制冷设计说明书.doc

目 录
一、原始资料 1
二、设备选型 1
2.1制冷机组 1
2.1.2 制冷机组选型原则 1
2.2冷冻水系统选型 3
2.2.1冷冻水系统的基本形式 3
2.2.2冷冻水泵 4
2.3冷却水系统 5
2.3.1冷却水泵 6
2.3.2冷却塔 7
2.4补水泵 8
2.5补水箱 9
2.6分集水器 9
2.7电子水处理仪 10
2.8管径列表 11
三、制冷机房布置 12
四、施工说明 13
4.1管道保温设计 13
4.2系统消声隔振设计 14
五、参考文献 15

一、原始资料
本工程涉及的建筑位于天津市办公类建筑，地上6层，制冷面积34500m²建筑总高度21m；地下1层，为车库及设备用房，制冷机房设于地下设备用房内。
本工程为该建筑空调提供冷、热源，空调系统形式采用全空气系统。空调系统要求夏季工况最大制冷量约为：4000kw。空调系统要求冷冻水供水温度7℃，回水温度12℃。
现本工程仅设计夏季制冷系统，机组及一系列设备放在制冷机房里，冷却塔放在东西侧配楼楼顶；冷水机组以平均分配制冷量为原则进行选择，循环水泵与制冷机组相对应，加一旁通；冷却塔与制冷机组相对应，无需备用。
表1 天津市室外气象参数
夏季室外气象参数
冬季室外气象参数
夏季空调室外计算干球温度
33.9°
冬季空调室外计算干球温度
-9.6℃

夏季空调室外计算湿球温度
26.8℃
冬季空调室外计算相对湿度
56%
夏季空调室外平均风速
2.2m/s
冬季空调室外平均风速
2.4m/s
夏季大气压力
1005.2hPa
冬季大气压力
1027.1hPa

二、设备选型
2.1制冷机组
2.1.2 制冷机组选型原则
要合理选定机型和台数，须考虑以下因素或原则。
（1）建筑物的冷负荷大小，全年冷负荷的分布规律；
（2）当地的水源(包括水量、水温及水质)、电源和热源(包括热源性质、品位高 低)情况；
（3）初投资和运行费用；
（4）冷水机组的特性(包括性能系数、尺寸大小、调节性能、价格、冷量范围及 使用工质等)。
选择冷水机组时，除了考虑上述原则外，还应根据具体情况注意以下几点：
（1）台数一般以选用2～4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台，机组之间要考虑互为备用和切换使用的可能性；
（2）同一机房内可选用不同类型、不同容量的机组搭配的组合方案，以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高，调节性能较好，能保证部分负荷下能高效运行的机组；
（3）对有合适热源特别是有余热或废热的场所或电力缺乏的场所，宜采用吸收式冷水机组；
（4）选择电力驱动的冷水机组，当单机制冷量大于1163kW时，宜选用离心式；当单机制冷量在582kW～1163kW之间时，宜选用离心式或螺杆式；当单机制冷量小于582kW时，宜选用活塞式；选用活塞式冷水机组时，宜优先选用多机头自动联控的冷水机组；根据建筑物用途、冷量特点及投资费用等实际情况综合考虑决定是否配备备用机组。
表2 建筑物冷负荷估算指标
建筑物
冷负荷W/m2
逗留者
照明
送风量
显冷负荷
总冷负荷
m2/人
 W/m2
l/sm2
办公室
中部区
65
95
10
60
5
周边
110
160
10
60
6
个人办公室
160
240
15
60
8
会议室
185
270
3
60
9
学校
教室
130
190
2.5
40
9
图书馆
130
190
6
30
9
自助餐厅
150
260
1.5
30
10
戏院、大会堂
110
260
1
20
12
实验室
150
230
10
50
10
图书馆、博物馆
95
150
10
40
8
医院
手术室
110
380
6
20
8
公共场所
50
150
10
30
8
根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算， 统计建筑空调总冷负荷。本工程最大制冷量已给出，为4000KW，无需计算，而且本工程仅设计夏季工况制冷系统，无需考虑冬季制热系统。
因此，根据制冷量平均分配的原则，所需的单台制冷机组的制冷量为：1333kW,选择的制冷机组型号为：YSEXES45CJE ,HCFC-22机组。有关参数如下表
表3 制冷机组参数
制冷量
1336kW

