空调制冷技术设计

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 1设计概况1.2设备选择1.制冷量的选择1.制冷机房负荷1. HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 制冷系统设计工况2. HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 制冷机组2. HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 冷却塔3. HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 膨胀水箱4. HYPERLINK l bookm

2、ark13 o Current Document 3制冷机房布置4. HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 制冷机房的技术要求 5. HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 制冷机房的建筑布局要求 5. HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 制冷机房的设备安装设计 .6. HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 制冷设备的隔振与降噪6. HYPERLINK l bookmark23 o Current Documen

3、t 防腐与保温6.4水力计算7.水泵选择7.冷却水泵7.冷冻水泵 9.补水泵 1.0 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 管径选择1.1冷却水管1.1冷冻水管1.2补水水管1.25其他辅助设备的选择与计算 1.3膨胀阀的选择1.3 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 贮液器的选择计算.13 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 油氨分离器的选择计算 1.3 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 气液分离器的选

4、择计算1.3 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 集油器的选择计算.13 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 不凝性气体分离器的选择计算 1.4 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 其余辅助设备1.4 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 总结1.4 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 参考文献1.41设计概况制冷机房所在地：重庆市星级宾馆冷冻水供回水温度：供

5、水温度 7C,回水温度12C冷却水：自来水最高温度28 C冷冻水输送高度：4 m空调用户所需水头：5mH20制冷机房与空调机房相距：20 m建筑：层高3.5 m、面积15000 m2室外气象资料：最热月室外空气平均温度28.4C最热月室外空气平均露点温度22.1C夏季主导风向：西南湿球温度：26C夏季室外平均风速：2.8 ms夏季的大气压力：P=998.5Mbar2设备选择2.1制冷量的选择制冷量：本建筑物的总建筑面积为15000m2,根据空气调节技术书中国 内部分建筑空调冷负荷指标的统计值查的：酒店的冷负荷指标(W/m2 ) ： 160-250 W/m2。国内部分建筑空调冷负荷指标的统计值

6、中注明：当建筑物的总建筑面积 在小于5000m2取上限值,大于10000m2时，取下限值。按建筑空调冷负荷指标 确定的冷负荷即是制冷剂容量，不必再加系数。所以，在此我们选用160W,m2。 2.2制冷机房负荷本设计用户的空调冷负荷：Q=2400 kWQ 二中 0 1 10% (2-1)Q = ：，o 1 10% =2400 1 10% =2640kW2.3制冷系统设计工况冷却水进出口温度：tw1 =28C进出口温度：Y =5C冷凝温度：tk =tw1 10C =38C冷冻水进出口温度：3=12进出口温度：,T =5C蒸发温度：t0 =t2 -3C =4C冷凝器热负荷Qk由 冷凝温度：tk =3

7、8C审=1.08冷却水出口温度：tw2=33C冷冻水出口温度：t2=7C蒸发温度：t0=7CQk =2 Q(2-2)Qk =Q =1.08 2640 = 2851.2kW制冷机组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。选两台制冷机组，则一台机组冷凝器热负荷为：Qk =0.5Qk -1425.6k

8、W一台机组蒸发器热负荷为：Qo =0.5Q =1320kW选两台XZ -145螺杆式水冷机组。制冷量1450kW制冷剂R22压缩机型式：半封闭螺杆压缩机，输入功率 290kW 冷凝器：进出水管接口尺寸 DN200水流量300m3/h 蒸发器：进出水管接口尺寸 DN100水流量200m3/h 外形尺寸：长 侬 =5000 mm 2460 mm 2500 mm冷却塔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，具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

9、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“一塔对一机”不

10、设置备用冷却塔。冷却塔冷却水量：L=1.2 Li=1.2 300=360m7h进水温度：tw2=33C出水温度：tW1=28C 湿球温度：tw=26C 选才? DBNL 3-400低噪音型逆流冷却塔电机功率：26kW冷却水量：400m3/h水温P1: & = 5C外形尺寸：高：4450mm直径：3580 mm自重：5610kg运行重量：12370kg膨胀水箱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，按各个并联接管 的总流量

