冷热源设计

冷热源课程设计《冷热源工程》课程设计说明书济南市某办公室空调冷热源工程设计学院：土木工程学院系别：建筑设备工程系专业：建筑环境与设备工程专业班级：学生姓名：指导教师：完成日期：2012年6月冷热源课程设计1《冷热源工程》课程设计任务书一、目的《冷热源工程》课程设计是《冷热源工程》的主要教学环节之一，通过这一教学环节使学生了解空调冷热源系统设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算的步骤和方法，巩固和深化所学的理论和实际知识，并培养学生应用所学知识解决工程问题的能力。二、题目：济南市某办公楼空调冷热源工程设计三、设计任务已知济南市某办公楼建筑面积共9400平方米，共5层，主要功能为办公室。空调系统夏季供冷、冬季供暖。空调总冷负荷为884kW，冬季总热负荷为572kW，以风机盘管为末端装置，要求夏季冷冻水供回水温度为7/12℃，冬季供回水温度为55/45℃。机房设置在地下室。甲方要求采用土壤源热泵垂直埋管方式。四、原始资料1、甲方提供自来水源，水量供应充足；2、甲方提供380/220V电源，供电量充足；3、现场共钻孔90眼，井径120mm，深100m，孔间距5m，孔内安装单U管，共埋管14400m，管材为PE-3407，管径32，垂直管路用水平管道连接，并通过循环水泵与热泵机组连接，形成一个闭式回路。4、机房面积、高度、尺寸由学生根据实际要求确定，并提供资料给土建专业进行设计。五、设计内容和要求（一）设计说明书内容1、绘制冷热源系统图；2、热泵机组型号与台数的选择；3、系统水力计算，选择循环水泵；4、水系统附件选择（软水机、储水箱、恒补装置、水过滤器的选择；除垢仪的选择；阀门的选择；温度计、压力表的选择；柔性接头的选择）。说明书应按规定格式编写，内容包括封面、目录、设计任务书、正文、参考文献。其中：正文内容包括：系统方案、热泵机组选择、水力计算及循环水泵选择；水系统附件选择。说明书统一按A4纸打印（正文为小四宋体，1.5倍行距，各标题加黑，页边距距上3CM，下2CM，左3CM，右2CM），左侧装订，不少于10页。封面按要求统一填写。（二）设计图纸要求2号图两张。图纸图签按要求统一填写。1、冷热源机房平面图。要求：设备布置、管路上各种阀门及附件的布置、标示管径、定位尺寸。2、冷热源水系统图。要求：系统图应包括热泵机组、循环泵、软水机、储水箱、恒补装置、管道附件等。六、时间：1周冷热源课程设计2目录1工程概况…………………………………………………………………………31.1建筑概况1.2地理概况2系统方案…………………………………………………………………………42.1设计原则2.2地源热泵系统……………………………………………………………42.2.1.地源热泵系统技术2.2.2.地源热泵技系统分类2.3选择系统方案……………………………………………………………42.3.1工程要求2.3.2土壤源热泵的优点………………………………………………………52.4地源热泵地埋管2.4.1工程数据2.4.2管路设计及示意图………………………………………………………52.5定压方式………………………………………………………………………63热泵机组选择……………………………………………………………………73.1制冷设备容量及台数的选择3.1.1地源热泵系统制冷（热）量3.2热泵机组的选型3.2.1考虑因素3.2.2热泵机组性能参数3.2.3机组资料………………………………………………………………83.3运行方案…………………………………………………………………………94水力计算及循环水泵选择…………………………………………………………104.1地埋管水力计算方法4.1.1埋管水力计算1~2管路计算（举例）4.1.2管件当量长度表……………………………………………114.1.3各管段阻力部件当量长度表………………………………………124.1.4各管段阻力计算统计表……………………………………………………134.2冷热源机房管道水力计算…………………………………………………144.2.1冷热源机房扬程阻力计算4.4.2机房管道接头局部阻力计算………………………………………………154.2.3机房各类阀门局部阻力计算………………………………………………164.2.4冷热源机房总阻力4.3水泵的选择…………………………………………………………174.3.1水泵管道的设置5水系统附件选择……………………………………………………………………18参考文献……………………………………………………………………………23冷热源课程设计31工程概况1.1建筑概况本工程为济南市某办公楼建筑地源热泵工程。已知济南市某办公楼建筑面积共9400平方米，共5层，主要功能为办公室。空调系统夏冷、冬季供暖。空调总冷负荷为884kW，冬季总热负荷为572kW，以风机盘管为末端装置，要求夏季冷冻水供回水温度为7/12℃，冬季供回水温度为55/45℃。机房设置在地下室。1.2地理概况：（1）气候：济南地处中纬度，属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明，日照充分，年平均气温14.3℃。冬季最冷月平均气温在0℃以下，极端最低温度平均在-20℃以下，低于-10℃的严寒日数98%集中在冬季。最大冻土深度为45厘米左右，最大积雪深度为20厘米左右。冬季降水量在20～25毫米，仅占全年总降水量的3.0～3.7%，整个冬季雨雪稀少，北风频吹，干燥寒冷。夏季炎热，季平均温度在26℃左右，极端最高温度超过40℃，日最高气温≥40℃的酷热日数均出现在夏季。夏季不仅炎热，且多降水，雨热同季。夏季降水量全市各县区平均都在400毫米以上，全年60%的降水量集中在夏季，7月份降水日数平均在15天左右，日降水量≥50毫米的暴雨日数集中在7、8两月，占全年暴雨日数的70%。