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1、設(shè)計任務.....................................................3 2、制冷供冷方案確定............................................5 2.1制冷方案....................................................5 2.2供冷方案....................................................5 2.3排熱方案....................................................5 3、空調(diào)制冷系統(tǒng)的總裝機容量的確定及制冷設(shè)備的選型.........6 3.1空調(diào)制冷系統(tǒng)的總裝機容量....................................6 3.2制冷機類型的選擇............................................6 3.3制冷機型號、容量、臺數(shù)的確定................................8 4、冷卻水、冷凍水管路系統(tǒng)的設(shè)計及計算.......................9 4.1 冷卻塔的選型...............................................9 4.1.1 冷卻塔的種類...........................................9 4.1.2冷卻塔型式、容量、臺數(shù)的確定 ........................9 4.2 冷凍站的布置..............................................11 4.3 冷凍水、冷卻水管路系統(tǒng)的設(shè)計計算..........................12 4.3.1 冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的水流量..........................12 4.3.2 冷凍水、冷卻水管路系統(tǒng)的水力計算....................12 4.3.3 冷凍水泵的選擇......................................16 4.3.4 冷卻水泵的選擇......................................16 5、其它輔助設(shè)備的選擇.........................................16 5.1水系統(tǒng)的水質(zhì)控制...........................................16 5.2水系統(tǒng)的補水量及補水位置確定...............................17 5.3冷凍水系統(tǒng)的定壓方式定壓設(shè)備的選擇.........................17 5.4分水器、集水器.............................................18 6、制冷設(shè)備和管道的保溫.......................................18 6.1需要保溫的設(shè)備和管道.......................................18 6.2 設(shè)備和管道的保溫要求.......................................18 6.3 保溫材料的選擇.............................................19 6.4保溫層厚度的確定...........................................19 6.5保溫結(jié)構(gòu)的做法.............................................20 7、制冷機房的通風..............................................20 7.1機房通風的規(guī)定.............................................20 7.2機房通風的計算.............................................21 8、設(shè)計總結(jié).....................................................21 9、參考文獻.....................................................22 1、設(shè)計任務 1.1設(shè)計題目 南京市某公共建筑空調(diào)用冷源工程設(shè)計 1.2設(shè)計目的 本課程設(shè)計是《制冷技術(shù)》課程的重要教學環(huán)節(jié)之一，通過這一環(huán)節(jié)達到了解常規(guī)空調(diào)用冷源設(shè)計的內(nèi)容、程序和基本原則，學習設(shè)計計算的基本步驟和方法，鞏固《制冷技術(shù)》課程的理論知識，熟悉相關(guān)的規(guī)范，培養(yǎng)獨立工作能力和解決實際工程問題的能力。 