空调用制冷技术课程设计
XX 学 院 设计说明书 空调用制冷技术 设计计算书 专 业 班 级 学 号 姓 名 课 题 空调用制冷技术 指导教师 2012年X月X日 目 录 一 设计题目与原始条件 …………………………………………………………3 二 方案设计 …………………………………………………………………………3 三 负荷计算 …………………………………………………………………………3 四 冷水机组选择……………………………………………………………………4 五 水力计算 …………………………………………………………………………6 1 冷冻水循环系统水力计算 ………………………………………………7 2 冷却水循环系统水力计算 ………………………………………………7 六 设备选择 …………………………………………………………………………8 1 冷冻水和冷却水水泵的选择 ……………………………………………8 2 软化水箱及补水泵的选择 ………………………………………………9 3 分水器及集水器的选择 …………………………………………………11 4 过滤器的选择………………………………………………………………12 5 冷却塔的选择及电子水处理仪的选择 ………………………………12 6 定压罐的选择 ……………………………………………………………13 七 制冷机房的工艺布置…………………………………………………………14 八 设计总结 ……………………………………………………………………15 九 参考文献 ………………………………………………………………………16 一 设计题目与原始条件；
某空调系统制冷站工艺设计 1、 工程概况 本工程为合肥市某建筑体集中空调工程，建筑单体共15层，建筑面积约30000m2，主要功能及使用面积为：商场10000 m2，办公7500 m2，会议中心1000 m2，客房为2500 m2，多功能厅500 m2。
二 方案设计；
该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。
经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分水器分别送往房间的各个区域，经过空调机组后的12℃的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。
从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温后再返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水处理系统等附属系统。
三 负荷计算；
1.面积热指标（查民用建筑空调设计） 商场：q=230(w/); 办公：q=120(w/m2); 会议中心：q=180 (w/m2); 客房：q=80(w/m2); 多功能厅：q=200(w/m2) 建筑物类型 商场 办公 会议中心 客房 多功能厅 总冷负荷Kw 冷负荷指标w/m2 230 120 180 80 200 3680 空调面积m2 10000 7500 1000 2500 500 冷负荷量w 2300000 900000 180000 200000 100000 2.根据面积热指标计算冷负荷 商场：Q=10000*200=2300(Kw); 办公:Q=100*7500=900(Kw); 会议中心:Q=180*1000=180(Kw); 客房: Q=2500*100=200(Kw); 多功能厅：Q=500*200=100(Kw) 考虑到同时工作系数取0.8，则：
总负荷：Q=(2300+900+180+200+100)*0.8=2944(Kw) 四 冷水机组选择；
