空调制冷机房课程设计说明书.doc

燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目：武汉市某办公楼空调用制冷站设计
学院（系）：
年级专业： 建筑环境 09
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称: 教授
燕山大学课程设计（论文)任务书
院（系)：里仁学院 基层教学单位：建筑环境与设备工程
学 号
091607031059
学生姓名
陈加明
专业（班级)
09建环3班
设计题目
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
设
计
技
术
参
数
1、 冷冻水 7/12℃ 2、冷却水 32/37℃ 3、地点：武汉市
4、建筑形式:办公楼 5、建筑面积 15000 m2 6、层高 3。5 m
7、层数：5 8、冷水机组形式：离心式冷水机组
9、机房面积：140m2 10、机房位置：地下室
设
计
要
求
1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写；
2、图纸共计两张，一张系统图，一张平面图。平面图上至少含有两个主要剖面;
3、说明书用B5纸打印，页数在10页左右；
4、图纸用A3纸打印；
工
作
量
1、 计算：包括冷负荷计算(用面积冷指标法简单计算）、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］陆耀庆 编 实用供热空调设计手册 中国建筑工业出版社，1999
[2］彦启森 编 空气调节用制冷技术（第四版) 中国建筑工业出版社, 2004
［3]电子工业部第十设计出版院 编 空气调节设计手册（第二版) ，2000
[4］陈沛霖 编 空气调节设计手册（第二版） 同济大学出版社，1999
［5］付祥钊 编 流体输配管网（第三版） 中国建筑工业出版社，2010
[6]龙天俞 编 流体力学(第五版) 中国建筑工业出版社，2010

指导教师签字

基层教学单位主任签字

说明:此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2011年12 月29日
武汉市某办公楼空调用制冷站设计
目 录
一、设计题目与原始条件
二、方案设计
三、负荷计算
四、冷水机组选择
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
2、冷却水循环系统水力计算
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
2、软化水箱及补水泵的选择
3、分水器及集水器的选择
4、过滤器的选择
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
6、定压罐的选择
七、设计总结
八、参考文献

燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书
一、设计题目与原始条件
设计题目：武汉市某办公楼空调用制冷站设计
原始条件：
1、 冷冻水 7/12℃
2、 冷却水 32/37℃
3、 地点:武汉市
4、 建筑形式：办公楼
5、 建筑面积:15000 m2
6、层高：3.5 m
7、层数：5
二、方案设计
本设计中机房制冷系统为四管制系统,即冷却水供—回水管系统，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到每栋办公楼，经过空调机组后的12℃冷冻水回水经集水器，再由冷冻水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现换热过程.
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到32℃后再返回冷水机组冷凝器冷却制冷剂，如此往复循环.
最后考虑到系统的稳定安全有效的运行，系统中配备了电子水处理系统，软化水系统，补水定压系统等附属系统.
三、负荷计算
根据设计要求，设计建筑所需的冷负荷量为单位面积冷负荷量与建筑面积的乘积，再附上一定的富裕量，即，
Q=RA（1+0.10)
Q—-———-设计所需的总负荷
R——----设计中单位面的负荷量，本设计中取 125 [1］
A——-—--建筑面积,本设计中取 15000m2
注：设计中取10%的富裕量［2］
因此,
Q=125×15000×1.10=2062。5 KW
四、 冷水机组选择
根据负荷量初定机组数量为2台，每台负荷量为1031。3 KW，选用离心式制冷机组比较合适。
故根据要求，选择机组型号为：LSLXR123-1050［3] 机组数量：2
LSLXR123—1050机组的参数见下表：
制冷量
1055 KW
电功率/ 电压
224 KW/380 V
制冷剂
R123
制冷剂充注量
700 kg