1.3設(shè)計內(nèi)容和要求 整個設(shè)計要求完成南京市某公共建筑空調(diào)用冷凍站的全部設(shè)計，內(nèi)容包括:制冷設(shè)備選型、容量大小、水力計算、水泵選擇、保溫材料及厚度的確定等，做到經(jīng)濟合理，滿足冷量的要求；應將設(shè)計成果整理成設(shè)計計算說明書，其中包括：原始資料、設(shè)計方案、計算公式、數(shù)據(jù)來源、設(shè)備類型、主要設(shè)備材料表；設(shè)計成果還應能用工程圖紙表達出來,要求繪出該冷凍站的平面布置圖、有關(guān)的剖面圖及系統(tǒng)原理圖。 1.4設(shè)計原始資料 1. 某公共建筑需要的冷量：已知該冷凍站為某公共建筑（辦公樓、旅館等）提供空調(diào)用冷源，該建筑物所需要的夏季空調(diào)總冷負荷（包括新風和室內(nèi)冷負荷），按所服務的（同時使用的）各空氣調(diào)節(jié)區(qū)（或房間）逐時冷負荷的綜合最大值（即該建筑各空氣調(diào)節(jié)區(qū)或各空調(diào)房間的冷負荷逐時進行疊加，以某時刻出現(xiàn)的最大值即為逐時冷負荷的綜合最大值）為： 1200KW（分水器—末端裝置—集水器之間壓差為15.5mH20）， 設(shè)空調(diào)風系統(tǒng)可以用最大送風溫差送風，即可以直接用露點溫度送風。 2.設(shè)計參數(shù)：末端空氣處理設(shè)備要求空調(diào)設(shè)計工況下冷凍水供水溫度為7℃,回水溫度為12℃。 3.末端水路分區(qū)：該公共建筑空調(diào)末端水系統(tǒng)（即分水器—末端裝置—集水器）共分為三路，分別供標準層風機盤管、標準層新風機組和公共部分的柜式空氣處理機組，各末端水路的冷量分配比例大約為：42%（盤管）：26%（新風）:32%（公共）。 4.夏季室外氣象參數(shù)見《室外氣象參數(shù)》資料集。（現(xiàn)直錄如下）: 南京：夏季空調(diào)室外計算干球溫度：34.8℃，夏季空調(diào)室外計算濕球溫度28.1℃，累年最熱月月平均室外空氣溫度：28.2℃，最熱月月平均室外空氣計算相對濕度：81%，夏季室外平均風速： 2.6（m/s ），夏季最多風向：SSE； 1.5設(shè)計任務 完成南京市某公共建筑空調(diào)用冷源工程設(shè)計，具體包括： （1）冷凍站冷負荷總?cè)萘看笮〉拇_定； （2）制冷、供冷方案、制冷機排熱方案的設(shè)計； （3）制冷機類型的選擇及型號、臺數(shù)的確定； （4）冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計及計算； （5）冷凍水系統(tǒng)的設(shè)計及計算； （6）膨脹水箱、分、集水器及保持水質(zhì)的水處理設(shè)備等輔助設(shè)備的選擇和確定； （7）制冷設(shè)備和管道的保溫設(shè)計計算； （8）制冷機房的通風校核。 1.6撰寫設(shè)計計算說明書。 1.7繪圖： 冷凍站平、剖面圖，冷卻塔平剖面圖，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)原理圖。 2、制冷供冷方案確定 2.1制冷方案 根據(jù)參考文獻[16]空調(diào)系統(tǒng)的冷源應首先采用天然冷源。當無條件采用天然冷源時，可采用人工冷源。當采用人工冷源時，制冷方式的選擇應根據(jù)建筑物的性質(zhì)、制冷容量、供水溫度、電源、熱源和水源等情況，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。民用建筑應采用電動壓縮式和溴化鋰吸收式制冷機組。因此，本工程擬采用電動壓縮式或溴化鋰吸收式制冷機組作為本工程的制冷設(shè)備。 2.2供冷方案 冷凍水環(huán)路：在制冷機房，經(jīng)制冷設(shè)備產(chǎn)生的7℃冷凍水通過冷凍水供水管到達分水器，通過分水器分成三路：分別送往公用建筑的標準層風機盤管、標準層新風機組和公用部分的柜式空氣處理機組，經(jīng)過公用建筑的空調(diào)末端裝置對空氣進行冷卻去濕處理后， 冷凍水升溫為12℃的回水，回到集水器，經(jīng)集水器后通過空調(diào)循環(huán)水泵（即：冷凍水泵）升壓經(jīng)回水管返回冷水機組，通過制冷機中的蒸發(fā)器與制冷劑換熱實現(xiàn)降溫過程，產(chǎn)生7℃冷凍水再送出，如此周而復始地循環(huán)。 2.3排熱方案 按冷凝器的排熱方式分，制冷機的排熱可分為：水冷式、空氣冷卻式、蒸發(fā)式和淋激式等。據(jù)參考文獻[5]水源充足的地區(qū)應采用水冷冷凝器，由冷卻塔循環(huán)供水；當干球溫度較低，缺乏水源的地區(qū)，或不便采用水冷卻的中小型制冷系統(tǒng)，可采用風冷式冷凝器；當濕球溫度較低、水源不足的地區(qū)，或采用水源熱泵系統(tǒng)時，可采用蒸發(fā)式冷凝器。考慮到本冷源設(shè)備需要提供的的總制冷量容量比較大，且處于長江流域，水源相對充足，用水冷式冷凝器來排熱方案比較合適。