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1、环境与设备工程系课程设计说明书题 目： 暖通空调设计说明书 学 生： 系 别： 环境与设备工程系 专 业： 建筑环境与设备工程 班 级： 学 号： 指导老师： 目 录摘 要21.原始资料31.1建筑概况31.2福州市气象资料32.负荷分布情况分析32.1冷、热负荷分布情况32.2各时刻冷、热负荷需求特征53、冷热源方案设计83.1方案分析83.2方案比较84、设备选型114.1冷热源机组114.2冷冻水泵124.3冷却水泵134.4冷却塔144.5膨胀水箱154.6分水器、集水器165. 制冷机房水系统设计计算165.1水力计算方法165.2计算结果汇总165.3水泵选型校核196.水管的保温
2、、防腐及消声减震206.1水管保温及防腐目的206.2冷冻水管的保温设计206.3水管的消声减震217.主要设备汇总22结 语23参考文献24摘 要本设计是海口一酒店建筑地下室制冷机房，该酒店该酒店由地下1层、地面24层组成，地下一层层高5.4米，地面1层层高4.5米，2层层高3.9米，324层层高均为3.3米，其它详见条件图。本次设计主要根据该建筑冷、热负荷分布情况，统计分析设计工况下各时刻负荷需求特征，结合建筑特点与功能要求选择23种冷、热源组合方案，并从性能适应性、经济性等方面进行分析比较，筛选出性价比高的冷、热源组合方案。然后，根据制定的方案选择设备，构思系统运行方式，初步画出冷、热源
3、系统流程图。继而，进行设备布置和相关管路布置，并进行水系统水力计算，确定水系统各管路管径，同时，考虑设备减震、保温方案选择与设计计算，最终完成制冷机房平面图及相关剖面图绘制。确定系统运行调节方案及节能措施。 关键词： 制冷机房 冷热源 设备选型 运行调节 消声减震 1.原始资料1.1建筑概况该酒店该酒店由地下1层、地面24层组成，地下一层层高5.4米，地面1层层高4.5米，2层层高3.9米，324层层高均为3.3米。该建筑可分为四个区：A区为1、2层商业，B区为2层餐厅、会议室，C区为36层办公室，D区为724层客房。1.2海口市气象资料根据相关资料查得海口市室外气象参数：地点：海口市；台站位
4、置：北纬2002，东经11021； 夏季室外空调计算干球温度： 35.1；夏季空调室外计算湿球温度：28.1；空调日平均计算温度：30.5 ；室外湿球温度：28.1；室外平均风速： 2.7m/s；室外相对湿度：68%。 冬季室外大气压力：1016.4mbar 冬季室外平均风速：3.1m/s2.负荷分布情况分析2.1冷、热负荷分布情况以下表格是宾馆的冬、夏季冷热负荷分布状况统计表：表1 宾馆冷、热源需求情况表水系统分区A区B区C区D区分区范围1、2层商业2层餐厅、会议室36层办公724层客房主要末端形式风柜、新风机风柜、新风机风机盘管、新风机风机盘管、新风机末端水流量控制方式三通调节阀三通调节阀
5、二通阀、温控器二通阀、温控器冷水供、回水温度（）7、127、127、127、12热水供、回水温度（）55、4555、4555、4555、45设计供冷工况管路阻力（mH2O）12131925设计供冷工况最不利环路末端阻力（mH2O）442.52.5表2 酒店夏季冷负荷设计计算统计表计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00A区363535333029173185193203205211B区000000163177179215231259C区000000278374418438479486D区3463413393273213263
6、31376391396402414计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00A区2132142162112102072032011981864339B区2632372032182172472643002761731650C区513524548573568557421413372000D区421426429430431433439427383364358349表3 酒店冬季热负荷设计计算统计表计算时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00A区2325
7、2931333539162160152147144B区000000163157146142129125C区000000437439433429424421D区352354357361364368363359357351347343计算时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:000:00A区1311271261191131071021091171252122B区12112011411211012412913213012911485C区417413407402394390327315307000D区327320314307302
8、319327331337341347350表4 酒店冷、热负荷率分布表负荷率（%）0101030305050757585859595100夏季时长（%）1030105102015冬季时长（%）053052520152.2各时刻冷、热负荷需求特征根据各个时刻的负荷分布情况，分析得到相应的各时刻设计工况下的冷、热负荷需求特征，用柱状图的形式表现结果如下：酒店夏季冷负荷设计计算表如下表时间 比例冷负荷0.10.30.50.750.850.9511:0038238.2114.6191286.5324.7362.93822:0037637.6112.8188282319.6357.23763:00374
