中央空调设备选型.pdf

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空调设备选型1HUANGYUQI目录目录第一章、机组的选型.21.1、主机设备的选择.21.2、负荷指标（估算）（仅供参考）.21.3、常见冷源类型.31.4、选择机组的原则.3第二章、冷却塔的选型.52.1、选型方法一.52.2、选型方法二.52.3、冷却塔的补水量.52.4、冷却塔的分类.6第三章、冷却水泵的选型.83.1、冷却水泵设计方法.83.2、冷却水泵估算方法.8第四章、冷冻水泵的选型.94.1、冷水泵设计方法.94.2、冷水泵的估算方法.94.2.1、冷水机组阻力.94.2.2、管路阻力.94.2.3、比摩阻.94.2.4、沿程阻力.104.2.5、局部阻力.104.2.6、空调未端装置阻力.104.2.7、调节阀的阻力.11第五章、水泵主要类型.125.1、水泵主要形式.125.2、水泵选择原则及注意事项.135.3、水泵并联运行情况.13第六章、膨胀水箱的容积计算.156.1、膨胀水箱形式的分为开式和闭式.156.1.1、闭式膨胀水箱容积计算.156.1.2、开式膨胀水箱容积计算方法一.156.1.3、开式膨胀水箱容积计算方法二.16第七章、系统水量与管径计算.177.1、冷冻水流量.177.2、冷却水流量.177.3、水系统水管管径的计算.177.3.1、主管路流速设计.18空调设备选型2HUANGYUQI第一章、机组的选型1.1、主机设备的选择1.1、根据建筑的空调面积和房间功能（冷指标不一样）进行空调冷负荷计算；1.2、统计建筑空调总冷负荷；1.3、大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为70%80%左右，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定；1.4、制冷机的冷负荷为建筑空调设计总冷负荷与同时使用率的乘积。

根据计算的制冷负荷即可选择制冷主机。

1.5、选择机组，然而知道其蒸发器和冷凝器的参数。

1.2、负荷指标（估算）（仅供参考）建筑类型建筑类型冷负荷冷负荷W/m2Cal/m2住宅、公寓、标准客房114138（98118）西餐厅200286（170246）中餐厅257438（220376）火锅城、烧烤465698（400600）小商店175267（150230）大商场、百货大楼250400（215344）理发、美容150225（129193）会议室210300（180258）办公室128170（110146）中庭、接待112150（97129）图书馆90125（77108）展厅、陈列室130200（112172）剧场180350（154310）计算机房、网吧230410（200350）有洁净要求的厂房、手术室等300500（258430）空调设备选型3HUANGYUQI1.3、常见冷源类型常用空调人工冷源特点比较常用空调人工冷源特点比较冷源设备电动压缩式冷水机组溴化锂吸收式冷水机组制冷机的工作形式涡旋式、往复式、螺杆式、离心式热水型、蒸汽型、直燃型特点体积小、重量轻制冷制的环保性好、耗电量小、可以利用余热单个离心式压缩机的制冷量较大，可以从150RT-3000RT，所以一般离心式制冷机都只设计一个离心式压缩机就可以满足冷量的需要。

单个螺杆式压缩机的制冷较离心机要小，一般从30RT-500RT，所以现在大制冷的螺杆式制冷机都采用多机头方式，由微电脑统一控制、调节，并且每台压缩机都有一个单独制冷系统。

1.4、选择机组的原则1.电动压缩式冷水（热泵）机组，在额定制冷工况和规定条件下，性能系数（COP）不应低于表以下表的规定：

冷水冷水（热泵）（热泵）机组性能系数机组性能系数类型额定制冷量（KW）性能系数（W/W）水冷活塞式/涡轮式11633.804.004.20螺杆式11634.104.304.60离心式11634.404.705.10风冷或蒸发冷却活塞式/涡轮式502.402.60螺杆式502.602.80空调设备选型4HUANGYUQI2.电动压缩式冷水（热泵）机组的综合部分符合性能系数（IPLV）不宜低于表下的规定：

