南京工业职业技术学院图书馆制冷系统设计书.docx
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南京工业职业技术学院图书馆制冷系统设计书
南京工业职业技术学院图书馆制冷系统设计书
一、工程概况
本系统为南京工业职业技术学院图书馆中央空调系统。
建筑物位于南京工业职业技术学院仙林校区，具有纸质文献藏、借、阅功能、数字资源网上服务功能参考咨询功能、读者学术交流功能等。
馆内空调分区域供应按中心图书馆的功能设计，空调供应分为三个区域：
办公区、阅览区和公共还书区。
应按需供应空调，尽量减少能源浪费。
地理位置：
东经118。
46ˊ，北纬32。
03。
图书馆共三层，建筑面积7728.9m2，一层为图书阅览室阅览、档案、还书大厅；二层为图书阅览室；三层为图书阅览室、电子阅览室。
馆内基本是采用封闭设计，且日人均流量大，所以馆内必须达到舒适的空调标准，否则很容易引起空调病．如；头痛、恶心、胸闷、心神不宁、工作和学习效率低下等症状。
室内舒适空例标准由四个参数来衡量：
温度、湿度、空气品质及标准通风（换气）。
二、设计参数及参照标准
三、负荷计算
1、室内热源散热引起的冷负荷
照明散热形成的冷负荷
荧光灯散热形成的冷负荷
计算公式Q=1000n1n2NCLQ
式中N——照明灯具所需功率，取40W；
n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器设在顶棚内时，可取n1=1.0；
n2——而荧光灯罩无通风孔者，则视顶棚内通风情况，n2=0.6~0.8,取0.7。
电子设备散热引起的冷负荷
电脑散热引起的冷负荷
计算公式：
Qs=1000n1n2n3N
式中N—电动设备的安装功率（电脑取300w）
n1—利用系数（安装系数），指电动机最大实消耗功率与安装功率之比，一般可取0.8
n2—负荷系数，对计算机可取1.0，对其他仪表可取0.5-0.9.
n3—同时使用系数，指室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使用情况而定，一般取0.65
2、人体散热形成的冷负荷
人体散热量与性别、年龄、衣着、活动量及所处热、湿环境等多种因素有关。
人体散热同样由显热和潜热组成，其中显热又分为对流和辐射两部分。
在静坐状态下，三部分热量的大体比例为：
对流热占20%，潜热占40%，辐射热占40%，形成冷负荷的情况与前面所述相同，在实际计算中，并不将对流热和辐射热从显热中区分开，而是利用冷负荷系数整体地反映人体显热散热转化为瞬时冷负荷的比例。
由于不同场所各自的活动群体，男女比例及儿童数量各有差异，而成年女子和儿童的散热量低于成年男子。
为了实际计算方便，可以以成年男子为基础，乘以考虑了各类人员组成比例的系数，称群集系数，《中央空调系统设计》附录1-23给出了一些场所的群体系数，图书馆阅览室为0.96.
人体显热散热形成的冷负荷
计算公式Qc（τ）=qsnφCLQ
其中：
qs—不同室温和不同劳动性质时成年男子显热散热量（58W），见《中央空调系统设计》附录1-22
n—室内全部人数,取20人；
φ—群体系数，取0.96
CLQ—人体显热散热冷负荷系数，见《中央空调系统设计》附录1-24
人体潜热散热形成的冷负荷
计算公式：
Qc（τ）=qinφ
式中：
qi—不同室温和不同劳动性质时成年男子潜热散热量（50W）,见《中央空调系统设计》附录1-22
3、图书馆屋顶冷负荷计算
计算公式：
Qcl=KF（tlτ-tn）
式中：
Qcl—维护结构τ时刻的冷负荷（W）
K—维护结构传热系数（W/（㎡▪℃）），见《中央空调系统设计》附录1-2；取1.07
F：
维护结构的传热面积根据实际测量得到；
tlτ：
逐时冷负荷温度（℃）根据《中央空调系统设计》附录1-4得到；tn：
取25℃
4、图书馆玻璃散热形成的冷负荷
玻璃的瞬变传热形成的冷负荷
计算公式：
Qcl=KF（tlτ-tn）
式中：
Qcl—维护结构τ时刻的冷负荷（W）
K—维护结构传热系数（W/（㎡▪℃）），见《中央空调系统设计》附录1-7；取3.01（要乘修正值）
F：
维护结构的传热面积根据实际测量得到；tlτ：
逐时冷负荷温度（℃）根据附录1-9得到；tn：
取25℃
透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷
计算公式：
Qc（τ）=CaAwCsCiDjmaxCLQ
式中：
Qcl—维护结构τ时刻的冷负荷（W），见《中央空调系统设计》;
Ca:
窗玻璃有效面积系数，见《中央空调系统设计》附录1-18取0.75；
Aw：
窗口面积，测量所得；
Cs：
窗玻璃的遮挡系数，见《中央空调系统设计》：
附录1-12取0.86；
Ci：
窗内遮阳系数，见《中央空调系统设计》附录1-13取0.65；
Djmax：
日射得热，见《中央空调系统设计》附录1-11；
CLQ：
窗玻璃冷负荷系数，见《中央空调系统设计》附录1-17
5、外墙冷负荷
计算公式Qcl=KF（tlτ-tn）：
式中：
Qcl:
维护结构τ时刻的冷负荷，见《中央空调系统设计》附录1-1查得其值为1.97;
K:
传热系数，见《中央空调系统设计》；
F：
传热面积，面积实际测量得到；
tlτ：
逐时冷负荷温度，见《中央空调系统设计》附录1-3；
tn：
