建筑冷热源课程设计说明书.docx
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建筑冷热源课程设计说明书
《冷热源工程》课程设计
题目：
贵阳市某三层大酒楼冷热源工程课程设计
学院：
专业：
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
完成日期：
第一章冷热源设计初步资料
1.1.课程设计题目
贵阳市某三层大酒楼冷热源工程课程设计。
1.2.课程设计原始资料
1.2.1.大楼总面积及冷热负荷数据：
大楼总空调面积约为2490m2。
大楼冷负荷为680kw，所有冷源由制冷机房提供，参数为7℃/12℃
大楼热负荷为602kw，所有热负荷由锅炉房的提供，参数为60℃/50℃。
1.2.2.动力与能源资料
动力：
城市供电
水源：
城市供水
1.2.3.水质资料
1）总硬度：
4.8mmol/L
2）永久硬度：
1.4mmol/L
3）暂时硬度：
3.4mmol/L
4）总碱度：
3.4mmol/L
5）PH值：
PH=7.5
6）溶解氧：
5.8mg/L
7）悬浮物：
0mg/L
8）溶解固形物：
390mg/L
1.2.4.气象资料
本次课程设计选择贵阳为设计城市
1）海拔高度：
1050m
2）大气压力：
88790Pa
3）冬季室外计算温度：
5℃
4）夏季室外计算温度：
28℃
第二章制冷工程设计说明
2.1．冷水机组的总装机容量
由于当前冷水机组产品质量大大提高，冷热量均能达到产品样本所列数值，另外，系统保温材料性能好，构造完善，冷损失少，因此，冷水机组的总装机容量应以正确的空调负荷计算为准，可不作任何附加，避免所选冷水机组的总装机容量偏大，造成大马拉小车或机组闲置的情况。
2.2.冷水机组台数选择
冷水机组台数选择应按工程大小，负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求来确定。
当空气调节冷负荷大于528kw时不宜少于2台。
由于该设计冷负荷为680KW，所以选择两台冷水机组。
2.3.确定冷源方案
2.3.1.方案一：
采用LSZ系列半封闭式螺杆式冷水机组
表1LS350Z半封闭式离心式冷水机组性能参数
型号
LS350Z
制冷量（KW）
349
电功率（KW）
75.8
COP
4.60
冷
冻
水
水量（m3/h）
60
压降（Kpa）
50
管道尺寸（mm）
114
冷
却
水
水量（m3/h）
73.8
压降（Kpa）
50
管道尺寸（mm）
114
尺
寸
长（mm）
3600
宽（mm）
1100
高（mm）
1860
单价（万元）
36
台数
2
1）固定费用
设备初投资：
2
36=72（万元）
安装费用：
25%
72=18（万元）
系统总投资费用L=72+18=90（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=9.2万元
式中：
—每年系统折旧费用
—系统总投资费用，包括设备初投资和安装费用
—银行年利率
2）年度使用费用
设备额定供冷功率为75.8KW，台数2台，电费0.5元/度，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算
年度运行费用=单台供冷功率
台数
时间
电费=75.8
2
122
24
0.5=22万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=9.2+22=31.2万元
2.3.2.方案二：
采用BZY系列溴化锂吸收式冷水机组
表2BZY250XD-K-H-Fa双效蒸汽型溴化锂冷水机组性能参数
型号
BZY425XD-K-H-Fa
制冷量（KW）
250
台数
3
单价（万元）
40
COP
1.36
冷冻水
水量（M3/h）
42.5
压降（Kpa）
80
接管直径（DN）
100
冷却水
水量（M3/h）
80
压降（Kpa）
80
接管直径（DN）
150
1）固定费用
设备初投资：
3
40=120（万元）
安装费用：
25%
117=30（万元）
系统总投资费用L=120+30=150（万元）
银行年利率
=5.94%
使用年限n=15年
=15万元
2）年度使用费用
年度运行费用=50万元
3）设备年度费用
设备年度费用=固定费用+年度使用费用=15+50=65万元
2.3.4经济性分析
通过比较各个方案的设备年度费用，可以发现方案一的设备年度费用最低，所以设计采用两台LS350Z半封闭式螺杆式冷水机组。
2.4.冻水泵的选型和计算
2.4.1.水泵流量和扬程的确定
2.4.1.1选择水泵所依据的流量Q和压头（扬程）H按如下确定：
Q=β1Qmax（m³/s）
式中：
Qmax—按管网额定负荷的最大流量，m³/s；
β1—流量储备系数，两台水泵并联工作时，β1=1.2。
H=β2Hmax（kPa）
式中Hmax—管网最大计算总阻力，kPa；
β2—扬程（压头）储备系数，β2=1.1-1.2。
2.4.1.2制冷机房的布置平面简图如下：
图1冷冻水系统最不利环路图
从机房平面图上可以看出，冷冻水供回水管路都由两段管路组成。
L1=2500mm,L2=500mm,L3=200mm,L4=500mm，L5=2500mm。
1）L1管段直径D1=150mm,管段流量V=60m³/h,v1=
=0.94m/s。
2）取L2管段经济流速v2=1.9m/s,管段流量V=120m³/h,则D2=
=150mm,取D2公称直径为DN150。
3）L3管段管径D3=150mm,管段流量V=120m³/h,v3=
=1.90m/s.