类型额定制冷量（KW）综合部分负荷性能系数（W/W）水冷螺杆式11634.474.815.13离心式11634.494.885.42注：

IPLV值是基于单台主机运行工况。

电动压缩式冷水（热泵）机组的综合部分负荷性能系数宜按下式计算和检测条件检测：

IPLV=2.3%*A+41.5%*B+41.6%*C+10.1%*D式中：

A-100%负荷时的性能系数（W/W），冷却水进水温度30B-75%负荷时的性能系数（W/W），冷却水进水温度26C-50%负荷时的性能系数（W/W），冷却水进水温度23D-25%负荷时的性能系数（W/W），冷却水进水温度193.名义制冷量大于7100W，采用电驱动压缩机的单元式空气调节机，风管送风和屋顶式空气调节机组时，在名义制冷量和规定条件下，其能效比（EER）不应低于以下表的规定：

单元式机组能效比单元式机组能效比类型能效比（W/W）风冷式不接风管2.60接风管2.30水冷式不接风管3.00接风管2.70空调设备选型5HUANGYUQI第二章、冷却塔的选型2.1、选型方法一G=）（210wwttCKQ（Kg/S）式中:

0Q制冷机冷负荷，KW；K制冷机冷时耗功的热量系数；对于压缩式制冷机，取1.21.3左右；对于溴化锂吸收式制冷机，取1.82.2左右；C水的比热容KJ/（Kg*），取4.19；tw1、tw2冷却塔的进出水温度，；压缩式制冷机取45，溴化锂吸收式压缩机取69（采取温度差大于等于6时，最好选用中温塔）；当地气候比较干燥，湿球温度较低时，可采用较大的进出水温差。

G冷却塔的水流量，（Kg/S）。

2.2、选型方法二G1=aQ式中:

Q制冷机冷量，KW；a单位制冷量的冷却水量，压缩式制冷机a=0.22，溴化锂吸收式压缩机a=0.3;G1冷却塔水流量（t/h）选用冷却塔时，冷却水量应考虑1.11.2安全系数冷却塔的选型，根据冷却水量选择冷却塔。