（2）地质：全市有棕壤、褐土、潮土、沙姜黑土、水稻土、风砂土6个土类。其中，以棕壤、褐土两大土类为主。地表水3．06亿立方米，地下水11．73亿立方米，地下水源丰富，符合地源热泵设计的要求。冷热源课程设计42系统方案2.1设计原则济南市夏热冬冷，地源热泵的设计应满足夏季降温为主，和冬季供暖，而夏季空调总冷负荷为884kW，需求量较大，冬季总热负荷为572kW，需求量较少。空调系统满足国家及行业有关规范、规定的要求，利用已经学习到的知识，结合查找相关文献，设计一个符合舒适性、经济性、节能性要求的空调系统。2.2地源热泵系统2.2.1.地源热泵系统技术概念地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，既可供热又可制冷的高效、环保、节能的热泵技术。2.2.2.地源热泵系统分类地源热泵中央空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源源热泵机组和室内采暖空调末端系统。地源热泵中央空调系统按照室外换热方式不同可分为四类：（1）土壤源热泵中央空调系统；（2）地下水源热泵中央空调系统；（3）单井换热热井中央空调系统；（4）地表水源热泵中央空调系统。根据室外循环水是否为密闭系统，分为开环系统和闭环系统。2.3选择系统方案2.3.1.工程要求甲方要求采用土壤源地源热泵垂直埋管方式。冷热源课程设计52.3.2土壤源热泵的优点1．资源可再生利用2.运行费用低3.机房占地面积少4.绿色环保5.自动化程度高6.一机多用土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。全年能耗可节省40%左右,初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。综上所述，本项目采用土壤源地源热泵系统。2.4地埋管换热器布置形式2.4.1工程数据现场共钻孔90眼，井径120mm，深100m，孔间距5m，孔内安装单U管，共埋管14400m，管材为PE-3407，管径32，垂直管路用水平管道连接，并通过循环水泵与热泵机组连接，形成一个闭式回路2.4.2管路设计及示意图地下换热器管路连接方式分为串联和并联两种。采用串联还是并联取决于系统的大小、埋管深浅及安装成本的高低因素。对竖直埋管系统，并联方式的初投资及运行费均较经济。因此本项目采用U型管并联系统。本项目采用的是竖直单U型管地埋管换热器，同时，为保持各环路之间的水力平衡,采用同程式系统。冷热源课程设计6示意图：2.5定压方式系统工作压力为1.0MPa，采用补水设备进行系统定压。冷热源课程设计73热泵机组选择3.1制冷设备容量及台数的选择冷热源设备的选择计算主要根据工艺的要求和系统总耗冷量来确定的，是在耗冷量计算的基础上进行的。冷热源设备选择的适当与否，将会影响整个冷源装置的运行特性，经济性能指标以及运行管理。冷热源设备的选择一般按下列步骤进行。1.确定制冷系统的总制冷量2.确定制冷剂种类和系统形式3.确定系统的设计工况4.制冷机组的选择根据实际情况，热泵机组的制冷量和制热量要满足：制冷量：kWQC884制热量：kWQr5723.2热泵机组的选型3.2.1选型原则：（1）热泵机组的选型一般原则有：满足系统的设计负荷；系统的初投资与运行费小。（2）水源热泵机组选型时，应尽量接近设计冷(热)负荷。若机组偏大时，运行间短，激活频繁。机组容量合适，运行时间长，有利于除湿。（3）本次系统设计工况中热泵主机蒸发器出口的流体温度高于0℃，不加防冻液所以不用考虑记住的防腐蚀。3.2.2热泵机组性能参数设备型号台数冷负荷(KW)耗电量（KW）热负荷(KW)耗电量（KW）CYWH56O1560106633139CYWH920146289528117标准运行制冷工况:冷冻水(用户)进水7℃,出水12℃；冷却水(热源)进水18℃,出水29℃。标准运行制热工况:冷冻水(用户)进水50℃,出水45℃；冷却水(热源)进水15℃,出水7℃。冷热源课程设计83.2.3机组资料特性：1．满液型水源热泵机组采用满液式蒸发器，换热效率高。采用独特的回油系统及制冷剂流量精密控制系统。计算机电脑芯片自动化控制，只能调节机组的最佳运行状态，运行费用低。2.高效性（A）水源热泵机组采用高效制冷压缩机，分级能量调节，控制灵活防办，运行稳定可靠。制冷系统控制元件均采用国际优质品牌不见，保证机组在宽广的使用工况范围内稳定高效地工作。换热器具有“大温差、小流量”工作特性，尽量节省水资源，降低机组运行费用。机组数据：CYWH56OCYWH460名义制冷量（kW）560462输入功率（kW）10689名义制热量（kW）633528输入功率(kW)139117制冷工况冷却水阻力（kPa）3836制冷工况冷却水流量（hm/3）5243制热工况冷冻水阻力（kPa）2624制热工况冷冻水流量（hm/3）5243进出水管（mm）125125机组外型尺寸：长x宽x高（mm）3200x1300x16503300x1350x1700标准运行制冷工况:冷冻水(用户)进水7℃,出水12℃；冷却水(地下)进水18℃,出水29℃。标准运行制热工况:冷冻水(用户)进水50℃,出水40℃；冷却水(地下)进水15℃,出水7℃。冷热源课程设计93.3运行方案因为建筑的冷负荷与热负荷相差加大，所以选用一台功率稍大与一台较小功率的机组协调运行，既能满足符合要求，更能达到节能目的.夏季供冷两台全开逐级开启水源热泵机组作为空调的冷源,提供7℃的冷冻水,对建筑物进行制冷(机组最大制冷量为1022KW，满足空调的需求)冬季热停开CYWH460逐级开启水源热泵机组作为空调热源，提供50℃的热水,对建筑物进行制热（机组最大制热量为633KW，满足空调的需求）过渡季节可用于正常的机组日常维护与保养。冷热源课程设计104水力计算及循环水泵选择4.1地埋管部分水力计算方法采用假定流速法，其计算步