1、冷熱源工程課程設計說明書目錄第一章 冷熱源設計初步資料11.1課程設計題目11.2課程設計原始資料11.2.1 冷負荷和熱負荷數據:11.2.2 動力與能源資料 11.2.3 水質資料:11.2.4 氣象資料:1第二章 制冷工程設計說明22.1.冷水機組 的總裝機容量22.2 冷水機組臺數選擇22.3 冷水機組 的制冷量和耗功率22.4 方案選擇32.5 冷卻塔設計計算52.6 水泵選型52.6.1 冷凍水泵選型計算52.6.2 冷卻水泵計算62.7 分水器與集水器設計計算72.8 膨脹水箱配置與計算82.8.1 膨脹水箱 的容積計算82.8.2 膨脹水箱 的選型82.9 配管保溫與防腐92.

2、9.1 制冷機房主要管道配管92.9.2 管道保溫102.9.3 管道防腐10第三章 熱源工程設計說明113.1. 熱源設備類型113.2 熱水供應溫度123.3 鍋爐型號及臺數 的選擇123. 3.1 鍋爐選型分析123.4 鍋爐補水量及水處理設備選擇133.4.1 鍋爐設備 的補給需水量133.4.2 給水泵選擇133.4.3 給水箱 的確定選擇143.4.4 鍋爐排污量計算143.4.5 軟水設備選擇143.4.6 水缸選型計算153.5 鍋爐房主要管道設計153.6補給水管設計163.6.1 鍋爐設備 的補水管163.6.2 軟化水 的補水管16總結17參考資料18第一章 冷熱源設計初

3、步資料1.1課程設計題目 xx市大樓冷熱源課程設計(其中設計地點可在以下地點中任選:西安北京上海南京蘭州鄭州武漢廣州等)1.2課程設計原始資料1.2.1 冷負荷和熱負荷數據: 大樓冷負荷為1221kw,所有冷源由制冷機房提供,參數為7/12大樓熱負荷為1012kw,所有熱負荷由鍋爐房 的提供,參數為95/751.2.2 動力與能源資料 動力:城市供電 水源:城市供水1.2.3 水質資料:1) 總硬度: 4.8 mmol /l 2) 永久硬度:1.4 mmol /l3) 暫時硬度:3.4 mmol /l4) 總堿度: 3.4 mmol /l5) ph值: ph=7.56) 溶解氧: 5.8 mg

4、/l7) 懸浮物: 0 mg/l8) 溶解固形物:390 mg/l1.2.4 氣象資料:本次課程設計選擇綿陽為設計城市1） 海拔高度:501m2） 大氣壓力:冬季 1019.4hpa 3） 冬季室外計算溫度:104） 夏季室外計算溫度:30第二章 制冷工程設計說明2.1.冷水機組 的總裝機容量由于當前冷水機組產品質量大大提高,冷熱量均能達到產品樣本所列數值,另外,系統保溫材料性能好,構造完善,冷損失少,因此,冷水機組 的總裝機容量應以正確 的空調負荷計算為準,可不作任何附加,避免所選冷水機組 的總裝機容量偏大,造成大馬拉小車或機組閑置 的情況對于管線較長 的小區管網,則按具體情況確定 2.2

5、冷水機組臺數選擇冷水機組臺數選擇應按工程大小,負荷變化規律及部分負荷運行 的調節要求來確定當空氣調節冷負荷大于528kw時不宜少于2臺大工程臺數也不宜過多為保證運轉 的安全可靠性,當小型工程僅設1臺時,應選用調節性能優良運行可靠 的機型,如選擇多臺壓縮機分路聯控 的機組,即多機頭聯控型機組冷水機組臺數選擇應按工程大小,負荷變化規律及部分負荷運行 的調節要求來確定當空氣調節冷負荷大于528kw時不宜少于2臺由于該設計冷負荷為1221kw,所以選擇兩臺冷水機組2.3 冷水機組 的制冷量和耗功率(1)冷水機組銘牌上 的制冷量和耗功率,或樣本技術性能表中 的制冷量和耗功率是機組名義工況下 的制冷量和耗