冷水
冷却水
进水温度
12℃
32℃
出水温度
7℃
37℃
流量
230m3/h
270m3/h
接管通径
200mm
250mm
污垢系数
0.086m3·℃/kW
0.086m3·℃/kW
水阻损失
0.125MPa
0057MPa
尺寸
4400×1900×2360
制冷机组选三台，同时使用，无需备用。
2.2冷冻水系统选型
2.2.1冷冻水系统的基本形式
（1）双管制、三管制和四管制系统
1)双管制系统夏季供应冷冻水、冬季供应热水均在相同管路中进行。优点是系统简单，初投资少。绝大多数空调冷冻水系统采用双管制系统。但在要求高的全年空调建筑中，过渡季节出现朝阳房间需要供冷而背阳房间需要供热的情况，这时改系统不能满足要求。
2)三管制系统分别设置供冷、供热管路，冷热回水管路共用。优点是能同时满足供冷供热的要求，管路系统较四管制简单。其最大特点是有冷热混合损失，投资高于两管制，管路复杂。
3)四管制系统供冷、供热分别由供回水管分开设置，具有冷热两套独立的系统。优点是能同时满足供冷、供热要求，且没有冷热混合损失。缺点是初投资高，管路系统复杂，且占有一定的空间。
总上所述，此制冷系统采用两管制。
（2）管内流速的假定依据
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
1.0~1.2
1.2~1.6
（3）冷冻水循环系统水力计算；
冷冻水泵选用三台，且流量平均分配,，以下计算水泵进出口管径计算
冷冻水体积流量w确定:
W===0.0638 m3/s
式中： — 冷却剂的定压比热，水为4.186 KJ/Kg.℃；ρ—水的密度，为1000kg/m3
水泵进水管：
假定冷冻水的进口流速为1.6m/s
d=1034Lπv
L=0.0638m3/s, 单台机组管径d1=225mm,取250mm,则管段流速为v=1.3m/s
水泵出水管：
假定冷冻水的出口流速为2.0m/s
d=1034Lπv
L=0.0638m3/s,单台机组总管d1=202mm,取200mm,则管段流速为v=2.03m/s
总管管径计算
假定冷冻水的流速为1.6m/s
d=1034Lπv
L==0.0638x3=0.1914m3/s,管径d1=390mm,取400mm,则管段流速为v=152m/s
2.2.2冷冻水泵
（1）本课程设计水泵的选择应按冷水机组一对一设置。
（2）冷冻水循环泵的流量、扬程的确定：
根据所对应的冷水机组的冷水量确定冷冻水循环泵的流量。（蒸发器侧）
当采用闭式循环系统时，水泵的扬程应能克服冷冻水系统最不利环路的用冷设备、产冷设备、管道、阀门附件等总阻力要求。
即 p = Σ(△py +△pj +△pm)
式中：
p ——水泵扬程，Pa；
Σ( △py +△pj +△pm) ——最不利环路各计算管段沿程、局部和设备阻力损失之和，Pa；
△py ——各计算管段沿程阻力损失，Pa；
△pj ——各计算管段总局部阻力损失，Pa；
△pm ——各计算管段总设备阻力损失，Pa。
冷冻水循环泵的流量就为冷水机组冷水侧的流量，即为230m3/h；
冷冻水泵扬程的组成：
（1）回水过滤器阻力，一般为3～5mH2O，此系统选取4mH2O；
（2）分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O，此系统选3mH2O；
（3）制冷机组冷水侧的水阻损失：12.5mH2O。
（4）沿程阻力损失与局部阻力：
沿程比摩阻R=200Pa/m,管长为150m,沿程阻力为200*150=30000Pa,需要扬程为3m.局部阻力损失为沿程阻力损失的0.5~1倍。所以局部阻力损失为0.7*200*150=21000Pa需要扬程为2.1m。
扬程：H=4+3+12.5+3+3+2.1=27.6m
本项目选用冷冻水泵的型号为：200-315A型单级卧式离心水泵，流量：243m3/h，扬程：30m。水泵选三台。
2.3冷却水系统
（1）管内流速的假定依据
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
1.0~1.2
1.2~1.6
（2）冷却水泵选用三台，且流量平均分配,以下计算水泵进出口管径计算
水泵进水管：
假定冷却水的进口流速为1.2m/s
d=1034Lπv
L=0.075 m3/s,机组管径d1=282mm,取250mm,则管段流速为v=1.53m/s
水泵出水管
假定冷却水的出口流速为2.0m/s
d=1034Lπv
L=0.075 m3/s,机组管径d1=219mm, 取250mm,则管段流速为v=1.76m/s s