根據(jù)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計的基本原則：冷卻水應循環(huán)使用，由冷卻塔循環(huán)供水。冷卻水環(huán)路：從制冷機冷凝器出來的的冷卻水經(jīng)冷卻水供水管到達冷卻塔，經(jīng)冷卻塔與空氣進行熱質(zhì)交換，冷卻降溫后通過冷卻塔回水管經(jīng)冷卻水泵升壓返回到冷水機組的冷凝器，在冷凝器中，冷卻高壓高溫制冷劑，冷卻水帶走制冷劑的排熱而升溫后再送出如此循環(huán)往復。 考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定安全高效地運行，系統(tǒng)中配備定壓、補水，電子水處理等附屬設(shè)備。 3、空調(diào)制冷系統(tǒng)的總裝機容量的確定及制冷設(shè)備的選型 3.1空調(diào)制冷系統(tǒng)的總裝機容量 空調(diào)冷源設(shè)備需要提供的的總供冷量（即制冷系統(tǒng)負荷）應以夏季同時使用的（包括新風和室內(nèi)冷負荷）各空氣調(diào)節(jié)區(qū)或各空調(diào)房間的冷負荷逐時進行疊加，以某時刻出現(xiàn)的最大冷負荷作為制冷系統(tǒng)選擇設(shè)備的依據(jù)，還應加上其它有關(guān)附加冷負荷。 式中：：風系統(tǒng)冷量附加系數(shù)，一般取=5%-10%; ：水系統(tǒng)冷量附加系數(shù)，一般取=7%-10%; ：冷熱抵消引起的附加冷負荷，用附加系數(shù)表示，因采用露點送風，=0; Q：按所服務的（同時使用的）各空氣調(diào)節(jié)區(qū)（或房間）逐時冷負荷的綜合最大值，Q=1200KW。 ∴ 3.2制冷機類型的選擇 根據(jù)HVAC設(shè)計指南,一般選冷水機組作為空調(diào)用冷源。冷水機組的選擇,一般依各種型式冷水機組所用制冷劑的種類、性能系數(shù)、適用的冷量范圍、自動控制程度及對冷卻水源的水質(zhì)、水量等方面進行綜合比較確定。 據(jù)參考文獻[5]制冷機的選擇應根據(jù)制冷工質(zhì)的種類、裝機容量、運行工況、節(jié)能效果、環(huán)保安全以及負荷變化和運行調(diào)節(jié)要求等因素確定。即制冷機所用制冷劑應符合環(huán)保要求：ODP均和GWP要小；其性能系數(shù)COP要高，運行時的調(diào)節(jié)性能要好等等。各種制冷機COP值及最佳冷量見表1。 表1 各種制冷劑冷量范圍及等效等級表 類型 額定制冷量（CC） （KW） 能效等級（COP，W/W） 1 2 3 4 5 風冷式或蒸發(fā)冷卻式 CC≤50 3.20 3.00 2.80 2.60 2.40 50＜CC 3.40 3.20 3.00 2.80 2.60 水冷式 CC≤528 5.00 4.70 4.40 4.10 2.80 528＜CC≤1163 5.50 5.10 4.70 4.30 4.00 1163＜CC 6.10 5.60 5.10 4.60 4.20 注：節(jié)能型機組要達到表中能效等級2級，其他機組最低要達到表中的5級，該強制標準已經(jīng)于2005年3月1日實施。 結(jié)論：由于電制冷機的COP明顯高于溴化鋰吸收式制冷，本工程采用電制冷冷水機組作為空調(diào)用冷源制冷設(shè)備。 各種冷水機組COP值及最佳冷量范圍表見下表2。 表2 不同形式冷水機組的制冷量范圍、使用工質(zhì)及性能系數(shù) 制冷機種類 制冷劑 單機制冷量（kw） 性能系數(shù)（COP） 壓縮式制冷機 活塞式 （模塊式） R22、R134a （R12） 52～1060 3.57～4016 渦旋式 R22 ＜210 4.00～4.35 螺桿式 R22、(R12) 352～3870 4.50～5.56 離心式 R123(R11) 352～3870 4.76～5.90 R134a、（R12） 250～28150 R22 1060～35200 吸收式 蒸氣、熱水式 / ＜210 ＞0.6 /LiBr(雙效) 240～5279 1.00～1.23 直燃式 /LiBr(雙效) 240～3480 1.00～1.33 壓縮式制冷機性能系數(shù)能達到4左右，而吸收式制冷機僅為1左右，由于壓縮式制冷機（即電制冷機）的COP明顯高于吸收式制冷，本工程采用壓縮式制冷機作為空調(diào)用冷源制冷設(shè)備。 3.3制冷機型號、容量、臺數(shù)的確定 據(jù)參考文獻[5]一般空調(diào)用制冷機不考慮備用, 臺數(shù)不宜過多,一般2-4臺為宜，并應于供冷負荷變化情況及運行調(diào)節(jié)要求相適應。多機頭機組可以選用單臺機組。優(yōu)選COP值高的、調(diào)節(jié)性能好的機型?？紤]到本工程實際，宜選用電制冷2臺冷水機組，以便于適應供冷負荷變化情況及運行調(diào)節(jié)要求。小容量的對應選活塞或螺桿機；大容量的對應選螺桿或離心機。 