空调专业毕业设计

安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111摘要本设计对安徽工业大学3号教学楼空调、制冷系统作了全面的论述和设计,并对制冷部分造价进行了较为详细的预算,选择出优化的制冷方案,设计布置制冷机房。主要内容有:确定初步设计方案:进行空调冷、热、湿负荷计算:制冷设备的经济性分析和选择:项目的水系统设计选择:水泵、冷冻、冷却管道计算及冷却塔、膨胀水箱选择:机房设计:冷却塔以及机房的防振设计。本设计根据设计要求及实际情况采用了较合理的制冷方案。关键词:制冷空调机房溴化锂制冷机组共页第1页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111AbstractIsitmakeoverallargumentationanddesigntoAnhuipolytechnicaluniversity3No.teachingbuildingairconditioner,refrigerationsystemtodetailedbudgettorefrigeration,Choosetherefrigerationschemeoptimized,Designanddecoratetherefrigerationcomputerlab.Themaincontentisasfollows:Confirmthepreliminarydesignplan;Thecold,hot,wetloadoftheairconditioneriscalculated;DesignandchoiceoftherefrigerationThecomputerlabisdesigned;Theantivibrationofthecoolingtowerandcomputerlabisdesigned.Haveoriginallydesignedandadoptedthemorerationalrefrigerationschemeaccordingtothedesigningrequirementandactualconditions,itisamoreperfectdesign.Keyword:RefrigerationAirconditionerRefrigerationequipmentroomLithiumbromideabsorbingtyperefrigeration共页第2页1111111111111装11111订11111线1111111111111 1制冷空调技术文献综述 41.1制冷空调技术的发展史 5本原理 51.3制空调冷的分类和基本类型 5 1.3.3风管系统/水系统/暖气＋风管系统 8用制冷空调 91.3.5商用制冷空调 101.3.6工业(民用)制冷空调 11 1.4.1人工神经网络用于空调系统故障诊断的基本原理 121.4.2数码中央空调系统的技术 131.4.3二次冷媒式过冷水动态蓄冰空调系统 131.4.4微生物净化空调器可行性开发 141.4.5地板供冷研究和认识 14 3.1室外空气计算参数 173.2室内空气设计参数及有关指标 174空调热(冷)负荷计算 184.1相关参数的选取 18计算 18 5制冷机组的的选型 255.1各类制冷机组的比较 255.1.1各种制冷机性能的比较 255.1.2各类制冷机组的运行费用比较 255.1.3各类型号的制冷机组的使用寿命比较 265.2三种可选方案的性能比较 275.2.1方案的运行费用比较 275.3双效溴化锂吸收式制冷机组的性能参数 28 306.1水系统方案的确定 30共页第3页6.2管路的布置和管径的确定 316.3水管保温层厚度的确定 336.4水环路阻力损失的计算 331111111111111装11111订11111线11111111111117管道附件的选择设计 34 冷冻水泵选型 368.2冷却水泵的选型 379冷却塔和膨胀水箱的选型 38 膨胀水箱选型 3810制冷机房的设计及布置 39 参考文献 24 述共页第4页安徽工业大学毕安徽工业大学装1111111装11111111111111111111111原理逆卡诺循环时理想制冷循环,它可以用来分析影响循环的各种因素,为制冷装置的运行寻求省能途径,但是它无法实现,理论的制冷循环的主要设备以及循环过程如 制冷循环的过程:压缩机由电动机驱动运行时,从蒸发器中吸入饱和蒸汽,并由压缩机绝热压缩后送入冷凝器中冷凝,冷凝液体经膨胀阀节流后送入蒸发器中吸热汽化,汽化后的饱和蒸汽再由压缩机吸入并重复循环。1.3制冷空调的分类和基本类型 11111111111111.1制冷空调技术的发展史制冷技术是使某一空间或物体的温度降到低于周围环境温度,并保持在规定低温状态。它随着人们对低温条件的要求和社会生产力的提高而不断发展的。如今,制冷技术的应用已经涉及到国民经济各部门以及人们的日常生活,主要应用在空气调节、食品冷藏、生产工艺等部门。制冷的历史要早到公元前5世纪,那时候的人们用天然冰,机械制冷到十八世纪才得到发展,十八世纪三十年代出现了用电制冷,采用人工制冷的蓄冷空调大约出现在1930年前后,最初用于影剧院、乳品加工厂等短时间使用降温、负荷集中的场所,目的是为了减少制冷机容量和制冷设备的购置费用。在我国制冷工业起步于建国初期,即“一五”计划期间(1956年),建立在制冷技术基础上的我国空调制造业仅约25年历史,但发展迅猛,现已发展成为与工业、农业、科技、国防现代化建设及人民生,与先进发达国家一百多年的发展相比较,无论是科技水平、产业规模、国际化程度均有较大差距,同时也存在极大的发展空间。经过近3个世纪的发展,制冷空调已经有了一定的种类和规模,在当今实际运行的系统中主要有以下几种:燃气锅炉＋制冷系统、风管系统、水系统、暖气＋风管系统等。