制冷机房设计说明书.doc

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1、1 绪论12 制冷机房设计21.1冷热源方案的选择21.2冷冻水系统设计21.3冷却水系统设计31.4定压水系统设计41.5设备选择43管道保温与系统消声减震设计93.1管道保温设计93.2系统消声减震设计11参考文献12 绪 论空气调节是一个内部受控的空气环境，一般是指在某一特定空间（或房间）内，对空气温度、湿度、空气流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适和工艺生产过程的要求。现代技术发展还要求对空气的压力、成分、气味及噪声等进行调节和控制。随着生产和科技的不断发展,人类对空调技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术,已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、

2、VAV空调系统、地源热泵系统等。暖通空调技术的发展，必然会受到能源、环境条件的制约，所以能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后发展的主题。空调发展速度非常快，各种新技术、新产品不断出现，舒适性空调、无氟空调、变频空调、一拖多空调及多联机空调都有了很快的发展，其中多联机空调是一种全新概念的空调，它是从设备、从主机，到末端、到管道、到运行、到控制的全套系统。它集一拖多技术、智能控制技术、多重健康技术、节能技术和网络控制技术等多种高新技术于一身，它能满足消费者对舒适性、方便性等方面的要求，与传统空调相比，具有显著的优点。投资少。与多台家用空调相比，它只用一个室外机，安装方便美观

3、，并且投资少。控制灵活方便。它可实现各室内机的集中管理，采用网络控制。可单独启动一台室内机运行，也可多台室内机同时启动，使得控制更加灵活和节能。占用空间少。空调生产企业也越来越多，海尔总是走在新技术的前沿，海尔空调把负离子、离子集尘、多元光触媒、双向换新风、健康除湿等领先技术在内的高科技手段组合起来使用，发挥了巨大的威力，而未来空调进步的一个方向也就是对各种技术的灵活使用。目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。我国首部公共建筑节能设计标准GB50189-2005已于2005年7月1日起强

4、制实施。该标准标志着我国建筑节能工作在民用建筑领域全面铺开,同时,国务院也大力倡导建立节约型社会。 因此，设计一项节能、舒适、健康的中央空调工程是很有实际意义的。1.1冷热源方案的选择空调装置常用冷源的制冷方式主要分为压缩式制冷和吸收式制冷两类。根据压缩机的形式，压缩式制冷机可以分为活塞式、螺杆式和离心式等，吸收式制冷可以分为蒸汽型、热水型和直燃型。此外根据冷凝器的冷却方式有可以分为水冷式、风冷式和风冷热泵式。在制冷机组设备选择过程，要根据空调用制冷机组的容量和能耗状况，如表8-1所示。表1-1制冷机组的容量范围和能耗表 制冷机类型机组名称容量/kw动力消耗/(kw)备注蒸气压缩式水冷活塞式6

5、9.8139.50.315水冷螺杆式348.91744.20.307水冷离心式697.71744.20.281风冷活塞式69.8139.50.353风冷螺杆式348.934890.301吸收式蒸汽单效348.934892.53蒸汽蒸汽双效348.934891.38蒸汽直燃机348.934890.0575柴油根据表8-1 ，在本设计中我们选择水冷螺杆式制冷机组。1.2冷冻水系统设计空调冷冻水的形式很多，实际运用中可以根据需要组合成各种不同的系统。常见的典型系统如下：1.2.1一次泵冷冻水系统（1）一次泵定水量系统：只需要在末端水管上设置一个三通阀，当部分符合运行时，一部分水流量与负荷成比例的刘国

6、末端装置，冷一部分从三通阀旁通管路流过，以保证冷量和负荷相适应。但水泵仍然按照设计流量运行，因此该系统的能耗较大，在实际应用中较少。（2）一次泵变流量冷冻水系统：只需要在管路系统的末端装置上设置一个二通阀。当负荷降低二通阀关小，使末端装置中冷冻水的流量按比例降低，从而使被调参数保持在设计值范围内。二通阀的调节过程中，管路的特性曲线将发生变化，因此系统负荷侧水流量也将发生变化。但是如果通过冷水机组的冷冻水量减少，将会导致冷水机组的运行稳定性变差，甚至会出现不安全运行问题，因此在系统的供、回水管之间安装另一条旁通管，管道上安装压差控制器，当用户流量减少时，供回水总管道中的压差增大，通过压差控制器使