表3 水冷式冷水機組選型范圍 單機名義工況制冷量（kw) 冷水機組類型 ≤116 渦旋式 116～1054 螺桿式 1054～1758 螺桿式 離心式 ≧1758 離心式 表4 開利螺桿機技術(shù)參數(shù) 型號 制冷量 KW 壓縮機型式 蒸發(fā)器 進水溫度 ℃ 出水溫度 ℃ 流量m3/h 流程數(shù) 進口口徑 mm 壓頭損失 kPa 23XL220 754 半封閉螺桿機 12 7 132 3 150 52 冷凝器 電機 進水溫度 ℃ 出水溫度 ℃ 流量m3/h 流程數(shù) 進口口徑 mm 壓頭損失 kPa 電源 V-Ph-Hz 額定工況電流 A 額定工況功率 KW 30 35 155 3 150 46 380-3-50 222 133 電機 重量 外形尺寸 堵轉(zhuǎn)電流（Y/Δ） A 冷卻方式 R22充入量 Kg 潤滑油充入量 L 機組吊裝重量 Kg 機組運行重量Kg 長度 mm 寬度 mm 高度 mm 428/1340 直接噴制冷劑冷卻 340 16 5087 5487 2910 1500 2120 本工程采用兩臺制冷機，每臺制冷機所需冷量為712.8kw，根據(jù)表3選用螺桿式冷水機組。 根據(jù)每臺制冷機所需冷量為712.8kw，以及強條規(guī)定電制冷機總裝機容量與計算需要的冷負荷比值不超過1.1，因此根據(jù)開利螺桿機技術(shù)參數(shù)（表4）選擇開利23XL220螺桿機。 名牌冷卻水進、出水溫度為30-35℃，而本設(shè)計的室外氣象參數(shù)的濕球溫度均在28.1℃左右，則經(jīng)冷卻塔冷卻進冷凝器的進水溫度在32℃左右，冷卻塔不能提供30℃的冷卻水，所以要進行修正，冷凝溫度每提高1℃，制冷量減少1.3%，根據(jù)所給資料， 冷卻水進水溫度為30℃，出水溫度為35℃時，機組制冷量為754KW，功率為140KW，冷水流量為129m3/h，冷卻水流量為154m3/h，兩臺機組制冷量為1508KW，滿足要求。 4.冷卻水、冷凍水管路系統(tǒng)的設(shè)計及計算 4.1 冷卻塔的選型 4.1.1 冷卻塔的種類 根據(jù)參考文獻[1]可知，冷卻水供應系統(tǒng)分為自然通風和機械通風兩種，但自然通風冷卻塔因占地面積大，體積大，且冷卻效率低，在制冷系統(tǒng)中已不采用，冷源常常采用機械通風循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。因此，空調(diào)用制冷普遍采用的是用機械通風循環(huán)塔。 4.1.2冷卻塔型式、容量、臺數(shù)的確定 根據(jù)本工程情況,參考常用冷卻塔的幾種類型,進行技術(shù)經(jīng)濟比較（查看表5），決定選用逆流式冷卻塔，其換熱效率高，并且可達到節(jié)省水資源的效果,冷卻塔容量大小應按冷效和冷幅來選定，臺數(shù)宜按制冷機臺數(shù)一對一匹配設(shè)計，不考慮備用，所以選用2臺逆流式冷卻塔。 由已選擇的每臺冷水機組的冷凝器的水流量為154m3/h，查相關(guān)資料，確定冷卻塔型號為雙良冷卻塔BCNPDG-180(Ⅱ)，每臺冷卻塔相關(guān)參數(shù)見表6。 表5 逆流、橫流、噴射冷卻塔性能比較及適用條件 項目 逆流式冷卻塔 橫流式冷卻塔 噴射冷卻塔 效率 冷卻水與空氣逆流接觸，熱交換效率高 水量、溶劑散質(zhì)系數(shù)相同，填料容積要比逆流塔大15～20% 噴嘴噴射水霧的同時，把空氣導入塔內(nèi)，水和空氣劇烈接觸，在Δt小，-τ大時效率高，反之則較差 配水設(shè)備 對氣流有阻力，配水系統(tǒng)維修不便 對氣流無阻力影響，維護檢修方便 噴嘴將氣流導入塔內(nèi)，使氣流流暢，配水設(shè)備檢修方便 風阻 水氣逆向流動，風阻較大，為降低進風口阻力降，往往提高進風口高度以減小進風速度 比逆流塔低，進風口高，即為淋水裝置高，故進風風速低 由于無填料，無淋水裝置，故進風風速大，阻力低 塔高度 塔總高度較高 填料高度接近塔高，收水器不占高度，塔總高低 由于塔上部無風機，無配水裝置，收水器不占高度，塔總高最低 占地面積 淋水面積同塔面積，占地面積小 平面面積較大 平面面積大 熱濕空氣回流 比橫流塔小 由于塔身低，風機排氣回流影響大 由于塔身低，有一定的回流 冷卻水溫差 Δt=可大于5℃，（-進口溫度， -出口溫度） Δt可大于5℃ Δt=4～5℃ 冷卻幅高 -τ可小于5℃ -τ可小于5℃ -τ≧5℃ 氣象參數(shù) 大氣溫度τ可大于27℃ τ可大于27℃ τ<27℃ 冷卻水進水壓力 要求0.1MPa 可≤0.5MPa 要求0.1～0.2MPa 噪聲 超低噪聲型可達55dB(A) 低噪聲型可達65dB(A) 可達60dB(A)以下 表6中注：Dg1為進水管公稱直徑，Dg2為出水管公稱直徑，Dg3為自動補水管公稱直徑，Dg4為溢流管公稱直徑，Dg5為排污管公稱直徑。 表6 冷卻塔參數(shù)表 型號 冷卻水量 m3/h 風機 電動機功率 KW 進水塔水壓 kPa 重量 Kg 噪聲 dB（A） 風量 萬m3/h 直徑 mm 制品重量 運轉(zhuǎn)重量 Dm 16m BCNPDG-180(Ⅱ) 180 11 2400 5.5 37 1999 3953 63 55.5 型號 外形尺寸 管徑（公稱直徑） H D h1 h2 h3 h4 Dg1 Dg2 Dg3 Dg4 Dg5 BCNPDG-180（Ⅱ) 4300 3750 205 50 580 610 150 175 25 50 50 基礎(chǔ)尺寸 φ1 Φ2 a b c L1 L2 3962 1500 250 500 10 480 450 4.2 冷凍站的布置 制冷機房設(shè)計時，應符合下列規(guī)定： 1、 制冷機房宜設(shè)在空調(diào)負荷中心； 