冷冻水系统
冷却水系统
进/出 水温度(℃)
12/7
32/37
流量(m3/h）
181.4
266
流程
4
3
接管通经(mm)
150
150
污垢系数（m2℃/KW）
0。086
0.086
水阻损失（MPa）
0。12
0。083
机组尺寸（长×宽×高）
3860mm×1810mm×2766mm
查得冷水机组的两端界面图如下:
尺寸已标注，其中,1为冷却水进水接口,2为冷却水出水接口，3为冷冻水进口接口,4为冷冻水出水接口.
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
已知推荐流速如下[4]：
部位
水泵压出口
水泵吸入口
主干管
一般管道
向上立管
流速(m/s)
2.4～3.6
1。2～2。1
1。2～4。5
1.5～3.0
1.0~3.0
⑴确定水泵前后管径：
水泵吸入口假定流速为1.5m/s，根据流量公式：
Q=
得进水管内径为0。210m，差无缝钢管型号尺寸，选择最接近的无缝钢管型号为 219×8，计算其内径为0.203m，再次带回流量公式，反算得到进水流速v为1.67m/s 在推荐流速范围内，可用.
同理计算水泵出口流速，可选择出口钢管型号为168×8，其内径为0.152m，算得出水流速v为2.86m/s 符合要求。
冷冻水泵进水钢管型号：219×8 ；出水：168×8
⑵确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm,现确定两机组和水泵连接处干管直径。此处流量为水泵流量之和，即187×2=374 m3/h，根据推荐值,假定该处流速为2m/s，根据流量公式，计算得此处管径d=0。257m，选取最接近的钢管，其型号为273×10，内径为D=0。253m，反算流速2.07m/s,符合技术经济流速。
同样的,由机组出水到分水器的干管流量与进水接近，故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号：273×10
⑶阻力计算
已知局部阻力损失ξ如下表：
止回阀
DN
40
50
200
250
300
ξ
3.9
3。4
0。1
0.1
0。1
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0。72
0.18
0。87
0。89
截止阀
0.3
蝶阀
0.1—0.3
水泵入口
1.0
过滤器
2。0-3.0
除污器
4.0—6。0
水箱接管进水口
1。0
出水口
0。5
用到的三通
0。1
变径管
0。1—0。3
ΔP=ξ×ρv²/2
根据平面图可得弯头9个，三通4个,泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀，泵和机组后有2个蝶阀,2个止回阀和一个过滤器，机组损失为0。12 MPa。由于整套系统的流速基本保持在2m/s,故计算中，均采用2m/s的流速做标准,再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=19.3m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R＊l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。粗算按平均比摩阻R=250 mmH2O/m计算,机房内，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1。25 m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=20。55m
2、冷却水循环系统水力计算
⑴确定水泵前后管径：
水泵吸入口假定流速为1.5m/s，根据流量公式：
Q=
得进水管内径为0.250m,差无缝钢管型号尺寸，选择最接近的无缝钢管型号为 273×10，计算其内径为0.253m，再次带回流量公式，反算得到进水流速v为1。47m/s 在推荐流速范围内，可用.
同理计算水泵出口流速，可选择出口钢管型号为203×10，其内径为0。183m，算得出水流速v为2.81m/s 符合要求.
冷却水泵进水钢管型号：273×10 ；出水：203×10
⑵确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm，现确定两机组和水泵连接处干管直径。此处流量为水泵流量之和,即266×2=532 m3/h，根据推荐值,假定该处流速为2m/s，根据流量公式，计算得此处管径d=0.307m，选取最接近的钢管，其型号为325×10，内径为D=0.305m，反算流速2。02m/s，符合技术经济流速。
同样，由机组出水到分水器的干管流量与进水接近，故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号：325×10
