/110-1.1/2,一用一備，參數(shù)表如下:型號(hào)流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速 電機(jī)功率汽蝕余量m³/hmr/minKWm上海紀(jì)歡25-1602.83329001.52.35.

21、2補(bǔ)水箱由實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得補(bǔ)水箱儲(chǔ)水容積為補(bǔ)水泵小時(shí)流量的0.5-1.0配置。所以補(bǔ)水箱容積為V=1.0*1.04=1.04 m³，尺寸為L(zhǎng)*W*H=2000mm*1200mm*1000mm但考慮實(shí)際情況，補(bǔ)水箱體積最少為4m³，選擇尺寸L*W*H=2000*2000*10005.3定壓罐由實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得氣體定壓罐的實(shí)際容量V（大于Vmin）由下面式子確定：Vmin=（*Vt）/（1-） 其中 =（P1+100）/（P2+100）,一般可取0.65-0.85式中 Vt-氣壓罐調(diào)節(jié)容積 -容積附加系數(shù) ，一般取1.05氣壓罐的工作壓力值P確定原則：1. P1

22、：補(bǔ)水泵的啟動(dòng)壓力，在滿(mǎn)足定壓點(diǎn)最低要求壓力的基礎(chǔ)上，增加10KPa富 余量。2. P2：補(bǔ)水泵停泵壓力，P2=0.9P33. P3：膨脹水箱回流時(shí)電磁閥開(kāi)啟壓力，P3=0.9P44. P4：安全閥的開(kāi)啟壓力，以不超系統(tǒng)各部件壓力為原則。型號(hào)容器最大壓力（bar）口徑直徑*高度包裝體積S2005361cs0000005*81*160*3320.0105.4 全程水處理器按照廠家給出的選型原則，根據(jù)安裝管徑來(lái)選擇，以獨(dú)立安裝原則，即回水總管上，旁通安裝，選型如下：型號(hào)管徑處理水量連接形式濾網(wǎng)孔徑（mm）尺寸W高度H凈重DAQC-150150100-158法蘭2.56301200330第六章 致 謝在本次的設(shè)計(jì)中，我得到了太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李臨平老師和程遠(yuǎn)達(dá)老師的大力支持和幫助，在設(shè)計(jì)的方法和思路等方面，兩位老師都犧牲了大量的休息時(shí)間，給予了我悉心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助，老師們的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助使我順利地完成了這次的課程設(shè)計(jì)。這份某商住樓空調(diào)冷源的