9、37.4112.2187280.5317.9355.33744:00360361081802703063423605:0035135.1105.3175.5263.25298.35333.453516:0035535.5106.5177.5266.25301.75337.253557:0094594.5283.5472.5708.75803.25897.759458:001112111.2333.6556834945.21056.411129:001181118.1354.3590.5885.751003.851121.95118110:001252125.2375.66269391064.2
10、1189.4125211:001317131.7395.1658.5987.751119.451251.15131712:0013701374116851027.51164.51301.5137013:0014101414237051057.51198.51339.5141014:001401140.1420.3700.51050.751190.851330.95140115:001396139.6418.869810471186.61326.2139616:001432143.2429.671610741217.21360.4143217:001426142.6427.87131069.51
11、212.11354.7142618:001444144.4433.272210831227.41371.8144419:001327132.7398.1663.5995.251127.951260.65132720:001341134.1402.3670.51005.751139.851273.95134121:001229122.9368.7614.5921.751044.651167.55122922:0072372.3216.9361.5542.25614.55686.8572323:0056656.6169.8283424.5481.1537.75660:0038838.8116.41
12、94291329.8368.6388 酒店冬季冷负荷设计计算表如下表时间 比例 热负荷0.10.30.50.750.850.9511:0037537.5112.5187.5281.25318.75356.253752:0037937.9113.7189.5284.25322.15360.053793:0038638.6115.8193289.5328.1366.73864:0039239.2117.6196294333.2372.43925:0039739.7119.1198.5297.75337.45377.153976:0040340.3120.9201.5302.25342.55382.
13、854037:001002100.2300.6501751.5851.7951.910028:001117111.7335.1558.5837.75949.451061.1511179:001096109.6328.8548822931.61041.2109610:001074107.4322.2537805.5912.91020.3107411:001047104.7314.1523.5785.25889.95994.65104712:001033103.3309.9516.5774.75878.05981.35103313:0099699.6298.8498747846.6946.2996
14、14:009809829449073583393198015:0096196.1288.3480.5720.75816.85912.9596116:009409428247070579989394017:0091991.9275.7459.5689.25781.15873.0591918:009409428247070579989394019:0088588.5265.5442.5663.75752.25840.7588520:0088788.7266.1443.5665.25753.95842.6588721:0089189.1267.3445.5668.25757.35846.458912
15、2:0059559.5178.5297.5446.25505.75565.2559523:0048248.2144.6241361.5409.7457.94820:0045745.7137.1228.5342.75388.45434.15457由上表分析可知：1、冬夏季的1:00-6:00这段时间的冷热负荷需求都比较少，且小负荷的率所需时长较短，根据所得到的冷、热负荷在不同负荷区间对应的需求时长的表格可知，需选择制冷制热量相对较小的机组。2、夏季冷负荷在100-500Kw所需时长较长，故需考虑制冷量相对能满足要求的机组至少一台。考虑到机组尽可能选用相同机型便于泵并联时的流量分配，可以选择相同的
16、机组。3、由宾馆冷、热负荷率分布表可知，选择机组的时候应考虑一定的负荷富余量，但不宜过大，避免造成浪费。4、因为夏季负荷一般都大于冬季负荷，故根据夏季负荷大小来选择机组。考虑节能的情况下，可选冬、夏季都能使用的机组。3.冷热源方案设计3.1方案分析由工程概况中可知，本设计动力方面只提供了电能，所以排除了以燃煤、燃气锅炉作为热源的可能。而电锅炉在规范中规定不得作为热源使用，所以排除了以锅炉作为热源的方案。作为宾馆可以考虑使用吸收式机组，但条件并未给出其热蒸气来源。福州作为地热（温泉等）资源丰富地区，可以考虑使用大地作为冷热源，但其必须考虑到初投资成本高的问题。而且设计条件中也并未说明其有临近的河