方案A 方案B 方案C 方案D 直燃机 蒸汽机 离心机 螺杆机 机组型号 16DN040 16DEH6150 LSBLX1600G 30XW1452 使用台数 2 2 2 2 制冷量（KW） 1407 1500 1600 1438 耗气量（Nm3/h） 82.7*2=165.4 - - - 蒸汽量（Kg/h） - 6000*2=12000 - - 冷冻水流量（m3/h） 242*2=484 907*2=1814 275*2=550 247*2=494 冷却水流量（m3/h） 366*2=732 1321*2=2642 344*2=688 289*2=578 冷冻水进出口温度（0C） 7/12 7/12 7/12 7/12 冷却水进出口温度（0C） 32/37.5 32/38 32/38 30/35 机组尺寸（长*宽*高） 4791*2296*2630 6924*3600*3850 1730*4150*2150 4695*1231*2064 重量（Kg） 14079 49500 7800 7549 制冷剂 水 水 R134a R123 冷水(热泵)机组的单台容量及台数的选择，应能适应空调负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求。当空调冷负荷大于528kW时，机组的数量不宜少于2台。
冷水机组的台数宜为2～4台，一般不必考虑备用。
选择冷水机组时，不仅应保证其供冷量满足实际运行工况条件下的要求，运行时的噪声与振动符合有关标准的规定外，还必须考虑和满足下列各项性能要求：
1 热力学性能：运行效率高、能耗少(主要体现为COP值的大小)；
2 安全性：要求毒性小、不易燃、密闭性好、运行压力低；
3 经济性：具有较高的性能价格比；
4 环境友善性：具有消耗臭氧层潜值ODP(Ozone Depletion Potential)低、全球变暖潜值GWP(Global Warming Potential)小、大气寿命短等特性 通过上述四种机组的比较，可以发现：
方案A,B均为吸收式制冷机组，它加工简单，成本低，制冷量调节范围大，可以实现无极调节，运行费用低，利用余热，废热，使用寿命低于压缩式冷水机组，蒸汽耗量大，热效率低，制冷运行时，负荷变化时，易发生溶液结晶,机组较重，体积庞大，占地面积大。
方案D螺杆式制冷机组，COP值高，单机制冷量大，容积效率高，结构简单，对湿压缩不敏感，无液击危险，运行可靠，实现无极调节，但润滑油系统比较大，耗油量较大。
方案C采用离心式制冷机组，COP值高，结构紧凑，调节方便，在10%——100%范围内能较经济的实现无极调节。离心式制冷压缩机作为一种速度型压缩机,具有以下优点: 1.在相同冷量的情况下,特别在大容量时,与螺杆压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小; 2.离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低; 3.容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,使得耗功较低. 4离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传有较高的效率。但是也有其缺点1转子转速较高, 为了保证叶轮一定的宽度, 必须用于大中流量场合,不适合于小流量场合；
单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮；
喘振是离心式压缩机固有的缺点,机组须添加防喘振系统; 一台机组工况不能有大的变动,适用的范围较窄。
螺杆式制冷机组属于中型制冷机组，与活塞式相比，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，单机制冷量大；
无余隙容积和吸排气阀，有较高的容积效率；
调节方便，制冷量可以通过滑阀进行无级调节；
要求加工精度和装配精度高，单级容量比离心式小。
综合考虑选择离心式制冷机组。
根据标准，属于中型规模建筑，宜取制冷机组2台，而且2台机组的容量相同。
所以每台制冷机组制冷量Q’=2944÷2=1472 kW 根据制冷量选取制冷机组具体型号如下：
名称：格力C系列离心式冷水机组 型号：LSBLX1600G 名义制冷量KW 1600 冷凝器 型式 卧式壳管式 压缩机 数量 2 水压降Kpa ﹤70 配给功率Kw 283 水流量m³/h 344 使用制冷剂 R134a 管径mm 2-DN200 制冷剂填充量Kg 575 蒸发器 型式 满液壳管式 外型尺寸 长mm 4150 水压降Kpa ﹤75 宽mm 1730 水流量m³/h 275 高mm 2150 管径mm 2-DN200 注：
①名义制冷量按如下工况确定：