7、旁通阀开大，让部分水通过，而流经冷水机组的水流量基本保持不变。1.2.1二次泵冷冻水系统二次泵系统主要是在负荷侧和冷源侧分别设置水泵，并在负荷侧和冷源侧之间的供回水总管上设有旁通管。冷源侧与冷水机组相对应的泵称为“一次泵”，负荷侧水泵称为“二次泵”。冷水机组、一次泵和旁通管道构成了一次环路。一次泵为定流量，保证冷水机组定水量运行。一次泵的扬程只用来克服一次环路的总阻力，因此并不节能。二次泵可根据各个环路的阻力选择水泵型号，也可以用不同形式的供水方式。二次泵克服了一次泵系统按最大阻力环路选择水泵扬程的弊端，同时保证了冷水机组定流量运行。总上所述，通过分析各种系统的优缺点，在本设计中我们选用一次泵

8、变流量冷冻水系统。1.3冷却水系统设计除冷冻水系统外，采用水冷式冷凝器的制冷系统的运行费用主要由两个方面构成，一是制冷压缩机的耗电量费用，另一个就是冷却水的费用。所以合理的选用冷却水源和冷却水系统对制冷系统的运行有重大意义。常用的冷却水系统的水源有：地表水、地下水、海水、自来水等。冷却水系统的形式主要有直流式冷却水系统和循环式冷却水系统。直流式冷却水系统是指升温后的冷却水直接排出，不重复使用。直流式冷却水系统主要是用于在有充足水源的地方，且大型空调冷源用水量大的场合。循环式冷却水系统是将来自冷凝器的冷却回水先通过蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用水泵送回冷凝器循环使用，这样，只需要补充少量

9、新鲜水即可。与直流式相比，循环式冷却水系统可以节约能量和水源，而且降低费用。制冷系统中常用蒸发式冷却装置由两种类型：自然通风式冷却塔和接卸通风式冷却塔。总上所述，比较其优缺点，在本系统中选用自来水作为冷源，采用循环式冷却水系统。1.4定压水系统设计在闭式系统中，必须保证系统管道及设备内充满水，因系管道任一点的压力都高于大气压力（否则会吸入空气），因此闭式水系统需要定压。空调系统中广泛采用定压点在水泵的吸入口处的定压方式，其主要的优点是水力系统工况稳定。另外常见的还有选择回水管最高点作为定压点的定压方式，即采用高位膨胀水箱定压，其优点是膨胀水管长度较短，尤其是当建筑物较高时，不用设置从底层到楼顶

10、的膨胀水箱，因此可节省部分投资。常用的定压设备有膨胀水箱、补给水泵和定压罐等。在本系统中采用膨胀水箱定压的方式。1.5设备选择各层空调房间的总冷负荷680kw，冷冻水流量140m3/h,冷却水流量182 m3/h。制冷机组容量的确定： 公式（1-1）式中： 制冷系统设计负荷，kw；建筑物的同时使用系数，一般为0.61.0； 冷损失系数，一般为1.051.15； 事故备用冷量系数，两台机组时取1.4，三台时取1.2； 考虑设备传热及出力效率降低的系数；制冷机组的容量为： kw 选用两台由麦克维尔生产的型号为ZFL-L-BSZ400的单螺杆水冷式冷水机组。制冷机组运行的工况条件：制冷剂：R22；名

11、义制冷量按以下工况确定冷冻水的进水温度：12 冷冻水的出水温度：7冷却水的进水温度：32 冷却水的出水温度：37蒸发器污垢系数：0.044 冷凝器污垢系数：0.044制冷机组的规格，如表1-3所示。表1-3冷水机组规格表 机型ZFL-L-BSZ400名义制冷量KW2812.6额定输入功率KW522.8最大运行电流A898电源380V/50HZ安全保护类别高低压保护等控制方式PLC 控制器容量控制4级冷却水类型壳管流量L/s161.50管径DN300水阻力kPa36冷冻水类型干式壳管流量L/s134.60管径DN300水阻力kPa29外形尺寸长mm4518宽mm2150高mm2882机组净重kg

12、17630运转重量kg191931.5.2冷冻水泵（1）水泵流量的确定由表1-2可知整个宾馆的设计流量为117m3/h，考虑到各种不利因素，经常附加10%的余量,所以冷冻水泵的流量为140 m3/h。选用三台水泵（两用一备），则每台水泵的流量为70 m3/h。（2）水泵扬程的确定1) 冷水机组阻力：取32kPa； 2) 管路阻力：由前面的计算可知管路的阻力为305.9 kPa； 3) 空调末端装置阻力为22.6 kPa； 4) 水系统的各部分阻力之和为32 kPa+305.7kPa+22.6kPa =353.5 kPa=35.35m； 5) 水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=35.35m