室内设计温度25度。
6、图书馆负荷计算总表
房间
负荷
房间
负荷
房间
负荷
101
17330.63W
201
16100.54W
301
16100.54W
102
16196.3W
202
16196.3W
302
16196.3W
103
10483.64W
203
10483.64W
303
16196.3W
104
8350.15W
204
632.47W
304
10483.64W
105
2994.79W
205
11622.26W
305
8350.15W
107
11622.26W
206
8350.15W
306
11280.52W
108
8787.97W
207
11280.52W
307
8787.97W
109
16323.98W
208
8787.97W
308
8787.97W
110
8532.61W
209
16323.98W
309
16323.98W
210
8532.61W
310
8532.61W
四、冷水机组选型
计算冷负荷大约为330KW，图书馆人流量比较大，其大门及教室内门一般处于开启状态，空气流通性比较好，但是带来的副作用就是负荷损失较大，所以我们在设计计算时需要加足够的余量，所以选择两台制冷量为200KW的制冷机组，给系统70KW的余量。
根据宁波惠康集团产品设备手册，选择宁波惠康集团单机头螺杆式水冷机组（两台）
型号
HCSW-200S
名义冷量
千瓦
KW
200
冷冻水工作温度范围
℃
3-16
能量调节范围
﹪
100、75、50、25、0
保护装置
过流保护、高低压保护、水断流保护防、冻保护、相序保护、电机过热保护、油温加热器、安全阀
压缩机
形式
半封闭螺杆式压缩机
电机输入功率
KW
44
最大运行电流
A
124
冷凝器
类型
高效壳管式换热器
冷却水流量
m3/h
43
冷却水进出口直径
mm
DN100
蒸发器
类型
高效壳管式换热器
冷却水流量
m3/h
33
冷却水进出口直径
mm
DN80
制冷剂
种类
R22
充灌量
kg
32
冷冻油
型号
CP-4214-320
充灌量
L
7
机组
外型
长
mm
3030
宽
mm
800
高
mm
1570
机组噪音
dBA
≤80
机组重量
kg
1423
注：
制冷工况：
1、冷冻水进出口温度12℃/7℃
2、冷却水进出口温度33℃/37℃
五、系统配置图（详见附图1）
图书馆中央空调系统由制冷系统、冷冻水循环系统、冷却水循环系统。
该系统便于集中控制，舒适度较高。
主要设备:
包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵以及四种型号风机盘管的布置以及数量，冷凝水管的布置及坡度，膨胀水箱的布置。
六、风机盘管选型
根据计算所得的各房间的冷负荷，参考约克集团中央空调设备选型手册进行风机盘管的选型。
房间
型号
风量（m3/h）
风量（l/s）
水流量（l/s）
台数
制冷能力（KW）
房间负荷（KW）
101
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
17.33
102
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
14.77
103
YGFC07CB2S（H）
1200
333.33
0.402
2
5.21
10.48
104
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.35
借书大厅
YGFC04CB2S（H）
690
191.61
0.258
4
3.34
11.62
107
YGFC04CB2S（H）
690
192.61
0.258
4
3.34
11.97
108
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.79
109
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.32
110
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.53
201
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.1
202
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.1
203
YGFC07CB2S（H）
1200
333.33
0.402
2
5.21
10.48
204
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
0.63
206
YGFC02CB2S（H）
360
100
0.121
1
1.65
8.03
205
YGFC04CB2S（H）
690
191.67
0.258
4
3.34
11.62
207
YGFC04CB2S（H）
690
191.67
0.258
4
3.34
11.28
208
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.79
209
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.32
210