4）取L4管段流速v4=1.9m/s,管段流量V=120m³/h,则D4=
=0.15m,取D4公称直径为DN150。
5）L5管段直径D1=150mm,管段流量V=60m³/h,v1=
=0.94m/s。
2.4.1.3根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：
表3冷冻水管段局部阻力计算表
管段
名称
个数
（KPa）
L1
截止阀
2
2
2.5
90
弯头
1
0.6
三通
1
1
L2
截止阀
1
2
3.53
L3
截止阀
1
2
3.53
L5
截止阀
2
2
2.5
90
弯头
1
0.6
三通
1
1
2.4.1.4各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：
表4冷冻水管段阻力汇总表
管段
管长（mm）
直径（mm）
流速（m/s）
比摩阻（Pa/m）
沿程阻力（KPa）
局部阻力（KPa）
总阻力（Kpa）
L1
2500
150
0.94
111
0.278
2.5
2.78
L2
500
150
1.9
377
0.189
3.53
3.71
L3
200
150
1.9
377
0.075
3.53
3.6
L4
500
150
1.9
377
0.189
0
0.189
L5
2500
150
0.94
111
0.278
2.5
2.78
冷冻水压降为13.06KPa，冷冻机房外冷冻水管网总阻力为0.3MPa，则
最不利环路的总阻力△P=13.06+300+2×50=413.06KPa
根据Q=β1Qmax，Qmax=60m³/h，两台水泵并联工作时，β1=1.2，则Q=72m3/h。
根据H=β2Hmax，取β2=1.1，则H=454KPa，即扬程H=46m。
2.4.1.5水泵型号的确定
根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，查得水泵型号如下：
表5冷冻水泵性能参数
型号
100-65-200
流量Q
m³/h
100
L/s
27.78
总扬程H（m）
50
转速n（r/min）
2980
功率N（kW）
轴功率
18.91
电动机功率
22
泵效率η（%）
72
叶轮直径D（mm）
475
泵重量W（kg）
857
台数（台）
3
2.5冷却塔设计计算
根据所选制冷机组的性能参数选择冷却塔，进出口温度为37℃→32℃，拟选用2台冷却塔，则单台冷却塔流量为73.8m³/h。
通过查找中央空调设备选型手册，选择FKN-80方形型逆流式冷却塔。
其规格如下表：
表6冷却塔性能参数
机型
FKN-80
标准水量（m3/h）
80
外形尺寸（mm）
长
1880
宽
1880
高
3900
送风装置
风量（m3/h）
56000
电机KW
3
风叶直径（mm）
1500
配管尺寸（mm）
温水入管
125
冷水出管
125
排水管
40
溢水管
65
补给水管
20
进塔扬程（mH2O）
4.5
运行质量（KG）
1850
噪音（dB（A））
59
台数
2
2.6.冷却水泵的选型和计算
2.6.1.冷却水最不利环路及计算
图2冷却水系统最不利环路图
由图可以得出：
1）L6管段直径D6=150mm,管段流量V=148m³/h，则v6=
=1.16m/s。
2）取L7管段流速v7=2.5m/s,管段流量V=148m³/h，D7=
=0.144m，取D7公称直径为DN150.