11、通过筒身时的断面流速确定，并应大于最大接管开口直径的2陪。按经验公式计算，D= (1.5-3.0) dmax, dmax为各支管中的最大管径。水箱容积：Vp =二、T *VS(2-3)口 -水的体积膨胀系数0.0006L/CT-最大水温变化值5 cVs -系统内水容量本设计采用的是开式膨胀水箱，具有效容积Vp =0.0006 5150000.7=31.5L=0.0315m3 p一般的膨胀水箱有效容积为0.5-1.0m3,此系统的膨胀水量较小。则本系统的膨胀水箱有效容积可取0.5m3。那么膨胀水箱的选择见表2-1表2-1膨胀水箱参数水箱形式型号公称直径3 m有效容积外形尺寸mm水箱配管的公称直径

12、mm水箱自重kg长宽高溢流管排水管膨胀管信号管循环管方形10.50.6190090090040322520201563制冷机房布置制冷剂房布置在夏季主导风向的下风侧，房高3.5m,每小时不少于3次的自然通风。空调制冷站应该靠近冷负荷中心，可以设置在建筑物的地下室、设备层或屋 顶上。当由于条件所限不宜设在地下室时， 也可设在裙房中火与主建筑分开独立 设置。制冷机房的技术要求(1)制冷机房应有良好的通风，以便排出冷水机组、变压器、水泵等设备运 行时产生的大量余热、余湿。(2)机房应考虑噪声与振动的影响。冷水机组的噪声，不管是电动型机组或澳化 锂吸收式机组，一般均在 80dB (A)以上。若主机房在

13、地面上，噪声会通过窗 户、门缝通风口等隔声薄弱环节向外传出， 即使主机房位于半地下室，噪声也会 通过采光窗户传出去。止匕外，冷水机组以及水泵的振动都会通过建筑物围护结构 向室外传递。所以，必须重视噪声与振动对建筑物外部与、内部环境的影响，事 先应做出影响评估，施工时采取有效的减振、降噪措施。(3)机房应有排水措施。机房中的许多设备在运行、维修过程中都会出现排水或 漏水现象。为使机房内保持干燥与清洁，应设计有组织排水。通常的做法是在水 泵、冷水机组等四周做排水沟，集中后排出。在地下室常设集水坑，再用潜水泵 自动排水。制冷机房的建筑布局要求机房面积、净高和辅助用房等应根据系统的集中和分散、冷源设备

14、类型等设置。(1)机房面积的大小应保证设备安装有足够的间距和维修空间。同时，机房面积 大小的确定，应了解机房不同时期的发展规划，考虑机房扩建的余地。(2)制冷机房的净高应根据制冷机的种类和型号而定，机房高度应比制冷机 高出1-2m。一般来讲，对于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控 制在3-4.5m；对于离心式制冷机，大中型螺杆式制冷机，其机房净高控制在 4.5-5.0m,对于吸收式制冷机原则上同离心式制冷机，设备最高点到梁下不小于 1.5m,设备间的净高不应小于3m。(3)大、中型机房内的主机宜与辅助设备及水泵等分区布置，不能满足要求 的应按设备类型分区布置。大、中型机房内应设置值班

15、室、控制间和卫生设施以 及必要的通信设施。制冷机房的净高(地面到梁底)应根据制冷剂的种类和型号确定。制冷机房的设备安装设计空调制冷站的设备布置和管道连接， 应符合工艺流程，流向应通畅，连接管 路要短，便于安装，便于操作管理，并应留有适当的设备部件拆卸检修所需要的 空间。尽可能使设备安装紧凑，并充分利机房的空间，以节约建筑面积，降低建 筑费用。管路布置应力求简单、符合工艺流程、缩短管线、减少部件，以达到减 少阻力、泄漏及降低材料消耗的目的。设备及辅助设备(泵、集水器、分水器等) 之间的连接管道应尽量段儿平直，便于安装。制冷设备间的距离应符合要求。制冷设备的隔振与降噪(1)机房冷水机组、水泵和风机

16、等动力设备均应设置基础隔振装置，防止和减少 设备振动对外界的影响。通过在设备基础与支撑结构之间设置弹性元件来实现。(2)设备振动量控制按有关标准规定及规范执行，在无标准可循时，一般无 特殊要求可控制振动速度 10mms (峰值)，开机或停机通过共振区时 “15mm/s o(3)冷热源设备、水泵和风机等动力设备的流体进出口，宜采用软管同管道 连接。当消声与隔振要求较高时，管道与支架间应没有弹性材料垫层。 管道穿过 维护结构处，其周围缝隙，应用弹性材料填充。防腐与保温(1)为了保证机房设备，管道和附件的有效工作年限，机房金属设备、管道和附 件在保温前必须将表面清除干净，涂刷防锈漆或防腐涂料作防腐处