2、 宜設(shè)置值班室或控制室，根據(jù)使用需求也可設(shè)置維修及工具間； 3、 機房內(nèi)應有良好的通風設(shè)備；地下機房應設(shè)置機械通風，必要時設(shè)置事故通風；值班室或控制室的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)應滿足工作要求； 4、 機房應預留安裝孔、洞及運輸通道； 5、 機組制冷劑安全閥泄壓管應接至室外安全處； 6、 機房應設(shè)電話及事故照明裝置，照度不宜小于100lx，測量儀表集中處應設(shè)局部照明； 7、 機房內(nèi)的地面和設(shè)備機座應采用易于清洗的面層；機房內(nèi)應設(shè)置給水與排水設(shè)施，滿足水系統(tǒng)沖洗、排污要求； 機房內(nèi)設(shè)備布置應符合下列規(guī)定： 1、 機組與墻之間的凈距不小于1m，與配電柜的距離不小于1.5m； 2、 機組與機組或其他設(shè)備之間的凈距不小于1.2m； 3、 宜留不小于蒸發(fā)器、冷凝器或低溫發(fā)生器長度的維修距離； 4、 機組與其上方管道、煙道或電纜橋架的凈距不小于1m； 5、 機房主要通道的寬度不小于1.5m。 4.3 冷凍水、冷卻水管路系統(tǒng)的設(shè)計計算 4.3.1 冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的水流量 單臺冷水機組蒸發(fā)器的水流量為 129m3/h=35.8L/s，冷凍水系統(tǒng)總的水流量為35.8L/s2=71.67 L/s； 單臺冷水機組冷凝器的水流154m3/h=42.78L/s。所以冷卻水系統(tǒng)總的水流量為42.78L/s2=85.56L/s。 4.3.2 冷凍水、冷卻水管路系統(tǒng)的水力計算 （1） 管徑的確定 式中： L——水流量（） V——計算流量（） （2） 管路的阻力計算原理（總阻力=沿程阻力+局部阻力） 沿程阻力： 式中：——長度為的直管段的摩擦阻力； ——水與管內(nèi)壁間的摩擦阻力系數(shù)； ——直管段的長度； ——管內(nèi)徑； ——水的密度，當4℃時1000； ——長度為1m的直管段的摩擦阻力。 其中摩擦阻力系數(shù)值與流體的性質(zhì)、流速、管內(nèi)徑大小和管內(nèi)壁的粗糙有關(guān)，可以用下式計算： 式中：——管內(nèi)壁的當量絕對粗糙度（m）； 推薦水管的值為：開式系統(tǒng)取0.0005m；閉式系統(tǒng)取0.0002m。 Re——雷諾數(shù)，與水的運動粘滯系數(shù)，水溫，流速和管徑有關(guān)。 局部阻力： （Pa) 式中：——局部阻力系數(shù)； ——流速（m/s)； ——密度（kg/m）； 各管段管徑各管段標注如下圖： 冷凍水冷卻水水力計算草圖 計算結(jié)果見表7，表8，表9，表10。 表7冷凍水管水力計算 冷凍水管水力計算 管段 流量（L/S） 管徑（mm） 管長（m） 水流速v(m/s) 比摩阻R(Pa/m) 沿程阻力Py(Pa) ζ 局部阻力Pj(Pa) 總阻力 Py+Pj(Pa) 1 71.67 200 6.5 2.13 220.81 1435.27 2268.45 4.5 10208.03 11643.29 2 35.8 150 15.3 2.03 299.53 4582.81 2060.45 4 8241.80 12824.61 3 71.67 200 20.5 2.13 220.81 4526.61 2268.45 8.4 19054.98 23581.59 4 35.8 150 7.5 2.03 299.53 2246.48 2060.45 7.4 15247.33 17493.81 5 35.8 150 12.5 2.03 299.53 3744.13 2060.45 11.5 23695.18 27439.30 6 71.67 200 1.4 2.13 220.81 309.13 2268.45 1.5 3402.68 3711.81 管道總阻力損失：ΣPy+ΣPj=88452.61pa 表8冷凍水系統(tǒng)局部阻力系數(shù)表 局部阻力系數(shù)表 管段 類型 阻力系數(shù)ζ 個數(shù) ∑ζ 管段 類型 阻力系數(shù)ζ 個數(shù) ∑ζ 1 蝶閥 0.5 2 1 4 90彎頭 1 3 3 分流三通 1.5 1 1.5 蝶閥 0.5 1 0.5 90彎頭 1 1 1 止回閥 3.4 1 3.4 4.5 軟接 0.5 1 0.5 2 蝶閥 0.5 1 0.5 7.4 y型過濾器 3 1 3 5 軟接 0.5 1 0.5 軟接 0.5 1 0.5 電動閥 7 1 7 4 蝶閥 0.5 1 0.5 3 分流三通 1.5 2 3 90彎頭 1 3 3 90彎頭 1 1 1 合流三通 0.5 1 0.5 軟接 0.5 1 0.5 11.5 止回閥 3.4 1 3.4 6 90彎頭 1 1 1 蝶閥 0.5 1 0.5 蝶閥 0.5 1 0.5 8.4 1.5 表9冷卻水管水力計算表 冷卻水管水力計算表 管段 流量（L/S） 管徑（mm） 管長（m） 水流速v(m/s) 比摩阻R(Pa/m) 沿程阻力Py(Pa) ζ 局部阻力Pj(Pa) 總阻力 Py+Pj(Pa) 7 42.78 200 6.1 1.27 