6、功率,只能作冷水機組初選時參考冷水機組在設計工況或使用工況下 的制冷量和耗功率應根據設計工況或使用工況(主要指冷水出水溫度冷卻水進水溫度)按機組變工況性能表變工況性能曲線或變工況性能修正系數來確定每臺冷水機組銘牌上 的制冷量為663kw,耗功率為142kw,總 的制冷量為1326kw,總耗功率為284kw(2)冷水機組水側污垢系數隨著機組運行時間 的積累增加,在很大程上取決于所應用 的水質及運行溫度我國很多地區 的水質較差,無法保證機組在1520年常規應用周期中不出現結垢而影響傳熱因此,國家現行標準蒸氣壓縮循環冷水(熱泵)機組 工商業用和類似用途 的冷水(熱泵)機組(gb18430.1)規定機

7、組名義工況時 的使用側和水冷式熱源側污垢系數為0.086m2./kw當設計選用國外生產 的冷水機組時,應注意生產國機組名義工況與我國名義工況差異,特別是污垢系數 的取值差異如美國空調制冷協會 的ari550/590-1998標準規定機組冷水側 的污垢系數為0.018m2./kw,冷卻水側 的污垢系數為0.044m2./kw,明顯低于我國 的規定,所以,選用國外機組時應根據其規定 的污垢系數與我國標準 的差異對機組 的制冷量和耗功率進行修正修正系數可參考國標直燃型溴化鋰吸收式冷(溫)水機組(gb/t18362)附錄a 的表a2和下表污垢系數修正表設備污垢系數rf(m2./kw) pin cop蒸

8、發器00. 0440. 0860.1761. 002) 990. 980.961. 001.001.001.001.000.990.980.96冷凝器00.0440.0860.1761.000.990.980.961.001.0151.031.061.000.9750.950.91機組00.0440.0860.1761.000.980.960.921.001.0151.031.061.000.9650.930.872. 4 方案選擇根據本建筑 的冷負荷為1221kw,可計算制冷機房 的總負荷為: 查設備手冊,選擇制冷機組方案為:選用兩臺螺桿式冷水機組,其機組型號為:hx300,總名義制冷量為1

9、480kw選擇兩臺水冷螺桿式(單機型)冷水機組,型號:ty-660d,制冷量為735kw,輸入功率為156kw,機組具體參數如下表:型號 ty-660d 冷水機組性能參數制冷量kw735kcal/h570000臺數2輸入功率(kw)156制冷劑r22制冷劑流量控制熱力膨脹閥壓縮機款式先進非對稱半封閉雙螺桿式起動方式y-起動容量控制0-50-75-100%(25%為啟動冷凝器款式采用高效外螺紋銅管殼管式水流量m/h 139接管尺寸dn125蒸發器款式采用高效內螺紋銅管殼管式水流量m/h115接管尺寸dn125電源電壓ac380415v/3phase/50hz安全保護裝置高低壓保護防冰防熱保護(雙

10、重)安全閥過載保護欠相逆相欠電壓過電壓水流保護等外型尺寸長(mm)3210寬(mm)1110高(mm)2110噪音db(a)72機組重量(kg)3450運行重量(kg)3750方案選擇分析: 本次設計主要考慮采用電制冷機組冷水機組 的制冷系數(cop) 的分析:離心機螺桿機活塞壓縮機螺桿式機組 的水頭損失比較小,比較傳統,這決定循環水泵 的投資和運行費用冷凍水水頭損失一般,冷卻水循環水量小:冷卻水水頭損失小,且螺桿機組 的能量調節范圍較寬,可以使機組在較多時間內保持高效運行故本次設計中選用螺桿式電制冷機組 2. 5 冷卻塔設計計算 根據以上所選擇 的螺桿機冷水機組 的參數,可知冷水機組 的冷卻