17、理。(2)如设计没有特殊要求，应符合：明装设备、管道和附件必须涂刷一道防腐 漆。两道面漆。如有保温和防结露要求应涂刷两道防锈漆；暗装设备、管道和附 件应涂刷两道防锈漆。防腐涂料的性能应能适应输送介质温度的要求；介质温 度大于120c时，设备、管道和附件表面应刷高温防锈漆；凝结水箱、中间水箱 和除盐水箱等设备的内壁应刷防腐涂料。防腐油漆或涂料应密实覆盖全部金属 表面，设备在安装或运输过程被破坏的漆膜，应补刷完善。根据上述制冷机房布置原则，进行制冷机房布置，冷却塔放置在机房屋顶。设备及管道具体布置情况见图样冷冻水供、回水管，分水器，集水器，冷冻水系统的阀门选用柔性泡沫橡塑 材料保温。DN100及以

18、上的，保温层厚度为 25mm；DN65-DN80的，保温层的厚度为 22mm； DN50及以下的，保温层的弧度为 19mm。 保温结构严格按照国家标准图集制作。4水力计算水泵选择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。冷却水泵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，

19、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。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

20、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飞。（4）水泵的出水管上还应装有压力 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。冷却水泵扬程：Hp1 =hfhd hm hs h0 hn(4-1)hf , hd-冷却水管管路系统沿程阻力和局部阻力约为5mH2。hm冷凝器阻力约为5mH 2Ohs-冷却塔中水的提升高度约为2mH 2。ho-冷却塔喷头喷水压力约

21、为5mH2。hn-回水过滤器阻力约为4mH2。支安全系数取1.2总扬程：Hi = Hpi(4-2)H1=1.2X (5+5+2+5+4) =25.2mH2O水泵水流量：L1 = 1.3 Qk 1.163 t (4-3)Li= (1.3 1425.6) / (1.163 5) =318.7m7h1.3-附加系数水泵功率：N1 = L1 H1 r 100 nl n2 (4-4)N尸(318.7 25.2 1) / (1000.8 汉)=100.4kWr-水的比重(1kg/L)n1-水泵效率 取0.8n2-传动效率取1选择三台(二用一备)IS系列型号为KTZ200-150-315水泵见表4-1表 4

22、-1 KTZ200-150-315 水泵参数型号流里扬程效率转速功率kW电机型汽蚀进出口mhmr/min轴功率电动机功率号余量直径mmKTZ200-150-3153203280%1480130150225M-42.5150/1254.1.2冷冻水泵冷冻水系统分类：按循环方式，冷冻水系统可分为开式循环系统和闭式循环 系统（1）开式循环系统的下部设有回水箱（或蓄冷水池），它的末端管路式与大 气相通的。空调冷水流经末端设备（例如风机盘管机组）释放出冷量后，回水靠 重力作用集中进入回水箱或蓄冷水池，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器， 经重新冷却后的冷水被输送至整个系统。具特点是：水泵扬程高，输送耗

23、电量大； 循环水易受污染，水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤想 象；该系统与蓄冷水池连接比较简单。（2）闭式循环系统的冷水在系统内进行密 闭循环，不与大气接触，仅在系统的最高点设膨胀水箱（其功用是接纳水体积的 膨胀，对系统进行定压和补水）。其特点：水泵扬程低，仅需克服循环路阻力， 与建筑物总高度无关，故输送耗电量小；循环水不易受污染，管路腐蚀程度轻； 不用设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱的补水。冷冻水泵的选择，要选有备用水泵，在本设计中选用两台运行冷冻水泵， 一 台备用水泵。对于大多数多层和高层建筑来说，空调冷冻水系统主要为闭式循环系统， 冷 冻水泵的流量较大，

24、但扬程不会太高。据统计，一般情况下， 20层以下的建筑 物，空调冷冻水系统的冷冻水泵扬程大多在 16-28mH2O ,乘上1.1的安全系数后最大也就是30mH20。本设计的建筑为酒店，具建筑总面积为 15000m2,属 于20层以下的建筑物，所以我们的冷冻水泵的扬程由计算选择。冷冻水泵扬程：Hp2 =hf 1% hm 1% 二 儿 1% （4-5）hf, hd-冷冻水管管路系统沿程阻力和局部阻力约为5mH2。hm-蒸发器阻力约为5mH 2。hs-末端设备(风机盘管)阻力约为5mH2。ho-空调用户所需压头约为5mH2。hn-回水过滤器阻力约为4mH2。儿-冷冻水输送高度约为4mH2。支安全系数

