冷热源课程设计说明书.docx

成绩： 湘潭大学课程设计说明书题 目： 冷热源课程设计说明书 学 院： 土木工程与力学学院 专 业： 建筑环境与能源应用工程 学 号： 2013800813 姓 名： 王 智 华 指导教师： 王 平 完成日期： 2015年12月18日 土木工程与力学学院建筑环境与能源应用工程冷热源课程设计说明书 指导老师：亲爱可亲的王平老师 13级建筑环境与能源应用工程二班王智华 2013800813目 录第一章 冷热源设计初步资料11.1、课程设计题目11.2、课程设计原始资料11.2.1建筑面积11.2.2气象资料11.2.3当地可用能源情况1第二章 冷热负荷计算22.1冷负荷计算22.1.1冷负荷估算指标22.1.2冷负荷计算22.2热负荷计算32.2.1热负荷估算指标32.2.2热负荷计算3第三章 空调系统方案的设计43.1空调方式的确定43.1.1方案一：地源热泵系统+冷水机组系统43.1.2方案二：直燃机系统+冷水机组系统73.1.3方案三：远大一体化多能机+冷水机组83.1.4 方案四：水冷式机组制冷+热水锅炉制热+冷却塔83.2技术性分析12第四章 经济性的分析比较144.1经济性计算154.1.1方案一的经济性计算154.1.2方案二的经济性计算164.1.3方案三的经济性计算164.1.4方案四的经济性计算164.2经济性分析16第五章 分水器与集水器的选择175.1 分水器与集水器的的构造与用途175.2 分水器的尺寸175.2.1分水器的管径计算175.2.2分水器的长度计算185.3集水器的尺寸19第六章 膨胀水箱配置与计算20第七章 机房水系统设计计算217.1 冷冻水系统选型和计算217.1.1地源热泵水泵流量和扬程的确定217.1.2 冷水机组水泵流量和扬程的确定257.2 冷却水系统选型和计算257.2.1 冷却塔冷却水泵流量和扬程的确定257.2.2地源热泵水源测水泵流量和扬程的确定277.2补水系统泵的选择30参考文献32第一章 冷热源设计初步资料1.1、课程设计题目 海口市某十三层医院冷热源工程课程设计。本工程主要是综合性医院，主体地上13层、地下室1层，总计14层。总建筑面积17947.56，总建筑高度62.1m，其中地上高度58.8m地下5.1m。1.2、课程设计原始资料1.2.1建筑面积 本建筑共九层，地下楼层一层。总面积：12052.396。1.2.2气象资料本次课程设计选择长沙为设计城市（1） 供暖、室外干球温度：35.8，湿球温度：29；（2） 夏季制冷天数（按温度大于30计）：164天，平均每日制冷时间：11小时；（3） 冬季供暖天数：31天，平均每日供暖时间：11小时；（4） 地表平均温度：19（5） 冬季平均风速：3.4m/s，最多风向：NNW，频率：25%（6） 长沙地理位置：E133，N2811 （亚热带季风性湿润气候）；1.2.3当地可用能源情况该建筑位于市区，动力及能源设施较完善，动力与照明用电充足，天然气可由城市管网供应，湘江水源、地源均可使用。 电：价格：1.01元/度天然气：价格：3.5元/m3；热值：33.45MJ/m3；第二章 冷热负荷计算2.1冷负荷计算单独进行空调冷热源工程课程设计时，由于时间短，冷热负荷值应该作为已知条件给出，即空调冷（热）源工程课程设计的内容应该是为给出负荷的空调系统配置冷（热）源。若课程设计的已知条件中没有给出冷负荷，则应该说明空调建筑所处地理位置、功能、面积等资料按表2-1所给出的建筑物冷负荷指标进行估算计算。2.1.1冷负荷估算指标表2-1 建筑物冷负荷估算指标 （单位W/）建筑物类型及房间名称冷负荷指标办公室90120展览厅、陈列室1302002.1.2冷负荷计算楼层负 荷一层展厅：1964.21（130200）=255347.3392842W办公室：1292.35（90120）=116311.5155082W二层展厅：1032.56（130200）=134232.8206512W办公室：981.52（90120）=88336.8117782.4W三层展厅：1964.21（130200）=255347.3392842W办公室：1292.35（90120）=116311.5155082W四层办公室：1197.1（90120）=107739143652W五层办公室：824.68（90120）=74221.298961.6W六层办公室：824.68（90120）=74221.298961.6W七层办公室：824.68（90120）=74221.298961.6W八层办公室：824.68（90120）=74221.298961.6W九层 