11、水循環水量為218m/(臺h),所以總冷卻水循環量為436m/h根據以上氣象參數可知綿陽 的夏季濕球溫度為25按外界濕球溫度為28選擇冷卻塔查設備手冊,選擇凌科lkt-300l冷卻塔兩臺冷卻塔 的參數如下表:cdbnl-350運行參數型號冷卻水量(m/h)主要尺寸風量(m/h)風機直徑(mm)電動機功率(kw)進水壓力(kpa)總高度(mm)最大直徑(mm)lkt-300l2343680473012000024007.5342.6 水泵選型 2.6.1 冷凍水泵選型計算 冷凍水泵 的流量計算方法: q總循環水量,m/h; 1.2富裕系數; 冷水機組 的臺數; q單臺冷水機組 的冷凍水量,m/h

12、; 可計算冷凍水泵 的流量為: m/h 冷凍水泵 的揚程計算方法: 冷凍水泵所需 的揚程,m; 1.1富裕系數; 冷水機組 的壓降,55kpa(5.5m); 冷凍水管 的沿程阻力,本次設計假設為80kpa(8m); 冷凍水管 的局部阻力,按沿程阻力 的50%計算 故冷凍水泵 的揚程為: m 綜上計算,本次采用三臺水泵并聯供水,則其中一臺水泵流量為145.6m/h選用150gdl(s)150-255離心水泵性能參數如下表: 型 號流量(m/h)揚程h(m)進出水管徑(mm)功率(kw)150gdl(s)150-2551502515030 2. 6.2 冷卻水泵計算 根據冷水機組 的參數,冷卻水泵

13、 的流量計算方法: q冷卻水總循環水量,m/h; 1.2富裕系數; 冷水機組 的臺數; q單臺冷水機組 的冷卻水量,m/h; 可計算冷卻水 的循環水量為: m/h 冷卻水泵 的揚程 的計算方法: 冷卻水泵 的揚程,m; 1.1富裕系數; 冷水機組 的冷凝器壓降,45kpa(4.5m); 冷卻水管 的沿程阻力,本次設計假設為50kpa(5.0m); 冷卻水管 的局部阻力,按沿程阻力 的50%計算 冷卻塔中水 的提升高度,為5.9m; 冷卻塔 的進水壓力(pa),取37.5kpa; 水 的密度,kg/m; 重力加速度,=9.81m/s 冷卻水泵 的揚程為: m 綜上計算,本次采用上海博禹臥式單級雙

14、吸離心泵swb150-260三臺并聯供水swb150-260離心水泵性能參數如下表:型 號流量q m/h揚程h(m)功率(kw)swb150-2602002218.52.7 分水器與集水器設計計算 已知該制冷循環系統中單臺制冷機獨自送冷凍水到分水器,因此循環量為182m/h,計算分水器 的入水管徑為: 186.2mm 取標準管徑200mm 計算集水器出水管徑(集水器出水管為一根): 取標準管徑250mm 分水器出水管徑應與集水器入水管徑一致,公式如下: d計算所需 的管徑,mm; g水 的流量,m/h; 水 的經濟流速,取1.5-2.5m/s; 分水器出水管徑與集水器入水管徑計算: d= mm

15、, 故取d=200mm 泄水管按傳統方式選取dn40 軟化水管進水管徑選取dn40 根據表:相鄰管管徑dg (mm)40506580100125150200250兩相鄰管中心間距(mm)270290310330360390420500600 其中分水器 的總進水管與泄水管裝在分水器下部,其確定分水器 的長度及管徑徑: l=500+500+500+500+500=2500mm 由于工程實際中分水器 的尺寸一般要比最大管徑大2-3倍,故取分水缸 的管徑為400mm 確定集水器 的長度及管徑: 集水器比分水器少一根出水管,但是多一根接軟水箱箱 的軟水管,管徑為40mm,故集水器 的長度為 l=600

