制冷课程设计Word下载.docx
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3.末端水路分区：
该公共建筑空调末端水系统（即分水器—末端装置—集水器）共分为三路，分别供标准层风机盘管、标准层新风机组和公共部分的柜式空气处理机组，各末端水路的冷量分配比例大约为：
42%（盘管）：
26%（新风）:
32%（公共）。
4.夏季室外气象参数见《室外气象参数》资料集。
（现直录如下）:
南京：
夏季空调室外计算干球温度：
34.8℃，夏季空调室外计算湿球温度28.1℃，累年最热月月平均室外空气温度：
28.2℃，最热月月平均室外空气计算相对湿度：
81%，夏季室外平均风速：
2.6（m/s），夏季最多风向：
SSE；
1.5设计任务
完成南京市某公共建筑空调用冷源工程设计，具体包括：
（1）冷冻站冷负荷总容量大小的确定；
（2）制冷、供冷方案、制冷机排热方案的设计；
（3）制冷机类型的选择及型号、台数的确定；
（4）冷却水系统的设计及计算；
（5）冷冻水系统的设计及计算；
（6）膨胀水箱、分、集水器及保持水质的水处理设备等辅助设备的选择和确定；
（7）制冷设备和管道的保温设计计算；
（8）制冷机房的通风校核。
1.6撰写设计计算说明书。
1.7绘图：
冷冻站平、剖面图，冷却塔平剖面图，冷冻水、冷却水系统原理图。
2、制冷供冷方案确定
2.1制冷方案
根据参考文献[16]空调系统的冷源应首先采用天然冷源。
当无条件采用天然冷源时，可采用人工冷源。
当采用人工冷源时，制冷方式的选择应根据建筑物的性质、制冷容量、供水温度、电源、热源和水源等情况，通过技术经济比较确定。
民用建筑应采用电动压缩式和溴化锂吸收式制冷机组。
因此，本工程拟采用电动压缩式或溴化锂吸收式制冷机组作为本工程的制冷设备。
2.2供冷方案
冷冻水环路：
在制冷机房，经制冷设备产生的7℃冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，通过分水器分成三路：
分别送往公用建筑的标准层风机盘管、标准层新风机组和公用部分的柜式空气处理机组，经过公用建筑的空调末端装置对空气进行冷却去湿处理后，冷冻水升温为12℃的回水，回到集水器，经集水器后通过空调循环水泵（即：
冷冻水泵）升压经回水管返回冷水机组，通过制冷机中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程，产生7℃冷冻水再送出，如此周而复始地循环。
2.3排热方案
按冷凝器的排热方式分，制冷机的排热可分为：
水冷式、空气冷却式、蒸发式和淋激式等。
据参考文献[5]水源充足的地区应采用水冷冷凝器，由冷却塔循环供水；
当干球温度较低，缺乏水源的地区，或不便采用水冷却的中小型制冷系统，可采用风冷式冷凝器；
当湿球温度较低、水源不足的地区，或采用水源热泵系统时，可采用蒸发式冷凝器。
考虑到本冷源设备需要提供的的总制冷量容量比较大，且处于长江流域，水源相对充足，用水冷式冷凝器来排热方案比较合适。
根据冷却水系统设计的基本原则：
冷却水应循环使用，由冷却塔循环供水。
冷却水环路：
从制冷机冷凝器出来的的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔与空气进行热质交换，冷却降温后通过冷却塔回水管经冷却水泵升压返回到冷水机组的冷凝器，在冷凝器中，冷却高压高温制冷剂，冷却水带走制冷剂的排热而升温后再送出如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备定压、补水，电子水处理等附属设备。
3、空调制冷系统的总装机容量的确定及制冷设备的选型
3.1空调制冷系统的总装机容量