17、流之类的，所以也可排除以此为冷、热源的方案。风冷热泵机组最适合于夏季温度35和冬季7的条件下使用。海口市气温温和，在冬季时，室外温度低于7的时间只有117h，而且仅有24h低于5，无严寒情况，因此选用风冷式机组较为合适。而海口夏天天气比较炎热，白天室外空气温度较高，使用风冷式机组的效率不高，所以夏季优先考虑水冷式机组。综上所述有以下两种方案。方案1：夏季：风冷式冷水机组 冬季：风冷式热泵机组。方案2：夏季：风冷式热泵机组+水冷式冷水机组冬季：风冷式热泵机组+水冷式冷水机组3.2方案比较方案一初投资如下表：型号制冷量制热量输入功率台数编号初投资（万元）kwkcal/hkwkcal/hkwSLAC
18、200AH20017.222018.9651A20.64SLAC430AH4303747340.71343B133.2方案一制冷所耗电费如下表：负荷0-100100-200200-300300-400400-500500-600600-700700-800小时数1004501154952656010070机组编号AABBA+BA+BB+BB+B制冷量和200200430430630630860860功率和(kw)6565134134199199268268额定COP3.08 3.08 3.21 3.21 3.17 3.17 3.21 3.21 自定COP2.80 3.08 3.00 3.20
19、2.90 3.17 3.00 3.20 功率（kw）71.43 64.94 143.33 134.38 217.24 198.74 286.67 268.75 用电（kwh）7142.86 29220.78 16483.33 66515.63 57568.97 11924.29 28666.67 18812.50 800-900900-10001000-11001100-12001200-13001300-14001400-150040459016012021575A+B+BA+B+BB+B+BB+B+BA+B+B+BA+B+B+BA+B+B+B106010601290129014901490
20、14903333334024024674674673.18 3.18 3.21 3.21 3.19 3.19 3.19 2.90 3.10 3.00 3.20 3.00 3.10 3.19 365.52 341.94 430.00 403.13 496.67 480.65 467.08 14620.69 15387.10 38700.00 64500.00 59600.00 103338.71 35031.35 方案一制热所耗电费如下表：负荷100-200200-300300-400400-500500-600600-700700-800800-900900-10001000-11001100
21、-1200小时数1951904153852402019033028513515机组编号ABBBA+BB+BB+BA+B+BA+B+BB+B+BB+B+B制冷量和2204734734736939469461166116614191419功率和65134134199199268268333333402402额定COP3.38 3.53 3.53 2.38 3.48 3.53 3.53 3.50 3.50 3.53 3.53 自定COP3.08 3.00 3.20 2.90 3.17 3.00 3.20 2.90 3.10 3.00 3.00 功率（kw）71.43 157.67 147.81 16
22、3.10 218.61 315.33 295.63 402.07 376.13 473.00 473.00 用电13928.57 29956.67 61342.19 62794.83 52466.88 6306.67 56168.75 132682.76 107196.77 63855.00 7095.00 按电费单价为0.8元计算，方案一一年所耗电费为92.90万元。方案二初投资如下表：型号制冷量制热量输入功率台数编号初投资（万元）kwkcal/hkwkcal/hkwWHS115.1B388.633.420084.11A20.052SLAC210AH21018.123119.967.22B4
23、3.44SLAC430AH4303747340.71341C44.4方案二制冷所耗电费如下表：负荷0-100100-200200-300300-400400-500500-600600-700700-800小时数1004501154952656010070机组编号BBAAA+BA+BA+CA+C制冷量和210210388.6388.6598.6598.6818.6818.6功率和(kw)67.267.284.184.1151.3151.3218.1218.1额定COP3.13 3.13 4.62 4.62 3.96 3.96 3.75 3.75 自定COP2.80 3.13 4.50 4.62
24、 3.50 3.96 3.50 3.75 功率（kw）75.00 67.09 86.36 84.11 171.03 151.16 233.89 218.29 用电（kwh）7500.00 30191.69 9930.89 41635.71 45322.57 9069.70 23388.57 15280.53 800-900900-10001000-11001100-12001200-13001300-14001400-150040459016012021575A+B+CA+B+CA+B+B+CA+B+B+CA+B+B+B+CA+B+B+B+CA+B+B+B+C1028.61028.61238.