16、+500+500+500+270=2370mm管徑與分水器相同,取400mm2.8 膨脹水箱配置與計算2.8.1 膨脹水箱 的容積計算根據v=,其中=30 v=130000/1000=30 m則v=0.00063030=0.54m2.8.2 膨脹水箱 的選型對應采暖通風標準,查得膨脹水箱 的尺寸如下:表8 膨脹水箱性能參數水箱形式圓形型號3公稱容積0.5 m有效容積0.54m外形尺寸(mm)內徑(d )900高 h1000水箱配管 的公稱直徑dn溢流管40排水管32膨脹管25信號管20循環管202.9 配管保溫與防腐 2.9.1 制冷機房主要管道配管 冷凍水管: 本設計 的冷凍水總循環量為36

17、4m/h,單管循環水量為182m/h,根據以上分集水器 的計算,冷凍水 的循環管為200mm對于各個進入制冷機 的冷凍水管道 的尺寸,由于各臺制冷機 的循環水量為182m/h,且hx300螺桿機組 的蒸發器 的接管尺寸為dn150故暫且選dn150 的管徑校核計算: m/s 通過計算可知,流速過高,不符合要求,故選擇200mm 的鋼管作為冷凍水進出水管 冷卻水總管: 冷卻水 的循環量為在系統中 的總量為436m/h計算冷卻水 的管道直徑為: mm 冷卻水系統 的總循環管徑為300mm冷卻水支管: mm冷卻水支管管徑為200mm冷卻水泵: mm選取管徑150mm冷凍泵: mm選取管徑150mm

18、2.9.2 管道保溫 本次設計中 的保溫部分主要是冷凍水管 的保溫,而冷卻水管不需要做保溫設計查空調供冷管道最小保冷厚度表;地下機房供冷管道最小保冷厚度(mm)保冷位置柔性泡沫橡塑管殼板玻璃棉管殼類地區類地區類地區類地區管徑厚度管徑厚度管徑厚度管徑厚度地下機房15501915402515402515402565802250802850150301002510032503020035 根據以上表格,綿陽地區屬于類地區,本次采用離心玻璃棉為保冷材料,故對于冷凍水管道 的保冷層厚度取:大于200mm 的管徑保冷層厚度為35mm;在50150 的管道 的保冷層厚度為30mm2. 9.3 管道防腐 本次

19、設計對于管道 的仿佛主要采用刷兩遍紅丹防銹漆,紅丹防銹漆性能好,易涂刷,涂膜有較好 的堅韌性防水性和附著力,且能起陽極阻蝕劑作用第三章 熱源工程設計說明3.1. 熱源設備類型在中央空調,特別是在高層民用建筑中央空調所用熱源中,熱水 的使用是最為廣泛 的首先,熱水在使用 的安全性方面比較好,其次,熱水與空調冷水 的性質基本相同,傳熱比較穩定在空調系統中,許多時候采用冷熱盤管合用 的方式(即常說 的兩管制),可以減少空調機組及系統 的造價,同時也給運行管理及維護帶來了一定 的方便提供空調熱水 的鍋爐按其使用能源 的不同,主要分為兩大類:(1)電熱水鍋爐 電熱水鍋爐 的優點是使用方便,清潔衛生,無排

20、放物,安全,無燃燒爆炸危險,自動控制水溫,可無人值守但其使用目前受到公共建筑節能設計標準(gb50189-2005) 的限制除了符合下列情況之一外,不得采用電熱鍋爐電熱水器作為直接采暖和空氣調節系統 的熱源: 電力充足供電政策支持和電價優惠地區 的建筑; 以供冷為主,采暖負荷較小且無法利用熱泵提供熱源 的建筑; 無集中供熱與燃氣源,用煤油等燃料受到環保或消防嚴格限制 的建筑; 夜間可利用低谷電進行蓄熱且蓄熱電鍋爐不在日間用電高峰和平段時間啟用 的建筑; 利用可再生能源發電地區 的建筑; 內外區合一 的變風量系統中需要對局部外區進行加熱 的建筑(2)燃氣燃油熱水鍋爐 燃氣燃油熱水鍋爐 的初投資比

