综合管网课程设计计算说明书

1、北京某武警部制冷系统管网课程设计计算说明书 学院：北京建筑大学 环能学院 班级： 动力111 姓名： 李鸣昊 学号： 成绩： 目 录1原始资料1.1建筑资料1.2北京市室外设计参数1.3室内设计参数1.4建筑物冷负荷1.5方案设计2制冷机组的选型2.1确定机房的总制冷量2.2制冷机组选择原则2.3制冷机台数和型号2.4制冷机房布置3冷却水系统设计3.1冷却塔选型原则3.2冷却水量的确定3.3冷却塔型号、台数的确定3.4冷却水泵型号、台数的确定3.5冷却水水处理设备的确定4冷冻水系统设计4.1冷冻水系统分类4.2系统形式确定4.3冷冻水泵型号、台数的确定4.4膨胀水箱选型4.5冷冻水水处理设备的

2、确定5设备的隔振与降噪6主要参考资料综合管网课程设计说明书1原始资料1.1建筑资料本设计任务系以北京某武警部为对象的空调系统设计，该层总建筑面积1990平方米，空调面积1272平方米。1.2北京市室外设计参数北纬39°48东经116°28夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度33.6026.3029.10夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)2.204999871.3室内设计参数参数夏季温度一般房间25大堂、过厅室内外温差10相对湿度%5565风速m/s0.15v0.301.4建筑物冷负荷假设每层冷负荷相同：Q=149KW

3、×12层=1788KW1.5方案设计该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。经冷水机组制冷后的7的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分水器分别送往旅馆的各个区域，经过空调机组后的12的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。 从冷水机组出来的37的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温后再返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。 考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备补水系统，软化水系统，全程水处理系统等附属系统。2制冷机组的选型2.1确定机房的总制冷量以风机盘管为末端装置，冷冻

4、水温度为7，空调回水温度为14，实际制冷量为1788KW，冷却水系统选用冷却塔使用循环水。 制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算：式中 ：制冷系统的总制冷量（KW）用户实际所需要的制冷量（KW）A冷损失附加系数。一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174KW时，A=0.150.20；当空调制冷量为1741744KW时，A=0.100.15；当空调制冷量大于1744KW时，A=0.050.07；对于直接供冷系统，A=0.050.07。2.2制冷机组选择原则2.2.1要合理选定机型和台数，须考虑以下因素或原则。 （1）建筑物的冷负荷大

5、小，全年冷负荷的分布规律； （2）当地的水源(包括水量、水温及水质)、电源和热源(包括热源性质、品位高低)情况； （3）初投资和运行费用； （4）冷水机组的特性(包括性能系数、尺寸大小、调节性能、价格、冷量范围及使用工质等)。2.2.2选择冷水机组时，除了考虑上述原则外，还应注意以下几点：（1）台数一般以选用24台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台，机组之间要考虑互为备用和切换使用的可能性；（2）同一机房内可选用不同类型、不同容量的机组搭配的组合方案，以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高，调节性能较好，能保证部分负荷下能高效运行的机组；（3）对有

6、合适热源特别是有余热或废热的场所或电力缺乏的场所，宜采用吸收式冷水机组；（4）从能耗、单机容量和调节等方面考虑，对于相对较大负荷（如2000kw左右）的情况，宜采用溴化锂吸收式冷水机组；选择空调用蒸气压缩式冷水机组时，单机名义工况制冷量大于1758kw时宜选用离心式；制冷量在1054-1758 kw时宜选用螺杆式或离心式；制冷量在700-1054 kw时宜选用螺杆式；制冷量在116-700 kw时宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116活塞式或涡旋式。2.2.3各类制冷机组特点制冷系统机组化是现代制冷装置的发展方向。制冷机组就是将制冷系统中的全部或部分设备在工厂组装成一个整体，为用户提供所需要的

7、冷量和用冷温度。制冷机组不但结构紧凑，使用灵活，管理方便，而且质量可靠，安装简便，能缩短施工周期，加快施工进度，深受广大工程技术人员和用户的欢迎。活塞式冷水机组适用于中、小型空调制冷系统中。其结构紧凑、占地面积小、操作简单，单机容量小，运动部件多，使用寿命不长。螺杆式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量较大、运行可靠、能量调节方便，润滑油系统复杂。离心式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量大、运行可靠、能量调节方便，变工况适应能力不强，易发生喘振现象。2.3制冷机台数和型号根据以上标准，宜取用2台机组、两者容量相同，所以每台容1877.4/4=470kw，则可选择螺

