培训资料：负荷设计.ppt

1 空调设计 中央空调系统设计 2020 4 8 2 目录 第一部分 负荷计算负荷的构成负荷的计算第二部分 设备设备分类性能简介第三部分 机房设计机房设备组成设备选型第四部分 系统设计风管系统设计 2020 4 8 3 第一部分空调系统负荷计算 2020 4 8 4 空调负荷的计算 空调系统冷负荷的构成 1 建筑物冷负荷2 新风冷负荷3 附加冷负荷 2020 4 8 5 a 维护结构传热量 b 透过外窗的太阳辐射热c 人体散热量d 照明散热量e 设备 器具管道及室内热源的散热量f 食物或物料的散热量g 渗透空气带入室内的热量h 伴随各种散失过程产生的潜热量 1 a 建筑物冷负荷基本组成 2020 4 8 6 a 人体散失量b 渗透空气带入室内的湿量c 化学反应过程的散湿量d 设备散湿量e 各种潮湿表面 液面或液流的散湿量 1 b 建筑物湿负荷的构成 2020 4 8 7 3 附加冷负荷的构成 通风机 水管水泵 冷水管水箱温升引起的 2020 4 8 8 负荷计算的准备工作 维护结构的夏季热工指标房间的分类城市的分区窗口直射面积 2020 4 8 9 负荷计算方法 一 逐时温差计算法二 估算法1 按空调冷负荷的估算指标进行估算2 按经验公式估算空调冷负荷 2020 4 8 10 负荷估算指标 1 2020 4 8 11 负荷估算指标 2 2020 4 8 12 负荷估算指标 3 2020 4 8 13 按经验公式估算空调冷负荷 二 按经验公式估算空调冷负荷Q 1 5 Qz十116 3n 式中Qz 整个建筑物围护结构形成的总冷负荷 w n 空调场所内人员数 2020 4 8 14 第二部分空调设备 2020 4 8 15 设备的分类 一 空调机房设备 1 制冷主机2 附属设备二 系统末端空气处理设备 1 风机盘管2 新风机组3 组合式空调器4 变风量空调器 2020 4 8 16 中央空调系统模拟 2020 4 8 17 制冷主机 分类 按冷却方式分水冷冷水机组风冷热泵机组 2020 4 8 18 主机 空调机组 分类 1 冷水机组 水冷冷水机组 风冷冷水机组2 风冷热泵机组 2020 4 8 19 主机 冷水机组 水冷冷水机组 按压缩机形式分离心机 单级压缩 三级压缩螺杆机 单螺杆 双螺杆活塞机涡旋机 2020 4 8 20 主机 冷水机组 风冷冷水机组按压缩机形式分螺杆式活塞式涡旋式离心式 2020 4 8 21 冷水主机1 离心机组 目前市场销售情况 特灵三级压缩离心机 123低压冷媒 属于环保型约克变频压缩离心机 134a高压冷媒开利单级压缩离心机 134a高压冷媒 2020 4 8 22 冷水主机2 螺杆机组 目前市场螺杆冷水机组主要的生产厂家 单螺杆惠州大金三石空调有限公司麦克维尔空调有限公司双螺杆上海开利美国特灵美国约克顿汉布什大部分国产品牌 2020 4 8 23 冷水主机3 活塞机组 目前市场活塞式冷水机组主要的生产厂家 上海开利广州约克武汉麦克维尔在市场上都不再作为主动推销的产品 但在热推的风冷热泵机组中还有采用活塞式压缩机 例如约克 开利 捷丰等 2020 4 8 24 1 冷却塔2 水泵 冷却水泵 冷冻水泵3 分水缸 供水系统 4 集水器 回水系统 5 膨胀水箱6 软化水设备7 电子除垢仪 冷却水系统 附属设备 2020 4 8 25 附属设备 冷却塔方型横流方型角流 2020 4 8 26 附属设备1 冷却塔 冷却塔原理冷却塔是利用水作为循环冷却剂 从系统中吸收热量排放至大气中 以降低水温的装置 其冷却是借着水的蒸发过程来完成 并使冷却水可以继续的循环使用 从经济效益看 无形中减少了成本的浪费 冷却塔冷却方法 是将热水喷洒至散热材料表面与通过之移动空气相接触 此际 热水与冷空气之间即产生热交换作用 同时份的热水被蒸发 亦即蒸发水汽中其蒸发潜热被排放至空气中 最后经冷却后的水落入水槽内 接着将其传送至热交换热器中 再予吸收热量 2020 4 8 27 附属设备1 冷却塔 1 冷却塔按通风方式分 自然通风喷水冷却塔机械通风冷却塔 常用 2020 4 8 28 附属设备1 冷却塔 