共页第5页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线11111111111111.3.1单冷系统类型构成优点缺点适用性冷水系统风冷式或冷水机组室外侧:用热泵机组/单冷制冷机组(一台)室内侧:各室设风机盘管机组室内分布系统为水管1)空气分布设计易满足舒适要求(一般为上送上回);2)冷量调节灵活;3)室内局部吊顶对建筑影响小;4)能源费用能分户计1)水系统进入室有水患2)一般无新风供给;蒸发温度相对偏低;需设板式热交换器、水泵、膨胀水箱别墅型,多层或高层公寓均有采风管系统风道式全空气系统制冷机与室外侧盘管为一整机,设在室外或阳台,室内侧为制冷剂盘管与风机,空气通过风道分送各室(室内侧机组可做成柜式或吊顶式,需有安装空间)1)空气分布完全可按需布置(如上送下回);2)可提供新风,过渡季节可由新风供冷,空气过滤器、消声器便于设置;3)能源费用能分户计量;4)初投资较小。1)因室内布置风求;2)分室调节要设专门的风阀;3)立柜式室内机组要占室因层高问题用于别墅型住宅较多制冷剂系统变频或一般多联机系统室外侧为压缩机及室外风冷盘管室内侧为风机+直接蒸发盘管,即室内分布系统为制冷剂盘管1)自动化程度高。有利于负荷调节,节能性显著;2)室内机可明露在室内,控制方便;3)可设置专门的新风处1)受制冷剂盘管空气分布不能完全满足要求;2)价格较贵;3)制冷剂管路安装要求别墅型、多层或高层公寓均可采共页第6页安徽工业大学毕安徽工业大学理机组并考虑剂泄漏之患。热组合1111111111111111装11111订11111线1111111111111表1-2热泵系统、燃气锅炉的制冷介绍类型构成优点缺点适用性1)当室外温度低于-3度的时候1)制冷效率高,热泵系统的效率属于目前最为就低与电加热方节能的制冷方式,因此这时候式2)可以采用需要启动辅助电变频技术,进一加热器或者是燃步提高能效比油/气炉2)除投(例如在日气资成本高,系统普适性较广温波动比较大较为复杂3)实现的地区)3)针制冷制热切换的对有环境配合部件设计制造维的地区可以采护难度大。4)在用水源或者地有房间需要供源热泵技术。4)冷,有房间需要运行费用低供热时候灵活性1)与热泵系统相1)可以很方便比,能效比低:的实现不同房节能性不好,不间的根据各自能够实现功率随需求选择供冷供热。2)系统普适性较广负荷的连续变供热。2)系统普适性较广2)由于存在两套效率随环境温系统公用一部分度的波动很小管道的情况,所3)初投资低,以要增加四通系统相对简单。阀,该部分在设可以采用变频技术/或者是模块化制冷热泵系统机组/或者单台或者若干对于比较台热泵机组大的别墅可以做两套独立系统燃气锅炉＋制冷模块化锅炉模块化锅炉＋可以实现压缩/涡旋式制100%与50冷机%负荷的切换运行共页第7页安徽工业大学毕业设计(论文)说明书计施工时候都需1111111111111装11111订11111线11111111111111.3.3风管系统/水系统/暖气＋风管系统类型构成优点缺点适用性风冷式或冷(热)水机组室外侧:用热泵机组(一台)或者制冷机＋锅炉室内侧:各室设风机盘管机组室内分布系统为水管1)空气分布设计易满足舒适要求(一般为上送上回);2)冷(热)量调节灵活;3)室内局部吊顶对建筑影响小;4)能源费用能分1)水系统进入室安装与运行有水患2)一般无新风供给;蒸发温度相对偏低;需设板式热交换器、水泵、膨胀水箱多层或高层公寓均有采风管系统风道式热泵型全空气系统制冷机(热泵)与室外侧盘管为一整机,设在室外或阳台,室内侧为制冷剂盘管与风机,空气通过风道分送各室(室内侧机组可做成柜式或吊顶式,需有安装空间)1)空气分布完全可按需布置(如上送下回);2)可提供新风,过渡季节可由新风供冷,空气过滤器、消声器便于设置;3)能源费用能分户计量;4)初投资较小。1)因室内布置风对层高有要求;2)分室调节要设专门的风阀;3)立柜式室内机组要占室因层高问题用于别墅型住宅较多暖气＋风管系统冷热独立系统制冷/新风用风管1)很方便得满足不同房间同一时刻的冷热道多暖管网的用户2)已经有采暖系统的共页第8页安徽工业大学毕安徽工业大学集体供暖的用户,很方便得接集体供暖的用户,很方便得接入集体供暖用制冷系统给房间加新风。4)采用jaga的散热器性能好,还可以灵活实现个性化用户,可以独立添加制统3)对舒适感要求高,对成本不是很在乎的用户1111111111111装11111订11111线11111111111111.3.4家用制冷空调家用中央空调是一种集中处理空调负荷的空调系统形式,实际上,就是一个小型化的独立空调系统。在制冷方式和基本构造上大体类似大型中央空调系统,由一台或多台机组通过风管或冷媒管连接多个未端出风口,将空气送往空调区域,实现对多个房间调节温度、湿度的目的。家用小型中央空调按输送介质的不同,常常分为以下三种主要型式。(1)户用冷/热风机组(也称风管式)风管式系统是以空气为输送介质的小型全空气中央空调系统,室外主机集中产生冷/热量,送至室内机,室内机将室内的回风进行冷/热处理后再送入室内以消除其空调的冷/热负荷。其构成是:制冷机(热泵)与室外侧盘管为一整机,设在室外或阳台上。室内侧为制冷剂盘管与风机,空气通过风管分送各室,室内侧机组可做成柜式或吊顶式,但需有安装空间。(3)家用vRv或称家用变频中央空调系统vRv系统即变制冷剂流量系统,(variedRefrigerantvolume,简称vRv)从20世纪60年代开始,日本"大金"空调开始研发以氟里昂为媒介的多联机,被称为家用vRv系统。其构成是:室外侧压缩机,换热器,节流装置等组成室外主机:室内侧为制冷剂盘管。变制冷剂流量(vRv)空调系统根据室内机数量多少,可分为单元式和多元式两种类型,而多联式空调机组就是多元式变制冷剂流量空调系统,即多联体机组。该系统是一种冷剂式空调系统,它以制冷剂作为输送介质,末端装置由直接蒸发共页第9页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111式换热器和风机组成室内机。一台室外机可向若干个室内机输送制冷剂液体,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量来满足室内冷热负荷的要求,也可以根据室内负荷大小自动调节系统容量。除了上述主要的三种基本形式外,还可以互相交叉。把风管式系统与冷/热水机组结合,这样就成为与中央空调的空气-水系统相同的模式了,使房间可以实现新风当然,还有户式燃气空调,我们通常说的是户用溴化锂吸收式燃气空调。