冷热源综合重点工程优秀课程设计.doc

冷热源工程
课程设计说明书

学校：江西科技师范大学
学院： 建筑工程学院
专业：建筑环境和能源应用工程
班级： 15建环一班
姓名： 叶梓阳
学号： 0800

目录
第一章 冷热源设计初步资料 1
1.1、课程设计题目 1
1.2.1 冷负荷和热负荷数据： 1
1.2.2 动力和能源资料 动力：城市供电 水源：城市供水 1
1.2.3 水质资料： 1
1.2.4 气象资料： 1
第二章 制冷工程设计说明 2
2.1．冷水机组总装机容量 2
2.2 冷水机组台数选择 2
2.3 冷水机组制冷量和耗功率 2
2. 4 方案选择 3
2. 5 冷却塔设计计算 4
2.6 水泵选型 4
2.6.1 冷冻水泵选型计算 4
2. 6.2 冷却水泵计算 5
2.7 分水器和集水器设计计算 6
2.8 膨胀水箱配置和计算 7
2.8.1 膨胀水箱容积计算 7
2.8.2 膨胀水箱选型 8
2.9 配管、保温和防腐 8
2.9.1 制冷机房关键管道配管 8
2.9.2 管道保温 9
2. 9.3 管道防腐 10
第三章 热源工程设计说明 10
3.1． 热源设备类型 10
3.2 热水供给温度 11
3.3 锅炉型号及台数选择 11
3. 3.1 锅炉选型分析 11
3.4 锅炉补水量及水处理设备选择 12
3.4.1 锅炉设备补给需水量 12
3.4.2 给水泵选择 13
3.4.3 给水箱确实定选择 13
3.4.4 锅炉排污量计算 13
3.4.5 软水设备选择 14
3.4.6 水缸选型计算 14
3.5 锅炉房关键管道设计 15
3.6补给水管设计 16
3.6.1 锅炉设备补水管 16
3.6.2 软化水补水管 16
总结 16
参考资料 17

第一章 冷热源设计初步资料
1.1、课程设计题目
成城市某四层(地下一层)宾馆大楼冷热源课程设计
1.2.1 冷负荷和热负荷数据：
大楼冷负荷为1500kw，全部冷源由制冷机房提供，参数为7℃/12℃
大楼热负荷为1200kw，全部热负荷由锅炉房提供，参数为85℃/60℃。
1.2.2 动力和能源资料
动力：城市供电
水源：城市供水
1.2.3 水质资料：
1) 总硬度： 4.7mmol /L
2) 永久硬度：1.5 mmol /L
3) 临时硬度：3.6 mmol /L
4) 总碱度： 3.4 mmol /L
5) PH值： PH=7.4
6) 溶解氧： 5.8 mg/L
7) 悬浮物： 0 mg/L
8) 溶解固形物：380 mg/L
1.2.4 气象资料：
冬季
1.室外采暖计算温度(℃) 2.00
2.室外空调计算温度(℃) 1.00
3.冬季室外平均风速(m/s) 0.90
4.室外计算相对湿度(%) 80.00
5.冬季大气压(Pa) 96320
夏季
1.夏季空调室外干球温度(℃) 31.60
2.夏季空调室外湿球温度(℃) 26.70
3.夏季空调日平均温度(℃) 28.00
4.夏季室外平均风速(m/s) 1.10
5.夏季空调大气透明度等级 6
6.夏季大气压(Pa) 94770pa
第二章 制冷工程设计说明
2.1．冷水机组总装机容量
因为目前冷水机组产品质量大大提升，冷热量均能达成产品样本所列数值，另外，系统保温材料性能好，结构完善，冷损失少，所以，冷水机组总装机容量应以正确空调负荷计算为准，可不作任何附加，避免所选冷水机组总装机容量偏大，造成大马拉小车或机组闲置情况。
对于管线较长小区管网，则按具体情况确定。
2.2 冷水机组台数选择
冷水机组台数选择应按工程大小，负荷改变规律及部分负荷运行调整要求来确定。当空气调整冷负荷大于528kw时不宜少于2台。大工程台数也不宜过多。为确保运转安全可靠性，当小型工程仅设1台时，应选择调整性能优良、运行可靠机型，如选择多台压缩机分路联控机组，即多机头联控型机组。
冷水机组台数选择应按工程大小，负荷改变规律及部分负荷运行调整要求来确定。当空气调整冷负荷大于528kw时不宜少于2台。因为该设计冷负荷为1200KW，所以选择两台冷水机组。
2.3 冷水机组制冷量和耗功率
（1）冷水机组铭牌上制冷量和耗功率，或样本技术性能表中制冷量和耗功率是机组名义工况下制冷量和耗功率，只能作冷水机组初选时参考。冷水机组在设计工况或使用工况下制冷量和耗功率应依据设计工况或使用工况（关键指冷水出水温度、冷却水进水温度。）按机组变工况性能表、变工况性能曲线或变工况性能修正系数来确定。
每台冷水机组铭牌上制冷量为936KW，耗功率为189kw,总制冷量为1872KW，总耗功率为378KW。