② 工作范围 冷冻水进口温度：12℃ 冷却水出口温度：22～37℃ 冷冻水出口温度：7℃ 冷却水进口温差：3.5～10℃ 冷却水进口温度：30℃ 冷冻水出口温度：5～20℃ 冷却水出口温度：35℃ 冷却水进口温差：2.5～10℃ 五 水力计算 根据规范查得数据，管内流速的假定依据如下: DN/mm <250 >=250 出水管的流速m/s 1.5~2.0 2.0~2.5 进水管的流速m/s 1.0~1.5 1.5~2.0 1 冷冻水循环系统水力计算；
两台机组水泵进水管：
假定冷冻水的进口流速为1.5m/s d=103 L=0.0764×2=0.1528 m3/s, 2台机组总管d1=360mm,取400mm,则管段流速为v=1.22m/s 水泵出水管：
假定冷冻水的出口流速为2.0m/s d= 103 L=0.0764×2=0.1528 m3/s,2台机组总管d1=311.6mm,取350mm,则管段流速为v=1.59m/s 单台机组时 水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s d=103 L=0.0764 m3/s,单台机组管d1=312mm,取350mm,则管段流速为v=0.82m/s 水泵的出水管：假定流速为1.5 m/s d=103 L==0.0764m3/s,单台机组管d1=256.2mm,取300mm,则管段流速为v=1.1m/s 流量 m3/s 管径 长度 (m) ν (m/s) R (Pa/m) △Py (Pa) ξ 动压 (Pa) △Pj (Pa) 管段阻力 (Pa) 0.1528 DN400 50 1.8 250 12500 24 1824 45675 58192 即管段阻力为5.98m水柱。
2 冷却水循环系统水力计算；
水泵进水管：
假定冷却水的进口流速为1.5m/s d=103 L=0.0956×2=0.1912 m3/s,2台机组总管d1=402mm,取400mm,则管段流速为v=1.52m/s 水泵出水管 假定冷却水的出口流速为2.0m/s d=103 L=0.0956×2=0.1912 m3/s,2台机组总管d1=352.8mm,取350mm,则管段流速为v=1.98m/s 单台机组时 水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s d=103 L=0.0956m3/s,单台机组管d1=348.8mm,取350mm,则管段流速为0.99m/s 泵的出水管：假定流速为2.0 m/s d=103 L=0.0956m3/s,单台机组管d1=246.8mm,取250mm,则管段流速为v=1.95m/s 流量 m3/s 管径 长度 (m) ν (m/s) R (Pa/m) △Py (Pa) ξ 动压 (Pa) △Pj (Pa) 管段阻力 (Pa) 0.1606 DN400 50 1.8 250 12500 24 1944 46656 59156 即管段阻力为6.04m水柱。
3 补给水泵的水力计算 水泵进水管：
假定补给水泵的进口流速为1.5m/s d=103 L=2×0.0764×1%=0.001528 m3/s=5.5 m3/h , 2台机组总管d1=36.2mm,取35mm,则管段流速为v=1.59m/s 水泵出水管：
假定补给水泵的进口流速为2.0m/s d=103 L=2×0.0764×1%=0.001528 m3/s,2台机组总管d1=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.98m/s 单台机组时 水泵的进水管：假定流速为1.0 m/s d=103 L=0.0764×1%=0.000764m3/s单台机组管d1=31.2mm,取30mm,则管段流速为v=1.08m3/s 泵的出水管：假定流速为1.5 m/s d=103 L=0.0764×1%=0.000764m3/s,单台机组管d1=25.9mm,取25mm,则管段流速为v=1.56m/s 六 设备选择 1冷却塔的选择 冷却塔的选择：冷却塔选用开放式逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为30℃，出水温度为35℃，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的1%—3% 冷却塔的冷却水量和风量的计算 G=3600Qc/CP （tw1-tw2） △tw= tw1- tw2=35-30=5℃ Qc=1.2 Q 其中 Qc—冷却塔冷却热量（KW）,对压缩机制冷机取1.25-1.3Q0（Q0为制冷量）这里取1.3；
