精品北华航天工业学院空气调节用制冷机房课程设计计算书讲解.docx
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精品北华航天工业学院空气调节用制冷机房课程设计计算书讲解
北华航天工业学院空气调节用制冷机房课程设计计算书讲解
北华航天工业学院课程设计（论文）任务书
院（系）：
建筑工程系基层教学单位：
建筑环境教研室
学号
201322713
学生姓名
刘常宇
专业（班级）
B13431
设计题目
廊坊市某汽车生产厂家二期厂房和办公楼空调用制冷机房设计
设
计
技
术
参
数
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃3、地点：
河北省廊坊市
4、建筑形式：
厂房和办公楼5、建筑面积（9872.2）m2
6、冷水机组形式：
自选
7、机房面积：
9.0m×8.5m
8、机房位置：
图纸给定
设
计
要
求
1、说明书按北华航天工业学院《毕业设计撰写规范》规范撰写；
2、图纸共计四张，一张设计说明，一张系统图，一张平面图，一张设备基础平面图。
平面图上至少含有两个主要剖面；
3、说明书用A4纸打印，页数在10页左右；
4、图纸设计说明用A2打印外，其余用A1纸打印。
工
作
量
1、计算：
按给定空调冷负荷计算、水力计算；
2、选择：
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、补水泵、水箱大小、分水器、集水器、电子水处理仪、软化水系统等设备的计算和选择；
3、绘图：
采用CAD绘图。
工
作
计
划
第一天：
布置设计任务
第二～四天：
结合说明书编写绘制完成系统图
第五～九天：
结合说明书编写绘制完成平剖面图
第十天：
答辩
参
考
资
料
[1]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）》
[1]陆耀庆主编，《实用供热空调设计手册》，中国建筑工业出版社，2014年6月。
[5]《暖通空调动力设计技术措施》（2009版），中国建筑标准设计研究院。
[2]赵荣义主编，《简明空气设计手册》，中国建筑工业出版社，1998年12月。
[3]彦启森主编，《空气调节用制冷技术（第四版）》，中国建筑工业出版社，2010年7月。
[4]电子工业部第十设计研究院主编，《空气调节设计手册》，中国建筑工业出版社，2000年。
指导教师签字
基层教学单位主任签字
第一章设计任务
1.1建筑原始条件
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃
3、地点：
廊坊市4、建筑形式：
厂房和办公
5、建筑面积9872.2m26、冷水机组形式：
自选
7、机房面积：
9.0m×8.5m8、机房位置：
图纸给定
1.2设计任务
廊坊市某二期厂房和办公楼工程，厂房面积为7285.4㎡，冷指标为181.8W/㎡，冷负荷为1324.5kW；办公楼面积为2586.8㎡，冷指标为118.8W/㎡，冷负荷为307.3kW。
现提供一开间9.0m，进深8.5m，层高为6.0m的空调机房一间，具体平面图为附件所示。
据此条件对制冷机房进行设计。
1.3设计步骤
查阅资料，确定制冷机房设计冷负荷
（1）选择定型冷水机组并确定台数
定型冷水机组有风冷冷水机组和水冷冷水机组两大类，水冷冷水机组又有蒸汽压缩式冷水机组和吸收式冷水机组两种，通过技术经济分析确定所选用的冷水机组种类。
（2）选择冷却塔
材质推荐使用玻璃钢，注意冷却塔的设计条件应与冷水机组匹配，否则应进行修正。
（3）选择冷却水泵和冷冻水泵
根据流量和扬程进行确定，并考虑备用泵。
（4）选择确定定压补水设备
（5）绘制机房平面图、基础平面图、系统流程图