（2）冷水机组水側污垢系数伴随机组运行时间积累增加，在很大程上取决于所应用水质及运行温度。中国很多地域水质较差，无法确保机组在15~20年常规应用周期中不出现结垢而影响传热。所以，国家现行标准《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 工商业用和类似用途冷水（热泵）机组》（GB18430.1）要求机组名义工况时使用側和水冷式热源側污垢系数为0.086m2.℃/kw。
2. 4 方案选择
依据本建筑冷负荷为1500kw，可计算制冷机房总负荷为：

=1500x1.2=1800
查设备手册，选择制冷机组方案为：
选择两台螺杆式冷水机组，其机组型号为：KSW-250SLD，总名义制冷量为1872KW。
输入功率为189KW，
机组具体参数以下表：

方案选择分析：
此次设计关键考虑采取电制冷机组。冷水机组制冷系数（COP）分析：离心机≈螺杆机＞活塞压缩机。螺杆式机组水头损失比较小，比较传统，这决定循环水泵投资和运行费用。冷冻水水头损失通常，冷却水循环水量小：冷却水水头损失小，且螺杆机组能量调整范围较宽，能够使机组在较多时间内保持高效运行。故此次设计中选择螺杆式电制冷机组。
2. 5 冷却塔设计计算
依据以上所选择螺杆机冷水机组参数，可知冷水机组冷却水循环水量为195m/(台·h),所以总冷却水循环量为390m/h。依据以上气象参数可知成全部夏季湿球温度为26.7℃。按外界湿球温度为28℃选择冷却塔。查设备手册，选择锦山200T圆形逆流式新型节能冷却塔DLT系列冷却塔两台。冷却塔参数以下

2.6 水泵选型
2.6.1 冷冻水泵选型计算
冷冻水泵流量计算方法：

Q——总循环水量，m/h；
1.2——富裕系数；
——冷水机组台数；
Q——单台冷水机组冷冻水量，m/h；
可计算冷冻水泵流量为：
Qz=1.2x2x156=374.4m/h
冷冻水泵扬程计算方法：

——冷冻水泵所需扬程，m；
1.1——富裕系数；
——冷水机组压降，55kPa(5.5m);
——冷冻水管沿程阻力，此次设计假设为80kPa(8m)；
——冷冻水管局部阻力，按沿程阻力50%计算。
故冷冻水泵扬程为：
m
综上计算，此次采取三台水泵并联供水，则其中一台水泵流量为145.6m³/h。选择150GDL(S)150-25×5离心水泵性能参数以下表：

型 号
流量（m/h）
扬程H（m）
进出水管径（mm）
功率（kW）
150GDL(S)150-25×5
150
25
150
30

2. 6.2 冷却水泵计算
依据冷水机组参数，冷却水泵流量计算方法：

Q——冷却水总循环水量，m/h；
1.2——富裕系数；
——冷水机组台数；
Q——单台冷水机组冷却水量，m/h；
可计算冷却水循环水量为：
Q=1.2x2x195=468 m/h
冷却水泵扬程计算方法：

——冷却水泵扬程，m；
1.1——富裕系数；
——冷水机组冷凝器压降，45kPa(4.5m);
——冷却水管沿程阻力，此次设计假设为50kPa(5.0m)；
——冷却水管局部阻力，按沿程阻力50%计算。
——冷却塔中水提升高度，为3.7m；
——冷却塔进水压力（Pa），取37.5kPa；
——水密度，kg/m；
——重力加速度，=9.81m/s。
冷却水泵扬程为：
H=1.1(4.5+5+2.5+3.7+3.75)=21.39m
综上计算，此次采取IS150-125-250三台并联供水。离IS150-125-250心水泵性能参数以下表：
型 号
流量Q m/h
扬程H（m）
功率（KW）
IS150-125-250
200
20
18.5