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.53
301
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.10
302
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.20
303
YGFC07CB2S（H）
1200
333.33
0.402
2
5.21
16.20
304
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
10.48
306
YGFC02CB2S（H）
360
100
0.121
1
1.65
11.28
305
YGFC04CB2S（H）
690
191.67
0.258
4
3.34
8.35
307
YGFC04CB2S（H）
690
191.67
0.258
4
3.34
8.79
308
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.79
309
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
4
4.46
16.32
310
YGFC06CB2S（H）
1030
286.11
0.334
2
4.46
8.53
七、各楼层平面布置图（详见附图2）
凝结水管与进出水管安装在风机盘管的同一侧，凝结水管的坡度为i=0.1。
图中包括管道长度、管径、阀门。
八、冷却水系统参数计算及选型
1.冷却水塔的选型
单台冷水机组额定工况下的冷却水流量为43t/h，进出水温分别为t2=32℃与t1=37℃。
设计地南京的室外计算湿球温度为τ＝28℃。
根据机组冷却水循环水量，对照选江苏精亚集团产品手册，选5BNP100循环水量为100t/h的普通型圆形逆流式冷却塔（《制冷空调产品设备手册》（主编：
杨小灿国防工业出版社出版））
型号
处理水量（t/h）
外形尺寸
风机
重量
进水压力/（*104Pa）
噪声/dB（A）
高/mm
直径/mm
风量（*104m3/h）
直径
功率/KW
干重/t
湿重/t
1m处
16m处
5BNP100
100
3560
3240
5.9
2000
3
0.97
1.80
4.26
66
55
2.冷却水泵的选型
选择三台相同型号的冷却水泵,两台开机，一台备用
（1）水泵流量的确定
单台冷水机组的额定水流量为43m3/h。
（2）水泵的扬程确定
水泵扬程按公式
计算。
一般扬程储备系数取
。
（见《中央空调系统设计》）
总水压降
为供水管网最不利环路的水压降，可按公式：
冷水机组冷却器的水压降△P1=60kPa=5.68mH2O
最不利环路中水压损失水压降△P2=16.28KPa=1.51mH2O
冷却塔高度：
3.5mH2O
机房高度：
4.5mH2O
Hmax=5.68+1.51+3.5+4.5=15.19mH2O
H=1.1*Hmax=15.19*1.1=16.7mH20
根据计算的水泵杨程，参考《制冷空调产品设备手册》（主编：
杨小灿国防工业出版社出版）选用三台（两用一备）
山东双轮集团股份有限公司
型号
流量
杨程
H/m
效率
η/%
轴功率/KW
电机功率
/KW
泵口径进/出/mm
泵组重量
/Kg
m3/h
L/s
80RK32-16
50
13.9
14
67
2.9
3
80/65
252
九、冷冻水系统参数计算及选型
（1）管径与流速参数
管径（mm）
15
20
25
32
40
50
65
80
闭式系统
0.4~0.5
0.5~0.6
0.6~0.7
0.7~0.9
0.9~1.0
0.9~1.2
1.1~1.4
1.2~1.6
开式系统
0.3~0.4
0.4~0.5
0.5~0.6
0.6~0.8
0.7~0.9
0.8~1.0
0.9~1.2
1.1~1.4
管径（mm）
100
125
150
200
250
300
350
400
闭式系统
1.3~1.8
1.5~2.0
1.6~2.2
1.8~2.5
1.8~2.6
1.9~2.9
1.6~2.5
1.8~2.6
开式系统
1.2~1.6
1.4~1.8
1.5~2.0
1.6~2.3
1.7~2.4
1.7~2.4
1.6~2.1
1.8~2.3
水系统管路的阻力计算
空调水系统阻力一般由设备阻力、附加阻力和管道阻力三大部分组成。
设备阻力可参考设备厂商提供的技术资料。
通常附件和管件的阻力也称局部阻力，管道阻力称为沿程阻力。
（2）管径的确定
水管管径d由下式确定：
d=
式中：
mw---水流量（m3/s）
v---水流速（m/s）
（3）局部阻力的计算
水在管道内的沿程阻力：
△h1=λ
=Rl
式中：
λ---摩擦阻力系数
l--直管段长度
d---管道内径
ρ---水的密度
v---管内水流速
R---单位管长的摩擦阻力，又称比摩阻（Pa/m）
（4）沿程阻力计算（管段标示见附图3）
管段
流量L/S
管径（mm）
管径的平方
长度（m）
流速（m/s）
比摩阻（pa/m）
局部阻力系数
沿程阻力
局部阻力
总阻力
1
0.334
25.0
625.0
3.7
0.7
250.0
0.3
912.5
60.2
972.7
2
0.668
32.0
1024.0
5.9
0.8