这种类型空调的出现,有利于我国能源结构的调整,有利于削减电力高峰,使能源消耗平衡。而且天然气的价格很低,故燃气空调的发展有很大的前景。但由于燃气空调的制冷循环热系数低,在一定程度上限制了其发展。在此,需要进一步的研究与探索。对于水源热泵空调,目前市场上较适用的是闭式水环路水源热泵机组,由于大多是在小区内设置集中冷却水站房,经过室外管网送到各用户,室内机包括压缩机,盘管等设备,机组一般设置在卫生间的吊顶上。它不同于一机一户式的小型中央空调。随着水环热泵技术等集中供热/冷技术的成熟,相信这种小区式中央空调将会应用更(4)家用中央空调的发展趋势随着我国经济的持续增长,国民收入逐步提高,人们生活水平日益提高,家庭居住条件日益改善,人们对家居环境的舒适性要求越来越高,对家用中央空调的需求越来越大,空调成为人们家居生活不可缺少的重要组成部分。但由于我国是一个幅员辽阔、地理、气候条件分布不匀的国家,家居中央空调在僵的使用情况多种多样,分布差异较大。华东沿海一带人们生活水平普遍较高,空调已不仅仅是用来降温,而是越来越多的用户都认为必须改善空气质量,提高空气质量,上述三种空调已不仅仅是单一使用,而是有机地结合在一起,增加新风热交换器。其次,经济发展水平地区差异较大,在不同的地区人们对家庭空调的需求不一样。即使在同一地区,由于人们的收水平不同,住宅形式也多种多样,而且生活习惯也不尽相同,因些对家用空调的需求也是多层次的。从环境和能源角度考虑,目前我国的环境污染问题较为突出,许多大中型城市出现"热岛"效应、空气污染等现象,首先,我国家用空调的发展必须注重节能性,提高空调的能效比值,其次,减少对环境的影响,降低空调机的噪声和对周围环境空气质量的污染。再次,对各种形式的家用中央空调进行研究和开发,在研究和设计进程中,充分考虑我国的具体国情,生产和开发各种适合中国国情的家用中央空调系统。1.3.5商用制冷空调共页第10页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111商用制冷空调要考虑到它的投入与回报,所以它会考虑设备成本、运行资金、材料损耗、设备维修等多方面的因素。蓄冰空调系统采用单螺杆双温工况冷水机组和冰球罐蓄冰方式,并设有完善的微机中央工作站检测和控制系统。它目前被很多大型酒店所采用,该系统设计合理,设备性能可靠、施工优质、控制先进。另外在电力比较紧张的区域直燃型溴化锂吸收式冷热水机组很受欢迎,它能保证电力不稳定的情况下提供稳定的制冷供暖。近年来,我国的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组发展迅速。随着我国工业化的进程,燃料结构必将发生变化,将由固体燃料(煤)为主的燃料结构变为固体(煤)、液体(油)、气体(可燃气体)多样化的燃料结构,而我国的气体,液体燃料运输方便,燃烧效率高等优点,其更受青睐。可以预计,我国燃气、燃油直燃机的市场将十分广阔。同时,由于直燃机不以电为能源(只需极少的电作辅助的循环动力),可以大幅度削减电力投资。由于我国目前电力紧张,其直燃机的这个特点也将会使它在电力行业及燃气行业的健康发张上有举足轻重的影响,因此,直燃机具有迅速扭转电力危机的不可替代的作用模块式风冷热泵机组是各个独立的风冷热泵机组组合在一起使用,目前模块式机组是商用空调市场销售非常好的机型。它的优点是可以根据客户的负荷情况改变模块单元机组的数量或允许客户在使用过程中再增加机组,方便客户根据自己的资金和使用情况灵活采购和使用机组。在模块式风冷热泵机组的结构上,每个模块均有相同口径的进出水管,模块之间只需将水管对接即可,安装非常方便,由于模块机这种特殊的形式,模块机组的进出水管的流速不确定,给模块机组的水流控制带来了一定的难度。确保每个模块得到合适的水流量是模块机组可靠工作的必要保证,不适当的水流量可能导致某个模块单元机组蒸发器结冰、冷凝压力高、压缩机“咬缸”等故障。对于模块机组一般制冷量比较大,因此模块机组的水流量控制及保护是非常重要的,合适的水流检测方法以及检测部件可以保证机组只在系统水流量大于允许的最小水流量下工作,在很大程度上可以避免空调主机发生故障活塞式、离心式冷水机组是目前大多数商场所采用的制冷系统,因为它的运行和保养都十分方便,采用后基本能保证到它的使用期,所以很多商家会首选这种制冷机1.3.6工业(民用)制冷空调工业(民用)制冷系统比较有专业性,针对性比较强,控制也比较严格。表现在以下几个方面医院病房楼洁净手术部空调设计基本理念与方法。强调应该以全过程控制的概念和手术室细菌控制的综合措施来真正有效的减少手术后感染率。分析了手术室洁净共页第11页1111111111111装11111订11111线111空调系统的热湿处理过程,指出应以经济有效的手段来实施手术室洁净送风系统,避免过高的初投资和运行成本。合理的布局和设施保证手术后患者的感染率,减少抗生素的用量。手术部洁净用房的等级在突出生物洁净室特点的原则下,以控制有生命微粒为主要目标,故应以细菌浓度来进行分级,而空气洁净度只是必要保障条件,空调系统的设计也应在此原则基础上进行,避免单纯靠提高空气洁净度标准的方法造成不必要的额外投资和昂贵的运行费用。设计楼办公楼的制冷设计要求主要体现在噪声和震动方面,除了要满足舒适性外还要保证工作不受影响,所以在制冷上重点也要考虑这两方面的污染,当然制冷机组的制冷剂要考虑是不是有毒。对于像会堂和图书馆、候车室此类的建筑制冷首要的考虑安全问题,目前采用氟里昂的还是占多数,但是一般不采用吸收式制冷,考虑到制冷量的关系。制冷空调的发展十分迅猛,但是还是有很多的方面没有得到很好的改善,也有很多的新思路出现,那都需要不断的实践和改进,只是需要一定的时间把他投入使用。1.4.1人工神经网络用于空调系统故障诊断的基本原理人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork.简称ANN)正是在人类对其大脑神经网络认识理解的基础上人工构造的能够实现某种功能的神经网络。它是理论化的人脑神经网络的数学模型,是基于模仿大脑神经网络结构和功能而建立的一种信息处理系统。