25、61238.61448.61448.61448.6285.3285.3352.5352.5419.7419.7419.73.61 3.61 3.51 3.51 3.45 3.45 3.45 2.70 3.61 3.20 3.50 3.00 3.20 3.45 380.96 284.93 387.06 353.89 482.87 452.69 419.88 15238.52 12821.88 34835.63 56621.71 57944.00 97327.81 31491.30 方案二制热所耗电费如下表：负荷100-200200-300300-400400-500500-600600-7007
26、00-800800-900900-10001000-11001100-1200小时数1951904153852402019033028513515编号BAAA+BA+BA+CA+CA+B+CA+B+CA+B+B+CA+B+B+C制冷量210388.6388.6598.6598.6818.6818.61028.61028.61238.61238.6功率和67.284.184.1151.3151.3218.1218.1285.3285.3352.5352.5额定COP3.13 4.62 4.62 3.96 3.96 3.75 3.75 3.61 3.61 3.51 3.51 自定COP3.13 4
27、.50 4.62 3.50 3.96 3.50 3.75 2.70 3.61 3.20 3.50 功率67.09 86.36 84.11 171.03 151.16 233.89 218.29 380.96 284.93 387.06 353.89 用电13083.1 16407.6 34906.71 65846.00 36278.79 4677.71 41475.73 125717.78 81205.26 52253.44 5308.29 按电费单价为0.8元计算，方案二一年所耗电费为77.26万元。根据经济性和适应性分析，方案二更为合适，因此选择方案二作为设计方案。4、设备选型4.1冷热源
28、机组型号制冷量制热量输入功率kwkcal/hkwkcal/hkwWHS115.1B388.633.420084.1SLAC210AH21018.123119.967.2SLAC430AH4303747340.71344.2冷冻水泵冷冻水泵选择应该满足最高运行工况的流量和扬程，而且流量和扬程应该有10%-20%的富余量。当流量比较大的时候，应该考虑多台并联运行，并联的台数不应该超过3台，而且多台水泵并联运行的时候，应该尽量可能选择同样型号的水泵。该建筑物所选则冷冻水泵应该要克服蒸发器内的水压降、该系统中设计供冷工况最不利环路末端阻力、设计供冷工况管路阻力之和。冷水机组中的蒸发器的压降均可以从产品
29、的技术参数表中查出，系统中的最不利环路末端阻力和设计供冷工况管路阻力已经给出，取安全系数为1.1。扬程按下式计算： 式中、-供冷工况管路阻力和供冷工况最不利环路末端阻力，mH2O；-水压降，KPa ；则该系统冷冻水泵的计算如下：(1) WHS115.1B Hm5.88（蒸发器内阻力）+25（管路阻力）+2.5（最不利环路末端阻力）=33.38mH2O 已知蒸发器的流量Q=66.96 m3/h，Hm =33.38mH2O ，依上所述，取安全系数为1.1，则 Qv=66.961.1=73.66 m3/h ；H=33.381.1=36.72 mH2O 。(2) SLAC210AHHm4.5（蒸发器内
30、阻力）+25（管路阻力）+2.5（最不利环路末端阻）=32mH2O 已知蒸发器的流量Q=36.1 m3/h，Hm 32 mH2O ，依上所述，取安全系数为1.1，则 Qv36.11.1=39.71 m3/h ；H=321.1=35.2 mH2O 。(3) SLAC430AHHm5（蒸发器内阻力）+25（管路阻力）+2.5（最不利环路末端阻）=32.5mH2O 已知蒸发器的流量Q=74 m3/h，Hm =32.5 mH2O ，依上所述，取安全系数为1.1，则 Qv=741.1=81.4 m3/h ；H=32.51.1=35.75 mH2O 。机组型号冷冻水泵型号水泵流量水泵扬程WHS115.1B