310.0
2.1
1816.6
711.3
2527.9
3
1.336
40.0
1600.0
3.0
1.1
310.0
1.8
933.1
1018.3
1951.4
4
2.004
50.0
2500.0
4.7
1.0
250.0
1.8
1177.5
938.5
2116.0
5
2.672
50.0
2500.0
4.7
1.4
400.0
1.8
1880.0
1668.4
3548.4
6
3.006
65.0
4225.0
0.3
0.9
170.0
1.8
52.7
739.3
792.0
7
3.34
65.0
4225.0
4.9
1.0
180.0
1.8
885.6
912.7
1798.3
8
4.144
65.0
4225.0
3.1
1.2
250.0
1.8
770.0
1405.0
2175.0
9
4.265
65.0
4225.0
2.4
1.3
250.0
1.8
605.0
1488.3
2093.3
10
5.297
65.0
4225.0
12.2
1.6
390.0
2.1
4738.5
2627.3
7365.8
11
5.813
80.0
6400.0
19.3
1.2
170.0
1.8
3274.2
1204.9
4479.1
12
6.147
80.0
6400.0
5.4
1.2
210.0
1.8
1131.9
1347.3
2479.2
13
6.663
80.0
6400.0
3.1
1.3
220.0
1.8
686.4
1583.0
2269.4
14
6.997
80.0
6400.0
6.4
1.4
230.0
1.8
1481.2
1745.7
3226.9
15
7.331
80.0
6400.0
11.3
1.5
290.0
1.8
3274.1
1916.3
5190.4
16
7.999
80.0
6400.0
2.3
1.6
310.0
1.8
716.1
2281.5
2997.6
17
8.333
80.0
6400.0
8.5
1.7
320.0
1.8
2716.8
2476.0
5192.8
18
9.001
80.0
6400.0
1.0
1.8
400.0
1.8
388.0
2888.8
3276.8
19
18.002
#####
15625.0
4.3
1.5
160.0
2.1
688.0
2218.7
2906.7
20
26.882
#####
15625.0
4.3
2.2
310.0
1.8
1333.0
4323.0
5656.0
冷冻水泵的选型与计算
根据选型原则，选择三台冷冻水泵（二用一备）。
水泵所承担的供回水管网最不利环路为一楼1-16管路
水泵流量的确定
单台冷水机组的额定水流量为33m3/h。
水泵的扬程确定
水泵扬程按公式
计算。
一般扬程储备系数取
。
（见《中央空调系统设计》）
冷水机组蒸发器的水压降△P1=80kPa=7.58mH2O
最不利环路中并联的空调末端装置中水压损失最大者是三楼一号管段，它的水压降
△P1=2*57.5kPa=10.9mH2O。
最不利环路总阻力约为：
Hmax=7.58+10.9+12=30.48mH2O
水泵设计扬程为Ｈ＝1.1×31.3=33.52mH2O。
根据《制冷空调产品设备手册》（主编：
杨小灿国防工业出版社出版）
选用三台（二用一备）
山东双轮集团股份有限公司
型号
流量
杨程
H/m
效率
η/%
轴功率/KW
电机功率
/KW
泵口径进/出/mm
泵组重量
/Kg
m3/h
L/s
125RK120-16
95.8
26.1
17
70
6.3
11
125/100
490
十、设备清单
序号
名称
型号
数量
主要技术参数
参考厂家
1
冷水机组
HCSW-200S
2台
制冷量/Kw:
200
电机功率/Kw:
44
电源电压：
380V50Hz
冷冻水进出口温度/℃:
12/7
冷却水循环量/（m3/h）：
43
宁波惠康
2
冷却水泵
80RK32-16
2台
流量/（m3/h）：
50
总扬程/m：
14
山东双轮集团股份有限公司
3
冷冻水泵
125RK120-16
3台
流量m3/h：
50
总扬程/m：
25
电机功率/Kw：
7.5
山东双轮集团股份有限公司
4
冷却塔
5BNP100
1台
冷却水量/m3/h100
风量/（*104m3/h）5.9
进水压力/（*104Pa）4.26
江苏金亚集团
5
风机盘管
02-2H
约克
04-2H
06-2H
07-2H
6
软接头
GJQ（X）-SQ-II
2
河南宇鑫管道配件厂
7
三通
DN219--2500
102
盛基（三通）管件制造有限公司
8
弯头
18-2000
15
沧州艾力特管道装备有限公司
9
单向阀
M-SR25KE05-1X/
8
上海良诺阀门有限公司
11、电气控制方案
原理说明：
从第一条支路可以看出当k1闭合时，整条支路联通，制冷1情况形成，第二条支路是k2闭合时，制冷2情况发生，如果k1闭合，冷却水泵1和冷冻水泵1、还冷却水泵2和冷冻水泵2、还冷却水泵3和冷冻水泵3有冷却塔开始运转，如果k2闭合，还有冷却塔运转，k1闭合的话压缩机1也开始运转，k2闭合的话，压缩机2也开始运转，如果发生故障，KM1，K
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