第二章制冷机房
2.1制冷机房的设置
制冷机房位置的选择：
冷热源机房应设置在靠近冷热负荷中心处，以便尽可能减少冷热媒的传输距离；无地下层的建筑应优先考虑布置在建筑物的一层，当受条件限制，无法设置在主体建筑内时，也可设置在裙房内，或与主体建筑脱离的独立机房内。
冷热源机房的内部设置：
机房主要通道的净宽度不应小于1.5m；机组与墙之间的净距不应小于1.0m；机组与机组或其他设备之间的净距不应小于1.2；应留出不小于蒸发器、冷凝器等长度的清洗、维修距离
。
本设计建筑物没有地下层，因此将机房布置在建筑物群房内。
本设计主要通道净宽度为2m；机组与墙之间的净距为2m；机组与机组或其他设备之间的净距为1.5m；机房留有蒸发器、冷凝器等长度的3.6m的清洗维修。
2.2冷水机组的选择
2.2.1冷水机组的装机容量
本设计中的冷水系统是间接式系统，系统冷负荷总计1631.8kw，其冷负荷附加1.1，冷水机组的负荷为Q=1.1×1631.8=1794.98kw
2.2.2冷水机组的台数
制冷机组一般以选用2~4台为宜，一般不考虑备用。
冷水机组的单台容量及台数的选择，当空调负荷大于528kw时机组的数量不宜少于2台。
本设计选用两台冷水机组，每台装机容量为829kw。
2.2.3冷水机组的类型
常用的冷水机组有压缩式和吸收式。
其中压缩式制冷机组又分为离心式、活塞式和螺杆式。
考虑到本工程中没有较为方便余热可供利用故本设计选用电动压缩式冷水机组。
冷水机组的冷却方式有风冷冷却和水冷冷却两种方式。
水冷式冷水机组与风冷式冷水机组相比较，在冷却水充足的地方，水冷式设备的初投资和运行费均低于风冷式设备，因此设计采用水冷式冷水机组
。
螺杆式冷水机组COP值较高，单机制冷量大，容积效率高；结构简单，无往复运动的惯性力，转速高；对湿冲程不敏感，无液击危险；易损件少，运行可靠，调节方便，通过滑阀可实现制冷量无级调节。
因此本设计采用螺杆式冷水机组。
参考开利水冷螺杆式冷水机组的样本，本设计选则的机组型30XW0852。
本设计冷冻水入口温度7℃，出口温度12℃，冷却水入口温度32℃，出口温度37℃。
其性能参数如下：
表2-130XW0852机组技术参数
制冷量（kW）
冷冻水流量（m3/h）
冷冻水压降（kPa）
冷却水流量（m3/h）
冷却水压降（kPa）
制冷剂
829
142
63
168
44
HFC134a
2.3冷却塔的选择
常用的冷却塔有玻璃钢和钢筋混凝土两种。
玻璃钢冷却塔具有冷效高，占地面积小，轻巧，节能等优点，并被广泛应用。
中小型制冷剂的冷却水量一般在65~500m3/h之间，在冷却塔系列中属于中等水量，而逆流式冷却塔热交换率高于横流式。
因此本设计采用逆流式玻璃钢冷却塔，将冷却塔防置在屋顶。
根据选用的冷水机组得出其冷却水量为168m3/h。
据此参照河北可耐特玻璃钢有限公司的电子样本，本设计选用型号为DBNL3-175低噪声型逆流玻璃钢冷却塔。
其进水温度37℃，出水温度32℃，湿球温度28℃。
其技术参数如下：
表2-2DBNL3-200低噪声型逆流式玻璃钢冷却塔技术参数
冷却水量（m3/h）
风量（m3/h）
进水压压力（104Pa）
电机功率（kW）
直径（m）
175
94300
3.15
5.5
3.6
2.4水泵的选择
2.4.1冷冻水泵的选择
泵的选择应依据泵的流量和扬程进行选择，对于一次冷水泵的流量应为所对应的冷水机组的冷水量，并附加5%~10%的富裕量。
泵的台数应按冷水机组的个数一一对应。
闭式循环一次泵的扬程为管路、管件阻力、冷水机组的蒸发器和末端设备的表冷器阻力之和，并应附加5%~10%的富裕量。
本设计中有两台冷水机组，故选用两台冷冻水水泵。
单机冷水机组的冷水量为142m3/h，考虑附加10%，则每台泵的流量为Q=1.05×142=149.1m3/h