它实际上是由大量简单元件相互连接而成的复杂网络,具有高度的非线性,能够进行复杂的逻辑操作和非线性关系实现的系统。在众多的人工神经网络模型中,最常用的是BP(BackPropagation)模型,即利用误差反向传播算法求解的多层前向神经网络模型[2]。BP网络在故障诊断、模式识别、图像识别、管理系统等方面都得到了广泛的应用。在此讨论利用神经网络中的BP模型进行空进行空调系统的故障111111111共页第12页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线11111111111111.4.2数码中央空调系统的技术数码(可变多联)中央空调系统,是由采用了数码宽度脉冲调节控制技术的变容量涡旋压缩机的室外机与多台可单独控制的室内机组成,简称DVM,是新一代模块化多联机系统,属空调先进技术,其安装维护的简便性、灵活性使其更能满足空调市场的需求,该机组最大可配管长度为100米,高低差可达50米。由于该机组集约化程度高,又无需设置机房,为使用者节约了有效的空间,与水冷机组相比,又没有水系统,既节水又维护方便。新型数码中央空调系统可为办公室、公寓住宅、商场、酒店、医院、学校、工厂车间等场所以及机房、实验室等各种规模的建筑物,提供广泛而多样化的空调方式。1.4.3二次冷媒式过冷水动态蓄冰空调系统冰蓄冷作为一种有效的削峰填谷的手段,近年来得到了很大的发展。目前市场上的主流技术是冰盘管,冰球形式的二次冷媒蓄冰系统,然而上述主流的静态蓄冰系统由于在蓄冰过程中冰层在换热表面上生长,有换热热阻大,工况随蓄冰过程进行而恶化,以及蒸发温度低,效率不高等问题。为了克服静态蓄冰的种种不足,不同形式的动态蓄冰系统纷纷涌现。动态蓄冰系统具有换热热阻小,效率高的优点。在取冷过程中,由于动态蓄冰制出的冰晶呈微小的球状呀鳞片状,取冷介质直接与比表面积很大的冰晶溶液进行热质交换,其瞬间取冷能力要优于一般的静态蓄冰系统。尽管动态蓄冰技术有很多优点,但是如何使换热表面与蓄冰表面分离始终困扰着研究蓄冰技术的学者和工程师、共页第13页1111111111111装11111订11111线1111111111111系统组成二次冷媒式过冷水连续蓄冰空调的制冰部分由三部分组成。制冷循环部分:与普通制冷装置一样,由蒸发器10、压缩机11、冷凝器12、膨载冷剂循环部分:由加热器7、不冻液定压箱8、不冻液循环泵9组成。1.消除冰晶装置2.水循环泵3.过冷却器4。消除过冷装置5.蓄冰槽6.过滤冰晶装置7.加热器8.不冻液定压箱9.不冻液循环泵10.蒸发器11.压缩机12.冷凝器13.膨胀阀图1-3实验装置及测点布置图1.4.4微生物净化空调器可行性开发高科技的发展造就了空气洁净业。空气洁净伴随着高科技行业的发展而发展。空气洁净已覆盖宙宇航行、精密制造、航空航天、集成电路、仪器工业、医学医疗、制药、化妆品、微生物学、生物实验、遗传工程等行业及其研究机构。这些洁净室就其控制的对象来说,分工业洁净室和生物洁净室两大类。微生物净化空调器即是以微生物为控制对象的生物洁净室专用空调。微生物净化空调器是将空气的洁净度(含菌浓)、温度、湿度、速度、噪声、压力处理到一定范围的工艺性设备。1.4.5地板供冷研究和认识随着地板供暖的迅速推广,地板辐射供冷的可行性备受关注。置换通风系统本身也可承担一定的冷负荷,完全可以满足一般建筑的要求。经减湿处理的置换通风系统的存在可以防止结露。有助于提高室内舒适度。辐射供冷除了较高的舒适性以外,另一显著优点是在人睡眠时,免除了吹冷风之忧。相信随着人们生活水平的不断提高,先进技术的不断成熟,这些新制冷技术都会在很短的时间内投入使用。共页第14页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111共页第15页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111本项目为一教学群楼,分四部分,并且每部分都是相通的,A、B部分是主要的教学区,A部2层为办公室,B部大部分为大型阶梯教室,B部一层有一较大的模拟法庭,此外,每层楼都有教师休息室和厕所,要考虑三边的制冷(北面:6楼A部,南面:4楼B部,东面:2楼D部),教室和教师休息室要设置专门的制冷设备,厕所和楼道设置排风扇保证空气的畅通,由于设置有专门的供暖系统,所以只要考虑设计单制冷系统,按上课、晚自习时间计算,外加中午休息时间考虑到上自习的情况,:00,14个小时。冷负荷位置1层冷负2层冷负荷(kw)3层冷负4层冷负5层冷负6层冷负A部59.4B部214.7200205.9D部总冷负荷848.6(A)＋811(B)＋270(D)=1929.6(kw)取安全系数1.1冷负荷为1.1×1929.6=2122.5(kw)制冷面积共页第16页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111教学楼的空调设计主要是满足以人为主的舒适性空调,由于马鞍山离南京比较进,所以选取得室内外参数以南京为准,主要设计计算参数如下。3.1室外空气计算参数表3-1室外空气参数南京地区空调通风主导风向风速大气压力夏季干球温度35.2℃CE2.3m/s100050Pa湿球温度28.5℃3.2室内空气设计参数及有关指标表3-2室内空气设计参数指标房间名称夏季人员密度p/m2新风量m3/h·p允许噪声dB(A)温度相对湿%办公室00.15教室00.740走道及前厅00.1共页第17页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线11111111111114空调热(冷)负荷计算4.1相关参数的选取表4-1围护结构参数结构类型类型传热系数外墙钢筋混凝土剪力墙1.釉面墙2.水泥砂浆3.钢筋混凝土4.内刷粉3.03外窗普通钢窗6mm普通玻璃6.4外门单层3mm玻璃木门,结构修正0.74.65混凝土隔墙总厚度200mm供暖热负荷包括:围护结构基本耗热量,围护结构修正耗热量,冷风渗透耗热量,冷风侵入耗热量。其计算原理和公式如下,在此以202室为例来说明计算过程。层高4.8m,C1'窗高1.8m,门高2.1m,小窗C1高0.5m。