空调冷源设备需要提供的的总供冷量（即制冷系统负荷）应以夏季同时使用的（包括新风和室内冷负荷）各空气调节区或各空调房间的冷负荷逐时进行叠加，以某时刻出现的最大冷负荷作为制冷系统选择设备的依据，还应加上其它有关附加冷负荷。
式中：
：
风系统冷量附加系数，一般取=5%-10%;
水系统冷量附加系数，一般取=7%-10%;
冷热抵消引起的附加冷负荷，用附加系数表示，因采用露点送风，
=0;
Q：
按所服务的（同时使用的）各空气调节区（或房间）逐时冷负荷的综合最大值，Q=1200KW。
∴
3.2制冷机类型的选择
根据HVAC设计指南,一般选冷水机组作为空调用冷源。
冷水机组的选择,一般依各种型式冷水机组所用制冷剂的种类、性能系数、适用的冷量范围、自动控制程度及对冷却水源的水质、水量等方面进行综合比较确定。
据参考文献[5]制冷机的选择应根据制冷工质的种类、装机容量、运行工况、节能效果、环保安全以及负荷变化和运行调节要求等因素确定。
即制冷机所用制冷剂应符合环保要求：
ODP均和GWP要小；
其性能系数COP要高，运行时的调节性能要好等等。
各种制冷机COP值及最佳冷量见表1。
表1各种制冷剂冷量范围及等效等级表
类型
额定制冷量（CC）
（KW）
能效等级（COP，W/W）
1
2
3
4
5
风冷式或蒸发冷却式
CC≤50
3.20
3.00
2.80
2.60
2.40
50＜CC
3.40
水冷式
CC≤528
5.00
4.70
4.40
4.10
528＜CC≤1163
5.50
5.10
4.30
4.00
1163＜CC
6.10
5.60
4.60
4.20
注：
节能型机组要达到表中能效等级2级，其他机组最低要达到表中的5级，该强制标准已经于2005年3月1日实施。
结论：
由于电制冷机的COP明显高于溴化锂吸收式制冷，本工程采用电制冷冷水机组作为空调用冷源制冷设备。
各种冷水机组COP值及最佳冷量范围表见下表2。
表2不同形式冷水机组的制冷量范围、使用工质及性能系数
制冷机种类
制冷剂
单机制冷量（kw）
性能系数（COP）
压缩式制冷机
活塞式
（模块式）
R22、R134a
（R12）
52～1060
3.57～4016
涡旋式
R22
＜210
4.00～4.35
螺杆式
R22、（R12）
352～3870
4.50～5.56
离心式
R123（R11）
4.76～5.90
R134a、（R12）
250～28150
R22
1060～35200
吸收式
蒸气、热水式
/
＞0.6
/LiBr（双效）
240～5279
1.00～1.23
直燃式
240～3480
1.00～1.33
压缩式制冷机性能系数能达到4左右，而吸收式制冷机仅为1左右，由于压缩式制冷机（即电制冷机）的COP明显高于吸收式制冷，本工程采用压缩式制冷机作为空调用冷源制冷设备。
3.3制冷机型号、容量、台数的确定
据参考文献[5]一般空调用制冷机不考虑备用,台数不宜过多,一般2-4台为宜，并应于供冷负荷变化情况及运行调节要求相适应。
多机头机组可以选用单台机组。
优选COP值高的、调节性能好的机型。
考虑到本工程实际，宜选用电制冷2台冷水机组，以便于适应供冷负荷变化情况及运行调节要求。
小容量的对应选活塞或螺杆机；
大容量的对应选螺杆或离心机。
表3水冷式冷水机组选型范围
单机名义工况制冷量（kw）
冷水机组类型
≤116
涡旋式
116～1054
螺杆式
1054～1758
≧1758
表4开利螺杆机技术参数
型号
制冷量
KW
压缩机型式
蒸发器
进水温度
℃
出水温度
流量m3/h
流程数
进口口径
mm
压头损失
kPa
23XL220
754
半封闭螺杆机
12
7
132
150
52
冷凝器
电机
电源
V-Ph-Hz
额定工况电流
A
额定工况功率
30
35
155
46
380-3-50