8、杆式机组。开启式、封闭式、半封闭式螺杆压缩机的比较序号项目开启式封闭式半封闭式备注1单机COP值单机COP较高4.65.6，但机房降温需消耗额外的能量较低4.65.2较低4.65.22可维修性方便维修不方便维修，如需维修则需破坏压缩机外壳。维修之前不方便维修打价方便维修3系统泄漏因为电机与压缩机用轴传动，故机组内的冷冻机油和冷媒不可避免的产生泄漏问题，需经常添加冷媒和冷冻机油。因电机和压缩机在一个壳体内，不存在泄露问题因电机和压缩机在一个壳体内，不存在泄露问题4是否需要轴封需要不需要不需要是否存在轴对中的问题开启式压缩机由于电机轴与压缩机轴温度不同造成不同膨胀量而引起轴不对中、破坏轴封的问题不

9、存在不存在5主机房降温处理措施因为开启式压缩机的电机冷却是靠空气冷却，电机散发的热量全部散入到主机房，考虑到机组的运行和操作人员的原因，故主机房必须做降温和通风处理。如550RT的机组输入功率370KW，电机效率90%，则发热量为37KW，需要给机房配置一台15HP的空调来降温只需要做普通的通风处理，以供给新风只需要做普通的通风处理，以供给新风6电机冷却方式空气冷却，效率不稳定，不稳定且电机容易污损封闭型电机采用独立的制冷剂回路冷却电机，效率高而且电机工作温度低而稳定，更好地保证了机组的稳定性，延长了电机寿命, 同时根本解决了困扰开启式电机的漏油、漏氟和轴不对中等一系列问题封闭型电机采用独立的

10、制冷剂回路冷却电机，效率高而且电机工作温度低而稳定，更好地保证了机组的稳定性，延长了电机寿命, 同时根本解决了困扰开启式电机的漏油、漏氟和轴不对中等一系列问题8对电网的冲击启动电流大，对电网冲击大，需用户增加价格昂贵的软启动或变频装置来降低对电网的冲击启动电流小，对电网冲击小启动电流小，对电网冲击小9运转噪音因电机外露，噪音大噪音较小噪音小10在市场上所占份额非主流产品，市场上只有1到2家做非主流产品，市场上只有1到2家做主流产品，占市场80%以上综合考虑经济制冷要求、选用的制冷工质运行管理及对制冷量调节、噪音等方面的因素，本制冷系统选用半封闭螺杆制冷压缩机。选择美的公司的，型号：C系列水冷螺

11、杆机组。产品特点：1）产品性能优越。结构紧凑、体积小、噪音低、能效比高、寿命长以及操作维护简单；2）产品系列齐全。可为客户量身定做，满足客户各种需求；3）控制系统智能化。人性化的微电脑控制系统，兼具远程控制功能；十大自我保护功能确保安全可靠、无忧运行；4）产品能耗低。采用最先进的工业用第三代双螺杆压缩机，可作四级或无级变容量调节，高效节能。本设计空调总冷负荷为386.35kW，综合考虑，从样本产品中选取两台型号为LSBLG520/M ，本机型适用于冷冻水进出口温度为12/7，冷却水进出水温度为32/37。2.4制冷机房布置制冷机房应该靠近冷负荷中心，可设置在建筑物的地下室、设备层或屋顶上。当由

12、于条件所限不宜设在地下室时，也可设在裙房中与主建筑分开独立设置。制冷机房布置见附图。3冷却水系统设计冷却水系统的作用是将从制冷机吸取的热量散发出去，它主要有冷却塔、冷却水泵、水处理设备和冷水机组冷凝器等设备及管道组成。冷却水系统的分类：可根据供水的方式不同分为直流供水系统和循环供水系统。（1）直流供水系统（也称天然水冷却系统）。自来水、地下水、湖泊、江河和水库中的水对于空调冷却水系统来说，都是优良的冷源，水从水源用泵输送到相关设备中吸收热量。经过设备后，水也不会被污染，可以直接排入下水道或用于农田灌输。直流供水系统全部采用新鲜水一次使用，使用效果好，但水消耗量大，必须在水源充足，水温适宜，排水