具体方位如下图所表4-2202教室墙窗面积汇总表方位北面墙北面窗南面墙门南面窗西面墙东面墙面积m24821.668.157.8457.84共页第18页①围护结构耗热量计算原理围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程来计算的,即假设在计算时间内,室内、外空气的温度和其他传热过程参数都不随时间变化。围护结构耗热量计算公式:11111111111111111111111装11111订11111线1111111111111(4-1)mCK-传热系数,查表可得wmCF-计算面积m2tn-室内计算温度oCtw-室外计算温度oCa-温差修正系数表4-3围护结构耗热量计算202教室北外墙西内墙南内墙东内墙(邻楼Kwm2oC3.03Fm24857.860.342.24nwnw2525253a1110.7Qjw363624782593202教室北外窗南外窗南门东内墙(邻走Kwm2oC6.46.44.65Fm221.636.3nwnw25252525a1111Qjw345648032671②围护结构修正耗热量(4-2)东北、北、西北东南、西南东、西-10%~-15%-5%-15%~-30%(4-2)东北、北、西北东南、西南东、西-10%~-15%-5%-15%~-30%Xch-朝向修正率:南Xf-风力附加率:只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物,以及城镇、厂区特别突出的建筑物,才考虑垂直外围结构附加5%~10%,一般就不考虑此修正。Xg-高度附加率对于民用建筑和工业辅助建筑物,当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2%,但总的附加率不应大于15%。表4-4修正耗热计算结果共页第19页安徽工业大学毕安徽工业大学 Qjw东南西 北 837348025278286 1111111111111装11111订11111线1111111111111③冷风渗透耗热量:在风力和热压造成的室内外压差作用下,室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内,加热所消耗的热量。(4-3)Qs=0.28Vcppo(tn-tw)(4-3)V-经门、窗缝隙渗入室内的总空气量,m3/hpw-供暖室外计算温度下的空气密度kg/m3,按温度取值1.32kg/m3cp-冷空气的定压比热,为1kJ/kg·oC0.28-单位换算系数,1kJ/h≈0.28w根据玻璃窗的层数和建筑物的高度可以确定渗透耗热量占围护结构总耗热量的百其中V=L·l·nL-每米门、窗缝隙渗入室内的空气量,根据本地的平均风速门取2.2,窗取2.6l-门、窗缝隙的计算长度n-渗透空气量的朝向修正系数,按手册取西安地区作为标准表4-5n值的选择朝向东南西北n0.70.40.350.7朝向项目北面窗南面门窗Vm382.99229.95264CpkJ/kgoC111pokg/m3nwt-tnwQsw766.85276.76153.75④冷风侵入耗热量:在冬季受风压和热压作用下,冷空气由开启的外门侵入室内。这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。其计算可采用外门基本耗热量乘以百分比的方法确定:Qq=Qq=NQjmN-考虑冷风侵入的外门附加率Qjm-外门的基本耗热量,W表4-7冷风侵入耗热量202室南门N百分数QjWQ qQW共页第20页安徽工业大学毕安徽工业大学(4-6)(4-6)65%732476表4-8B部二层热负荷汇总各教室的热负荷的详细计算统计表见附录1。冷负荷的计算主要包括计算冷负荷和新风冷负荷两大部分,其主要的计算原理公式如下,在此还是以一个教室202为例说明计算过程,202室的数据尺寸和位置见上各教室的热负荷的详细计算统计表见附录1。冷负荷的计算主要包括计算冷负荷和新风冷负荷两大部分,其主要的计算原理公式如下,在此还是以一个教室202为例说明计算过程,202室的数据尺寸和位置见上节图4-1表4-2。①外墙和屋面传热冷负荷外墙和屋面冷负荷Q按下式计算:1111111111111装11111订11111线1111111111111式中F-外墙或屋面的面积,m2K-外墙或屋面的传热系数,w/(m2·oC)Atr-E-作用时刻下,通过外墙或物面的冷负荷计算温差,既负荷温差。北外墙的冷负荷计算逐时点项目8 AtT-EoC8998Fm24848484848484848K2.922.922.922.922.922.922.922.92Qw 1121.21261.41401.61401.61401.61401.61261.41121.3 ②外窗的温差传热冷负荷Q=FKAtrF-外墙或屋面的面积,m2K-外窗的传热系数,w/(m2·oC)Atr-计算时刻下的负荷温差,oC共页第21页1111111111111装11111订11111线1111111111111北外窗的冷负荷计算逐时点项目8AtroC3.35.06.57.57.97.36.14.4Fm221.621.621.621.621.621.621.621.6Kw/m2oC5.85.85.85.85.85.85.85.8Qw413.4626.4814.3939.6989.7914.5764.2551.2③外窗太阳辐射冷负荷。外窗外面没有遮阳设备,里面有窗帘即有内遮阳设施,按窗帘材料和颜色取遮阳Q=FXgXdXzJnr(4-7)F88外窗的面积,m2gX—窗户构造修正系数(单层6mm,0.9)gXd—地点修正系数(按南京地区:南1.10北1.06东西1.02)Xz—内遮阳系数(按窗帘材料和颜色取0.55)Jnr—计算时刻下,透过有内遮阳设施外窗的太阳总辐射负荷强度。