21、電熱水鍋爐略高,但運行費用低其缺點主要是,第一安全性差,特別是燃氣鍋爐燃氣 的泄漏會造成工作人員中毒,遇明火會產生燃燒爆炸,因此,燃氣鍋爐應有單獨房間與用電設備,如水泵分隔開,并應有良好 的通風供燃氣燃燒和稀蝕機房空氣中 的燃氣濃度同時還應設泄漏報警器和氣體滅火裝置運行中還應有人員值守第二,燃氣燃油熱水鍋爐有170180 的高溫排煙,需建筑考慮排煙豎井,從合適 的地方排煙至室外這是建筑工種最感麻煩 的地方燃氣燃油熱水鍋爐 的額定熱效率不應低于89% 燃氣燃油熱水鍋爐房單臺鍋爐 的容量,應確保在最大熱負荷和低谷熱負荷時都能高效運行 鍋爐臺數不宜少于2臺,當中小型建筑設置1臺鍋爐能滿足熱負荷和檢修

22、需要時,可設1臺該設計選擇電熱水鍋爐提供空調熱水 的鍋爐3.2 熱水供應溫度空調用熱水水溫 的決定與空調設備使用 的性質及工程地點有一定 的關系目前空調設備大致有兩類,一類是用于全空氣系統 的空調機組,包括新風空調機組;另一類就是用于空氣水系統中 的風機盤管機組從這兩類機組 的結構上看,前者通常能承受較高 的熱水溫度,而后者因其結構緊湊,加上安裝位置所限,散熱能力是有限 的水溫過高時,其機組內部溫度有可能過高,對內部元器件,如電機等會產生一定 的影響因此,一般來說,空調機組可采用較高 的熱水供回水溫度(95/70);而風機盤管機組則采用較低 的熱水供回水溫度(60/50)現有風機盤管通常 的供

23、熱能力也都是以供水溫度60為標準工況進行測試 的雖然也有一些廠商開發了用于高溫熱水 的風機盤管,但實際工程中應用較為少見工程所在地區 的地理位置也與熱水溫度有關,尤其是對于處理新風 的空調機組而言,過低 的熱水溫度對于寒冷地區空調機組內 的盤管有發生凍裂 的危險,這是應值得重視 的這種情況下可采用不同溫度 的熱水分別用于空調機組和風機盤管,但這樣做 的結果是使設計變得復雜化,系統初投資增大,對施工和管理維護都會帶來一些困難就目前 的實際情況來看,華北及其以南 的大部分地區,風機盤管與空調機組采用同一熱水溫度,即以風機盤管 的適應性來決定水溫是完全可行 的本設計采用較高 的熱水供回水溫度(95/

24、75)3.3 鍋爐型號及臺數 的選擇 3. 3.1 鍋爐選型分析 由于本次設計建筑熱負荷為1012kw kw要求 的是95/75 的高溫供回水,而總負荷為1012kw1.05=1062.6kw, 本次先采用熱負荷及需用燃油量來估算值來選擇鍋爐 的型號根據參考各種燃油熱水鍋爐 的型號,選擇方案為: 選定cwns0.7-95/75-y(q)鍋爐兩臺,額定供水溫度95,回水溫度75,鍋爐熱效率為91%,其他具體參數如下: 規格熱功率進出水口徑煙道帽口徑污水排泄口徑額定蒸發量3000mm1680mm1880mm0.7mw/h80mm100mm32mm20t/h 3.4 鍋爐補水量及水處理設備選擇3.4