13、问题能解决时才能采用。（2）循环供水系统中冷却水反复使用，对水在热交换时吸收的热量，采用凉水装置使其散发，只需补充少量水。3.1冷却塔选型原则冷却塔的作用是为从制冷机吸收出来的冷却水降温，使得冷却水可以循环使用，它有逆流式、横流式、喷射式和蒸发式等四种型，其型号主要依据工作温度条件和冷却水流量来选择。冷却塔的设置位置应通风良好，远离高温或有害气体，避免气流短路以免建筑物高温高湿排气或非洁净气体对冷却塔的影响。同时，也应避免所产生的飘逸水影响周围环境。冷却塔内的填料多为易燃材料，应防止产生冷却塔失火事故。冷却塔的设置位置可分为三种：（1）制冷站设在建筑物的地下室，冷却塔设在通风良好的室外绿化地带

14、或室外地面上。（2）制冷站为单独建造的单层建筑时，冷却塔可设置在制冷站的屋顶上或室外地面上。（3）制冷站设在多层建筑或高层建筑的底层或地下室时，冷却塔设在高层建筑裙房的屋顶上。如果没有条件这样设置时，只好将冷却塔设在高层建筑主楼的屋顶上，应考虑冷水机组冷凝器的承压在允许范围内。冷却塔的补水量包括；蒸发损失、飘逸损失、排污损失和泄漏损失。压缩式制冷可取补水率为循环水量的2%，吸收式制冷可取补水率为循环水量的补水2.5%。补水位置：不设积水箱的系统应在冷却塔的地盘处，此时应要求冷却塔的底盘加高200mm；设积水箱的系统应在积水箱处。冷却塔的台数根据冷水机组的台数确定，一般应与冷水机组的台数相同，即

15、“一塔对一机”不设置备用冷却塔。3.2冷却水量的确定可按下列两种方法中的一种确定冷却塔处理的冷却水量：（1）从已选定的冷水机组参数中，可知每台机组冷却水流量为112m3/h，冷却塔处理的水流量应大于冷水机组的冷却水流量，在此我们在已选定的冷水机组的冷却水流量的基础上，考虑1.2富裕系数，冷却塔设计处理水量为：W=112×1.2=134.4 m3/h。3.3冷却塔型号、台数的确定根据处理水量，以及当地室外湿球温度、水温处理要求，从HLT-横流组合式冷却塔样本中选型，低温型，进塔水温t1=37，出塔水温t2=32，温差t=5。选用四台HLT(CD)-150-5（横流式超低音冷却塔，流量为

16、150 m3/h，温差为5）型冷却塔，不考虑备用，其性能参数见下表：3.4冷却水泵型号、台数的确定冷却水泵的安装要求：（1）当泵房设置在地面上，可用地脚螺栓直接固定在混凝土基础上。如泵房设在楼板上，则可以将水泵安装在减振装置上。当泵房设在高层建筑地下室时，可以不装配地脚螺栓，而在水泵的四角填垫减振器。（2）水泵的进出口管端必须安装橡胶软接头，并且要在进水管上安装过滤器和阀门，在出水管上安装止回阀和闸阀，进出水管必须固定。（3）为使水泵保持最佳运行性能，应在水泵进出口处配装扩散管，以减少阻力损失。扩散管管口的流速应为：吸水管不大于1.3m/s，出水管不大于2m/s。（4）水泵的出水管上还应装有压

17、力表和温度计，以利检测。压力表和温度计应被安装在便于观察和维修的位置上，并注意周围对其测量的准确度有影响的环境条件。管内流速的假定依据DN/mm<250>=250出水管的流速m/s1.52.02.02.5进水管的流速m/s1.01.21.21.63.4.1水泵流量的确定根据选型原则，选择四台冷却水泵，且流量分配比例为25%，25%，25%，25%。从已选定的冷水机组参数中，可知冷却水流量为L=112/h。确定1.1的附加系数，则每台水泵流量L=1.1×112=123.2 m3/h=0.0342m³/s。3.4.2冷却水循环系统水力计算；1.水泵进水管：假定冷却水

18、的进口流速为1.2m/s则机组管径得：取d=200mm，则管段流速为v=1.09m/s。2.水泵出水管：假定冷却水的出口流速为2.0m/s则机组管径得：取d=150mm，则管段流速为v=1.94m/s3.总管管径计算假定冷冻水的出口流速为2.0m/s则总管径得：取d=300mm,则管段流速为v=1.93m/s3.4.3冷却水泵的选择1.水泵流量：冷水机组的冷却水流量为112m3/h，确定1.1的附加系数，则水泵流量L=1.1×112=123.2 m3/h。2.水泵扬程：（开式系统)估算H冷却水泵的扬程H1冷却水系统的沿程H2局部阻力水头损失H3冷凝器内部阻力水头损失（m）,这里取6m