北外窗太阳辐射冷负荷计算逐时点项目8 Fm221.621.621.621.621.621.621.621.6Xg0.90.90.90.90.90.90.90.9XdXz0.550.550.550.550.550.550.550.55Jnz46337Qw521.314850838.714759.3272192.7 ④内围护结构的传热冷负荷邻室有一定的发热量,通过空调房间内墙,隔墙,楼板或内门等的内围护结构的温差热负荷此式计算Q=KF(twp＋t1s-tn)(4-8)Q—稳态冷负荷twp—夏季空气调节室外计算日平均温度(31.4oC)t1s—邻室温升(0~2oC)tn—夏季空气调节室内计算温度(28oC)内围护结构的冷负荷计算墙项目 南内墙东内墙西内墙 南窗 共页第22页安徽工业大学毕安徽工业大学111111111111111装11111订11111线1111111111111ttQttQFm268.157.8457.84Kw/m2oC2.592.592.595.8wptwp31.431.431.431.4 1221 n26262626w55.68⑤人体冷负荷,湿负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q(w),按下式计算:4-9)Q=●nq1Xr-4-9)n—计算时刻空调房间内的总人数q1—一名成年男子小时显热散热量,wT—人员进入空调房间的时刻,点钟r-T—从人员进入房间时算起到计算时刻的时间,hXr-T—r-T时间人体显热散热量的冷负荷系数人体散湿形成的潜热冷负荷Q(w),按下式计算:Q=●nq2式中q2—一名成年男子小时潜热散热量,w人体散湿量D(kg/h)按下式计算:D=0.001●ng(4-10)式中n—房间人数g—一名成年男子的小时散湿量,g/h⑥灯光冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Q(w),应根据灯具的种类和安装情况计镇流器装在空调房间内的荧光灯(4-Q=1200n1NXr-T(4-式中N—照明设备的安装功率,本教学楼的日光灯按40w每盏n1—同时使用系数,一般为0.5-0.8,此处取0.5计算T式中共页第23页安徽工业大学毕安徽工业大学r-T—从开灯时刻算起到计算时刻的时间,hXr-T—r-T时间照明散热的冷负荷系数则Q202=1200×0.5×40×0.6=11952w⑦设备冷负荷由于每个教室内只有一台电脑用做多媒体教学,他产生的热负荷和整个教室的负荷相比显得很小,所以不考虑。⑧新风冷负荷新风全冷负荷Q(w)按下式计算⑦设备冷负荷由于每个教室内只有一台电脑用做多媒体教学,他产生的热负荷和整个教室的负荷相比显得很小,所以不考虑。⑧新风冷负荷新风全冷负荷Q(w)按下式计算:式中md--夏季空调室外计算干球温度下的空气密度mx--新风量,m3/hiw--夏季室外计算参数下的恰值,kJ/kgin--室内空气的恰值,kJ/kg其中新风量=空调房间人数×房间中的人均新风量⑨新风湿负荷新风湿负荷D(kg/h)按下式计算:D=mdmx(dw-dn)0.001(4-12)(4-13)式中mx--新风量,m3/h1111111111111装11111订11111线1111111111111dn--室内空气的含湿量,g/kg逐点负荷要相加取最大值为最大冷负荷,202室符合汇总如下表828230.428776.329240.429354.429279.829249.92847228039.7201室、203室以及教师休息室同理计算,详细计算过程见附录2。制冷房间最大计算冷负荷汇总房间项目教师休息室具体时间(点)共页第24页安徽工业大学毕安徽工业大学 最大冷负荷(w) 46925.629354.445342.9 1445.3 1111111111111装11111订11111线11111111111115.1各类制冷机组的比较5.1.1各种制冷机性能的比较特点项目压缩式吸收式活塞式离心式螺杆式单效或双效动力来源以电能为动力以热能为动力蒸汽式或热水式直燃式制冷剂溴化锂使用范围单机容量<580kw有电源单机容量>580kw有电源单机容量≤有电源单机容量在170-3490kw之间有余热或废热利用的场合5.1.2各类制冷机组的运行费用比较表5-2各类机组费用比较产品型式运行费用(万元)蒸汽吸式离心式直燃吸收式风冷活塞式共页第25页安徽工业大学毕安徽工业大学平均电费3.36(120KW)平均电费3.36(120KW)12.9(461KW)3.36(120KW)平均燃料费5.0————平均维修费月运行费9.565.1.3各类型号的制冷机组的使用寿命比较表5-3各类机组使用寿命比较产品型号离心式螺杆式活塞式使用寿命(年)20~408~145~10考虑因素:1,本项目为一教学群楼,总负荷为2122.5kw。2,教学楼属于人口密度大,人员高度集中的地方,氨具有毒性,出于安全考虑不能选用以氨为制冷剂的制冷剂组。3,从长远的角度来看,到2010年全国将禁止使用氟利昂,氟利昂制冷机组的使用寿命非常有限,所以以氟利昂作为制冷剂的制冷机组也不可取。4,随着人们的生活水平的不断提高,对电力的需求量也越来越大,电能在旺季十分紧张,很多地区在夏季都会出现电能紧缺的现象,为了缓解用电压力,选择吸收式制冷机组比较合理。5,随着西气东输工程的不断完善,国家大力提倡使用天然气,现在使用天然气也方便。6,在学校有专门的锅炉房,可以由锅炉房来提供热源。通过上面的分析对比分析后,选择溴化锂作为制冷剂,所以溴化锂吸收式制冷机组适合于本工程的制冷。选择溴化锂吸收式制冷机组后又有几种方案选择:方案A:单效溴化锂吸收式制冷机组。方案B:双效溴化锂吸收式制冷机组。111111111111装11111订11111线1111111111111共页第26页安徽工业大学毕安徽工业大学11111111111111111装11111订11111线11111111111方案C:直燃溴化锂吸收式制冷机组。5.2三种可选方案的性能比较表5-4溴化锂机组性能比较项目方案耗气(热)指耗冷水指制冷负荷/制冷量优点缺点单效溴化锂吸收式制冷机组2.4-2.6239-258(At=9℃)2.45-2.47可利用余热,废热,高于60℃的热水,0.07MP的低压蒸汽设备大,热效率低,耗热,耗冷却水多双效溴化锂吸收式制冷机组260-280(At=6℃)1.8-2.0热效率高用高压蒸汽0.4-0.7MP直燃溴化锂吸收式制冷机组290(At=5.5热效率高,可不另外设置供暖,空调用的锅炉投资大,制造工艺要求严格对表5-4中的3个方案的比较:蒸汽的价格110元/吨个方案的耗蒸汽价格为单效溴化锂吸收式制冷机组:2.6×110=286元/吨双效溴化锂吸收式制冷机组:1.5×110=165元/吨直燃溴化锂吸收式制冷机组:1.1×110=121元/吨从蒸汽的价格来看双效,直燃方案比较节能耗冷水量在比较过程中可以不做考虑,校内的水直接来自水井,且耗冷水的指标相差不是很大。