机械通风冷却塔按水和空气流动方向分类 机械通风 逆流式 横流式 逆流引风式 逆流鼓风式 2020 4 8 29 附属设备1 冷却塔 其他分类方式 按外形分 圆塔方塔按开启程度分 开式闭式 2020 4 8 30 附属设备2 水泵 水泵 2020 4 8 31 附属设备2 水泵 在空调系统中 冷冻水泵冷却水泵补水泵空调系统常用水泵类型 单级单吸清水离心泵管道泵 2020 4 8 32 附属设备3 4 分水器和集水器 2020 4 8 33 附属设备5 膨胀水箱 作用 当空调水系统为闭式系统时 为使系统中的水温变化而引起的体积膨胀给予余地 以及有利于系统中空气的排除 2020 4 8 34 定压膨胀水箱 两泵一罐 2020 4 8 35 附属设备5 膨胀水箱 2020 4 8 36 附属设备6 水处理设备 目的和作用 制冷系统的冷媒水和冷却水均应保持一定的水质条件 以防止设备腐蚀 结垢和产生微生物与藻类物质水处理装置中以安装软化水设备最好 但价格高 占地面积大 电子水处理装民是近年来应用较好的 种水处理装置 wT型高频电子水垢处理器就是其中的一种效果较好的水处理装置 2020 4 8 37 附属设备7 电子除垢仪 2020 4 8 38 末端设备 系统末端设备 2020 4 8 39 系统设备1 风机盘管 风机盘管标准型号高静压型变风量末端装置新风工况混合工况组合式空调器分段选择整体式 2020 4 8 40 系统设备1 风机盘管 分类 按风机类型分 离心式 普通型 贯流式 静压型 按结构形式分 立式L 卧式W 立柱式Z 顶棚式D按安装形式分 明装M 暗装A 2020 4 8 41 系统设备1 风机盘管 调节方法 1 风量调节 通过三速开关调节电机输入电压 以调节风机转速 调节风机盘管的冷热量 简单方便 初投资省 2 水量调节 通过温度敏感元件 调节器和装在水管上的小型电机直通阀或三通阀自动调节水量或水温 初投资高 3 旁通风门调节 通过敏感元件 调节器和盘管旁通风门自动调节旁通空气混合比 初投资高 2020 4 8 42 系统设备1 风机盘管 风机盘管水系统的设计应注意以下问题 1 分区 按承压能力竖向分区 为便于管理朝向分区 2 系统形式 闭式循环 管路的坡度 排气排污 膨胀管接到回水管上 同程回水方式3 凝结水 盘管承担新风湿负荷时 盘管处于湿工况 重视凝水系统布置 2020 4 8 43 系统设备1 风机盘管 2020 4 8 44 系统设备2 新风机组 新风系统设计原则 1 新风量设计最小值 取标准最低新风量的1 5倍 2 风口采用扩散性能好的风口 3 送风方式常采用送风口前采用两个系统混合后送风 4 风机风量控制方式最佳选择是变频控制的风机转速 2020 4 8 45 第三部分空调机房设计 2020 4 8 46 一 制冷机房设计的基础条件 一 冷负荷条件 二 能源条件 三 水源及水质条件 四 气象条件 五 水文地质条件 六 制冷设备条件 七 管材 管件及绝热等主要材料条件 八 相关各专业的配合条件 九 企业发展规划 2020 4 8 47 二 制冷站的装机容量 制冷机房的装机容量 是以舒适性空调计算出的最大冷负荷为依据 或以工艺性空调中的生产工艺所提供的设计任务书要求条件 并按照制冷机房的服务对象和制冷系统的状况计算出的最大冷负荷为依据 由于制冷系统的具体情况以及建设地区上的各种差异 需按设备和管道布置等因素计算出冷损失 也可依据经验考虑冷负荷的附加系数 从而得出该制冷站的设计容量 附加系数一般为o 1一o 2 2020 4 8 48 三 制冷机的选型设计 制冷机的类型多种多样 在某项制冷站设计中 究竞选用何种型式的制冷机 除考虑上述制冷站设计的基础条件和装机容量外 尚需考虑以下几方面的条件 一 冷媒温度 二 总制冷量与设备台数 三 能耗及能源的综合利用 四 环境保护与防振 五 一次性投资与运行管理费 六 冷却水的水温与水质 七 优先选用定型成套的制冷机组 2020 4 8 49 四 制冷机房设计 一 制冷机房设计的技术要点 一 制冷机房的土建设计 二 制冷机房的暖通设计 三 制冷机房的电气设计 四 制冷机房的冷却水与给诽水设计 