⑶阻力计算
同理由冷冻水阻力计算,根据平面图可得弯头7个，三通4个，泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀,泵和机组后有2个蝶阀，2个止回阀和一个过滤器，机组损失为0。086 MPa.由于整套系统的流速基本保持在2m/s，故计算中，均采用2m/s的流速做标准,再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=14.9m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻,L为总管长.粗算按平均比摩阻R=250 mmH2O/m计算,机房内，该冷冻水系统总管约长为60m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.5 m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=16。4m
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
由已知的冷冻水和冷却水流量，初定泵给水方式为两用一备,而已定两台机组,现用两台泵给水，可近似选择水泵的流量为机组流量，水泵的杨程至少要满足层高和局部阻力。综合考虑后,选择冷冻水泵的型号为:200-400A，冷却水泵的型号为：200-250(I)
两台水泵的性能参数如下：
型号
流量(m3/h)
杨程(m)
效率(％)
转速（r/min)
电机功率(kw）
必须气蚀余量（NPSH）
重量(kg)
200—400A
131
46.6
67
1450
37
3.5
462
187
44
74
234
38。3
70
200—250（I)
280
29.2
75
1450
30
4。0
475
400
24
80
520
20
72
下表为两台水泵的安装尺寸：
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4—d1
D
D1
n—d
规格
H2
200—400A
860
595
1095
300×370
225
250×320
4—Φ22
Φ340
Φ295
12—Φ22
JGD3—3
345
200—250（I）
840
530
1110
300×370
240
250×320
4—Φ22
Φ340
Φ295
12—Φ22
JGD3—3
360
复核水泵扬程，冷冻水泵要求将水补给到楼层最高点，外加阻力损失，所以，最低扬程为17。5+20.55=38.05 m 选用的冷冻水泵扬程为44m，符合要求，同理复核冷却水泵扬程，也符合要求。
2、软化水箱及补水泵的选择
根据要求，补水量为系统冷冻水量的0.5％~1%，补水频率为8小时1一次，每次2小时。因此，计算补水量为
q1=n×t×Q1×1%
q1--——--单次补水量
n——--——机组台数
t----—-单次补水时长
Q1——-—-—冷冻水流量
注：本设计中选用0.5%的设计参数
因此，补水量即软化水箱的体积为：
q1=V=2×181.4×0。5％×24÷3=14.512 m3
取软化水箱的体积为15m3，选择其尺寸为 2m×2.5m×3m
关于补水泵，选用方式为一用一备共两台，补水泵的流量为:
q2 =q1÷n
所以，q2 =7。256 m3/h
即补水泵的流量为 7。256m3/h。根据流量选择补水泵为40-250A，此型号的水泵性能参数如下：
型号
流量(m3/h）
杨程(m）
效率（%)
转速(r/min）
电机功率（kw)
必须气蚀余量(NPSH）
重量（kg)
40—250A
4。1
72
24
2900
5。5
2.3
98
5。9
70
28
7。8
65
27
安装尺寸：
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n—d
规格
H2
40-250A
400
405
630
120×170
95
80×130
4-Φ14
Φ150
Φ110
4—Φ18
SD61—0.5
115
由冷冻水水力计算的方法，按假定流速法再次确定水泵安装前后干管尺寸和最终流速：
水泵进口：流速1。73m/s 钢管型号 45×2。5 （内径40mm）
水泵出口：流速3.07m/s 钢管型号 34×2 (内径30mm）
3、分水器及集水器的选择
集水器：首先确定用户接管的管径大小，用户为三个，分三个支路，用假定流速法，假定每个用户出水流速均为2m/s，系统总流量为187×2=374m3/s,由流量公式,算得每个用户接管的内管径为 d=0.1485m，由无缝钢管尺寸,选择型号为159×5的钢管，其内径为D2=0。149m,反算各管流速v=1。986m/s，用同样的方法,确定补水管，出水管的尺寸和流速列表如下:

补水管
用户回水管
进水泵管
旁通管
管径型号
30×2。5
159×5
273×10
40×2.5
管内流速
2。05
1。99
2。07
与阀门开度有关
再用假定流速法确定集水器截面积，假定集水器内流速为1.1m/s，流量仍为384m3/s,根据流量公式，可以确定集水器截面管径d=0.346m，取截面内直径为D5=0。350m,反算管内流速为1.08m/s，符合经济流速。最后，确定集水器的长度如下图:
尺寸在图中已经标出,由此可以确定集水器的长度为：
L=75+215+280+280+335+275+80= 1540 mm
用同样的方法可以确定分水器的尺寸，如图：
尺寸在图中已经标出，由此可以确定分水器的长度为:
L=80+215+280+280+335+195= 1385 mm
4、过滤器的选择
根据管道直径选择对后的Y型过滤器
冷冻水泵进水口的直径为200mm,所以选择Y—200mm过滤器
冷却水泵进水口直径为250mm,所以选择Y-250mm过滤器
补给水泵进水口直径为40mm，所以选择Y—40mm过滤器
冷水机组进口直径为150mm，所以选择Y-150mm过滤器
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
根据“一塔对一机”的选择方案,标明冷却塔标准工况下的性能参数如下（注：本设计中不考虑备用）：
进水温度
出水温度
设计温度
湿球温度
大气压力
37℃
32℃
5℃
28℃
1045 kPa
根据已知流量为266m3/h，选择冷却塔型号为CDBNL3-300,性能参数如下：
型号
ｔ=28℃冷却水
主要尺寸（mm）
风机直径(mm）
电机功率（kw）
重量（kg）
进水压力(kPa）
△t=5℃
△t=8℃
总高度
宽度
自重
运转重
CDBNL3-300
300
225
5713
6400
3400
7.5
4132
9805
35
电子水处理仪器选型：
按流量为266×2=532 m3/h,选择最合适的电子水处理器，选择的型号为SLDS-300，性能参数如下：
规格型号
进口管径(mm)
最大流量(m3/h)
设备长度（mm）
功 率(W)
重量（KG）
SLDS-300
300
710
700
150
95
6、定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压，根据层高和层数，确定最高点的压力，已知层高3。5m，共5层，所以，定压高度为:3.5×5=17.5m，考虑到阻力损失，按20％备份,最终定压静水压力为17。5×1.2=21 mH2O(约210kPa）,选择定压罐的型号为：SQL400—0.6，性能参数如下:
型号
容积（L)
工作压力(kPa）
直径（mm）
高度（mm）
SQL400—0.6
38
600
400
1200
七、设计总结
在本学期最后两周,我们进行了课程设计,通过这两周的学习，思考，设计，我对制冷机房的设计和制冷系统有了更深入的了解,由于这个课程设计是本专业的第一个课程设计，在经过辛苦的设计以后，我总结出了大量的经验，这将为以后的课程设计和将来的工作奠定良好的基础。
课程设计之初，由于对课程设计缺乏了解和对课本上学习的懵懂，对资料的准备略显不足，感觉无从下手，看着有准备的同学按部就班的顺利进行，心中不免有些失落，对自己能否独立完成这项艰巨的任务很不自信。但不落人后的心态一直激励着我勇敢前行，我询问了专业内的“高手”，起步阶段总算有了眉目.在随后几天的设计中，张永贵老师的耐心答疑给我的感觉就像是从迷雾中走出，奔向光明的大道。由于资料的紧缺，在随后的设备选择时,我动用了网络这个好帮手，但是有的厂家只有型号，没有尺寸,搜索起来依然比较辛苦，好在同学们都是“神通广大”的,很多不好找的东西,也被大家搜索到了，我们互相交流,最终完成了资料的补全工作。
最后进入到了比较复杂的画图阶段，因为CAD的课程只有28学时，我们学到的CAD知识只是皮毛，而且很多有用的工具都有些淡忘了,最初画起来很费劲，但随着难度的增加，我在画图的过程中学到了很多新的东西，并且越做越顺手,再加上老师和同学们的耐心指导,我的系统图和平面图画的还算比较顺利，虽然在平面图的设计中遇到了标高相同和绕管的困扰，但经过我比较良好的空间想象力，最终完成了这项艰巨的任务.在此也感谢老师和同学们的帮助.
整个课设结束了，我在这个过程中学到了很多知识,主要是关于设计方面和CAD方面，并且我深深的体会到：在困难面前，不能退缩，要勇往直前。一切能说出来的困难都算不上困难。最后，总结一下自己的心得,在每一次学习的过程中,都要勇于锻炼自己的独立思考和团队配合能力,遇到繁琐的东西要耐心，并对自己有信心，只有这样，我才能在以后步入社会的工作站稳脚跟。
总而言之，这两周的工作中，我做到了很用心,很努力的完成了课设。受益匪浅的同时感谢老师及同学的帮助.
八、参考文献
［1]陆耀庆 编 实用供热空调设计手册 中国建筑工业出版社,1999
［2］彦启森 编 空气调节用制冷技术(第四版) 中国建筑工业出版社， 2004
［3］电子工业部第十设计出版院 编 空气调节设计手册(第二版) ，2000
[4］陈沛霖 编 空气调节设计手册（第二版） 同济大学出版社，1999
［5］付祥钊 编 流体输配管网（第三版) 中国建筑工业出版社，2010
[6]龙天俞 编 流体力学（第五版） 中国建筑工业出版社,2010
2012年1月13日
第8页