2.3、冷却塔的补水量1.却塔的补水量，包括风吹飘逸损失、排污损失和泄露损失。

一般按冷却水量的1%-2%作为补水量，不设集水箱的系统，应在冷却塔底盘处补水，设置集水箱的系统，应在集水箱处补水。

2.为了节水和防止对环境的影响，应严格控制冷却塔漂水率，宜选用飘水率为0.001%-0.005%的优质冷却塔。

空调设备选型6HUANGYUQI2.4、冷却塔的分类2.4.1、常见的冷却塔分闭式和开式常见的冷却塔分闭式和开式逆流式和横流式逆流式和横流式横流式：

优点：

1、结构简单，装卸方便2、水头压力低（节能）3、保养方便、故障率低、易于维护（内部无旋转式布水装置）。

4、散热鳍片不容易结垢生藻，散热鳍片易于清洗。

5、在外气环境高于设计环境时能够采取其他应急降温措施（自来水直接喷淋，增加散热风扇等）。

逆流式冷却塔逆流式冷却塔6、使用成本低，加药范围广，设备不易产生腐蚀，电机要求的水头压力能够降低。

缺点：

1、效率相对逆流式较低，同样的制冷冷吨量需要更大的箱体及占地面积。

2、用水量稍多。

逆流式：

优点：

1、占地面积小，同体积效率较横流式稍高（水通过机械运动更加均匀的发散在散热鳍片上提高了散热鳍片的单位散热效率）。

2、能够产生较横流式更大的水温差。

缺点：

1、内部机构复杂，内部旋转布水器容易发生故障，且发生故障后维修不方便。

横横流式冷却塔流式冷却塔2、更容易产生藻类及淤泥，容易造成布水器的堵塞，对杀菌除藻要求更高。

3、对加药的要求较高，内部除管线为金属外旋转机构等亦为金属件。

4、水头压力要求较高，水泵配置要求高。

5、效率衰减快，后续冷量的衰减速度较快。

空调设备选型7HUANGYUQI2.4.2、闭式冷却塔、闭式冷却塔简单来说是两个循环：

一个内循环、一个外循环。

没有填料，主核心部分为紫铜管表冷器。

内循环：

与对象设备对接，构成一个封闭式的循环系统（循环介质为软水）。

为对象设备进行冷却，将对象设备中的热量带出到冷却机组。

外循环：

在冷却塔中，为冷却塔本身进行降温。

不与内循环水相接触，只是通过冷却塔内的紫铜管表冷器进行换热散热。

在此种冷却方式下，通过自动控制，根据水温设置电机的运行。

闭式冷却塔闭式冷却塔两个循环，在春夏两季环境温度高的情况下，需要两个循环同时运行。

秋冬两季环境温度不高，大部分情况下只需一个内循环。

2.4.3、引射式冷却塔、引射式冷却塔形式：

无风机型结构特点：

1.高速喷水引射空气进行换热2.取消风机，设备尺寸较大性能特点：

1.噪声、振动较低，省水.故障少；2.水泵扬程高，能耗大；3.喷嘴易堵，对水质要求高；4.造价高适用范围：

对环境噪声要求较严的场所引射式冷却塔引射式冷却塔空调设备选型8HUANGYUQI第三章、冷却水泵的选型3.1、冷却水泵设计方法osmdfPhhhhhH式中：

hf、hd-冷却水管系统总的沿程阻力和局部阻力，mH20；hm-冷凝器阻力，mH20；Hs-冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高度差），mH20;h0-冷却塔喷嘴喷雾压力，mH20，约等于5mH20。

3.2、冷却水泵估算方法冷却水泵扬程H（mH2O）估算公式：

Hmax=P1+Z+5+0.05L式中：

P1-最不利环路中冷水机组冷凝器水压降；一般为57mH2O；Z-冷却塔开式段高度；一般为23mH2OL-冷却水系统来回水管长度；5-管路中管件局部损失可取5mH2O；0.05-在水系统中，沿程阻力大致取每100m管长损失为5mH2O；流量：

冷凝器的水流量X安全系数（1.11.2）=冷却水泵的流量选择泵型：

根据流量和扬程空调设备选型9HUANGYUQI第四章、冷冻水泵的选型4.1、冷水泵设计方法扬程=末端空调阻力+二通阀+局部阻力+沿程阻力+分水器阻+集水器阻+蒸发器阻暖通水泵的选择：

通常选用比转数ns在130150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.11.2倍（单台取1.1、两台取1.2），按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH20，水泵的扬程：

）1（05.021maxKLppHP1-冷水机组蒸发器的水压降；P2-该环路中并联的各占空调末端装置的水压损失最大的一台的水压降；0.05-在水系统的最不利环路中,大致取每100m管长的沿程阻力损失为5mH2O;L-该最不利环路的管长；aK-最不利环路中局部阻力当量长度总和直管长的比值，当最不利环路较长时K取0.20.3，最不利环路较短时K取值为0.40.6。

流量：

蒸发器的水流量X安全系数（1.11.2）=冷冻水泵的流量选择泵型：

根据流量和扬程4.2、冷水泵的估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。

4.4.2.2.11、冷水机组阻力冷水机组阻力由机组制造厂提供，一般为60100kPa。

4.4.2.2.22、管路阻力管路阻力包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩阻取决于技术经济比较。

若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大;若取值小则反之。

目前设计中冷水管路的比摩阻宜控制在150200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。

4.4.2.32.3、比摩阻比摩阻管道单位长度的摩擦压力损失，Kpa/m。

空调设备选型10HUANGYUQI4.4.2.42.4、沿程阻力沿程阻力沿程阻力也称摩擦阻力，P（Pa）。

沿程阻力公式：

22vdlPy当管段长度为L=1m时，22vdR则：

lRPy根据红皮书第一章（1.4.3）的资料，对于紊流过渡区的摩擦阻力系数，可按下列Colebrook公式计算：

）Re5.271.3lg（0.21dk雷诺数：

dvRe式中：

R单位长度直管段的摩擦阻力（习称比摩阻），Pa/m；摩擦阻力系数，m；水的密度，Kg/m3；v水流速度，m/s；运动粘度，m2/s；k管内表面的当量绝对粗糙度，m；闭式循环水系统，k=0.2mm；开式循环水系统，k=0.5；d管道直径，m。

4.4.2.52.5、局部阻力局部阻力水压管内流动过程中，当遇到各种配件，如弯头、三通、阀门时，由于摩擦和涡流而导致能量损失，这部分能量损失称为局部压力损失，习惯上简称为局部阻力。

局部阻力Pj（Pa）可按下式计算：

22vPj式中管道配件的局部阻力系数；v水流速度，m/s；水的密度，Kg/m3；4.4.2.2.66、空调未端装置阻力空调未端装置阻力末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。

它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算空调设备选型11HUANGYUQI后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。