3）取L8管段流速v3=2.5m/s,管段流量V=148m³/h，D8=
=0.144m，取D8公称直径为DN150.
4）L9管段直径D4=150mm,管段流量V=148m³/h，则v9=
=1.16m/s。
2.6.2.冷却水循环局部阻力计算
表7冷却水管段局部阻力计算表
管段
名称
个数
（KPa）
L1
截止阀
2
2
3.76
90
弯头
1
0.6
三通
1
1
L2
90
弯头
1
0.6
1.601
L3
90
弯头
1
0.6
1.601
L4
截止阀
2
2
3.76
90
弯头
1
0.6
三通
1
1
2.6.3.冷却水循环沿程阻力和总阻力计算
表8冷却水管段阻力汇总表
管段
管长（mm）
直径（mm）
流速（m/s）
比摩阻（Pa/m）
沿程阻力（KPa）
局部阻力（KPa）
总阻力（Kpa）
L1
2500
150
1.16
169
0.423
3.76
4.18
L2
6000
150
2.32
377
2.262
1.601
3.86
L3
5000
150
2.32
377
1.885
1.601
3.49
L4
2500
150
1.16
169
0.423
3.76
4.18
冷却水压降为15.71KPa，冷却塔高度分别为19.9m。
则最不利环路的总阻力△P=15.71+199+45+0.5=260KPa
根据Q=β1Qmax，Qmax=73.8m³/h，两台水泵并联工作时，β1=1.2，
则Q=89m³/h.
根据H=β2Hmax，取β2=1.1，则H=286KPa，即扬程H=29mH2O.
2.6.4.冷却水泵选型
根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，得水泵型号如下：
表9冷却水泵性能参数
型号
125-100J-315A
流量Q
m³/h
112
L/s
31.11
总扬程H（m）
29
转速n（r/min）
1480
功率N（kW）
轴功率
10.8
电动机功率
15
泵效率η（%）
76
叶轮直径D（mm）
303
泵重量W（kg）
128
台数（台）
3
2.7.膨胀水箱的选型
2.7.1.膨胀水箱的容积计算
根据V
=
，其中
=20
为系统的管道总水量
表10空调管道水量参数
类型
水量（L）
供冷
0.7-1.3
供热
1.2-1.9
=1.9×2488m2=4727.2L
V
=
=0.0006×20×4727.2=56L
2.7.2.膨胀水箱的选型
对应采暖通风标准，查得膨胀水箱的尺寸如下：
表11膨胀水箱性能参数
水箱形式
圆形
型号
1
公称容积
0.3m
有效容积
0.35m
外形尺寸（mm）
内径（d）
900
高H
700
水箱配管的公称直径DN
溢流管
40
排水管
32
膨胀管
25
信号管
20
循环管
20
2.8.分水器和集水器的选择
2.8.1.分水器和集水器的构造和用途
用途：
在中央空调及采暖系统中，有利于各空调分区流量分配和灵活调节。
构造如图所示：
图3分水器和集水器构造图
2.8.2.分水器和集水器的计算及选型
2.8.2.1分水器的计算及选型
已知该制冷循环系统中单台制冷机独自送冷冻水到分水器，因此循环量为120m
/h,计算分水器的入水管径为：
145mm取标准管径150mm。
分水器出水管径应与集水器入水管径一致，公式如下：
D——计算所需的管径，mm；
G
——水的流量，m
/h；
——水的经济流速，取1.5-2.5m/s；
分水器出水管径与集水器入水管径计算：
送至负一楼：
D
=
mm,故取D=80mm。
送至一至三层：
D
=
mm,故取D=100mm。
泄水管按传统方式选取DN40。
软化水管进水管径选取DN40。
其中分水器的总进水管与泄水管装在分水器下部，其确定分水器的长度及管径径：
L=130+310+350+300+370+370+320+260+120=2530
由于工程实际中分水器的尺寸一般要比最大管径大2-3倍，故取分水缸的管径为400mm。
2.8.2.2集水器的计算及选型
集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。
2.9.保温与防腐
2.9.1.管道保温
本次设计中的保温部分主要是冷冻水管的保温，而冷却水管不需要做保温设计。
查空调供冷管道最小保冷厚度表；
地下机房供冷管道最小保冷厚度（mm）
保冷位置
柔性泡沫橡塑管壳、板
玻璃棉管壳