13、1.1=38.89m。 选择型号为的立式直连泵100-80-125的水泵表1-5立式直连泵100-80-125型水泵参数表 型号流量 Q扬程 H转速 n电机功率汽蚀余量 rm3/hKWm立式直连泵100-80-12570202900114.5 1.5.3冷却水泵（1）冷却水流量的计算 公式（1-2）式中： 制冷机放出的热量，QkQ01.3KW；冷却水的比热，KJ/Kg；冷却水出口温度， ；冷却水进口温度， 。所以冷却水流量为冷却水泵选用三台（两用一备）每台水泵的流量为（2）冷却水泵扬程的确定： 公式（1-3）式中： ，冷却水管路系统总的沿程阻力损失和局部阻力损失；冷凝器阻力，如表1-3所示为3

14、6 kPa； 冷却塔中水的提升高度（从冷却塔盛水池到喷嘴的阻力）（kPa）； 冷却塔喷嘴的喷雾压力，可取49.05kPa。冷却水泵扬程为选择型号为立式直连泵100-80-125的水泵，水泵的详细参数如表1-6所示。表1-6立式直连泵100-80-125型水泵参数表 型号流量 Q扬程 H转速 n电机功率汽蚀余量 rm3/hKWm立式直连泵100-80-12570202900114.5 1.5.4冷却塔根据国家标准GB7190-1997规定的冷却塔的标准设计工况及冷却塔的运行工况如表1-8所示。 表1-8 冷却塔的运行参数塔类型标准型进水温度/ C37出水温度/ C32设计温差/ C5湿球温度/

15、C28干球温度/ C31.5大气压力/ Pa100375根据冷却水的流量 ，选择两台低温降DHT-125系列圆形逆冷却塔，其主要参数如表1-9所示。 表1-9 冷却塔型号参数 型号冷却水量主要尺寸（mm）风量风机直径电机功率重量(t)m3/h总高度直径m3/hmmKW自重运转重DHT-125100290029504320014602.250.511.361.5.5膨胀水箱3在该设计中采用的是闭式系统，为使系统的水因温度的变化而引起的体积膨胀给予余地，以及有利于系统中空气的排出，在管路中应连接有膨胀水箱。膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大水温变化幅度决定，可由下式计算： 公式（1-4）式中：

16、膨胀水箱的有效容积，即从信号管到溢流管之间高度差内的容积，m3； 水的体积膨胀系数，=0.0006/ 最大水温变化值，空调水系统取10（采用冷热水共用的双管系统时，膨胀水箱有效容积的大小应按冬季工况来确定）； 膨胀水箱系统的水容量，即水管道和设备内的总水容量，m3（取1.5L/m2建筑面积）。膨胀水箱的有效容积：因膨胀水量较小，而一般膨胀水箱有效容积为0.5-1.0 m 3，则本系统的膨胀水箱有效容积可取0.6m 3。根据民用建筑空调设计P272页选择方形开式膨胀水箱，其规格尺寸及配管的公称直径如表1-10所示。表1-10方形开式膨胀水箱的规格尺寸及配管的公称直径 有效容积外形尺寸(mm)水箱

17、配管的公称直径DN（mm)水箱自重m3长宽高溢流管排水管膨胀管信号管循环管kg0.619009009004032252020156.31.5.7分水器和集水器供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管（一般选用DN40）。供回水集管的管径按其中水的流速为0.50.8 m/s范围确定。管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定，两相邻管

18、接头中心线间距为两管外径+1200mm，两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。根据中央空调设备选型手册P650，分水器和集水器尺寸确定方法如下：（1）分水器的选型计算取其中的流速为2m/s，循环水量为182m3/h由公式可计算缸体内径为179mm,拟选用DN200的无缝钢管。（2）集水器的选型计算集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。根据以上原则，选择DN200分水器和集水器。3.管道保温与系统消声减震设计3.1管道保温设计3.1.1保温材料的种类及选择为了提高冷、热量的利用率，避免不必要的冷、热损失，保证空调的设计运行参数。当空调风道送冷风时，防止其表面温度

19、可能低于或等于周围空气的露点温度，使表面结露，加速传热以及防止结露对风道的腐蚀。冷冻水管必须保温。一般情况下，空调冷热水管、风管、凝结水管，管道附件，空调器，空调的送、回风机，冷热水箱，不在空调房间的送、回风管，可能在外面结露的新风管，制冷压缩机的吸气管道、膨胀阀至蒸发器的液体管道，蒸发器水箱，不凝性液体分离器等都需要保温。空调系统使用的保温材料应导热系数小、湿阻因子大、吸水率低、密度小，而且使用安全（如不燃或难燃，无刺激味，无毒等）、价廉易购买、易于加工敷设。目前，制冷系统中常用的保温材料有矿渣棉、离心玻璃棉、柔性泡沫橡塑、自熄型聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料等。保温材