总管管径计算
假定冷却水的流速为1.8m/s
d=1034Lπv
L==0.225m3/s,管径d1=399mm,取400mm,则管段流速为v=1.8m/s
2.3.1冷却水泵
冷却水循环泵的流量、扬程的确定：
（1）根据所对应的冷水机组的冷水量确定冷却水循环泵的流量。（冷凝器侧）
（2）冷却水泵所需扬程应能克服冷却水系统环路的设备、管道、阀门附件等总阻力要求。
p=Σ(△py+△pj+△pm)+△p0+△ph
式中：
P—冷却水泵的扬程，Pa；
Σ(△py+△pj+△pm) —冷却水循环管路总阻力损失之和，Pa；
△py—冷却水各计算管段的沿程阻力损失，Pa；
△pj—冷却水各计算管段的总局部阻力损失，Pa；
△pm—冷却水各计算管段中总设备阻力损失，Pa；;
△p0—冷却塔喷嘴喷雾压力，Pa；
△ph—冷却塔中水提升高度(从冷却塔盛水池到喷嘴的高差) 所需的压力，Pa；。
冷却水循环泵的流量就为冷水机组冷却水侧的流量，即为272m3/h；
冷却水泵扬程组成:
（1）制冷机组冷凝器水阻力：12.5mH2O；
（2）冷却塔喷头喷水压力：一般为2～3mH2O，取3mH2O；
（3）冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为2～3mH2O，取3mH2O；
（4）回水过滤器阻力，一般为3～5mH2O，取4mH2O；
（5）制冷机组冷却水侧的水阻损失：5.7mH2O。
（6）沿程阻力损失与局部阻力：
沿程比摩阻R=200Pa/m,管长为40m,沿程阻力为200*40=8000Pa,需要扬程为0.8m.局部阻力损失为沿程阻力损失的0.5~1倍。所以局部阻力损失为0.7*200*40=5600Pa,需要扬程为0.56m。
扬程： H=12.5+3+3+4+5.7+0.8+0.6=29.6m
本项目选用冷冻水泵的型号为：SLW（SLWR）系列离心泵：200-250（I），流量：280m3/h，扬程：36m。水泵选三台。
2.3.2冷却塔
（1）冷却塔选型须根据建筑物的功能、场地情况、周围环境条件与平面布局的因素综合考虑。对塔形的选择还要考虑当地的气象参数、冷却塔进出水温度、冷却水量、水质以及噪声、散热和水雾对周围环境的影响，经济技术比较确定。
（2）冷却塔的补水量包括；蒸发损失、飘逸损失、排污损失和泄漏损失。压缩式制冷可取补水率为循环水量的2%，吸收式制冷可取补水率为循环水量的补水2.5%，
补水位置；不设积水箱的系统应在冷却塔的地盘处，此时应要求冷却塔的底盘加高200mm；设积水箱的系统应在积水箱处。
（3）冷却塔的控制调节应采用双速风机或变频调速来实现。
冷却塔是水与空气进行热交换的一种设备，它主要由风机、电机、填料、播水系统、塔身、水盘等组成。
冷却塔的水流量=冷却水系统水量×1.2，由表2可知，冷却水流量为270m3/h，则冷却塔的水流量为324m3/h。
本工程选用的冷却塔为：TY系列冷却水塔，350T。有关参数见表4。
（4）横流冷却塔与逆流冷却塔的区别：
横流式冷却塔：
优点：结构简单，装卸方便；水头压力低（节能）；保养方便、故障率低、易于维护（内部无旋转式布水装置）；散热鳍片不容易结垢生藻，散热鳍片易于清洗；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）；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：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；用水量稍多。
逆流式冷却塔：
优点：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）；能够产生较横流式更大的水温差。
缺点：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；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；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；水头压力要求较高，水泵配置要求高；效率衰减快，后续冷量的衰减速度较快。
逆流式大多用于圆形冷却水塔为佳，横流式大多用于方形冷却水塔为佳。两种冷却水塔无所谓优劣，根据实际情况考虑即可。横流式相对来说比逆流式更为稳定，故障率更低，使用成本和维护的人力设备成本也低。
所以，本项目选用横流式冷却塔。