本设计中的损失计算为：
总损失=（局部损失+沿程损失）×2+蒸发器的损失
根据建筑估算出沿程损失为18.84kPa，局部损失取沿程损失的50%，为9.42kPa，冷水机组蒸发器的损失为63kPa，考虑附加10%，则水泵的扬程为
H=1.1×[（18.84+9.42）×2+63]=131kPa
即泵的扬程为13.1m水柱
参照上海凯泉泵业有限公司的电子样本，本设计选用的冷冻水泵的型号为KQW125/125-15/2，一台使用，一台备用，其技术参数如下
表2-3KQW125/125-15/2型水泵技术
流量（m3/h）
扬程（m）
效率（%）
电机功率（kW）
转速（r/min）
必需汽蚀余量（m）
160
20
73
15
2960
4
2.4.2冷却水泵的选择
冷却水泵的台数宜按冷水机组一一对应，流量应按冷水机组技术资料确定，并附加5%~10%的富裕量。
冷却水泵的扬程由冷却水系统阻力（管道、管件、冷凝器阻力之和），冷却塔积水盘水位（设置冷却水箱时为水箱最低水位）至冷却塔布水器的高差，冷却塔布水器所需压力组成，并附加5%~10%的富裕量。
本设计选用两台冷却水泵，单机冷水机组的冷却水流量为168m3/h，考虑10%的附加，则每台泵的流量为
Q=1.05×168=176.4m3/h
冷却水系统的阻力为67.32kPa，冷凝器阻力为44kPa，冷却塔进水压力为31.5kPa，冷却塔布水器至积水盘高差3.6m，考虑泵扬程附加10%，则冷却泵的扬程为
H=1.1×（67.32+44+31.5）=157.1kPa
即15.71m水柱，参照上海凯泉泵业有限公司的电子样本，本设计选用的冷却水泵的型号为KQW125/125-15/2，其技术参数如下：
表2-4HD150-32型水泵技术参数
流量（m3/h）
扬程（m）
效率（%）
电机功率（kW）
转速（r/min）
必需汽蚀余量（m）
192
17
77
15
2960
4
2.5补水定压装置的选择
循环水系统的小时泄漏量，宜按系统水容量的1%计算
。
系统水容量应经计算确定，供冷和采用空调器供热的空调水系统可按表2.5估算，室外管线长时应取较大值。
表2-5空调水系统的单位水容量
空调方式
全空气系统
水-空气系统
单位水容量（L/㎡）
0.40～0.55
0.70～1.30
本设计为水-空气系统，单位水容量取1，则系统水容量为L=1×9872.2=9872.2L=9.87m3。
补水泵总小时流量宜为系统水容量的5%，则系补水泵补水量为Q=0.987×2%=0.197m3；
循环水系统的补水点，宜设在循环水泵的吸入侧母管上；当补水压力低于补水点时，应设置补水泵。
补水泵扬程应保证补水压力比系统补水点压力高30～50kPa，则补水泵扬程为H=13.1+5=18.1m；
膨胀管不设阀门，膨胀管管径按下表确定
表2-6膨胀管的选取
系统膨胀水量Vp（L）
空调冷水
<350
350～1800
1801～3500
3501～7000
>7000
膨胀管的公称直径（mm）
20
25
40
50
70
膨胀水箱的容积应按下式计算：
V≥Vmin=Vt+Vp
式中V——水箱的实际有效容积（L）;
Vmin——水箱的最小有效容积（L）;
Vt——水箱的调节容积（L），不应小于3min平时运行的补水泵流量，且应保证水箱调节水位高度不小于200mm；
Vp——系统最大膨胀水量（L）；
本设计中Vt=（Q/60）×3=0.00987m3。
循环水系统的最大膨胀水量Vp按表2-7确定
表2-7常用系统单位水容量的最大膨胀量
系统类型
空调冷水
空调热水
采暖水
供/回水温度（℃）
7/12
60/50
95/70
膨胀量（L/m3）
4.46
15.96
33.62