2.7 分水器和集水器设计计算
已知该制冷循环系统中单台制冷机独自送冷冻水到分水器，所以循环量为156m/h,计算分水器入水管径为：

D=166mm
取标准管径200mm。
计算集水器出水管径（集水器出水管为一根）：

取标准管径250mm。
分水器出水管径应和集水器入水管径一致，公式以下：

D——计算所需管径，mm；
G——水流量，m/h；
——水经济流速，取1.5-2.5m/s；
分水器出水管径和集水器入水管径计算：

D=mm
D =148.6 mm, 故取D =150mm。
泄水管按传统方法选择DN40。
软化水管进水管径选择DN40。
依据表：
相邻管管径Dg (mm)
40
50
65
80
100
125
150
200
250
两相邻管中心间距(mm)
270
290
310
330
360
390
420
500
600
其中分水器总进水管和泄水管装在分水器下部，其确定分水器长度及管径径：
L=500+500+500+500+500=2500mm
因为工程实际中分水器尺寸通常要比最大管径大2-3倍，故取分水缸管径为400mm。
确定集水器长度及管径：
集水器比分水器少一根出水管，不过多一根接软水箱箱软水管，管径为40mm，故集水器长度为 L=600+500+500+500+270=2370mm。管径和分水器相同，取400mm。

2.8 膨胀水箱配置和计算
2.8.1 膨胀水箱容积计算
依据V=，其中

=30
V=134250/1000=34.25m
则V=0.00063034.25=0.616m

2.8.2 膨胀水箱选型
对应采暖通风标准，查得膨胀水箱尺寸以下：

表8 膨胀水箱性能参数
水箱形式

圆形
型号

4
公称容积

0.6m
有效容积

0.616m
外形尺寸(mm)

内径（d ）

900

高 H

1000

水箱配管公称直径DN

溢流管

40

排水管

32

膨胀管

25

信号管

20

循环管

20

2.9 配管、保温和防腐
2.9.1 制冷机房关键管道配管
冷冻水管：
本设计冷冻水总循环量为312m/h,单管循环水量为156m/h，依据以上分集水器计算，冷冻水循环管为200mm。对于各个进入制冷机冷冻水管道尺寸，因为各台制冷机循环水量为156m/h，且KSW-250SLD螺杆机组蒸发器接管尺寸为DN150。故暂且选DN150管径。校核计算：
v=2.45m/s
经过计算可知，流速过高，不符合要求，故选择200mm钢管作为冷冻水进出水管。
冷却水总管：
冷却水循环量为在系统中总量为468m/h。计算冷却水管道直径为：

