大学毕业论文30kw别墅蓄能空调系统设计说明书.docx

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大学毕业论文30kw别墅蓄能空调系统设计说明书

本科毕业设计（论文）

题目30KW别墅蓄能空调系统设计

毕业设计（论文）任务书

题目30KW别墅蓄能空调系统设计

一、原始资料及技术条件

1.设计一别墅用蓄冷空调系统，需要制冷房间6个，制冷功率总共30KW。

2.采用双金属芯心冰球蓄冰槽，蓄冰槽放置室外地下。

可为住宅提供9小时的冷量,蓄冰槽乙二醇进口温度-5℃，出口温度-2℃。

3.采用乙二醇载冷剂（25%的乙二醇水溶液）冻结冰。

采用风冷冷凝器室外机，风机盘管室内机。

4.采用夜间制冰供冷，制冰工况：

冷凝温度45℃，蒸发温度-9℃。

5.工质：

R22

6.设计环境温度30℃，相对湿度85%。

二、主要内容

1.进行循环热力计算，压缩机选择计算。

2.冷凝器设计计算。

3.套管式蒸发器设计计算（上机计算）。

4.蓄冰槽结构设计。

5.进行经济效益分析（按郑州市的分时电价）。

6.设计图样：

系统流程图（A2），冷凝器部装图，蓄冰槽部装图，室外机组总装图。

至少一张图用CAD绘制

三、基本要求

1.阅读文献写出文献综述。

2.按统一格式完成开题报告。

3.阅读英文文献，并译成中文（不少于5000汉字）。

4.设计计算至少有两部分为上机计算。

5.规范绘制图样，上机绘图不少于二张装配图、一张零件图。

6.英中文对照摘要，中文不少于400字。

7.按统一格式编制设计说明书，不少于30000字。

8.有全部设计的纸介质文档和电子文档。

四、完成期限：

2012年6月7日

指导教师签章：

专业负责人签章：

2011年12月30日

30kw别墅蓄能空调系统设计

摘要

别墅蓄能空调系统，是一个小型化的独立空调系统，在制冷方式和基本构造上类似于中央空调，与中央空调不同之处在于增加了蓄冰循环。

由一台主机通过换热器与蓄冰槽连接，蓄冰槽再通过风管或冷热水管连接多个末端出风口，将冷暖气送到不同区域，实现对多房间调节温度的目的。

制冷量范围大致在7kW～80kW，可供给单元住房面积在80m2～600m2的多居公寓、复式公寓、别墅、小型办公楼及小型商业用房使用。

它是介于传统中央空调和家用空调器两者之间的一种形式。

蓄能空调系统根据运行策略的不同可分为两种类型：

全部蓄冷运行策略和部分蓄冷运行策略。

本系统采用全部蓄冰运行策略，即主机只在夜间开启蓄冰，白天供应每日所需冷量。

本文着重讨论了循环的热力计算、压缩机的选择及蓄冰槽的设计。

本系统的压缩机采用了全封闭式涡旋式压缩机，对其名义工况进行了实际校核。

与此同时，相应的在后续计算中，分别进行了翅片管式冷凝器、套管式蒸发器以及节流机构等的选择设计计算。

关键词：

冰蓄冷；空调系统；压缩机；节流机构

30kw villa Storage AirConditioningSystemDesign

ABSTRACT

Villastorageairconditioningsystemisasmallindependentair-conditioningsystem.Itissimilartothecentralairconditioninginthemodeandthebasicstructure,whichisdifferencetocentralairconditioningisanincreaseoficecycle.Fromahostthroughtheheatexchangertoconnecttheicestoragetank.Thentheicestoragetankthroughtheairductorhotandcoldwaterpipestoconnectmorethantheendoftheair,heatingandcoolingwillbesenttodifferentregionstoachievemulti-purposeroomtemperature.Generallyintherangeofcoolingcapacity7kW~80kW,itcanbeusedinanareaofmorethan80m2~600m2homeapartments,duplexapartments,villas,smallofficebuildingsandsmallcommercialbuildings.Residentialcentralair-conditioningisaformwhichbetweentraditionalhomeair-conditioningandair-conditioning.

Accordingtothedifferentoperatingstrategiesthestorageairconditioningcanbedividedintotwotypes:

full storage operation strategyand partofthe storage operationstrategy.Whichthestrategythissystemusesisallthe icestorage operation,thatis open onlyatnight host ice, coldday supplyof dailyneeds.Thisarticlefocuseson thecycle thermalcalculation, thechoiceof thecompressor andstoragetank design.Thesystem uses a fullyenclosed compressorscrollcompressor,thestatusofitsvolunteerstocarryouttheactualverification.Atthesametime,respectively,inthefollow-up,Ididthecalculationaboutfin-tubecondenser,evaporator casingandthechoiceofsavingsinstitutions.