办公室：605.196（90120）=54467.6472623.52W 总和1223673.241724202.72W根据长沙的地理位置取中间值，故总冷负荷Q1 =1550KW2.2热负荷计算建筑物空调冷热负荷是暖通空调工程设计的基本依据。建筑热负荷的估算方法同冷负荷，安表2-2建筑物热负荷估算指标进行估算计算。2.2.1热负荷估算指标表2-2 建筑物热负荷估算指标 （单位W/）建筑物类型及房间名称冷负荷指标办公室6080展览厅、陈列室1151602.2.2热负荷计算楼层负荷一层展厅：1964.21（115160）=225884.15314273.6W办公室：1292.35（6080）=77541103388W二层展厅：1032.56（115160）=118744.4165209.6W办公室：981.52（6080）=25560.278521.6W三层展厅：1964.21（115160）=54874.5595434W办公室：1292.35（6080）=108321.3144428.4W四层办公室：1197.1（6080）=7182695761W五层办公室：824.68（6080）=49480.865974.8W六层办公室：824.68（6080）=49480.865974.8W七层办公室：824.68（6080）=49480.865974.8W八层办公室：824.68（6080）=49480.865974.8W九层办公室：605.196（6080）=36311.7665974.8W 总和950317.561309336.48W根据长沙的地理位置取中间值，故总热负荷Q2 =1150KW第三章 空调系统方案的设计3.1空调方式的确定根据建筑冷热负荷的计算结果，同时分析空调冷热源的容量特性，冷热源所承担负荷的分布特性，来指导冷热源方案和设备选型。在制定冷热源方案时，坚持满足节能指标、系统结构简单、运行维护容易等基本原则。 能源形式分为单独的冷源，如不同形式的电制冷设备等；单独的热源，如城市热网、不同能源形式的锅炉设备等；还有冷热一体的能源形式，即选用一套设备，能够同时满足制冷、制热的需求。 因此，在选取的过程中，主要从能源形式的可行性、适用性以及经济性角度进行分析比较C的方案。首先把常见的冷热源形式列举如下：（1） 单独的热源有城市热网和锅炉两种。（2）单独的冷源有电制冷：离心式、螺杆式、活塞式制冷机，电制冷加冰蓄冷。（3）冷热一体形式的有直燃机，热电冷三联供和热泵。 选取的思路如下：先把常见的单冷源、单热源以及冷热一体的能源形式列出来，然后从单独的冷源、单独的热源中选取最优的，组合成一种能源方案，再与冷热一体的能源方案进行比较，最终选取最优方案。 3.1.1方案一：地源热泵系统+冷水机组系统地源热泵：属可再生能源利用技术，利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换。地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。可一机多用，可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；机组使用寿命长，一般在15年以上。同空气源热泵相比，全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。另外，地源有较好的蓄能作用。根据制冷量Q1=1550KW，热负荷Q2=1150KW，选择美的LSBLGHP-910/PCF满液式螺杆水地源热泵机组（R134a）搭配美的水冷螺杆式冷水机组LSBLG570/M，其参数如表3-1，3-2：表3-1 LSBLGHP-910/PCF满液式螺杆水地源热泵机组（R134a）参数型号LSBLGHP-910/PCF名义制冷量(KW)905制冷额定功率（KW）152.4名义制热量(KW)969制热额定功率（KW）186.2制冷剂R134a用户侧换热 器水量(M3/h)155压降(Kpa)50接管直径（DN)150水 源侧 换热 器水量(M3/h)182压降(Kpa)52接管直径（DN)150外观尺寸长mm3650宽mm1600高mm2000注：1、以上表中各参数是额定名义工况的标称值，随着工况的变化会有所变化。