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1、制冷课程设计第1页，共24页，编辑于2022年，星期五空调用制冷站工艺设计水冷冷水机空调系统组成水冷冷水机空调系统组成1 1、主要设备、主要设备（1）冷水机组（2）冷却塔（3）冷冻水泵（4）冷却水泵（5）补水泵（6）电子水处理仪或全自动软化水处理装置（7）水过滤器（8）膨胀水箱（9）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）第2页，共24页，编辑于2022年，星期五冷负荷的计算一、设计步骤一、设计步骤（一）冷源方案的确定和冷水机主的选型（一）冷源方案的确定和冷水机主的选型1 1、冷负荷的计算、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
2、空调、生产工艺给出，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估算，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。第3页，共24页，编辑于2022年，星期五冷负荷的计算公共及民用建筑空调负荷计算：公共及民用建筑空调负荷计算：1、根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算建筑空调总冷负荷；2、大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为70 80%，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。3、制冷机冷负荷为建筑空调总冷负荷与同时使用率的乘积。根据计算的制冷机冷负荷既可选择制冷
3、主机。制冷主机台数一般选择24台，同时考虑建筑功能和建筑所备机房情况进行确定第4页，共24页，编辑于2022年，星期五冷源方案设计2 2、冷源方案的确定、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：对于冷源设计两种以上方案，并说明各种方案的特点；通过年设备费用、年运行费用；选择最经济有效的方案；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
4、源供应情况，比较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。第5页，共24页，编辑于2022年，星期五蒸气压缩式冷水机组（一）蒸气压缩式冷水机组（一）蒸气压缩式冷水机组 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，特别是有余热废热可以利用的场合应优先选用吸收式制冷机组。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式冷水机组参考冷量：机型单机名义工况制冷量（kW）离心机1758离心机或螺杆机10541758螺杆机700kW1504活塞机或螺杆机11
5、6kW700涡旋机116第6页，共24页，编辑于2022年，星期五热泵机组（二）热泵机组热泵机组 通过技术经济比较合理时，制冷机组可以采用热泵机组。风冷冷水机组适用于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：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
6、辅助热源。第7页，共24页，编辑于2022年，星期五蓄冷系统蓄冷系统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，由热泵机组承担，其余的冷量由COP值较高的制冷机组供给。对于又同时供热供冷场合，可选热回收式制冷机组或水环热泵系统。（三）蓄冷系统（三）蓄冷系统 在峰谷电价差加大于3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，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，且电力低谷时段负荷又小的场合
7、第8页，共24页，编辑于2022年，星期五冷源方案设计 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蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 工商业用和类似用途冷水（热泵）机组（GB/T18430.12001）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部分负荷综合值IPLVIPLV来衡量全年的综合效益。IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D 式中 A100%负荷工况点时COP B75%负荷工况点时COP C50%负荷工况点时COP D25%负荷工况点时COP第9页，共24页，编辑于2022年，星期五制冷机组选型3.确定冷水机组的型号及台数（1）
8、制冷机组选型要熟悉机组的性能、特点，才能进行冷水机组主要性能比较 机组的性能及特点主要包括：制冷量范围性能系数、调节特点等。（2）选用制冷机组时台数不宜过多，一般为24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。第10页，共24页，编辑于2022年，星期五冷冻水系统二、空调冷冻水系统的设计及水泵的选择二、空调冷冻水系统
9、的设计及水泵的选择 空调冷冻水系统一般选用高位膨胀水箱定压的闭式循环系统。根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。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。第11页，共24页，编辑于2022年，星期五冷冻水系统 1.1.冷冻水泵的选型冷冻水泵的选型 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 1）冷冻水泵的流量）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，
10、应为所负责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 2）冷冻水泵的扬程）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、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。第12页，共24页，编辑于2022年，星期五冷冻水系统以水冷螺杆机组为例计算冷冻水泵扬程：冷冻水泵扬程的组成冷冻水泵扬程的组成 1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本）2.末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为57mH2O；（据体值可参看产品样本）3.回水过滤器阻力，一般为35mH2O；4.分水器、