KEYWORDSIcestorage; airconditioningsystem; compressor;throttle bodies

1绪论

1.1冰蓄冷空调的基本概念

空调系统在不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来，在空调系统需求大量的冷量时，就是利用蓄冰设备在这时间内将这部分能量释放出来。

根据使用对象和储存温度的高低，可以分为蓄冷和蓄热。

结合电力系统的分时电价政策，以冰蓄冷系统为例，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰（或其它相变材料）的形式储存起来，在白天空调负荷（电价）高峰期将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足供冷需求1。

每kg水发生1℃的温度变化会向外界吸收或释放1kcal的热量，为显热蓄能；而每kg0℃冰发生相变融化成0℃水需要吸收80kcal的热量，为潜热蓄能。

很明显，同一物质的潜热蓄能量（相变温度）大大高于显热蓄能量（1℃温差），因此采用潜热蓄能方式将大大减少介质的用量和设备的体积。

1.2冰蓄冷空调的社会背景

自改革开放以来，我国的综合国力和人民生活水平都有较大程度的提高。

能源工业作为国民经济的基础产业之一，也已取得长足发展。

但是，能源工业的发展仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用能急剧增长的需要，全国能源紧缺仍然存在。

家用空调器走进了家万户，一大批在改革开放中抓住机遇富起来的人更是追求高品质的生活环境对住宅面积及其环境提出了更高的要求，洋楼别墅或大面积居室成了他们的选择目标，而室内舒适环境的创造，依靠传统中央空调很难实现[2]，而普通家用空调对大面积居室来说，装一台满足不了室内对空气质量的要求，而多装几台，又显得既不合理合算也不美观，另外随着城市用电政策的改革，家用中央空调和冰箱的耗电量就占家庭用电的85％。

用电构成也发生了很大变化，尤其是用电高峰与低谷差距在不断拉大，负荷率逐年下降，其中夏季高峰用电量中空调用电就占了约30％，电网运行日趋困难，资源利用不合理。

而冰蓄冷中央空调能有效地移峰填谷，平衡电网的供电负荷，具有显著的社会和经济效益。

近几年来，随着国家用电政策的推动和国外蓄冰技术的大量引进，蓄冰空调逐渐成为中央空调发展的一个新趋势。

目前在国内推广的蓄冰空调技术主要有冰球式、冰桶式、冰槽式、蕊心冰球等等。

从近几年市场的接受率来看，冰球式蓄冰系统由于其结构简单、性能可靠、蓄、放冷速度快、价格低、管理方便等优势，比较适合我国夏季由于农忙用电高峰和夏季城市降温用电高峰造成的用电紧张局面。

1.3冰蓄冷系统的运行方式

冰蓄冷系统的运行方式有两种：

全部蓄冷和部分蓄冷。

1.3.1全部蓄冷

全部蓄冷运行运行策略是指设计日（或周）非电力谷段的总冷负荷全部由蓄冷装置供应，制冷机在此时段不运行。

该方案配备的蓄冷装置和制冷主机的容量与其他方案相比最大，初投资最多，但运行费用最节省。

1.3.2部分蓄冷

部分蓄冷运行策略仅将设计日非谷段的冷负荷总量转移一部分（一般为30%-50%）进行蓄冰，白天制冷主机蓄冷装置联合供应冷负荷的需要。

在实际运行中，设计日负荷按部分蓄冰安排，在过渡季节往往可以安全部蓄冰运行。

1.4应用蓄能空调的意义

在能源消费逐渐增加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益，主要表现在如下几个方面：

第一方面：

削峰填谷、平衡电力负荷3；第二方面：

改善发电机组效率、减少环境污染；第三方面：

减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费；第四方面：

改善制冷机组的运行效率。

空调的制冷机组运行时，其效益随着负和的变化而变化，因此，具有蓄冷的空调系统，可根据空调负荷的大小使机组处在最佳的效益下运行；第五方面：

蓄冷空调系统特别适用于负荷比较集中变化比较大的场所；第六方面：

应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。

亦即蓄冷空调系统适合于改扩建空调工程；第七方面：

适合于应急设备所处的环境，使用应急蓄冷系统可大大减少对应急能源的依赖提高系统的可靠性。

介于以上情况，综合考虑不难发现在我国发展别墅蓄能空调系统拥有比较大的发展前景。

在此，本文也就别墅蓄能空调机组系统为例，着重进行设计计算。

2循环热力计算

2.1设计原始资料及技术条件

1.额定制冰工况：

冷凝温度45℃，蒸发温度-9℃，环境空气干球温度30℃，相对湿度85％

2.蓄冰工况：

乙二醇进口温度-5℃，出口温度-2℃

3.额定制冷量：

30kW

4.电源：

3φ-380V50Hz

5.蓄冰循环载冷剂：

25％乙二醇水溶液

6.供冷循环载冷剂水

7.制冷剂：

R22

8.冰球：

双金属芯心冰球

9.安全保护：

高压、低压、断水、冻结

2.2初步确定制冷工况

根据设计条件可知，冷凝温度为45℃，蒸发温度为-9℃，过热度为15℃，过冷度为5℃。

图2.1热力计算压焓图

由任务书知，选R22为制冷剂，且系统总制冷量

，此时：

=-9℃

=45℃

=65.64℃

=6℃

=40℃

对应查得：

2点

=17.256KPa

=453.17kJ/kg

=0.01692

2s点

=