222
133
重量
外形尺寸
堵转电流（Y/Δ）
冷却方式
R22充入量
Kg
润滑油充入量
L
机组吊装重量
机组运行重量Kg
长度
宽度
高度
428/1340
直接喷制冷剂冷却
340
16
5087
5487
2910
1500
2120
本工程采用两台制冷机，每台制冷机所需冷量为712.8kw，根据表3选用螺杆式冷水机组。
根据每台制冷机所需冷量为712.8kw，以及强条规定电制冷机总装机容量与计算需要的冷负荷比值不超过1.1，因此根据开利螺杆机技术参数（表4）选择开利23XL220螺杆机。
名牌冷却水进、出水温度为30-35℃，而本设计的室外气象参数的湿球温度均在28.1℃左右，则经冷却塔冷却进冷凝器的进水温度在32℃左右，冷却塔不能提供30℃的冷却水，所以要进行修正，冷凝温度每提高1℃，制冷量减少1.3%，根据所给资料，冷却水进水温度为30℃，出水温度为35℃时，机组制冷量为754KW，功率为140KW，冷水流量为129m3/h，冷却水流量为154m3/h，两台机组制冷量为1508KW，满足要求。
4.冷却水、冷冻水管路系统的设计及计算
4.1冷却塔的选型
4.1.1冷却塔的种类
根据参考文献[1]可知，冷却水供应系统分为自然通风和机械通风两种，但自然通风冷却塔因占地面积大，体积大，且冷却效率低，在制冷系统中已不采用，冷源常常采用机械通风循环冷却水系统。
因此，空调用制冷普遍采用的是用机械通风循环塔。
根据本工程情况,参考常用冷却塔的几种类型,进行技术经济比较（查看表5），决定选用逆流式冷却塔，其换热效率高，并且可达到节省水资源的效果,冷却塔容量大小应按冷效和冷幅来选定，台数宜按制冷机台数一对一匹配设计，不考虑备用，所以选用2台逆流式冷却塔。
由已选择的每台冷水机组的冷凝器的水流量为154m3/h，查相关资料，确定冷却塔型号为双良冷却塔BCNPDG-180（Ⅱ），每台冷却塔相关参数见表6。
表5逆流、横流、喷射冷却塔性能比较及适用条件
项目
逆流式冷却塔
横流式冷却塔
喷射冷却塔
效率
冷却水与空气逆流接触，热交换效率高
水量、溶剂散质系数
相同，填料容积要比逆流塔大15～20%
喷嘴喷射水雾的同时，把空气导入塔内，水和空气剧烈接触，在Δt小，
-τ大时效率高，反之则较差
配水设备
对气流有阻力，配水系统维修不便
对气流无阻力影响，维护检修方便
喷嘴将气流导入塔内，使气流流畅，配水设备检修方便
风阻
水气逆向流动，风阻较大，为降低进风口阻力降，往往提高进风口高度以减小进风速度
比逆流塔低，进风口高，即为淋水装置高，故进风风速低
由于无填料，无淋水装置，故进风风速大，阻力低
塔高度
塔总高度较高
填料高度接近塔高，收水器不占高度，塔总高低
由于塔上部无风机，无配水装置，收水器不占高度，塔总高最低
占地面积
淋水面积同塔面积，占地面积小
平面面积较大
平面面积大
热湿空气回流
比横流塔小
由于塔身低，风机排气回流影响大
由于塔身低，有一定的回流
冷却水温差
Δt=
可大于5℃，（
-进口温度，
-出口温度）
Δt可大于5℃
Δt=4～5℃
冷却幅高
-τ可小于5℃
-τ≧5℃
气象参数
大气温度τ可大于27℃
τ可大于27℃
τ<
27℃
冷却水进水压力
要求0.1MPa
可≤0.5MPa
要求0.1～0.2MPa
噪声
超低噪声型可达55dB（A）
低噪声型可达65dB（A）
可达60dB（A）以下
表6中注：
Dg1为进水管公称直径，Dg2为出水管公称直径，Dg3为自动补水管公称直径，Dg4为溢流管公称直径，Dg5为排污管公称直径。
表6冷却塔参数表
冷却水量
m3/h
风机
电动机功率
进水塔水压
dB（A）
风量
万m3/h
直径
制品重量
运转重量
Dm
16m
BCNPDG-180（Ⅱ）
180
11
2400
5.5
37
1999
3953