20、料的选择应根据因地制宜，就地取材的原则，选择来源广泛、价怜、保温性能好、易于施工、耐用的材料。具体有以下要求：（1）导热系数低、价格低；（2）容重小、多孔性材料；（3）保温后不易变形并具有一定的抗压强度；（4）保温材料不宜采用有机物和易燃物；（5）宜采用吸湿性小、存水性弱、对管壁无腐蚀作用的材料；（6）保温材料应采用非燃和难燃材料。根据保温材料选择的原则和要求，在这次设计中的水管用柔性泡沫橡塑作为保温材料；风管用离心玻璃棉作为保温材量。3.1.2保温层的结构组成为保证保温效果，保温结构应由以下几部分组成：（1）防锈层。清除管道或设备外表面铁锈、污垢至净，涂以红丹漆或沥青漆两道，防止管道或设备表

21、面锈蚀。（2）保温层。（3）隔汽笛层。在保温层外面缠包油毡或塑料布等，使保温层与空气隔开，防止空气中的水蒸气透入保温层造成保温层内部结露，以保证保温性能和使用寿命。如有必要，还可在隔汽层外敷以铁皮等保护层，使保温层不致被碰坏。（4）识别层。保护层外表面应涂以不同颜色的调和漆，并标明管路的种类和介质流向。3.2系统消声隔振设计当系统确定所需要的风量和风压后，应首先选择低噪声的风机。风机和管道的不合理连接可能使风机性能急剧变化，增加气流再生噪声。应该使气流进出风机时尽可能均匀，不要有方向或速度的突然变化。风机、水泵的进出口应设置软接头，减小振动沿管道的传递。在主管道与进入使用房间支管道连接处以及房

22、间的出风口应尽可能使气流均匀流动。即从机房到使用房间的管路中气流速度逐步降低，并避免突然转弯产生涡流.设计风道时还应该注意风速的选择。相同管道尺寸时，风速大可以提高风量，但是也会增大系统的噪声。设计时要考虑风道的自然消声。在风管系统中的噪声过大时，应设置消声器，以降低噪声，在通风空调系统选用消声器应注意具有较高的吸声系数。空调系统中的风机、水泵和制冷机组是产生振动的振源。风机、水泵和制冷机组由各自独立的组合体。由于转动不见质量不一，离开转轴中心有偏心，因而产生振动而需要减振。安装时，必须考虑设备的防振措施，要用软木减振基础，用玻璃纤维垫衬。在设计减振时，要采用橡胶减振器或采用钢弹减振器。也可以

23、采用钢弹、橡胶组合成的减震器。为了减少管道震动对周围的影响，应在管道与隔振设备的连接处采用软接头，并每隔一定距离设置管道隔振吊架或隔振支承，在管道穿越墙、楼板时采用软连接。参 考 文 献1 陆耀庆实用供热空调设计手册北京：中国建筑工业出版社，2006.72 中华人民共和国建设部采暖通风与空气调节设计规范，北京：中国计划出版社，2006.33 赵荣义简明空调设计手册北京：中国建筑工业出版社，2006.24 宋孝春民用建筑制冷空调设计资料集，北京：中国建筑工业出版社2003.95 马最良，姚杨民用建筑空调设计北京：化学工业出版社，20066 ASHRAE2001 ASHRAE Systems an

24、d Equipment Handbook,20007 陈焰华高层建筑空调设计实例北京：机械工业出版社，2004.18 李娥飞暖通空调设计与通病分析北京：中国建筑工业出版社，2005.89 中元国际工程设计研究院暖通空调设计北京：机械工业出版社，2005.310 蒋永琨，王世杰高层建筑防火设计实例北京：中国建筑工业出版社，2004.111 王汉青通风工程北京：机械工业出版社，2005.212 方修睦，赵加宁高层建筑供暖通风与空调设计哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2003.313 Shan K，WangHandbook of Air Conditioning and RefrigerationMcGraw-Hill Inc,199414 路诗奎等空调制冷专业课程设计指南北京：化学工业出版社，2005.715 赵荣义 范存养 薛殿华 钱以明.空气调节.北京：中国建筑工业出版社，1994