Ⅰ类地区
Ⅱ类地区
Ⅰ类地区
Ⅱ类地区
管径
厚度
管径
厚度
管径
厚度
管径
厚度
地下机房
15～50
19
15～40
25
15～40
25
15～40
25
65～80
22
50～80
28
50～150
30
≥100
25
≥100
32
≥50
30
≥200
35
根据以上表格，贵阳地区属于Ⅱ类地区，本次采用离心玻璃棉为保冷材料，故对于冷冻水管道的保冷层厚度取：
在50～200的管道的保冷层厚度为30mm。
2.9.2.管道防腐
本次设计对于管道的仿佛主要采用刷两遍红丹防锈漆，红丹防锈漆性能好，易涂刷，涂膜有较好的坚韧性、防水性和附着力，且能起阳极阻蚀剂作用。
第三章热源工程设计说明
3.1.热源设备类型
在中央空调，特别是在高层民用建筑中央空调所用热源中，热水的使用是最为广泛的。
首先，热水在使用的安全性方面比较好，其次，热水与空调冷水的性质基本相同，传热比较稳定。
在空调系统中，许多时候采用冷、热盘管合用的方式（即常说的两管制），可以减少空调机组及系统的造价，同时也给运行管理及维护带来了一定的方便。
提供空调热水的锅炉按其使用能源的不同，主要分为两大类：
（1）电热水锅炉
电热水锅炉的优点是使用方便，清洁卫生，无排放物，安全，无燃烧爆炸危险，自动控制水温，可无人值守。
但其使用目前受到《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）的限制。
符合下列情况之一，建议采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源：
1电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑；
2以供冷为主，采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑；
3无集中供热与燃气源，用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑；
4夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑；
5利用可再生能源发电地区的建筑；
6内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行加热的建筑。
（2）燃气、燃油热水锅炉
燃气、燃油热水锅炉的初投资比电热水锅炉略高，但运行费用低。
其缺点主要是，第一安全性差，特别是燃气锅炉。
燃气的泄漏会造成工作人员中毒，遇明火会产生燃烧爆炸，因此，燃气锅炉应有单独房间与用电设备，如水泵分隔开，并应有良好的通风供燃气燃烧和稀蚀机房空气中的燃气浓度。
同时还应设泄漏报警器和气体灭火装置。
运行中还应有人员值守。
第二，燃气、燃油热水锅炉有170~180℃的高温排烟，需建筑考虑排烟竖井，从合适的地方排烟至室外。
这是建筑工种最感麻烦的地方。
燃气、燃油热水锅炉的额定热效率不应低于89%。
燃气、燃油热水锅炉房单台锅炉的容量，应确保在最大热负荷和低谷热负荷时都能高效运行。
综合考虑，该设计选择电热水锅炉提供空调热水的锅炉
3.2.热水供应温度
空调用热水水温地点的决定与空调设备使用的性质及工程有一定的关系。
目前空调设备大致有两类，一类是用于全空气系统的空调机组，包括新风空调机组；另一类就是用于空气―水系统中的风机盘管机组。
从这两类机组的结构上看，前者通常能承受较高的热水温度，而后者因其结构紧凑，加上安装位置所限，散热能力是有限的。
水温过高时，其机组内部温度有可能过高，对内部元器件，如电机等会产生一定的影响。
因此，一般来说，空调机组可采用较高的热水供、回水温度（95/70℃）；而风机盘管机组则采用较低的热水供、回水温度（60/50℃）。
现有风机盘管通常的供热能力也都是以供水温度60℃为标准工况进行测试的。
虽然也有一些厂商开发了用于高温热水的风机盘管，但实际工程中应用较为少见。
工程所在地区的地理位置也与热水温度有关，尤其是对于处理新风的空调机组而言，过低的热水温度对于寒冷地区空调机组内的盘管有发生冻裂的危险，这是应值得重视的。
这种情况下可采用不同温度的热水分别用于空调机组和风机盘管，但这样做的结果是使设计变得复杂化，系统初投资增大，对施工和管理维护都会带来一些困难。
就目前的实际情况来看，华北及其以南的大部分地区，风机盘管与空调机组采用同一热水温度，即以风机盘管的适应性来决定水温是完全可行的。