63
55.5
管径（公称直径）
H
D
h1
h2
h3
h4
Dg1
Dg2
Dg3
Dg4
Dg5
4300
3750
205
50
580
610
175
25
基础尺寸
φ1
Φ2
a
b
c
L1
L2
3962
250
500
10
480
450
4.2冷冻站的布置
制冷机房设计时，应符合下列规定：
1、制冷机房宜设在空调负荷中心；
2、宜设置值班室或控制室，根据使用需求也可设置维修及工具间；
3、机房内应有良好的通风设备；
地下机房应设置机械通风，必要时设置事故通风；
值班室或控制室的室内设计参数应满足工作要求；
4、机房应预留安装孔、洞及运输通道；
5、机组制冷剂安全阀泄压管应接至室外安全处；
6、机房应设电话及事故照明装置，照度不宜小于100lx，测量仪表集中处应设局部照明；
7、机房内的地面和设备机座应采用易于清洗的面层；
机房内应设置给水与排水设施，满足水系统冲洗、排污要求；
机房内设备布置应符合下列规定：
1、机组与墙之间的净距不小于1m，与配电柜的距离不小于1.5m；
2、机组与机组或其他设备之间的净距不小于1.2m；
3、宜留不小于蒸发器、冷凝器或低温发生器长度的维修距离；
4、机组与其上方管道、烟道或电缆桥架的净距不小于1m；
5、机房主要通道的宽度不小于1.5m。
4.3冷冻水、冷却水管路系统的设计计算
4.3.1冷冻水、冷却水系统的水流量
单台冷水机组蒸发器的水流量为129m3/h=35.8L/s，冷冻水系统总的水流量为35.8L/s×
2=71.67L/s；
单台冷水机组冷凝器的水流154m3/h=42.78L/s。
所以冷却水系统总的水流量为42.78L/s×
2=85.56L/s。
4.3.2冷冻水、冷却水管路系统的水力计算
（1）管径的确定
L——水流量（
）
V——计算流量（
（2）管路的阻力计算原理（总阻力=沿程阻力+局部阻力）
沿程阻力：
——长度为
的直管段的摩擦阻力
；
——水与管内壁间的摩擦阻力系数；
——直管段的长度
——管内径
——水的密度
，当4℃时1000
——长度为1m的直管段的摩擦阻力
。
其中摩擦阻力系数
值与流体的性质、流速、管内径大小和管内壁的粗糙有关，可以用下式计算：
——管内壁的当量绝对粗糙度（m）；
推荐水管的
值为：
开式系统取0.0005m；
闭式系统取0.0002m。
Re——雷诺数，与水的运动粘滞系数，水温，流速和管径有关。
局部阻力：
（Pa）
——局部阻力系数；
——流速（m/s）；
——密度（kg/m3）；
各管段管径各管段标注如下图：
冷冻水冷却水水力计算草图
计算结果见表7，表8，表9，表10。
表7冷冻水管水力计算
冷冻水管水力计算
管段
流量（L/S）
管径（mm）
管长（m）
水流速v（m/s）
比摩阻R（Pa/m）
沿程阻力Py（Pa）
ζ
局部阻力Pj（Pa）
总阻力Py+Pj（Pa）
71.67
200
6.5
2.13
220.81
1435.27
2268.45
4.5
10208.03
11643.29
35.8
15.3
2.03
299.53
4582.81
2060.45
8241.80
12824.61
20.5
4526.61
8.4
19054.98
23581.59
7.5
2246.48
7.4
15247.33
17493.81
12.5
3744.13
11.5
23695.18
27439.30
6
1.4
309.13
1.5
3402.68
3711.81
管道总阻力损失：
ΣPy+ΣPj=88452.61pa
表8冷冻水系统局部阻力系数表
局部阻力系数表
阻力系数ζ
个数
∑ζ
蝶阀
0.5
90°
弯头
分流三通
0.
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