CP——为水的比热容4.2（KJ/(Kg.K)） 则 Qc=1.3×1600=2080KW 每台制冷机配一台冷却塔，所以冷却塔冷却水量为：
G=3600 Qc/（CP△tw）=3600×2080/(4.2×5)=356571kg/h=356.571m3/h 风量计算：
Q= 其中 Is1 Is2 对应于下列温度的饱和空气焓；
ts2 ts1 为室外空气的进出口湿球温度；
ts2—合肥市夏季空气调节室外计算湿球温度,查得28.2℃。
ts1 = ts2 + 5 =33.2℃ Is1 =117.5KJ/Kg Is2 =90.5KJ/Kg G=3600×2080/4.2×（117.5-90.5）=66031.7kg/h=55026.5 m3/h(空气密度1.2kg/m3) 选用两台同型号CDBNL3系列超低噪声逆流玻璃钢冷却塔，参数如下：
型号 冷却水量（m3/h） 总高 mm 风量 (m3/h) 风机直径 mm 进水压力 （kpa） 直径 m CDBNL3-350 350 5963 187400 6400 37.5 5 2 冷冻水和冷却水水泵的选择；
（一） 冷却水泵的选择（开式系统） （1）扬程的计算：
H=H1 + H2 + H3+ H4 H—冷却水泵的扬程 H1—冷却水系统的沿程及局部阻力水头损失6.04m(由上面计算) H2—冷凝器内部阻力水头损失（m）,这里取7m（冷凝器水压降＜69kpa） H3—冷却塔中水的提升高度（m）,这里取24.5m H4—冷却塔的喷嘴雾压力水头，常取5m 因此冷却水泵所需的扬程 H=H1 + H2 + H3+ H4 =42.54m。
Hmax=（1.05～1.10）H 则Hmax=1.1×42.54=46.79m （2）流量的确定：
由制冷机组性能参数得卧式壳管式式冷凝器水量为344m3/h，考虑到泄漏，附加10%的余量即为，344×（1+10%）=378.4m3/h （3）冷却水泵的选择：
根据以上所得流量和扬程，选择三台（二用一备）IS系列型号为200-150-400水泵：
型号 流量 扬程 效率 转速 功率kw 电机型号 汽蚀余量 吸入口直径 mm m3/h m r/min 轴功率 电动机功率 IS200-150-400 400 50 81% 1450 67.2 90 280M-4 3.8 200 外形尺寸 mm×mm×mm 安装尺寸 压出口直径 mm a H H1 H2 L1 L5 B1 B2 8-φd mm mm mm mm mm mm mm mm mm 2060×730×915 160 465 915 825 1840 2060 670 730 8-φ22 150 （三）冷冻水泵的选择 （1）扬程的计算：
H=H1 + H2 + H3 H—冷冻水泵的扬程 H1—冷冻水系统的沿程及局部阻力5.98m(上述计算可知) H2—蒸发器内部阻力水头损失（m）,这里取7m（蒸发器水压降＜69kpa） H3—冷冻水的提升高度（m）,这里取24.5m 因此冷冻水泵所需的扬程 H=H1 + H2 + H3 =37.48m。
Hmax=（1.05～1.10）H 则Hmax=1.1×37.48=41.23m （2） 流量的计算 由制冷机组性能参数得卧式壳管式蒸发器水量275m3/h，考虑到泄漏，附加10%的余量即为，275×（1+10%）=302.5m3/h 根据以上所得流量和扬程，选择上海奥利泵业制造有限公司的卧式离心泵 ，具体参数如下：(㎜) 型号 外型尺寸 安装尺寸 进出口法兰尺寸 长 高 底长 底宽 a h L DN D D1 冷冻水泵 200-315(I)A 1060 865 790 560 168 461 600 200 340 295 型号 流量（m³/h） 扬程（m） 效率 电机功率（kw） 转速（r/min） 必需的汽蚀余量（m） 重量（kg） 200-315(I)A 262 74.4 75 110 1450 4.0 1254 每组使用使用三台泵，两用一备 3软化水器的选择 根据补水流量选用MHW系列全自动软水器 型号 产水量（m3/h） 树脂填量 （t） 周期盐耗 （mm） 安装尺寸 （mm） 进出管径mm MHW-IR-AT600 5-6 0.79 47 500×760×1200 100 4 软化水箱及补水泵的选择；