31、VGDW120-429538SLAC210AHVGDW50-324033SLAC430AHVGDW120-4295384.3冷却水泵冷却水循环水泵的流量计为制冷机组冷却水的循环流量。扬程依据公式进行计算。式中 、水系统总的沿程阻力和局部阻力损失按20mH2O计算。制冷机组冷凝器的局部阻力损失，mH2O (1) WHS115.1B 20+5.47=25.47H2O冷却水流量为81.36取安全系数为1.1，则25.471.1=28.02mH2O 查相关水泵型号：其中选取型号为VGDW100-32的水泵。其扬程为30,流量为85。机组型号冷却水泵型号水泵流量水泵扬程WHS115.1BVGDW100-
32、3285304.4冷却塔 本工程中冷却塔设置在室外。冷却塔台数宜按制冷机台数一对一匹配设计，故设1台。冷却塔冷却水的原理主要是空气与水充分直接接触进行热、湿交换的过程，冷却水通过布水装置直接撒向填料层进行热、湿交换，水经过冷却后，流入集水盘，从排水口排除。根据冷却水量便可以选择冷却塔。但是，冷却塔的工作原理主要是依靠水分蒸发吸收热量来实现水冷却的目的。因此空气干球温度对它的影响很小，往往在空气温度高于水温时，水也可以达到很好的设计效果。可见，冷却水的冷却效果取决于空气湿球温度。因此，冷却塔的产品的技术资料都是在即定的空气湿球温度下的数据，如果设计条件与产品技术要求不符，则需要对产品的技术数据进
33、行修正。此外，选择冷却塔时还应考虑噪声、美观、通风条件等的影响。依据制冷机组WHS115.1B，冷却水量为28m3/h，选择的冷却塔型号为超低噪音型DHT40一台，其技术参数如下所示。机型外形尺寸（mm）风机流量马达管道直径（mm）DHD1m3/minm3/hkW循环水出口循环水入口排水溢流自动供水DHT-4016702090910290320.75808025154.5膨胀水箱膨胀水箱的作用是用来储存冷水系统水温上升时候的膨胀水量。同时在重力循环上供下回式系统中，它还起着排气的作用。除此之外，膨胀水箱的另一个作用是恒定水系统的压力。膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接，在重力循环系统中，应该在
34、供水总立管的顶端；在机械循环系统中，一般接至循环水泵的吸入口，也就是冷冻水泵的吸入口上。通常膨胀水管对于冷冻水有分区的系统中，直接接至集水器，本建筑由于没有对冷冻水进行竖向分区，所以直接接在冷冻水泵的吸入端上。膨胀水箱可实现系统的补水、膨胀、排气和定压四个功能。方法简单、可靠、水力稳定性好，膨胀水箱要设在系统的最高处。膨胀水箱的容积是由系统中的水容量和最大的水温变化幅度决定的。计算公式： 式中： -膨胀水箱的有效容积，；-水的体积膨胀系数，=0.0006； -系统在初始温度下的水容积，； -水温的最大波动值。膨胀管管径系统冷负荷/kW7000膨胀管/DN2025405070膨胀管管径取DN25
35、6.分水器、集水器其中1管段为水冷式冷水机组的给水，2管段为风冷式热泵的给水；3、4、5、6管段分别负责A、B、C、D区的回水。7管段为分水器和集水器直接的连接管。1管段为水冷式冷水机组的回水，2管段为风冷式热泵的回水；3、4、5、6分别负责A、B、C、D区的供水。管径的确定：水管管径d由下式确定： （v取值范围为12 m/s，取v=1.5m/s）式中 水流量，； v 水流速，m/s。由公式： 可求出流量值： 其中=5 管段负荷（KW）流量（）d (m)选取管径（mm）12710.252250291.20.147150321637.030.093100430051.430.1101255573
36、98.220.152150643975.250.13315072710.25225012710.252250291.20.147150337.030.093100451.430.110125598.220.152150675.250.1331501） 直径D的确定：分水器、集水器按断面流速0.2m/s计算。按经验公式估算来确定D： 式中 D分水器或集水器直径，mm； 分水器或集水器支管中的最大直径，mm。由表10可得=250mm所以 D=1.5250=375 mm2） 通过上表中选取管径的大小可求得，分水器长度为：L=l+240=530+390+330+360+390+390+530+240=3160通过计算可得，集水器的规格与分水器相同。18