98.94 603.53 806.45 4.3 3467.74 4071.27 8 85.56 250 17.2 1.63 120.92 2079.82 1328.45 7 9299.15 11378.97 9 42.78 200 1.9 1.27 98.94 187.99 806.45 7.5 6048.38 6236.36 10 42.78 200 14.1 1.27 98.94 1395.05 806.45 10.5 8467.73 9862.78 11 85.56 250 5.5 1.63 120.92 665.06 1328.45 3.5 4649.58 5314.64 12 42.78 200 8.2 1.27 98.94 811.31 806.45 6 4838.70 5650.01 13 85.56 250 14.2 1.63 120.92 1717.06 1328.45 13.5 17934.08 19651.14 14 42.78 200 8.4 1.27 98.94 831.10 806.45 6.5 5241.93 6073.02 管道總阻力損失：ΣPy+ΣPj=68238.19Pa 表10冷卻水系統(tǒng)局部阻力系數(shù)表 局部阻力系數(shù)表 管段 類型 阻力系數(shù)ζ 個數(shù) ∑ζ 管段 類型 阻力系數(shù)ζ 個數(shù) ∑ζ 7 90彎頭 1 3 3 12 90彎頭 1 2 2 增擴變徑 0.3 1 0.3 軟接 0.5 1 0.5 軟接 0.5 1 0.5 y型過濾器 3 1 3 蝶閥 0.5 1 0.5 蝶閥 0.5 1 0.5 4.3 6 8 90彎頭 1 7 7 13 90彎頭 1 5 5 7 合流三通 1.5 1 1.5 9 蝶閥 0.5 1 0.5 電子除垢儀 7 1 7 電動閥 7 1 7 13.5 7.5 14 90彎頭 1 2 2 10 蝶閥 0.5 1 0.5 減縮變徑 0.1 1 0.1 電動閥 7 1 7 軟接 0.5 1 0.5 90彎頭 1 3 3 止回閥 3.4 1 3.4 10.5 蝶閥 0.5 1 0.5 11 90彎頭 1 3 3 6.5 分流三通 0.5 1 0.5 3.5 4.3.3 冷凍水泵的選擇 冷凍泵臺數(shù)宜按冷水機組的臺數(shù)一對一匹配設(shè)計，不考慮備用，本工程選用2臺冷凍泵。而冷凍泵的選型是根據(jù)流量和揚程選定。冷凍泵的流量按冷水機組蒸發(fā)器的額定流量定，并附加10%的余量，揚程為冷凍水循環(huán)管路、管件、冷水機組蒸發(fā)器阻力和末端設(shè)備表冷器的阻力之和。本設(shè)計已經(jīng)知道分水器—末端裝置—集水器之間的壓差，只要計算出冷凍站內(nèi)冷凍水循環(huán)最不利環(huán)路的阻力，再加上蒸發(fā)器的阻力和末端告知的阻力，即為選冷凍泵揚程的依據(jù)，當然也要附加10%的余量。所以，流量為L1=129（1+10%）=141.9m3/h，揚程為H1=（8.8+15.5+5.2)1.1=32.45mH2o。 根據(jù)額定流量和最不利環(huán)路的總阻力損失可以查水泵設(shè)備選型表，得出冷凍泵選用SB-X 100-80-165K。 4.3.4 冷卻水泵的選擇 冷卻泵的臺數(shù)宜按冷水機組的臺數(shù)一對一匹配設(shè)計，不考慮備用。本工程選用2臺冷卻泵。而冷卻泵的選型是同樣根據(jù)流量和揚程選定。冷卻泵的流量按冷水機組冷凝器的額定流量定，并附加10%的余量，揚程由冷卻水系統(tǒng)阻力（管道、管件、冷凝器阻力之和），冷卻塔積水盤水位至冷卻塔布水器的高差，冷卻塔布水器所需阻力組成，并附加10%的余量。所以，流量為L2=154（1+10%）=169.4 m3/h，揚程為H2=（4.6+6.8+3.7+2.5）1.1=19.36mH2o。 根據(jù)額定流量和最不利環(huán)路的總阻力損失可以查水泵設(shè)備選型表，得出冷凍泵選用SB-X 125-100-155/125K。 5、 其它輔助設(shè)備的選擇 5.1水系統(tǒng)的水質(zhì)控制 根據(jù)參考文獻[14]可知，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，一般不需要為防止水垢的形成而進行水處理，也不需要對水藻的控制而使用藥物?？照{(diào)冷卻水系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，因為與空氣接觸，易產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕、泥渣和水藻，因此需采取防垢、防腐蝕、防水藻的水處理技術(shù)措施。 5.2水系統(tǒng)的補水量及補水位置確定 在開式機械通風冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，各種水量損失的總和即是系統(tǒng)必需的補水量。 （1）蒸發(fā)損失：冷卻水的蒸發(fā)損失與冷卻水的溫降有關(guān)，一般當溫降為5℃時，蒸發(fā)損失為循環(huán)水量的0.93%；當溫降為8℃時，則為循環(huán)水量的1.48%。 （2）飄逸損失：由于機械通風的冷卻塔出口風速較大，會帶走部分水量，國外有關(guān)設(shè)備其飄逸損失為循環(huán)水量的0.15%-0.3%；國產(chǎn)質(zhì)量較好的冷卻塔的飄逸損失約為循環(huán)水量的0.3%-0.35%。 （3）排污損失：由于循環(huán)水中礦物成分、雜質(zhì)等濃度不斷增加，為此需要對冷卻水進行排污，通常排污損失量為循環(huán)水量的0.2%-1%。 （4）其他損失：包括在正常情況下循環(huán)泵的軸封漏水，以及個別閥門、設(shè)備密封不嚴引起漏液，設(shè)備停止運轉(zhuǎn)時，冷卻水外溢損失等。 綜上，一般采用低噪聲的逆流式冷卻塔，使用在離心式冷水機組的補水率約為2.28%，對溴化鋰吸收式制冷機的補水率約為22.83%。如果概略估算，制冷系統(tǒng)的補水率為2%-3%。本工程的補水率按2%計算，所以單臺冷卻塔補水量為：1552%=3.10 m3/h。 冷凍水系統(tǒng)在膨脹水箱處補水，冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔下部的集水盤處補水。 5.3冷凍水系統(tǒng)的定壓方式定壓設(shè)備的選擇 空調(diào)水系統(tǒng)一般采用開式膨脹水箱定壓的閉式循環(huán)系統(tǒng)，也可采用閉式膨脹罐定壓或補水泵變頻定壓方式，本系統(tǒng)定壓設(shè)備采用膨脹水箱 Vc=α△tVcm3 式中 ： Vc—膨脹水箱有效容積（即由信號管到溢流管之間高度對應的水箱容積），m3 ； α—水的體積膨脹系數(shù)，α=0.0006 /℃； △t—最大的水溫變化值 ，℃； Vc—系統(tǒng)內(nèi)的水容積， m3。 對于一般民用建筑，若以系統(tǒng)的設(shè)計冷負荷Qc為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的單位水容量大約為2～3L/KW進行簡化計算，即V=αVc△t =0.0006（ 2～3）Qc△t=（0.07～0.1）Qc （L），所以水箱容積約為Vc=0.0851663.2=141.372L 5.4分水器、集水器 分集水器直徑應按總流量通過時的斷面流速為0.5-1m/s 初選，并應大于最大接管開口直徑的2倍；長度的確定應保證各接管之間間距為120mm,兩頭接管至管頭間距為100mm。該公用建筑空調(diào)末端水系統(tǒng)共分為三路，分別供標準層風機盤管、標準層新風機組和公用部分的柜式空氣處理機組，各路的冷量分配比例大約為：42%（盤管）：26%（新風）:32%（公共）。所以盤管、新風和公用的流量分別為71.642%=30.072L/s；71.626%=18.616 L/s；71.632%= 22.912L/s。根據(jù)流量確定管徑分別為DN150，DN125，DN125。查相關(guān)資料得膨脹水箱接管直徑為DN40。分集水器之間的旁通管按最大流量（一臺冷水機組流量）選取，直徑為DN125，所以集水器長度為：L1=602+1205+125+40+150+125+150+200=1510mm；分水器長度為：L2=602+200+150+125+150+125+1204=1350mmmm。分集水器直徑均為400mm。 冷水機組減震器、水泵減震器、管路上各種閥件、過濾器、壓力表、溫度計、軟接頭等在必要位置設(shè)置。 6、制冷設(shè)備和管道的保溫 6.1需要保溫的設(shè)備和管道 為了防止冷量的損失，所以必須對相關(guān)管道和設(shè)備進行一定的保溫措施。需要進行保溫的設(shè)備和管道有：制冷機的吸氣管，蒸發(fā)器及其與膨脹閥之間的供液管，分水器，集水器，冷水管道。 6.2 設(shè)備和管道的保溫要求 （1）保溫層的外表面不得產(chǎn)生凝結(jié)水； （2）采用非閉孔材料的保溫層的外表面應設(shè)隔汽層和和保護層；、 （3）管道和支架之間，管道穿墻、穿樓板處，應采取防止“冷橋”的措施。 6.3 保溫材料的選擇 （1） 保冷材料的主要技術(shù)性能應按國家現(xiàn)行《設(shè)備及管道保冷設(shè)計導則》的要求確定； （2） 優(yōu)先選用導熱系數(shù)小、濕阻因子大、吸水率低、密度小、綜合經(jīng)濟效益高的材料； （3） 保冷材料應為不燃或難燃（B1級）材料。 橡塑保溫具有的優(yōu)勢: 絕熱性好, 減少空調(diào)的散熱損失, 縮短施工周期, 美觀, 經(jīng)久耐用, 使用壽命長, 使用范圍廣。所以，經(jīng)過分析可以決定本次設(shè)計選用橡塑保溫材料。 6.4保溫層厚度的確定 本設(shè)計以保證其外表面不結(jié)露為原則確定保溫層的厚度。確保其外表面不結(jié)露的保溫層外表面溫度，比最熱月室外空氣的平均露點溫度高2℃，根據(jù)任務書所給的氣象參數(shù)，查濕空氣焓濕圖，得到最熱月室外空氣的平均露點溫度為25℃。保溫層的計算根據(jù)下列公式： 式中：d-管徑； λ-保溫材料的導熱系數(shù)； hw，g—保溫材料外表面與空氣外表面對流傳熱系數(shù)，一般為8.1w/m2k； te—保溫外表面不結(jié)露溫度為tl+2℃； tn，g—保溫層內(nèi)表面溫度（7℃或12℃）； tw，g—保溫層外表面溫度 綜上： hw，g=8.1 W/m2K ，λ=0.032 W/m2K，tw，g=27.9℃，te=tl+2℃=24.8+2=29.4℃ 當d=150mm，tn，g=7℃時，δ=20mm； 當d=200mm，tn，g=7℃時，δ=20mm； 當d=250mm，tn，g=7℃時，δ=20mm； 當d=150mm，tn，g=12℃時，δ=15mm； 當d=200mm，tn，g=12℃時，δ=15mm； 當d=250mm，tn，g=12℃時，δ=15mm。 