(1)冷冻水的补给水量为冷冻水总循环水量的≤1%取1%则补水量 Q1=275×2×1%=5.5m3/h, 软化水箱的大小满足补水泵能连续运行1.5~2.5h,这里取2h, 则V=Q1×2=11m3 补给水泵的流量 Q2=275×2×1%=5.5m3/h ，扬程H≤冷冻水泵的扬程所以选择两个如下的泵：(一用一备) 型号 流量 扬程 效率 转速 功率kw 电机型号 汽蚀余量 吸入口直径 mm m3/h m r/min 轴功率 电动机功率 IS50-32-200 5.75 13.1 75% 1450 0.75 802-4 2.0 50 外形尺寸 mm×mm×mm 安装尺寸 压出口直径 mm a H H1 H2 L1 L5 B1 B2 4-φd mm mm mm mm mm mm mm mm mm 850×360×415 80 235 415 325 820 850 320 360 4-φ17.5 32 5 分水器及集水器的选择；
（1）分集水器——多用于多回路的空调水系统，直径应按总流量通过时的断面流速（0.5—1.0m/s）初选，并应大于最大接口管开口直径的2倍。
（2）过滤器——冷水机组、水泵、电动调节阀等设备的入口管道上应安装过滤器或除污器，以防杂质进入。
（3）压力表——分集水器、冷水机组的进出水管、水泵出口应设压力表。
（4）温度计——分集水器、冷水机组的进出水管影射温度计。
膨胀水箱的选择 膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2 ～ 3%选择 一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2 ～ 4立方。
2. 软化水箱及补水泵的选择 （1） 假定集水器的流速为s1.0m/ d=103 v L p 4 L=2×275=550m3/h=0.1528m3/s ,D=443mm,取450mm，分集水器内流速为v=0.96m/s 支管流量Ll=0.1528/2=0.0764 m3/s, 假定分水器的流速为1.0m/s, L=2×344=688m3/h =0.1911m3/, D=457mm取450mm, 则速度为 1.2m/s 所选集水器和分水器的特性：
内径 (mm) 管壁厚 （mm） 封头壁厚（mm） 支架（角钢） 支架（圆钢） 450 10 16 L60×5 D18 （2） 分水器和集水器的长度计算 （3） 集水器的长度：D1=400 mm，D2=250 mm，D3=250 mm ，D4=100mm(D1为冷冻水泵 （4） 进水管直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径) L1=D1+60=410mm， L2=D1+D2+120=670 mm， L3=D2+D3+120=620 mm， L4=D3+D4+120=470mm， L5=D4+60=160mm 总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+18×2=2366mm 分水器的长度：D1=400 mm，D2=250 mm，D3=250 mm ，D4=100mm(D1为冷冻水泵出水管直径，D2和D3为用户管路直径，D4为旁通管直径) L1=D1+60=46mm， L2=D1+D2+120=620 mm， L3=D2+D3+120=620 mm， L4=D3+D4+120=470mm， L5=D4+60=160mm 总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+18×2=2330 mm 集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40 mm 6 过滤器的选择；
根据管路直径选择对应的Y型过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=350mm, 所以过滤器选Y-350mm 冷却水泵进水口直径d=400mm, 所以过滤器选Y-400mm 补给水泵进水口直径d=35mm, 所以过滤器选Y-35mm 7电子水处理仪的选择；