表4 冷却水塔的相关参数
冷却水量
330m3/h
外接管径
进/出水
DN250

满/排水
DN80

补水
DN40
外形尺寸
D:5600mm
H:4550mm
冷却塔与机组相对应，三台机组，即有三台冷却塔。
2.4补水泵
表5 空调水系统单位水容量表（L/㎡建筑面积）
空调面积
全空气系统
水空气系统
供冷时
0.40～0.55
0.70～1.30
供暖时
热水锅炉
1.25～2.00
1.20～1.90
热交换器
0.40～0.55
0.70～1.30

补水点设在循环水泵的吸入口，补水泵流量取补水量的2.5～5倍，扬程应附加30～50kPa。补水宜设备用泵。系统补水量取系统水容量的2%。
根据表5选取单位水容量为水空气系统中1.0 L/㎡，本工程中建筑物的空调面积为34500 ㎡，因此系统水容量为34500×1.0÷1000=34.5 m3/h。
补水量为0.69 m3/h，扬程应附加30～50kPa选40kPa，所以补水泵扬程为43.05+4=47.05m。
本工程选取CR2-90型CR型多级离心补水泵，流量3m3/h，扬程50m。
2.5补水箱
空调水系统的补水箱，不但可以对系统水体积随温度变化产生的膨胀或收缩起到调节作用，以减少因系统水的溢出或补充而造成的浪费，而且它兼起系统
定压作用，保证系统不倒空、不溢水、不超压。
依据补水泵的流量选取方形开式水箱5号，公称容积为5m3，有效容积为4.6m3，补水箱的尺寸为2150×1050×2215。
2.6分集水器
（1）分水器和集水器的流速选择范围为0.5-1.5m/s
1）假定集水器的流速为0.8m/s
d=1034Lπv
L=0.1914m3/s ,D=552mm,取600mm，分集水器内流速为v=0.68m/s
3根支管与旁通管的流量同为L=0.0638m3/s, 管径都为250mm。
2）假定分水器的流速为0.8m/s, D=552mm,取600mm, 则速度为0.68m/s
4根支管流量同为L=0.0638m3/s, 管径都为250mm。
所选集水器和分水器的特性：
类型名称