19、（冷凝器水压降52kpa5.2m）H4冷却塔中水的提升高度（m）,这里取3.25mH5冷却塔的喷嘴雾压力水头，常取5mL最不利环路管段的长度；mR环路的经济比摩阻，通常取200400Pa；本次设计取250Pa则=(25.2+4.2+4.51)×250=8477.5Pa=8.4775Kpa 截止阀0.3止回阀DN40502002503003.93.40.10.10.1蝶阀0.10.3变径管渐缩0.1（对应小断面流速）渐扩0.3（对应小断面流速）焊接弯头90°DN801001502000.510.630.720.72水泵入口1.0过滤器除污器水箱接管进水口1.0出水口0.5用到

20、的三通0.1局部阻力公式：P=*v²/2冷冻水系统的局部阻力部件如下；6个碟阀、1个止回阀、2个过滤器、2个焊接弯头、3个普通弯头、4个三通管、1个除污器、水泵入口损失，则6×0.2+1×0.3+2×2.5+2×0.72+3×0.15+4×0.1+1×5+1×1=14.79P=*v²/2=14.79×1000×1.98²/2=28991Pa2.9 m因此冷却水泵所需的扬程：H=H1 + H2 + H3+ H4 =17.15m。所有系统的水泵扬程，均为计算值加10的附

21、加值，所以Hmax=1.1×H=1.1×17.15=19.25m。3.冷却水泵的选择根据以上所得流量和扬程，选择两台（两用一备）IS系列型号为IS80-65-160水泵：水泵型号IS80-65-160单位流量60m3/h扬程29m转速2900r/min效率72%轴功率6.59kW电机功率7.5kW必需汽蚀余量 3.0m泵进出口管径80/65mm泵整机重量44kg3.5冷却水水处理设备的确定水处理设备通常按照管径或流量来选型，水过滤器一般是按连接管管径选定的。连接管的管径应该与干管的管径相同。在选定水过滤器时应重视它的耐压要求和安装检修的场地要求。除污器和水过滤器的前后应该设

22、置闸阀，供他们在定期检修时与水系统切断之用（平时处于全开状态）；安装时必须注意水流方向；在系统运转和清洗管路的初期，宜把其中的滤芯卸下，以免损坏。YTD-F防腐除锈型电子水处理仪主要用于管道的防腐除锈。通过高频电场作用降低水的电导率，阻止电化学腐蚀的进行，有效抑制管道腐蚀，最终在不改变水的生化属性、毫无污染的情况下消除黄锈水，延长管网使用寿命。同时，也具较强的防垢除垢、防锈阻蚀功能，适用于生活用水系统、空调采暖循环水系统等。根据输水管管径和处理水流量120m3/h，从产品样本中选用一台 YTD-125F型号电子水处理器。4冷冻水系统设计冷水机组制备出的冷冻水，由冷水循环泵通过供水管路输送到空气

23、处理设备中，而释放出冷量后的冷水经回水管路返回冷水机组。4.1冷冻水系统分类1.双管制、三管制和四管制系统1)双管制系统夏季供应冷冻水、冬季供应热水均在相同管路中进行。优点是系统简单，初投资少。绝大多数空调冷冻水系统采用双管制系统。但在要求高的全年空调建筑中，过渡季节出现朝阳房间需要供冷而背阳房间需要供热的情况，这时改系统不能满足要求。2)三管制系统分别设置供冷、供热管路，冷热回水管路共用。优点是能同时满足供冷供热的要求，管路系统较四管制简单。其最大特点是有冷热混合损失，投资高于两管制，管路复杂。3)四管制系统供冷、供热分别由供回水管分开设置，具有冷热两套独立的系统。优点是能同时满足供冷、供热

24、要求，且没有冷热混合损失。缺点是初投资高，管路系统复杂，且占有一定的空间。2.开式和闭式系统1)开式水系统与蓄热水槽连接比较简单，但水中含氧量较高，管路和设备易腐蚀，且为了克服系统静水压头，水泵耗电量大，仅适用于利用蓄热槽的低层水系统。2)闭式水系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱。管路系统不易产生污垢和腐蚀，不需克服系统静水压头，水泵耗电较小。3.同程式和异程式系统1)同程式水系统除了供回水管路以外，还有一根同程管，由于各并联环路的管路总长度基本相等，各用户盘管的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀。高层建筑的垂直立管通常采用同程式，水平管路系统范围大时宜尽量采用同