根据冷却水泵压出管直径d=400mm选用电子水处理仪 型号 输水管径 (mm) 处理流量范围 (t/h) 设备外形尺寸 净重 (kg) 连接形式 面积 直径 SYS-400C1.0M/C 400 280-440 850 420 150 法兰 8 定压罐的选择 可根据冷冻水补水量进行选择，由上面可得补水量为5.5m3/h，可选择NDB-60定压罐。其具体性能参数如下 补水流量 m3/h 系统压力 气压水罐 D×H（mm） 定压泵型号 进口管径 mm 出口管径mm 净重量KG 6.0 <=0.5 1600×2700 IS65-60-20 65 65 1600 七．制冷站工艺布置 1.对制冷机房的要求 制冷机房应布置在全区夏季主导风向的下风侧；
在动力站内，一般应布置在乙炔站、锅炉房、煤气站、堆煤场上风侧，以保证制冷机房的清洁。位置应尽可能靠近冷负荷中心以缩短冷冻水和冷却水管网。
空调用制冷机房主要包括主机房、水泵房、变配电间和值班室等。高度不应低于3.6—4m，设备间也不应低于2.5m。
由于设备运行时如变压器、开启式离心冷水机组、溴化锂吸收式制冷机组等都有较大的热量产生，水泵房还有余湿，制冷机房应有良好的通风，制冷机房应有每小时不少于3次换气的自然通风。此外对电动型冷水机组、燃气型溴化锂吸收式制冷机组还应考虑事故通风。
制冷机房应采用二级耐火材料建造，机房最好设为单层建筑，设有两个出入口，机房门窗应向外开启，机房应预留能通过最大设备的安装口。
2.制冷机房的设备布置 机房内设备布置应保证操作和检修的方便，同时应尽可能使设备布置紧凑，以节省建筑面积，制冷机组的主要通道宽度；
制冷机组与配电柜距离不应小于1.5m；
制冷机组之间或与其他设备之间净距离不小于1.2m；
机组与墙壁之间以及与其上方管道或电缆桥架的净距离不小于1m。
冷却塔应布置在通风散热条件良好的屋面或地面上，并远离热源和尘源，冷却塔之间及冷却塔与周围建筑物应有一定间距 水泵的布置应便于接管、操作和维修；
水泵之间通道一般不小于0.7m。
八. 设计总结 这次课程设计非常考验前期所学习的知识，还有我们查阅资料的能力。课程设计的过程非常复杂，在此过程中我学习到了很多东西，之前对《规范》基本上没有用过，通过这次课程设计，是我对制冷基础机房设计过程中对规范的参考有了深入的认识，更多的学会了查阅资料，参考文献，通过这种查阅的过程不断地积累和学习了很多专业知识，这是平时的学习很少能直观体会到得东西。
课程设计的前半程，方向没有把握好，选择了吸收式制冷机组，但是在选择的过程中回头发现这种设计存在一定的缺陷，最终改变使用离心式制冷机组，离心式制冷技术上比较有优势，通过前后的比较发现这种设备在运行上和其他几种差不多，但是技术优势明显，制冷速度比较快，启动快，现在离心式制冷技术发展也比较迅速，因此最终定型离心式制冷机组。
通过网上查阅资料，最终定型的是格力空调C系列的离心式制冷机组:LSBLX1600G.这是一种比较稳定的机组，采用了国际上先进的设计制造技术和微机控制系统，集可靠性高、高效节能，运行平稳、调节范围宽等优点于一身。在标准工况下的制冷量范围为：1000～7200kW，采用环保制冷剂R134a，可广泛用于大型办公楼宇、医院、学校、商场以及工艺流程。
后面的冷冻水泵，冷却水泵，冷却塔的选择对品牌，造价考虑的相对较少。这样一次课程设计扎实的增加了我对专业设计方面的认识，一种直观的认识，付出努力以后获得的不少收获。
有这样一次的课程设计机会对学习好专业知识非常有用帮助，在大学学习阶段，我们希望获得更多的锻炼，更好的为明年的找工作打下扎实的专业知识基础，也能将来走向社会，走向工作岗位以后，计量减少一些初级设计错误，用良好的专业知识应用到将来的工作。
本次课程设计到此结束，毕竟是第一次做制冷空调技术方面的设计，许多不足，还有很多需要加强学习的地方，之前专业基础知识也不扎实，暴露的问题还需要在后面的时间里学习。
九． 参考文献 1、《实用供热空调设计手册》 陆耀庆主编 中国建筑工业出版社 2、《采暖通风空调设计规范》GB50019-2003 3、《民用建筑工程设计技术措施-暖通空调动力》 2003 4、《采暖通风空调制图标准》GBJ114-88 5、《简明空调设计手册》建工出版社 6、《民用建筑空调设计》 马最良 7、《空气调节用制冷技术》彦启森（第四版）