2020 4 8 50 二 制冷机房的布置原则 一 制冷机房的布位原则 二 大中型制冷机房的布置原则 四 制冷机房设计 2020 4 8 51 四 制冷机房设计 三 机房设备选型1 主机 冷量的确定 制冷系统的制冷量包括 用户需要的制冷量 制冷系统和供冷系统的冷损失 2020 4 8 52 附属设备1 冷却塔 冷却水量的计算 W Qc c tw1 tw2 kg s Qc 冷却塔排走的热量对于压缩式制冷机组 取制冷机负荷的1 3倍对于吸收式制冷机组 取制冷机负荷的2 5倍tw1 tw2 冷却塔进出水温差 对于压缩式制冷机组 取4 50C对于吸收式制冷机组 取6 90C 2020 4 8 53 附属设备2 水泵 水泵的选择 选择水泵所依据的流量Q和扬程H按如下确定 L 1Lmax m3 h 式中Qmax 按管网额定负荷设计的最大流量 m3 s 1 流量储备系数 对单台水泵工作时 1 1 1 对两台水泵并联工作时 1 1 2 H 2Hmax kPa Hmax 管网最大计算总阻力 kPa 2 扬程储备系数 2 1 1 1 2 2020 4 8 54 附属设备3 4 分水器和集水器 作用 利于空调分区流量分配和调节灵活方便 2020 4 8 55 附属设备5 膨胀水箱 作用 当空调水系统为闭式系统时 为使系统中的水温变化而引起的体积膨胀给予余地以及有利于系统中空气的排除 容积 VP tVSm3式中VP 膨胀水箱有效容积 m3 水的膨胀系数 0 0006 L 0C t 最大的水温变化值 0C VS 系统内的水容量 m3 即系统中管道和设备内总容水量 系统内水容量 l m2建筑面积 全空气方式与机组结合使用的方式供冷时0 40 0 550 70 1 30供热时1 25 2 001 20 1 90 2020 4 8 56 附属设备6 7 除污器 过滤器 除污器常用形式 立式直通式卧式直通式卧式角通式选型 按连接管管径选定 安装 耐压要求 便于安装检修 前后要设置闸阀 安装时注意水流方向 2020 4 8 57 五 制冷机房水系统扬程流量的计算 选择水泵时 应在满足最高工况运行时的流量和水压的前提下 以选用效率高 用电省的水泵为原则 一 允许吸上其空高度当冷却水或冷媒水采用地下水池时 为吸上真空高度 泵的轴心必然高于吸液面 二 水泵流量与进出水管的流速水泵的流量是根据已确定的制冷机型号确定的 而进出水管的管径是按流速计算的 水管流速可按手册选取 2020 4 8 58 三 水泵扬程的计算水泵的扬程可按下式计算 H Hs十Hn十Hp十Hy十Hj式中H 水泵实际扬程 MPa Hs 允许吸上真空高度 MpaHn 压水高度 MPa Hp 机内阻力损失 MpaHy 沿程阻力损失 MpaHj 局部阻力损失 MPa 2020 4 8 59 六 制冷系统管径的选择与管径计算 一 制冷机房水 汽系统管材的选择 二 制冷机房水 气管道的管径计算1 冷却水及冷媒水管道的管径计算计算式d 4V3600 式中V 冷却水 冷媒水流量 m3 h 冷却水 冷媒水流速 m s 当d 200mm时 2 2 5m s 当d 200mm时 1 5 2m s 2020 4 8 60 2 补充水量与管道的管径计算冷水系统补水量 以24小时充满系统为标准 补水流速 1 5 2 0m s冷却水损失包括 蒸发损失水量 m3 h 排污和渗漏损失水量 m3 h 风吹损失水量 m3 h 冷却水补水方式 自动补水阀 2020 4 8 61 系统设计 第四部分中央空调系统设计 2020 4 8 62 空调水系统的设计原则 一 空调水系统的划分与分类 一 空调水系统的划分原则空调水系统依据负荷条件 使用功能 空调房间的平面布置和空调精度等划分成6种不同的系统 其划分原则 见表 2020 4 8 63 系统设计 系统设计包括 一 风管系统设计二 水管路系统设计 2020 4 8 64 风管设计 风管系统设计的步骤 确定送风口或吸风口的形式 位置 个数和必要风量 确定风机及其他空调设备的位置 划分空调区域 布置最合理的送 回风管线 进行管道阻力系统的计算 选择风机 绘图 2020 4 8 65 风管设计 