空调用制冷技术课程设计指导书

1空调用制冷技术课程设计指导书一、课程设计目的课程设计是《空调用制冷技术》课程的重要教学环节之一，通过课程设计了解空调用制冷站工艺设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高运算和制图能力，增强对制冷站中所应用的冷水机组、水泵、冷却塔等设备的认知，巩固所学理论知识。并学习运用这些知识解决工程问题。二、设计内容和要求1.制冷站总负荷计算制冷站总负荷应包括用户实际所需制冷量以及制冷系统本身和供冷系统的冷损2.制冷机组类型及台数的选择根据装机容量、运行工况、节能环保、以及负荷变化情况和运行调节要求等因素确定。一般选择同型号2—3台的机组。3.水系统设计（1）确定冷冻水和冷却水系统形式，进行水管路设计，计算并确定管径，拟定系统草图（2）选择冷冻水泵的规格和台数（3）冷却水泵和冷却塔的规格和台数（4）使用分、集水器时，决定分、集水器直径。2（5）选择主要阀门4.制冷机房设备工艺布置机房内的设备布置应保证操作维修的方便，同时尽可能是设备布置紧凑以节省建筑面积（1）制冷机组设备布置。（2）冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔布置（3）主要汽水管道布置。（4）绘制布置简图。5.制冷机控制安全保护6.采用溴化锂制冷机时能源供应系统设计7.编写设计说明书说明书按设计程序编写，包括方案确定、设计计算、设备选择和设计简图等全部内容；计算部分可用表格形式。（1）设计成果：包括课程设计说明书、计算书、图纸（2）课程设计说明书的要求：①课程设计说明书的内容一般包括冷水机组选型计算及方案比较；主要设备选型；包括冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等设备型号及台数的选型计算；制冷站内水力计算；等几个部分。②课程设计说明书文字要通顺、层次清楚、工艺方案选择合理、选定的参数要有依据、计算正确、各种符号应注有文字说明、必要时列出计算数据表格；38.图纸要求（1）图纸要求课程设计图纸绘制要符合现行的制图和空调工程设计相关标准和规范，达到工艺图要求；图纸量一般不少于2张，出图图幅大小根据具体要求确定；课程设计图纸采用CAD制图或手工绘图。（2）图纸要求①工艺流程图一张图中应附有图例、设备表，并标出设备编号及选定的管径，仪表阀门等应标准图例画出，并表明介质流向。②平面布置图一张图中制冷机、水泵等主要设备按比例绘制，设备注明编号，从制冷机至水泵、冷却塔、分、集水器的水管也相应绘出。制冷站建筑图应表明建筑外形和结构形式，各功能房间以及所有门窗位置。应标注柱距、跨度、分隔间等主要尺寸。三、设计方法与步骤（一）冷源方案的确定和冷水机主的选型1、冷负荷的计算制冷站总负荷应包括用户实际所需制冷量以及制冷系统本身和供冷系统的冷损失，用户实际所需制冷量应由空调、生产工艺给出，4冷损失一般用附加值计算直接供冷系统一般附加5%—7%，间接供冷系统一般附加7%—15%。对于空调系统也可以建筑冷指标计算方法计算，冷指标选取可参阅有关设计手册。用该负荷直接进行冷水机组选型，不需附加冷量。2、冷源方案的确定根据计算的冷负荷值，综合考虑建筑物用途、负荷分布情况、能源供应情况、环境资源，经济性、环保要求等因素，比较一次投资和全年运行费用确定制冷机组类型提倡新技术和节能环保措施的应用。通过方案比较，选择满足适应建筑冷负荷变化要求及最为经济的方案的冷源方案。方案比较时应考虑：①本建筑对于冷源的要求设计两种以上方案，并说明各种方案的特点；②通过年设备费用、年运行费用；最经济有效的方案；③冷水机组机型选择根据用户使用要求、冷负荷及全年负荷变化、当地能源供应情况，毕竟制冷机房一次投资和全年运行费用，确定机组类型，包括制冷方式、制冷机种类、冷凝器冷却方式等。从单位制冷量一次能源消耗的角度来看，电力驱动蒸气压缩式制冷机组比溴化锂吸收式制冷机组能耗要低。若当地电力能源供应紧张，或有热源可以利用，特别是由余热废热可以利用的场合应优先选用吸收式制冷机组。通过技术经济比较合理时，制冷机组可以采用热泵机组。