所以，管內(nèi)水溫為7℃時，保溫層厚度為20mm，管內(nèi)水溫為12℃時，保溫層厚度為15mm。 6.5保溫結(jié)構(gòu)的做法 本次工程采用保溫結(jié)構(gòu)做法如下： 水管道橡塑保溫做法示意圖 符號說明： 1-防銹層 2-保溫層 3-隔汽層 4-保護層 5-色層 7、制冷機房的通風 7.1機房通風的規(guī)定 1、設(shè)備保持良好通風，無自然通風時應設(shè)機械通風。設(shè)備特殊要求時，通風應滿足設(shè)備工藝要求； 2、制冷機房設(shè)備間排風系統(tǒng)獨立設(shè)置且排向室外。冬季室內(nèi)溫度不宜低于10C，夏季不宜高于35C； 3、機房應分別計算通風量和事故通風量。當機房內(nèi)設(shè)備放熱量數(shù)據(jù)不全時，通風量可取（4-6）次/h。事故通風量不應小于12次/h。事故排風口上沿距室內(nèi)地坪的距離不應大于1.2m。 7.2機房通風的計算 機房的體積為1260m。 根據(jù)機房房間窗戶布局，熱壓作用下的自然通風可忽略，只考慮風壓作用下的自然通風。 風壓：ΔP=Kv2ρ/2 式中：K：空氣動力系數(shù)，取0.8 v：風速 m/s，取2.4 ：空氣密度 Kg/m3，取1.15 ∴ΔP=0.82.421.15/2=2.65 Pa 通風量：qv=F（2ΔP/ ）1/2 式中：：窗孔流量系數(shù)，取0.8 F：窗孔面積 m2 考慮南和東南方向，每面墻窗戶全開，則流通空洞面積為窗戶面積的一半。 窗戶高2米，則qv=0.8（21.5）4（22.65/1.15）1/2=20.6m3/s=74193m3/h 事故通風按最不利條件考慮，即機房通風完全靠機械通風承擔，排風量為 L=126012=15120m3/h < 74193m3/h 故自然通風可滿足事故通風要求，無需設(shè)置機械通風。 8、設(shè)計總結(jié) 此次課程設(shè)計的過程非常復雜，在此過程中我學習到了很多東西。通過這次課程設(shè)計，是我對制冷基礎(chǔ)機房設(shè)計過程中對規(guī)范的參考有了深入的認識，更多的學會了查閱資料，參考文獻，通過這種查閱的過程不斷地積累和學習了很多專業(yè)知識，這是平時的學習很少能直觀體會到得東西。 對制冷課程設(shè)計，我從最初的一片茫然到逐步設(shè)計畫圖，直至最后的按時按質(zhì)按量完成任務，在此過程中我收獲頗多！感觸之一就是要獨立完成任務同時與同學團結(jié)協(xié)作。在設(shè)計過程中好多設(shè)計和數(shù)據(jù)需要自己獨立的去構(gòu)思和查閱資料，它鍛煉了我們獨立自主的能力，同時在和同學互相商討咨詢與合作的過程中，讓我了解到自己設(shè)計的不完善之處，也享受了與同學團結(jié)合作的無窮快樂！ 我覺得這樣一次課程設(shè)計扎實的增加了我對專業(yè)設(shè)計方面的認識，一種直觀的認識，付出努力以后獲得的不少收獲。 有這樣一次的課程設(shè)計機會對學習好專業(yè)知識非常有用幫助，在大學學習階段，我們希望獲得更多的鍛煉，更好的為明年的找工作打下扎實的專業(yè)知識基礎(chǔ)，也能將來走向社會，走向工作崗位以后，計量減少一些初級設(shè)計錯誤，用良好的專業(yè)知識應用到將來的工作。 本次課程經(jīng)過一周半到此結(jié)束。畢竟是第一次做制冷空調(diào)技術(shù)方面的設(shè)計，許多不足，還有很多需要加強學習的地方，之前專業(yè)基礎(chǔ)知識也不扎實，暴露的問題還需要在后面的時間里學習。 9、參考文獻 1、制冷技術(shù)與應用 陳汝東 2、空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù) 彥啟森 3、HVAC設(shè)計指南 陸耀慶 4、采暖通風與空調(diào)設(shè)計規(guī)范（GB5009-2003） 5、全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施 暖通空調(diào)動力（2003） 6、實用制冷工程設(shè)計手冊 郭慶堂 7、空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊 電子工業(yè)部十院 8、實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊 陸耀慶 9、簡明空調(diào)用制冷工程設(shè)計手冊 郭慶堂 10、暖通空調(diào)制圖標準（GB/T50114-2001） 11、各種冷水機組、冷卻塔等設(shè)備樣本 12、中央空調(diào)工程精選圖集 長沙泛華中央空調(diào)研究所編 13、民用建筑空調(diào)制冷設(shè)計資料集 宋孝春 14、暖通空調(diào) 陸亞俊 15、有關(guān)樣本、樣圖 16、民用建筑供暖通風與空調(diào)設(shè)計規(guī)范（GB5009736-2012）