25、程式2)异程式水系统管路简单，不需采用同程管，水系统投资较少，但水量分配。调节较难，如果系统较小，适当减小公共管路的阻力，增加并联支管的阻力，并在所有盘管连接支路上安装流量调节阀平衡阻力，亦可采用异程式布置。4.定流量和变流量系统1)定流量水系统中的循环水量保持定值，负荷变化时可以通过改变风量或改变供回水温度进行调节，例如用供回水支管上三通调节阀，调节供回水量混合比，从而调节供水温度，系统简单操作方便，不需要复杂的自控设备，缺点是水流量不变输送能耗始终为设计最大值。2)变流量水系统中供回水温度保持定值，负荷改变时，通过改变供水量来调节。输送能耗随负荷减少而降低，水泵容量和电耗小，系统需配备一定

26、的自控装置。5.单式泵和复式泵系统1)单式泵水系统的冷热源侧和负荷侧只有一组循环水泵，系统简单初投资省，这种系统不能调节水泵流量，不能节省水泵输送能量。2)复式泵水系统的冷热源侧和负荷侧分别设置循环水泵，可以实现负荷侧水泵变流量运行，能节省输送能耗，并能适应供水分区不同压降的需要，系统总的压力低。但系统较复杂，初投资高。4.2系统形式确定本次设计中，选择风机盘管加独立新风系统来进行不同房间的热湿处理，送风口为可控送风口的双层百叶风口，回风口采用单层百叶。4.3冷冻水泵型号、台数的确定冷冻水泵的选择，要选有备用水泵，在本设计中选用四台运行冷冻水泵，且流量分配比例为25%，25%，25%，25%，

27、。4.3.1冷冻水量的确定可按下列两种方法中的一种确定冷冻水量：（1）从已选定的冷水机组参数中，可知每台机组冷冻水流量为90m³/h，确定1.1的附加系数，则水泵流量L=1.1×90=99m3/h=0.0275m³/s。（2）循环水量公式：式中：蒸发器的热交换热量；水的密度，为1000kg；冷却剂的定压比热，水为4.186 KJ/Kg·；冷冻水的供回水温度。4.3.2系统补水量 系统补水量按循环水量的2%计算：即0.02L=99×0.02=1.98m³/h。4.3.3冷冻水循环系统水力计算管内流速的假定依据DN/mm<250&g

28、t;=250出水管的流速m/s1.52.02.02.5进水管的流速m/s1.01.21.21.61.水泵进水管：假定冷冻水的进口流速为1.2m/s。则单台机组管径：取150mm，则管段流速为v=1.56m/s2.水泵出水管：假定冷冻水的出口流速为1.5m/s则单台机组管径：取150mm，则管段流速为v=1.56m/s。3.总管管径计算：假定冷冻水的出口流速为1.6m/s则总管径：取300mm，则管段流速为v=1.56m/s4.3.4循环水泵扬程计算：（闭式系统）估算1.冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60100kPa。取80 kPa（8m水柱）。2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中

29、单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50 kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200 Pa/m，则磨擦阻力为300×200=60000 Pa=60 kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60 kPa×0.5=30 kPa；系统管路的总阻力为50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa（14m水柱）；3.空调未端装置阻力：末端装置

30、的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在2050kPa范围内。组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45 kPa（4.5水柱）；4.调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时

31、要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa，取40 kPa（0.4水柱）。5.水系统的各部分阻力之和：80 kPa+140kPa+45 kPa+40 kPa=305 kPa（30.5m水柱）6.水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。根据以上所得流量和扬程，选择三台（两用一备）型号为IS80-50-200A型水泵：水泵型号IS80-50-200A单位流量51m3/h扬程34m转速2900r/min效率70%轴功率6.77kW电机功率7.5kW必需汽蚀余量 3.0m泵进出口管径80/50mm泵整机重量48kg4.4膨胀水箱选型膨胀水箱的容积根据系统的水容量和最大的水温变化幅度来确定。它可以容纳水温升高时水膨胀增加的体积和水温降低时补充水体积缩小的水量，同时兼有放气和稳定系统压力的作用。分水器和集水器筒身直径的计算可以用两种方法来计算：（1）按各个并联接管的总流量通过筒身时的断面流速确定，并应大于最大接管开口直径