5从能耗、单机容量和运行调节等方面考虑，选择空调用蒸气压缩实在论机组时，单机名义工况制冷量大于1758kW时宜选用离心式；制冷量在1054kW—1758kW时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在700kW—1504kW时宜选用螺杆式；制冷量在116kW—700kW时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116kW时宜选用蜗旋式。风冷冷水机组干球温度较低或昼夜温差较大，缺乏水源地区的中小型空调系统。如果冬季还需要供热的中小型系统，也可以考虑空气源热泵。空气源热泵最低室外温度使用范围分别为3℃、-5℃、-7℃、-15℃，适用不同地区的要求。空气源热泵在选用时应注意以下几点①选择热泵机组时，除了将名牌上标准工况（干球温度7℃，湿球温度6℃）下制热量，变为使用工况下制热量外，还应考虑使用工况下结霜除霜的热损失。②按最佳平衡点温度（热泵供热量等于建筑物耗热量时的室外计算温度）来选择热泵机组的辅助热源。③对于供热负荷远小于供冷负荷的场合，供热负荷相应的冷负荷部分，有热泵机组承担，其余的冷量由COP值较高的制冷机组供给。④对于又同时供热供冷场合，可选热会收式制冷机组或水环热泵系统。在峰谷电价差加大的地区，利用低谷电价时段蓄冷有显著经济效益时，可以采用蓄冷系统。蓄冷系统与一般常规系统比较，一次投资有所增加必须经过技术经济比较。采用蓄冷系统的一般条件是，建筑物逐时冷负荷峰谷差悬殊，采用常规空调会使制冷机组容量过大，6系统经常处于部分负荷下运行；空调负荷高峰与电网高峰时段重合，且点高位低谷时段负荷又小的场合。对于制冷剂的采用，一般，对直接供冷系统或对卫生安全要求较高的用户应采用氟利昂；而大中型制冷系统对卫生安全要求并不十分严格或间接供冷系统，可以采用氨。目前氨制冷剂主要用于食品冷冻冷藏，空调制冷机组主要采用氟利昂制冷剂。在选用氟利昂制冷剂时，应考虑其对大气臭氧层的危害和禁用时间表。在选定制冷机组时应校核所选机组名义工况下的COP值，不应低于国家现行的《正气压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途冷水（热泵）机组》（GB/T18430.1—2001）标准规定，同时还应考虑部分负荷COP值，或采用部分负荷综合值IPLV来衡量全年的综合效益。IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D式中A——100%负荷工况点时COPB——75%负荷工况点时COPC——50%负荷工况点时COPD——25%负荷工况点时COP3.确定冷水机组的型号及台数（1）制冷机组选型要熟悉机组的性能、特点，才能林海冷水机组主要性能比较机组的性能主要包括：制冷量范围性能系数、调节特点等，空调工程中常用的冷水机组的机型有：①往复式冷水机组7单机组最大制冷量约为1160kW，一般配以多台压缩机，机组制冷效率较其他电动型机组低，往复式冷水机组制冷量调节是靠调节压缩机台数来完成，是有级调节。②螺杆式冷水机组该机型在我国制冷空调领域得到越来越广泛的应用，其典型冷量范围是700kW—1000kW。机组制冷效率高于往复式冷水机组。机组的冷量主要有压缩机能量调节机构来实现，调节范围为10%—100%无机调节；多机头机组的能量调节还可由改变压缩机的运行台数来实现。③离心式冷水机组离心式冷水机组是大中型工程中用的最多的机型，尤其当单机制冷量在1000kW以上时，设计以优先选用离心机组，它具有比螺杆机更高的性能系数。（2）选用制冷机组时台数不宜过多，一般为2—4台，不考虑备用。多机头机组可以选用单台。当采用多台型号相同的机组时，单机容量调节下限常冷量大于最小负荷时，应选用一台小型机组来适应低负荷需要。确定制冷机组型号后，应记录冷水机组的主要性能参数参数，如下：名义冷量；名义耗功率；名义工况性能系数；冷冻水、冷却水压力损失及水流量，以及机组的外形尺寸运行重量等，为后续设计收集资料。（二）空调冷冻水系统的设计及水泵的选择空调冷冻水系统一般选用开式膨胀水箱定压的闭式循环系统。