冷负荷/制冷量的比较单效冷负荷/制冷量的比较双效溴化锂吸收式制冷机组:1.8-2.0直燃溴化锂吸收式制冷机组:1.84该值较大则比较节能,所以方案单效,双效比较好单效溴化锂吸收式制冷机组的缺点是热效率低,耗热,耗冷却水多,综合上面两点比较双效溴化锂吸收式制冷机组比较合理。5.2.1方案的运行费用比较表5-5溴化锂机组的运行费用比较项目(万方案单机组冷却塔冷冻水泵冷却水泵热交换器设备材料设备运行费总初投资双效溴化锂吸收式(1163KW2.42.4458311共页第27页安徽工业大学毕安徽工业大学制冷机组)直燃溴化锂吸收式制冷机组68×9(1400Kw)制冷机组)直燃溴化锂吸收式制冷机组68×9(1400Kw)202.42449270491111111111111装11111订11111线1111111111111结合马鞍山的物价天然气:2.62元/吨发热值33440-41800kJ/m3水:1元/吨无烟煤:400元/吨发热值24426kJ/kg左右采用无烟煤的价位比为12763-15954kJ/元考虑采用的锅炉的热效率为70%采用锅炉蒸汽的价位比为61065×70%=427455kJ/t通过以上两部分经济费用的比较得出用锅炉蒸汽比天然气更加合理5.3双效溴化锂吸收式制冷机组的性能参数全楼室内冷负荷和新风负荷总计1929.6Kw。考虑机组本身和介质在泵、风机、管道中升温及泄露的损失,取1.1系数,制冷系统总制冷量取2122.5kw。查手册选用2台型号为SXZ-1160A的制冷机组表5-6双效溴化锂制冷机组性能参数 冷冻水进口温度oC出口温度oC流量m3/h流程数压头损失Mpa进出口通径mm12720040.13200冷却水323740040.085250工作蒸汽进口压力(表压Mpa)消耗量kg/h流程数进口通径mm出口通径mm0.41700410025溶液浓度%冲灌量(t)505.5耗电功率发生器泵(kw)溶液泵(kw)冷却水泵(kw)真空泵(kw)35.52.21.1机型参数外行尺寸(长×宽×高)mm机组质量t机组运转质量t最大搬运质量t6690×2700×3830162218双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组的部件比单效机组多,其循环流程也比单效机共页第28页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111复杂。溶液回路有两个发生器、两个溶液热交换器及凝水换热器等部件,他可以构成多种溶液循环流程。三类基本的溶液循环流程是:(1)串联流程,是指稀溶液流出吸收器后,先后进入两个发生器:(2)并联流程,是指稀溶液流出吸收器后分流,平行地进入两个发生器:(3)串并联流程,兼有串联流程和并联流程的特点。1,双效蒸汽型制冷机组的串联循环流程双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组的串联循环流程结构比较简单,运行操作比较方便。但是由于发生器的放气范围比较小,溶液的循环倍率比较大,因此,机组的热力系数比较小。2,双效蒸汽型制冷机组的倒串联循环流程在倒串联流程的溴化锂吸收式制冷机组中,低压发生器的热源温度比较高,溶液的质量分数比较低,有利于产生冷剂蒸汽。因此倒串联循环流程的双效蒸汽溴化锂吸收式制冷机组适用于蒸汽参数比较低的场合。为了把低压发生器流出的溶液送入高的发生器,必须有一台可以在高温下工作的溶液泵,这就使机组的设备增加了。3,双效蒸汽型制冷机组的并联循环流程采用并联循环流程的双效溴化锂吸收式制冷机组,运行时,对于溶液流量的调节控制有一定的要求。由于发生器的放气范围比较大,溶液的循环倍率比较小,因此机组的热力系数比较大。共页第29页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线11111111111116水系统的设计6.1水系统方案的确定空调水系统分类有闭式和开式。空调水一般采用膨胀水箱定压的闭式循环系统,对于层数较少、使用时间集中、负荷变化较大的空调系统技术处理后,也可以采用设置蓄水池的开式管路系统。但采用闭式还是比较方便供水。空调水系统布置形式分为同程式和异程式。当管路较长、布置成异程式不易计算平衡且每个并联分支管道阻力比较接近时,空调水系统宜布置成同程式:管路计算时易于水力平衡的干管、管路较短的支管,或各并联环路的管道和设备阻力悬殊时,宜布置成双管异程式。对于本项目采用同程式易于平衡阻力,比较合理。空空调末端装置空调末端装置空调末端装置空调末端装置空调末端装置空调末端装置冷水供冷水回共页第30页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111水系统选择闭式等温变流量的形式,利用集水器和分水器之间的压差旁通阀调节负荷。冷冻水从制冷机组出来后进入分水器后分三路,分别为A,B,D部组合式空调机组,新风机组。集分器回水后再由冷冻水泵泵入冷冻机组的蒸发器。冷冻水泵前连接膨胀水箱。新风机组和风机盘管选择垂直异程,水平同程的供回水方式。同层面的风机盘管和空调箱水管从东向房间到西向房间绕一个回路同程设置。图6-2冷冻水的供回水图6.2管路的布置和管径的确定根据A,B,D风机盘管和空调箱布置,连接风机盘管的供、回水管路(见图纸)。冷冻水供回水管<DN50时采用镀锌钢管:250时采用无缝钢管。空调凝结水管采用按冷冻水供回水7/12oC计算流量,水泵压出口流速取1~3m/s,并且要满足限定管径(mm)最大流速ms管径mm最大流速ms管径mm 最大流速ms150.3400.652.00 共页第31页安徽工业大学毕安徽工业大学0.80502150111111111111111装11111订11111线1111111111111 4M/πv=D(6-1)M—制冷量的质量流量,kg/s。