本设计为夏季工况，采用空调冷水系统，则系统的单位水容量的最大膨胀水量取值为4.46L/m3，系统的最大膨胀水量Vp=9.87×4.46=44L=0.044m3，则选取公称直径为20mm的膨胀管。
开式膨胀水箱的有效容积为V=0.00987+0.044=0.05387m3；膨胀水箱利用率一般取80%，则膨胀水箱的容积为0.067m3
参照上海苍茂有限责任公司的样本，选取补水泵的型号为25GDL2-12，选取1×1×0.4的膨胀水箱，其相关参数如下：
表2-825GDL2-12型补水泵及膨胀水箱
泵流量（m3/h）
泵扬程（m）
有效容积（m3）
供水管径
2
36
0.4
DN50
2.6水处理设备的选择
2.6.1软水器和软化水箱
空调补水应经软化处理，并宜设软化水箱，储存补水泵0.5~1.0h的水量。
根据补水量，参照陕西三维能源设备公司的样本，设计选用的是ICM型全自动软水器，软水流量为10m3/h。
软化水箱储存1.0h补水泵的水量则其容积为Q=10m3选用陕西重华换热设备制造有限公司容积为12m3的水箱。
2.6.2全程水处理器
全程水处理器选用CY-A350-1.6工作压力1.6MPa。
第三章水力计算
3.1沿程阻力
△Pm=×l/d×2×ρ/2=l×R
式中，——沿程摩擦阻力系数；
l——管道长度，m；
d——管道直径，m；
——流体密度，kg/m3；
——管道断面平均流速，m/s；
R——单位比摩阻，Pa/m。
3.2局部阻力
水流动时遇弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为：
△Pj=ξ×ρ×2/2
式中，——局部阻力系数
3.3总阻力
△P=△Pm+△Pj
3.4水力计算
首先对管段进行编号，测量出各管段长度，根据各管段流量及对应的比摩阻，估算出各管段的管径。
详细见下表3-1，3-2
3.5水力计算表格
表3-1冷冻水回水水管水力计算表
序号
流量（m3/h）
管径（mm）
管长（m）
R（Pa/m）
1
142
150
2342
336
2
284
200
4747
234
3
71
100
3161
426
4
71
100
1661
426
5
142
150
839
336
6
71
100
1200
426
7
213
200
1200
282
8
284
200
1434
234
表3-2冷却水供水水管水力计算表
序号
流量（m3/h）
管径（mm）
管长（mm）
R（Pa/m）
1
168
150
3000
521
2
336
200
1106
415
3
336
200
2303
415
4
168
150
1589
521
5
168
150
1589
521
6
336
200
2896
415
第四章总结
冷水机组是整个空调系统的心脏，为整个系统提供冷水且关系到整个空调系统的日常运行情况。
因此空调系统冷水机组的选择是一个很重要的过程。
一般在选择制冷机时应考虑以下几方面的因素：
1.机组性能、规格适合使用要求。
如供冷温度、单机制冷量、设备承压能力等。
2.能源及能耗供应方便和经济。
如电源、热泵或油、气源供应的可能性，电、热、冷综合利用的可能性、经济性。
3.对周围环境危害的影响要小。
如噪声、振动的影响范围；所用制冷剂的毒性、安全性对周围环境的危害程度；ODP值和GWP值要小。
4.运行可靠、操作围护方便，以及一次性投资和经常运行费用的综合分析比较，对企业的经济效益高，社会效益好。
所以，选择何种制冷机，应根据项目的具体情况及条件进行综合分析比较。
第五章参考文献
[1]《2009暖通空调动力措施》
[2]彦启森.石文星.田长青.空气调节用制冷技术.第四版.中国建筑工业出版社.
[3]《GB50736-2012民用建筑供暖通风与与空气调节设计规范》
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