11、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为710mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为2635mH2O，一般为3236mH2O。第13页，共24页，编辑于2022年，星期五冷冻水系统2.2.冷冻水水系统补水冷冻水水系统补水：空调水系统的补水宜经软化处理；仅夏季供冷的系统可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2.55倍，扬程附加3050 kPa。设备用补水泵。目前管径的尺寸规格有：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150
12、、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600 注意：一般选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100。第14页，共24页，编辑于2022年，星期五冷却水系统三、水冷冷水机组冷却水系统的设计及冷却水设备的选择三、水冷冷水机组冷却水系统的设计及冷却水设备的选择1 1、冷却塔选型与布置、冷却塔选型与布置（1）冷却塔选型 蒸气压缩式制冷机组一般采用标准系列逆流式玻璃钢冷却塔或横流式冷却塔。当处理水量在100t/h以下时采用横流式较为合适，当处理水量在100t
13、/h以上时采用逆流式较为合适。逆流式冷却塔热交换性能好，效率高，但塔体较高、配水系统较复杂。冷却塔冷却塔根据供货商提供的设备样本的机型选择表进行选择。（1）冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应，一般不考虑备用；（2）冷却塔的水流量=冷却水系统水量1.2；第15页，共24页，编辑于2022年，星期五冷却水系统 冷却塔台数冷却塔台数宜按制冷机台数一对一匹配设置，多台组合塔，应保证单个组合体的处理水量与制冷机组冷却水量匹配。冷却塔不备用。多台冷却塔并联使用时，集水盘下应设连通管，或进出水管上均设电动二通阀，电动阀宜与冷却水泵连锁。3.3.冷却水泵的选型冷却水泵的选型 冷却水泵选型同冷冻水泵选型，宜按一
14、对一匹配设计。（1）冷却水泵流量流量应按冷水机组技术资料确定，并附加5%10%的裕量。（2）冷却水泵扬程有冷却水系统助力（管道、管件、冷凝器助力之和），冷却塔集水盘水位至冷却塔布水器的高差，冷却塔布水器所需压力组成，并附加5%10%的裕量。第16页，共24页，编辑于2022年，星期五冷却水系统冷却水泵扬程的组成：冷却水泵扬程的组成：1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本）2.冷却塔喷头喷水压力：一般为23mH2O 3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为23mH2O 4.回水过滤器阻力，一般为35mH2O；5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为
15、58mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为1726mH2O，一般为21 25mH2O。第17页，共24页，编辑于2022年，星期五水力计算4.4.制冷站内水力计算制冷站内水力计算 可采用比摩阻为100200Pa/m进行冷冻水、冷却水系统水力计算，确定供回水管直径；5.5.水系统附属设备水系统附属设备（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（0.51.0m/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
16、器、冷水机组的进出水管影射温度计。第18页，共24页，编辑于2022年，星期五水处理四、水处理及设备四、水处理及设备水处理产品水处理产品电子水处理仪、过滤器、电子水处理仪、过滤器、软化水装置 空调水系统中使用到的电子水处理仪和水过滤器一般都按照设备所在管段的管径进行选择。冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪；冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪。第19页，共24页，编辑于2022年，星期五水处理 当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，系统的和补水最好是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置；全自动软化
17、水装置的选用一般按照系统补水量进行选择。补水装置可以根据实际情况来选（装置小，系统补水时间长；装置大，系统补水时间短）。五、膨胀水箱的选择五、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。第20页，共24页，编辑于2022年，星期五水泵并联运行水泵并联运行 水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。水泵并联水泵并联台数台数流量流量流量的流量的增加值增加值与
18、单台泵运行比较与单台泵运行比较流量的减少流量的减少1100/2190905%32516116%42843329%53001640%第21页，共24页，编辑于2022年，星期五制冷站工艺布置（五）制冷站工艺布置（五）制冷站工艺布置1.1.对制冷机房的要求对制冷机房的要求 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3.64m，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、
19、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。第22页，共24页，编辑于2022年，星期五制冷站工艺布置2.2.制冷机房的设备布置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。第23页，共24页，编辑于2022年，星期五水冷螺杆机组水系统流程图（一）水冷螺杆机组水系统流程图（一）第24页，共24页，编辑于2022年，星期五