25、.1 鍋爐設備 的補給需水量 t/h 式中:給水管網泄露系數,取1.03d 鍋爐房額定蒸發量,t/h;gn 合格 的凝結水回收量(t/h),此處采用蒸汽換熱器,凝結水回水率接近100%; 設備和管道漏損,%,可取0.5%;ppw 鍋爐排污率,取10%對于補水量為: =22.76t/h 3.4.2 給水泵選擇 給水泵臺數 的選擇,應能適應鍋爐放全年負荷變化 的要求本鍋爐房擬選用兩臺電動給水泵1) 總流量應大于1.122.76t/h,即大約為25t/h,所以每臺給水泵 的流量應該大于12.5t/h給水泵 的揚程可按下式計算: kpa 式中:p 鍋爐工作壓力,mpap 安全閥較高啟始壓力比工作壓力

26、的升高值,因鍋爐額定蒸汽壓力為1.25 mpa,取0.04 mpa,h 附加壓力,50100 kpa 故水泵揚程:h=1.1100(1.25+0.04)+0.1=143 m故水泵揚程要大于143m現選用21/2gc-66型給水泵兩臺:21/2gc-66型給水泵性能參數:流量:q=12.5m/h揚程:h=150m功率:n=22kw 3.4.3 給水箱 的確定選擇 給水箱 的作用有兩個:一是軟化水和凝結水與鍋爐給水流量之間 的緩沖,二是給水 的儲備給水箱 的體積,按鍋爐 的補給水量20t/h設計,水箱總容積在1/21d故本次選擇方形凝水箱1個凝水箱公稱容積10m,有效容積11.10m尺寸 長寬高(

27、mm):300020002000,重量1847.5kg 3.4.4 鍋爐排污量計算 根據工業鍋爐設計手冊規定,蒸汽鍋爐 的給水和鍋水水質標準為:給水懸浮物 5mg/l給水總硬度 0.03mmol/l給水ph值 7鍋水總堿度 6-24mmol/l鍋水溶解固形物 3500mg/l溶氧量 0.1mg/l原水硬度不符合給水要求,必須進行水質處理按堿平衡率計算鍋爐 的排污率: =3.64%按鹽平衡率計算鍋爐 的排污率: =2.06%因為均小于10%,所以不需要除堿根據原水水質情況,采用無頂壓固定床逆流再生鈉離子交換系統交換劑采用0017(732)樹脂 鍋爐排污量通常通過排污率來計算排污率 的大小,可由堿

28、度和含鹽量 的平衡關系式求出,取其兩者 的最大值在上面“軟化系統選擇”中已經計算了由堿度和含鹽量 的平衡關系式求出 的排污率,其值小于10%,僅在3-4%之間,所以,鍋爐排污率取4%故重新計算排污水量 3.4.5 軟水設備選擇所需軟水補給量:在采暖季節取得最大值:=2.76t/h 故選擇lnn-350/1型無頂壓固定床逆流再生鈉離子交換器兩臺公稱直徑350mm,工作壓力小于0.6mpa,出力1t/h,工作樹脂層高1200mm,再生好鹽量11kg3.4.6 水缸選型計算 分水缸管徑計算 已知熱水管網 的循環水量為284.3t/h,計算分分水缸 的管徑為: 0.224m 取標準管徑250mm 分水

29、缸長度計算 此分水缸主要設置,采暖進水管兩根,采暖供水管兩根,泄水管 進水管:d= mm,故取d=150mm 采暖供水管:d=mm,故取d=150mm 泄水管:d=40mm 根據表:相鄰管管徑dg (mm)40506580100125150200250兩相鄰管中心間距(mm)270290310330360390420500600分水器 的管長: l=420+420+420+420+420=2100 mm由于工程實際中分集水缸 的尺寸一般要比最大管徑大2-3倍,故取分水缸 的管徑為400mm3.5 鍋爐房主要管道設計 管道設計說明 本設計中,主要 的管道有:熱水供水管道,熱水回水管道,排污管,軟水管管段中 的流體流速為水取1-5m/s, 計算管徑 的公式為: d要計算 的管徑;m m管內流體 的流量; v流體流速;m/s 供水管道由兩根管供水,每一根水量為20t/h 計算供水管 的管徑為: 故供水管 的管徑取50mm 的鋼管回水管只有一根,計算回水管管徑故回水管