2、名义制冷工况：蒸发器进/出水温度12/7；冷凝器进/出水温度18/29。3、名义制热工况：蒸发器进水温度15，流量同名义制冷工况下的冷凝器的水流量；冷凝器进水温度40，流量同名义制冷工况下的蒸发器的水流量。4、上述参数可能会因产品改良而更改，最终以公司提供的出厂图纸及产品铭牌参数为准表3-2 LSBLG570/M水冷螺杆式冷水机组参数型号LSBLG570/M名义制冷量(KW)572制冷额定功率（KW）114制冷剂R22用户侧换热 器水量(M3/h)98.4压降(Kpa)67接管直径（DN)125水 源侧 换热 器水量(M3/h)123压降(Kpa)21接管直径（DN)125外观尺寸长mm3200宽mm1480高mm1550注：（1）以上表中各参数是按国际GB/T18430.1-2007规定的额定工况的标称值，随着工况的变化会有所变化。其中制冷量、功率均为出厂前所测，以蒸发器7oC出水；冷凝器30oC进水为根据；水侧污垢系数0.086m2.oC/kW。（2）能效等级根据标准：GB19577-2004判定。（3）由于产品的改良，上述参数可能会有所更改，一切以产品实物为准。根据长沙的的地表温度19.3，按地下温度每100m/3的温升，得夏季地源温度为22（地下埋管深度为80m），冬季为16。查地源热泵工况修正系数表得实际制冷量995.5KW，制热量1259.7KW。根据长沙的湿球温度29，得冷却水进水温度32，冷冻水出水温度定为5，查冷水机组工况修正系数表得实际制冷量586KW。地源热泵地埋管系统的全能总释热量和总吸热量应基本平衡。对于地下水径流流速较小的地埋管区域，在计算周期内，地源热泵系统总释热量和总吸热量应平衡。两者相差不大指两者的壁纸在0.8 1.25之间。夏季与冬季地下换热器的换热量可分别根据以下计算式确定: 式中：Q热泵机组制冷量,kW; Q为热泵机组制热量,kW; COP , COP 分别为热泵机组制冷、制热时的性能系数（COP=6，COP=4） 夏季， 1161.41KW 冬季， 944.75KWQ1/Q2=1.280m）,对竖直U型管，一般为中埋。本次设计选择埋深深度为80m。根据实用供暖空调设计手册，对于单U形管换热系统，钻孔数量可按下式确定，即N= L/2H得出N=131.9，取N=132根。考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定地埋管采用垂直竖井布置。换热性能较高，并且不会受土地面积的限制，钻孔围绕建筑物四周，呈U型排列，孔位间距4.5米。7.2.2.4地下换热器阻力计算地下换热器阻力包括沿程阻力和局部阻力。埋管进出口集管采用直径较大的管子,流速大小按以下原则选取:对于内径小于50 mm 的管子,管内流速应在0. 6m/ s1. 2 m/ s 范围内;对于内径大于50 mm 的管子,管内流速应小于1. 8 m/ s。但其中高密度聚乙烯管材的Rm无法直接查到,可按下式计算 式中，为水密度,kg/ m;为水黏度,kg/ (ms)查冷热源课程设计， V=3600Q1/3600nd2，得出流速v=0.52m/s，=1.519*10-3 kg/ (ms)，故R=368 Pa/m地下埋管长度采用同程式埋管方式，孔位间距4.5米，则最不利长度 L=4.5*132*2=1188m沿程阻力计算公式为P沿=437184Pa，P局=1/2=218592 Pap=655.78Kpa根据水源测冷却水泵扬程H=k（h1+h2+h3），取k=1.1，得出H=88.6m。Q=1Qmax ，Qmax =182 m/h，一台水泵工作时，1=1.1，则Q=200.2 m/h. 由H=88.6m，Q=200.2 m/h，选择SLW150-350（I）B卧式离心泵水泵。其参数如下表表7-9 SLW150-350（I）B卧式离心泵水泵参数表型号SLW150-350（I）