此项阻力一般在2050kPa范围内。

4.4.2.2.77、调节阀的阻力调节阀的阻力空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。

二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。

如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好;若取值小，则控制性能差。

阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。

水系统设计时要求阀权度S0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。

根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：

1.冷水机组阻力：

取80kPa（8m水柱）;2.管路阻力：

取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）;3.空调末端装置阻力：

组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）;4.二通调节阀的阻力：

取40kPa（4水柱）。

5.于是，水系统的各部分阻力之和为：

80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6.水泵扬程：

取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。

根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。

流量：

蒸发器的水流量X安全系数（1.11.2）=冷冻水泵的流量选择泵型：

根据流量和扬程空调设备选型12HUANGYUQI第五章、水泵主要类型5.1、水泵主要形式5.1.1、卧式离心泵和立式离心泵、卧式离心泵和立式离心泵卧式离心泵卧式离心泵卧式离心泵运行平稳，使用寿命长。

进出口可以成90度安装。

1.外观形式不同，立式泵是立着的而卧式泵是横卧着。

2.连接形式不同，立式泵自下而上叠加连接，卧式泵纵向排列于底座上。

3.占地空间不同，立式泵占地面积小而卧式泵占用面积大。

卧式离心泵卧式离心泵4.维修难度不同，立式泵检修难度大，如检修叶轮需将上部全部移去后方能进行；而卧式泵相对容易。

5.安装形式不同，立式泵为整体连接，安装较易；而卧式泵安装后需进行精度调整。

立式离心泵立式离心泵1、立式离心泵，进出口口径相同，且位于同一中心线上，可象阀门一样安装于管路之中，外形紧凑美观，占地面积小，建筑投入低，如加上防护罩则可置于户外使用。

2、叶轮直接安装在电机的加长轴上，轴向尺寸短，结构紧凑，泵与电机轴承配置合理，能有效地平衡泵运转产生的径向和轴向负荷，从而保证了泵的运行平稳，振动小、噪音低。

3、轴封采用机械密封或机械密封组合，采用进口钛合金密封环、中型耐高温机械密封和采用硬质合金材质，耐磨密封，能有效地延长机械密封的使用寿命。

4、安装检修方便，无需拆动管道路系统，只要卸下泵联体座螺母即可抽出全部转子部件。

立式离心泵立式离心泵空调设备选型13HUANGYUQI5、可根据使用要求即流量和扬程的需要采用泵的串、并联运行方式。

6、可根据管路布置的要求采用泵的竖式和横式安装。

7、立式离心泵是直接安装到管道上,不占空间,但泵功率一般情况不超过75KW,否则可能对管路冲击比较大5.2、水泵选择原则及注意事项1、首先要满足最高运行工况的流量和扬程,并使水泵的工作状态点处于高效率范围,2、泵的流量和扬程应有10%20%的富裕量3、当流量较大时,宜考虑多台并联运行,并联台数不宜超过三台4、多台泵并联运行时,应尽可能选择同型号水泵5、选泵时必须考虑系统压力对泵体的作用,注意水泵壳体和填料的承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响.高层建筑水系统采用闭式循环时,系统的压力大大超过系统克服沿程摩擦和局部阻力损失所需的压力,在选用水泵时应注明所承受的静压值,必要时由制造厂家做特殊处理.6、一般工程可按总管长的57m/100m选取损失扬程,再加上设备的损失扬程，即得到闭式系统水泵总扬程；开式系统总扬程与闭式系统总扬程不同，除系统损失扬程与设备的损失扬程外，还得加上系统的实际扬程（水泵吸入扬程与输出扬程）；5.3、水泵并联运行情况水泵台数流量流量的增加值与单台泵运行比较流量的减少1100/2190905%32516116%42843329%53001640%空调设备选型14HUANGYUQI由上表可见：

水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。

故强烈建议：

1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。

2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。

一般，冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应，并考虑一台备用。

补水泵一般按照一用一备的原则选取。

空调设备选型15HUANGYUQI第六章、膨胀水箱的容积计算6.1、膨胀水箱形式的分为开式和闭式开式有：

密闭板式；隔膜式；球胆式水泵定压补水一体式从箱内压力变化考虑：

膨胀水箱又可分为定压式变压式两种。

6.6.1.11.1、闭式膨胀水箱容积计算闭式膨胀水箱容积计算2112131PPTvvVVstVt-膨胀水箱容积，m3；Vs-系统水容积，m3；v1-低温时水的比容，m3/Kg；v2-高温时水的比容，m3/Kg；-线性膨胀系数：