筒体直径
(mm)
封头壁厚（mm）
工作压力
（mpa）
材质
分水器
600
6
1.2
无缝钢管 （20号钢）
集水器
600
6
1.2
（2）分水器和集水器的长度计算
温度计预留长度150mm
L1=D1+120=250+120=370 mm，
L2=D1+D2+120=250+250+120=620mm，
L3=D2+D3+120=250+250+120=620mm，
L4=D3+D4+120=250+250+120=620mm，
L5=D4+D5+120=250+250+120=620mm
压力表预留长度150mm
分集水器总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+150mm+150mm=3150mm
其中D1=250mm，D2=250mm，D3=250mm ，D4=250mm，D5=250mm(D5为冷冻水进出水管直径，D1D2,，D3为用户管路直径，D4为旁通管直径)
集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN50mm。
2.7电子水处理仪
冷却水系统中使用到的电子水处理仪一般都按照设备所在管段的管径进行选择。根据冷却水流量选择的冷却水管径为DN250。
本工程选择的电子水处理仪接口尺寸为DN250型。
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2.8管径列表

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三、制冷机房布置
制冷机房应尽可能靠近冷负荷中心布置，并应符合下列要求：
一、氟利昂压缩式制冷装置，可布置在民用建筑、生产厂房及辅助建筑物内，但不宜直接布置在楼梯间、走廊和建筑物的出入口处；
二、氨压缩式制冷装置，应布置在隔断开的房间或单独的建筑物内，但不得布置在民用建筑和工业企业辅助建筑物内；
注：1、辅助设备可布置在室外。
2、氨制冷机房的防火要求，应按国家现行的《建筑设计防火规范》执行。
三、蒸汽喷射式制冷装置，应露天布置。溴化锂吸收式制冷装置，宜布置在建筑物内，条件许可时，亦可露天布置。露天布置时，制冷装置的电气设备及控制仪表，应设在室内。
制冷机房的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，并应便于安装、操作与维修。制冷机突出部分与配电盘之间的距离和主要通道的宽度，不应小于1.5m；制冷机与墙壁之间距离和非主要通道的宽度，不应小于0.8m。
注：1、兼作检修用的通道宽度，应根据设备的种类及规格确定。
2、布置卧式壳管式蒸发器、冷水机组和溴化锂吸收式制冷机时，应考虑有清洗或更换管簇的可能。
制冷机房的高度，应根据设备情况确定，并应符合下列要求：
一、对于氟利昂压缩式制冷，不应低于3.6m；
二、对于氨压缩式制冷，不应低于4.8m；
三、支于溴化锂吸收式制冷，设备顶部距屋顶或楼板的距离，不得小于1.2m。注、制冷机房的高度，系指自地面至屋顶或楼板的净高。
制冷机房内宜与辅助设备间和水泵间隔开，并应根据具体情况，设置值班室、维修间、贮藏室以及厕所等生活设施。氨制冷机房应设置两处互相尽量远离的出口直接对外，且应由室内向外开门。氨制冷机房的电源开关，应布置在外门附近。发生事故时，应有立即切断电源的可能性，但事故电源不得切断。
水泵与水泵间的距离为600mm，水泵与墙面的距离是500mm,机组间距是1200mm。
制冷机房应设给水与排水设施，必要时宜设置电话。
四、施工说明
4.1管道保温设计
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，制冷系统的表面温度可能低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。
水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。
空调系统还应做保温处理，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，防止管道或设备表面锈蚀。
（2）保温层。
（3）隔汽笛层。在保温层外面缠包塑料布等，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。
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4.2系统消声隔振设计
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。
空调系统中的水泵和制冷机组是产生振动的振源。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。
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五、参考文献
[1] 陆耀庆主编.《实用供热空调设计手册》【S】.中国建筑工业出版社，2005
[2] 刘锦梁主编.《简明建筑设备设计手册》【S】.中国建筑工业出版社，1993
[3] 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，1995
[4] 陆耀庆主编.《暖通空调设计指南》.中国建筑出版社1996,
[5] 中国有色工程设计研究总院主编.《采暖通风与空调设计规范》GB50019-2003.中国计划出版社2003,
[6] 中国有色工程设计研究总院主编.《采暖通风与空调设计规范》GB50019-2012.中国计划出版社2012,
[7] 中国有色工程设计研究总院主编.《采暖通风与空调设计规范》GB50019-2012.中国计划出版社2012,
[8] 石文星主编.《空气调节用制冷技术》.中国建筑工业出版社2010,

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