25、取1.2总扬程：H2 = oHp2(4-6)H2=1.2X (5+5+5+5+4+4) =33.6mH2O水泵水流量：1_2 =1.3 Qo 1.163：T (4-7)1.3父13203,L2 = =295.1 m3/h1.163x5水泵功率：N2 = (L2MH 2 M r y(100M n1 M n2 ) (4-8)2295.1父33.6父1八N 2 =123.9 kW1000.8X1选择三台(二用一备)IS系列型号为KTZ200-150-315水泵见表4-2表 4-2 KTZ200-150-315 水泵参数型号流里扬程效率转速功率kW电机型号汽蚀余量进出口直径mmm3/hmr/min轴功

26、率电动机功率KTZ200-150-3153003280%1480130150225M-42.5150/1254.1.3补水泵补水泵扬程：Hp3 =hf +hd +hc(4-9)10约为5mH2。hf ,hd-补水管管路系统沿程阻力和局部阻力hc系统最局点距补水泵接管处垂直距离4 mH2。外 安全系数取1.1总扬程：H2 = oHp3(4-1O)H2=1.1 义(5+4) =9.9mH2O补水泵水流量：L3 =0.3L2(4-11)L3=0.3 295.1=88.53m3/h水泵功率：N3 二:i,L3 H3 r 100 n1 n2 (4-12)N3= (88.53 9.9 1) / (100X

27、0.8 1) =11kW4.2管径选择(4-13)L m3 h 0.785 3600 V m s(V 取 11.5m/s)管径小于DN100时水流速度小于1m/s；管径大于DN100时水流速度大于1m，s4.2.1冷却水管在冷冻水系统的运行过程中，为了减少管道的能量损失，防止冷冻水管道表 面结露以及保证进入空调设备和末端空调机组的供水温度，冷冻水管道及其附件 应采用保温措施。空调制冷站内，冷冻水系统的供、回水管，分水器，集水器， 阀门等，均需用保温材料保温。本设计的冷冻水系统为闭式系统，根据管径和流速推荐值进行试算，从而确 定出冷冻水系统各管段管径的大小。根据已经选定的冷水机组中可以知道冷冻水

28、 出口水管管径，冷水机组冷冻水出口流量597.6m3/h11单管管径Di =Li,0.785 3600 V(4-14)318.70.785 3600 1.5=0.274m =274mm取 DN300合流管管径D2 =2Li0.785 3600 V(4-15)2 318.7D2=0.388m=388mm 0.785 3600 1.5取 DN4004.2.2冷冻水管单管直径 295.1m3： h533.3D3 =L20.785 3600 V(4-16)295.1, 0.785 3600 1.5=0.264m =264 mm取 DN300合流管管径D4 =2L,0.785 3600 V(4-17)D

29、 =2 父 295.14 - 0.785 3600 1.5=0.373m =373 mm取 DN4004.2.3补水水管D50.785 3600 V 叫c88.53D5=0.145m =145mm. 0.785 3600 1.5取 DN150水管选择低压焊接、镀锌钢管(GB 3091-93)125其他辅助设备的选择与计算膨胀阀的选择由于该制冷系统属于小型氨制冷系统，毛细管做节流阀，它具有结构简单， 安装方便的优点，但不能根据工况调节流量，在它之前再加一电磁阀即可弥补这 个缺点。根据经验选毛细管选用1.2mm内径，长为0.6m无缝钢管，电磁阀选用 DC80 型。贮液器的选择计算贮液器的容积按制冷剂循环量进行计算，但最大贮存量应不超过每小时制冷剂总 循环量的1/31/2。同时，应考虑当环境温度变化时，贮液器内的液体制冷剂因 受热膨胀造成的危险，鼓其贮存量一般不超过整个容积的70%80%。贮液器的容积按下列公式计算：11 qmVR, 八V =() x 3600 ( 5-1)32= 0.40.0923 1.7 0.0010.7533600 =0.3m由配套的ZA-0.5B可知其容积为：0.5m3 0.3m3满足要