钢为11.7X10-6-1铜为17.110-6-1T-水系统中最大温差：

（一般为5）P1-低温时水压力，KPa；P2-高温时水压力，KPa；P1；P2的确定；P1=箱体静压头+系统顶部的最小压力值P2=运行时最高压力6.6.1.21.2、开式膨胀水箱容积计算开式膨胀水箱容积计算方法一方法一膨胀水箱在空调水系统中所起的作用是膨胀、定压及补水,因此膨胀管上不应设有任何阀门，膨胀水箱的有效容积：

VC=tVsQO（L）式中：

-为水的体积膨胀系数：

0.0006，单位为（L/）；t-系统内最大水温变化值，即为水的最高工作温度t2与水的最低工作温度t1的差值，单位为Vs-系统水总容量（即系统中管道和设备内），大约为23L/KW；QO-系统设计总耗冷量（KW）。

膨胀水箱的安装高度一般比水系统最高点高出1.5m以上。

膨胀水管一般连接在水泵吸入侧，如在北方比较寒冷的地区，膨胀水箱应设计有循环管，以防水箱内水冻结。

空调设备选型16HUANGYUQI6.6.1.1.33、开式膨胀水箱容积计算、开式膨胀水箱容积计算方法二方法二膨胀水箱的有效容积：

Vp=atVsVP-膨胀水箱有效容积，m3；-水的体积膨胀系数，a=0.0006，L/。

t-系统内最大水温变化值，Vs-系统内的水容量，m3,即系统中管道和设备内总容水量（参看图一）图一：

水系统中总容量（L/m2空调面积）系统形式全空气系统空气-水系统供冷时0.040.550.701.30供热时1.252.001.201.90小心单位变换应把L换成m31000L=1m3冷冻水系统的补水量（膨胀水箱）水箱容积计算：

Vp=atVsm3Vp-膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积）a-水的体积膨胀系数，a=0.0006,l/t-最大的水温变化值Vs-系统内的水容量m3，即系统中管道和设备内总容水量水系统中总容水量（L/m2建筑面积）系统形式全空气系统空气-水系统供冷时0.040.550.701.30供热时1.252.001.201.90空调设备选型17HUANGYUQI第七章、系统水量与管径计算7.1、冷冻水流量没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。

如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。

公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。

G=Q/c（th-tg）式中：

G-冷水总水量（m3/s）；Q-各空调房间设计工况的综合最大负荷（KW）；C-水的比热容，可取4.2KJ/（kg）;th-回水的平均温度（）；tg-供水温度（）；-水的密度，可取1000kg/m3；7.2、冷却水流量主机为压缩式制冷时，G1=（1.251.35）G主机为吸收式制冷时，G1=（1.751.85）G7.3、水系统水管管径的计算空调水管的水流速主要考虑经济和噪声两个因素。

管内的水流速过大，对环路的平衡不利，故总管流速可取得大一些，而分支管路可以小一些。

空调水管管径的确定:

初步确定水流速，根据机组水流量，用公式mw=0.25vd2计算出管径，计算出管径后应对照国家规范是否可行，直到适合为止。

管径公式：

vmdw14.34（m）式中:

mw-通过该管段的水流量（m3/s）；v-通过该管段的水流速度（m/s）。

冷冻冷却水管干管允许最大经济流速冷冻冷却水管干管允许最大经济流速m/s管公称直径D（mm）400冷冻水0.51.00.81.51.01.81.22.51.53.02.54.0冷却水1.01.81.22.51.53.02.54.5空调设备选型18HUANGYUQI7.7.3.13.1、主管路流速设计主管路流速设计管径管径规定流速规定流速流量流量DN250.75m/sG=910-40.75（25）2=1.33m3/hDN321.0m/sG=910-41.0（32）2=2.9m3/hDN401.2m/sG=910-41.2（40）2=5.43m3/hDN501.3m/sG=910-41.3（50）2=9.19m3/hDN651.5m/sG=910-41.5（65）2=17.91m3/hDN801.5m/sG=910-41.5（80）2=27.13m3/hDN1001.8m/sG=910-41.8（100）2=50.87m3/hDN1252.0m/sG=910-42.0（125）2=88.31m3/hDN1502.2m/sG=910-42.2（150）2=139.88m3/hDN2002.5m/sG=910-42.5（200）2=282.6m3/hDN250DN300DN350DN400DN450DN500DN600目前管径的尺寸规格有：

DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、