风管的作用风管风管的分类 低速风管 传统设计高速风管 高层建筑空调低温风管 低温送风空调 冷风 房间 2020 4 8 66 空气处理系统的分类 单区域系统 房间负荷变化时 空气流量不变中央设备只有一个温控器控制风机流量保持恒定如果采用多速或变速风机 风机流量可以改变 2020 4 8 67 空气处理系统的分类 多区域系统空气流量根据各区域需求控制 风阀安装在支风管上并由个房间或区域温控器控制 中央设备由监控区域温控器的微处理器控制风机流量可以恒定 但必须安装旁通风门以保证中央设备所需的空气流量 假如风机或压缩机的转速可以连续调节 风机流量也可以变化 2020 4 8 68 送风风管系统的分类 送风风管的几何形状主风管与支风管辐射式周边环路式 2020 4 8 69 送风风口位置与材料 送风口位置 与维护结构有关周边送风系统顶棚送风系统内墙高端送风系统风管材料 根据需要及当地建筑规范选用不锈钢板6 玻璃纤维增强型塑料板镀锌钢板7 玻璃钢板涂塑钢板8 柔性金属风管铝板9 水泥PVC塑料板10 石棉 2020 4 8 70 风管系统阻力 空气分配系统或风管系统对于每个流量都存在一定的阻力 这个阻力是空气流经管道 送风口 调节风门 过滤器和风机盘管等的压降总和 风机必须克服这仪阻力才能保证一定的送风量 2020 4 8 71 外部静压 外部静压 系统单元之外的压降总和 系统 外部静压 机内静压 2020 4 8 72 风管设计原则 设计原则 制冷效果 噪音 风管布置走向风道材料所占空间建筑美观 已知风量 风管内空气速度 2020 4 8 73 风管内空气流速的确定 若空气流速大 则风道截面小 节省风道材料 系统阻力也大 需要风机的压力高 消耗的功率也就多 而且可能导致噪声增大 如果采用较小的风速 则出现上述相反的情况 风速选取原则 一般空调系统中 采用低风速 对高层建筑 一般采用较高风速 2020 4 8 74 风道计算方法 阻力计算步骤 首先 要选定系统最不利的环路 一般即指最长或局部构件多的分支管路 其次 是根据风量和所选定的风速 计算各管段 指该环路 的断面尺寸 并根据该尺寸求出个管段阻力和系统总阻力 根据总阻力选定风机 最后 按系统阻力平衡的原则 确定其余分支管路的管径 要求各环路间的总阻力差别不大于15 2020 4 8 75 风道阻力计算 风道阻力 直风道沿程阻力 非直风道局部阻力 风管尺 查表 当量长度 弯头 分叉 伸缩 装置 将弯管或其他非直管以一定的直管长度来表示 使它们的摩擦阻力损失相等 此时直管的长度就称当量长度 风道阻力计算 2020 4 8 76 风道阻力计算 沿程压力损失公式 pm dex xv2 2 Pa m 摩擦阻力系数 空气密度de 风管当量直径v 风管内空气流速 2020 4 8 77 风道阻力计算 局部阻力损失公式 Pj x xv2 2 Pa 局部阻力系数 空气密度v 风管内空气流速 P21 21x xv12 2 P31 31x xv12 2 P12 12x xv12 2 P13 13x xv12 2 合流 分流 2 1 3 1 2 3 合流 分流 2020 4 8 78 风道设计计算 设计方法 风道设计计算 速度法 等摩擦 静压复得法 选择原则 主要取决于风管的尺寸大小 小型风管系统 如家庭 小商店和小型办公室等 用速度法 大型高压风管系统 主要用静压复得法 中间大小的风管主要用等摩擦法 2020 4 8 79 风道设计计算 速度法 速度法是首先给出各风管的速度 一般讲风机出口速度最高 随着流动方向越来越小 到送风口速度最低 原则 主风管速度 5 6 6m s支风管风速 3 4 5m s速度随流动方向越来越小速度选取要合理 步骤 管路及风管编号 标出各个管路的流量 确定各个风管的速度 计算或查表求出风管尺寸查表求风管压降 2020 4 8 80 风道设计计算 等摩擦法 等摩擦法是假定风管系统的各个部位的摩擦损失相等 因而风管的总阻力同风管的长度成正比 原则 等摩擦系数的选取同风管内空气速度有关 一般取 0 164每1100米最大阻力为最长的风管阻力 步骤 管路及风管编号 标出各个管路的流量确