根8据空调系统具体情况决定采用一次泵或二次泵系统，二次泵宜设置变频调速装置，冷源侧宜采用定流量运行，负荷侧为变流量系统。一次泵的台数应按冷水机组的台数一对一设置，一般不设备用泵。二次冷水泵台数应根据冷冻水泵大小、各并联环路压力损失的差异程度、使用条件和调节要求，通过技术经济比较确定。1、冷冻水泵的选择空调冷冻水泵宜选用低比转数的单级离心泵。一般选用端吸泵流量大于500m3/h宜选用双吸泵。1）冷冻水泵的流量一次泵的流量，应为所对应的冷水机组的冷冻水流量；二次泵的流量，应为该区冷负荷综合最大值计算出的流量。计算流量应附加5%—10%的裕量。2）冷冻水泵的扬程采用闭式循环一次泵系统冷冻水泵的扬程为管路及管件阻力（可以通过估算）、冷水机组蒸发器阻力和末端设备表冷器阻力之和。计算阻力应附加10%的安全系数。例如：一幢100m高的高层建筑空调水系统的压力损失的估算冷水机组的阻力：取80kPa；管路阻力：取制冷站内的除污器、分、集水器及管路等的阻力为50kPa；取空调水系统管路沿程阻力约60kPa；局部阻力为沿程阻力的50%即30kPa，则空调水系统管路阻力为：60+30+50=140kPa；空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力取45，空调机组取309kPa；二通调节阀的阻力：取40kPa；水泵扬程：（80+140+45+40）ⅹ1.1=335kPa=33.5m2、水系统补水：空调水系统的补水应经软化处理；仅夏季供冷的系统开采用电子除垢仪进行水处理；补水量为系统水容量的2%；补水点应设在循环水泵的吸入段，补水泵流量取补水量的2.5—5倍，扬程附加30—50kPa。设备用补水泵。（三）冷水机组冷凝器冷却方式及冷却水系统的设计及冷却水设备的选择1、冷水机组冷凝器冷却方式水源充足的地区应采用水冷冷凝器，由冷却塔循环供水；湿球温度较低、缺乏水源的地区可采用蒸发式冷凝器；干球温度较低、缺乏水源的地区，或不便采用水冷却的中小型系统，可采用风冷式冷凝器。2、冷却塔选型与布置蒸气压缩式制冷机组一般采用低温降逆流式玻璃钢冷却塔或横流式冷却塔。3.冷却水泵的选型（四）溴化锂吸收式制冷系统设计1.当热源为低于0.2MPa或低于150℃热水时，宜采用单效溴化锂吸收式制冷机组，当热源为大于0.4MPa或高于150℃热水时，宜采用双效溴化锂吸收式制冷机组；直燃型溴化锂吸收式制冷机组夏季10可同时供冷和生活热水，冬季可供暖和卫生热水。一般额定供热量是额定供冷量的80%，冬季供热负荷不能满足时可以增大高压发生器，提高机组供热量；当生活热水热负荷很大时，宜另设其他热源供应生活热水。2.燃油、燃气供应系统（1）燃油系统燃油宜采用轻质柴油。室外储油罐：1）总容量：V=A.G/ρm3式中G——制冷机房最大日耗油量(t/d)；ρ——燃油的密度(t/m3)A——燃油储存天数：货车及轮船运输取20—30d，汽车运输取5—10d，输油管输送取3—5d。直埋式储油罐容积不宜超过15m3。2）室内日用油箱容积不应大于1m3，应采用钢制密闭式油箱。应设在耐火等级不低于二级的单独房间里并采用甲级防火门。最低油位应高于燃烧器1—5m，油箱上应设直通室外的通气管，其上设阻火器和防雨设施。还应设将油紧急排放到室外存油设施的管道。3）油泵台数——不应少于2台（一用一备），以选用自吸式离心泵或齿轮泵。11流量——应为制冷机房最大小时耗油量，并附加10%的裕量。扬程——有输油管线总助力和室外储油罐与日用油箱的油位差组成，并附加10%的裕量。4）油过滤器油泵入口应设两台（一用一备）8—12目/cm的中过滤器，流通面积为油管的8—10倍。燃烧器入口设不小于20目/cm细过滤器，流通面积为油管的2倍。（2）燃气系统宜采用低压（小于5kPa）和中压（5—20kPa）燃气，主要有天然气和液化石油气。燃气管道应采用镀锌钢管，焊接或法兰连接，宜架空敷设。每台机组干管上应设关闭阀和快速切断阀。每个燃气支管上应设关闭阀，阀后串联两个电磁阀，日燃气管道上应设引至室外的放散管，DN≥20mm，排出口应高于屋脊2m以上，并采取防雨防雷措施。（五）制冷站工艺布置1.对制冷机房的要求制冷机方应布置在全区夏季主导风向的下风侧；在动力站