本设计采用热水供、回水温度（60/50℃）
3.3.锅炉型号及台数的选择
3.3.1.锅炉选型分析
由于本次设计建筑热负荷为602KW。
要求的是95℃/75℃的高温供回水，本次先采用热负荷选择电锅炉的型号。
根据参考各种电热水锅炉的型号，选择方案为：
选定WDZO.630-0.7/95/75锅炉两台，额定供水温度95℃,回水温度75℃，其他具体参数如下：
表12锅炉参数
型号
WDZO.630-0.7/95/75
输入功率（KW）
630
供热量（KW）
616
单价（万元）
10
台数
1
尺
寸
长（mm）
2370
宽（mm）
1550
高（mm）
1940
核定工作压力（MPa）
0.7
热水量（m3/h）
26
进出口管径（mm）
100
重量（KG）
1570
3.4.板式换热器选型
表13板式换热器参数
型号
BR006
处理水量（m3/h）
25
板间距（mm）
3.5
流道截面积（m2）
420×10-6
台数
1
一次测
进水温度（℃）
95
出水温度（℃）
75
二次侧
进水温度（℃）
60
出水温度（℃）
50
压降（KPa）
50
重量（KG）
70
3.5.锅炉补水量及水处理设备选择
3.5.1.锅炉设备的补给需水量
Q=K*V
式中：
Q——锅炉补水量（m3/h）；
K——补给水率，可取5%；
V——循环水量（m3/h）；
Q=5%×26m3/h=1.3m3/h
3.5.2.补给水箱的确定选择
补给水箱的作用有两个：
一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲，二是补给水的储备。
给水箱的体积，按锅炉的补给水量1.3m3/h设计，水箱总容积在1/2~1D。
故本次选择方形凝水箱1个凝水箱公称容积2m
有效容积2.06m
。
尺寸长×宽×高（mm）：
1400×1400×1200。
3.6.一次侧循环水泵的计算及选型
3.6.1.一次侧循环水泵水量扬程计算
由于热水供应系统为闭式系统，所以计算扬程时无需考虑高差影响。
循环水泵扬程可按照如下公式计算：
循环水泵所需要的扬程 = （水管进出锅炉的阻力损失 + 水管进出板式换热器的阻力损失 + 沿程阻力损失 +局部阻力损失 ）×1.2。
设锅炉内水阻力损失为50KPa，管路沿程阻力损失为30KPa，局部阻力损失为沿程阻力损失的50％，板式换热器的阻力损失 为50KPa，所以各区的循环水泵扬程均为：
Ｈ＝（50＋30＋30×0.5＋50）×1.2 ＝180KPa= 18mH2O
循环水量：
Q=β1Qmax=1.1×26=30m3/h
3.6.2.一次侧循环水泵的选型
表14循环水泵性能参数
型号
80-50J-250
流量Q
m³/h
30
L/s
8.33
总扬程H（m）
18.8
转速n（r/min）
1480
功率N（kW）
轴功率
2.62
电动机功率
4
泵效率η（%）
52
叶轮直径D（mm）
252
泵重量W（kg）
98
台数（台）
2
3.7.二次侧循环水泵的计算及选型
3.7.1.水泵流量和扬程的确定
3.7.1.1选择水泵所依据的流量Q和压头（扬程）H按如下确定：
Q=β1Qmax（m³/s）
式中：
Qmax—按管网额定负荷的最大流量，m³/s；
β1—流量储备系数，两台水泵并联工作时，β1=1.2。
H=β2Hmax（kPa）
式中Hmax—管网最大计算总阻力，kPa；
β2—扬程（压头）储备系数，β2=1.1-1.2。
热水机房压降为15KPa，锅炉房外热水管网总阻力为0.3MPa，则
最不利环路的总阻力△P=15+300+100=415KPa
根据Q=β1Qmax，Qmax=60m³/h，两台水泵并联工作时，β1=1.2，则Q=72m3/h。
根据H=β2Hmax，取β2=1.1，则H=456KPa，即扬程H=46m。
3.7.1.2.水泵型号的确定
根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，查得水泵型号如下：
表15二次侧热水泵性能参数
型号
100-65-200
流量Q
m³/h
100
L/s
27.78
总扬程H（m）
50
转速n（r/min）
2980
功率N（kW）
轴功率
18.91
电动机功率
22
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