v—制冷剂的流速,m/s。可以计算出一个管径,以取大不取小的原则在表中选择一个管径,再次代入上公式中求出流速,并且验证是否符合要求,若满足则可以选取该管径,不满足要重新选择流速再次选择管径,直至选出满足符合要求的管径为止。下层流量为上层和本层流量之和,管径可能呈递增关系,也可能同管径管道满足几层的流量。凝结水管径按下表选取:表6-2凝结水管管径表冷量≤7kw~100kwkwkw凝水管径DNm各主要管段冷冻水管及凝水管管径确定列于下表:要冷冻水管表管段名称流量管径DNmm流速pa/m凝水管DNmm备注27640按额定冷量流量计算9.5590740按额定冷量流量计算9.5527340按额定冷量流量计算5.7340按额定冷量流量计算4.512.23621按额定冷量流量计算8.32.698440按额定冷量流量计算12.7按额定冷量流量计算12.7按额定冷量流量计算 12.757按额定冷量流量计算 共页第32页安徽工业大学毕安徽工业大学 12.7200244 12.7200244 按额定冷量流量计算3.395137140按额定冷量流量计算 3.3091140按额定冷量流量计算 1111111111111装11111订11111线11111111111116.3水管保温层厚度的确定保温层的厚度计算由管道外表的露点和外部温度来确定,通过查手据手册选上海地区作为标准,来直接选择保温层厚度。绝热层厚度的选定在实际工程中参照全国通风建筑设计(JsJT’-29),表6-4低温设备及管道保冷厚度表的选用内表温度oC 5公称直径mm保冷厚度mm单位冷损失w/m507.20309.4002007025070 6.4水环路阻力损失的计算由于水系统垂直异程,水平同程,因为A部六层的水力管道最长,所以选择他来计算阻力损失进一步确定最不利环路的阻力损失,见环路的轴测图图6-2,标出各段标号、长度、流量、管径,列表计算沿程和局部损失,以来决定所需水泵的扬程。计算得管道沿程阻力和局部阻力约为226kPa,取蒸发器阻力50kPa,风机盘管阻力取30kPa,集水器,分水器及其它阻力取10kPa。总阻力约为316kPa。共页第33页安徽工业大学毕安徽工业大学1111111111111装11111订11111线1111111111111设计管道的装配连接,必须选用相合适的连接零件:如直接连接的套环、管箍:转弯的各种角度的弯头,如90o、45o或是其他的更小角度的弯头:分枝用的丁字管(三通)及十字管(四通):变径用的大小头及补芯:可拆卸的活接头、法兰盘及堵塞管端口的堵头等。本工程用到的有丁字管(异径三通)、90o承插弯管,如下图所示:共页第34页管段编号流量公称直径mm实际流速部件局部阻力系数局部阻力①12.790o弯头②25.4异径三通③38.1异径三通④50.8200异径三通⑤9.5590o弯头⑥19.1异径三通⑦28.65等径三通⑧3.3950.9990o弯头⑨6.690异径三通111111111111装11111订11111线1111111111111共页第35页1111111111111装11111订11111线1111111111111水泵的选择要满足以下几个方面:1,满足最高运行工况的流量和扬程,使水泵的工作状态点处于高效率范围。2,泵的流量和扬程应有10%-20%的富裕量。3,选泵时必须考虑系统静压对泵体的作用。冷冻水泵选型共页第36页安徽工业大学毕安徽工业大学取冷冻水供回水温差5℃计算,单台制冷机组冷冻水流量约为200m3/h,取1.1安全系数。总的冷冻水泵流量选择440m3/h。扬程按下式计算:Pfdm(8-1)11Pfdm(8-1)1111111111111装11111订11111线1111111111111式中hf、hd-水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,Pahm-设备阻力损失,PaHpkPakPamH选择10sh-9A双吸式离心泵,性能参数如下:表8-1冷冻水泵的性能参数 流量扬程转速允许吸上真空高度功率(kw) 重量m3/h轴功率配带功率32435.5642.3428 46830.5048.6576 冷冻水泵选择一用一备的方式安装。8.2冷却水泵的选型按冷却水温差5℃计算,冷却水量为800m3/s。取1.1安全系数,冷却泵流量选择880m3/s。水泵扬程按下式计算[5]:Pfdms0Pfdms0式中hf、hd8冷却水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,mH2Ohm8设备阻力损失,mH20hs-冷却塔中水的提升高度(从盛水池到喷嘴的高差),mH20,约为1.2mh0-冷却塔喷嘴喷雾压力,mH20,约为5mH20本工程冷却塔设在冷冻机房屋顶,冷却水系统沿程和局部阻力损失约为80kPa,冷凝器阻力约为60kPa,Hp=8＋6＋1.2＋5=20.2mH20。取1.1安全系数,冷却水泵mH20。冷却水泵选择12sh-13双吸式离心泵,性能参数如下:表8-2冷却水泵的性能参数 流量扬程转速允许吸上真空高度效率功率(kw)重量轴功率配带功率61236.40127.5739232.283.5共页第37页按按冷却水温差5℃计算,冷却水量考虑安全系数1.1,为880m3/h。选择DBHz系列组装式节能低噪音横流式玻璃钢却塔,型号为DBHz900,处理水量为880m3/h,表9-1冷却塔型号项目机组m3/h外型尺寸mm风机电动机LwHHDGKwDBHz900900462020160266880021005140003.0×61111111111111装11111订11111线1111111111111安徽工业大学毕安徽工业大学900 29.5167.5冷却水泵也选择一用一备的方式安装。9冷却塔和膨胀水箱的选型进塔水压104pa重量kg干重湿重4.8903390056.0 考虑到冷却塔安装在教学楼的顶部,所以还要控制冷却塔的噪音不要超过55db,所以必须使用一定的措施了减小噪音,除了选择噪音较小的设备外还要设置减振措施,