D=287.4mm
冷却水系统总循环管径为300mm。
冷却水支管：

冷却水支管管径为200mm。
冷却水泵：

D=155.3 mm
选择管径150mm。
冷冻泵：

选择管径150mm。
2.9.2 管道保温
此次设计中保温部分关键是冷冻水管保温，而冷却水管不需要做保温设计。查空调供冷管道最小保冷厚度表；
地下机房供冷管道最小保冷厚度（mm）
保冷位置
柔性泡沫橡塑管壳、板
玻璃棉管壳
Ⅰ类地域
Ⅱ类地域
Ⅰ类地域
Ⅱ类地域
管径
厚度
管径
厚度
管径
厚度
管径
厚度
地下机房
15～50
19
15～40
25
15～40
25
15～40
25
65～80
22
50～80
28
50～150
30
≥100
25
≥100
32
≥50
30
≥200
35
依据以上表格，成全部地域属于Ⅱ类地域，此次采取离心玻璃棉为保冷材料，故对于冷冻水管道保冷层厚度取：大于200mm管径保冷层厚度为35mm；在50～150管道保冷层厚度为30mm。
2. 9.3 管道防腐
此次设计对于管道仿佛关键采取刷两遍红丹防锈漆，红丹防锈漆性能好，易涂刷，涂膜有很好坚韧性、防水性和附着力，且能起阳极阻蚀剂作用。
第三章 热源工程设计说明
3.1． 热源设备类型
在中央空调，尤其是在高层民用建筑中央空调所用热源中，热水使用是最为广泛。首先，热水在使用安全性方面比很好，其次，热水和空调冷水性质基础相同，传热比较稳定。在空调系统中，很多时候采取冷、热盘管适用方法（即常说两管制），能够降低空调机组及系统造价，同时也给运行管理及维护带来了一定方便。
提供空调热水锅炉按其使用能源不一样，关键分为两大类：
（1）电热水锅炉
电热水锅炉优点是使用方便，清洁卫生，无排放物，安全，无燃烧爆炸危险，自动控制水温，可无人值守。但其使用现在受到《公共建筑节能设计标准》（GB50189-）限制。除了符合下列情况之一外，不得采取电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调整系统热源：
① 电力充足、供电政策支持和电价优惠地域建筑；
② 以供冷为主，采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源建筑；
③ 无集中供热和燃气源，用煤、油等燃料受到环境保护或消防严格限制建筑；
④ 夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用建筑；
⑤ 利用可再生能源发电地域建筑；
⑥ 内、外区合一变风量系统中需要对局部外区进行加热建筑。
（2）燃气、燃油热水锅炉
燃气、燃油热水锅炉初投资比电热水锅炉略高，但运行费用低。其缺点关键是，第一安全性差，尤其是燃气锅炉。燃气泄漏会造成工作人员中毒，遇明火会产生燃烧爆炸，所以，燃气锅炉应有单独房间和用电设备，如水泵分隔开，并应有良好通风供燃气燃烧和稀蚀机房空气中燃气浓度。同时还应设泄漏报警器和气体灭火装置。运行中还应有些人员值守。第二，燃气、燃油热水锅炉有170~180℃高温排烟，需建筑考虑排烟竖井，从适宜地方排烟至室外。这是建筑工种最感麻烦地方。
燃气、燃油热水锅炉额定热效率不应低于89%。
燃气、燃油热水锅炉房单台锅炉容量，应确保在最大热负荷和低谷热负荷时全部能高效运行。
锅炉台数不宜少于2台，当中、小型建筑设置1台锅炉能满足热负荷和检修需要时，可设1台。
考虑到该建筑是宾馆，人员聚集，安全要求高，该设计选择电热水锅炉提供空调热水锅炉
3.2 热水供给温度
空调用热水水温决定和空调设备使用性质及工程地点有一定关系。现在空调设备大致有两类，一类是用于全空气系统空调机组，包含新风空调机组；另一类就是用于空气―水系统中风机盘管机组。从这两类机组结构上看，前者通常能承受较高热水温度，以后者因其结构紧凑，加上安装位置所限，散热能力是有限。水温过高时，其机组内部温度有可能过高，对内部元器件，如电机等会产生一定影响。所以，通常来说，空调机组可采取较高热水供、回水温度（95/70℃）；而风机盘管机组则采取较低热水供、回水温度（60/50℃）。现有风机盘管通常供热能力也全部是以供水温度60℃为标准工况进行测试。即使也有部分厂商开发了用于高温热水风机盘管，但实际工程中应用较为少见。
工程所在地域地理位置也和热水温度相关，尤其是对于处理新风空调机组而言，过低热水温度对于严寒地域空调机组内盘管有发生冻裂危险，这是应值得重视。这种情况下可采取不一样温度热水分别用于空调机组和风机盘管，但这么做结果是使设计变得复杂化，系统初投资增大，对施工和管理维护全部会带来部分困难。就现在实际情况来看，华北及其以南大部分地域，风机盘管和空调机组采取同一热水温度，即以风机盘管适应性来决定水温是完全可行。
本设计采取热水供、回水温度（85/60℃）
3.3 锅炉型号及台数选择
3. 3.1 锅炉选型分析
因为此次设计建筑热负荷为1200KW kw。要求是85℃/60℃高温供回水，而总负荷为1200KW×1.05=1260KW，
此次先采取热负荷来估算值来选择锅炉型号。
依据参考多种电热水锅炉型号，选择方案为：
选定CWDR0.72-85/60-D锅炉两台，额定供水温度85℃,回水温度60℃，锅炉热效率为98％，其它具体参数以下：

3.4 锅炉补水量及水处理设备选择
3.4.1 锅炉设备补给需水量
t/h
式中：
——给水管网泄露系数，取1.03
D —— 锅炉房额定蒸发量，25t/h；
Gn —— 合格凝结水回收量（t/h），此处采取蒸汽换热器，凝结水回水率靠近100％；
β —— 设备和管道漏损，%，可取0.5%；
Ppw —— 锅炉排污率，取10%。
对于补水量为：

G=28.45t/h
3.4.2 给水泵选择
给水泵台数选择，应能适应锅炉放整年负荷改变要求。本锅炉房拟选择三台（其中一台备用）电动给水泵。
1) 总流量应大于1.1×28.45t/h，即大约为31.3t/h，所以每台给水泵流量应该大于15.6t/h。
给水泵扬程可按下式计算：
KPa
式中：
P —— 锅炉工作压力，MPa
ΔP —— 安全阀较高启始压力比工作压力升高值，因锅炉额定蒸汽压力为1.25MPa，取0.04 MPa，
H —— 附加压力，50～100 KPa。
故水泵扬程：
H=1.1×100(1.25+0.04)+0.1=143m
故水泵扬程要大于143m。

现选择DG25-50X3型给水泵两台：
DG25-50X3型给水泵性能参数：
流量：Q=16m/h
扬程：H=150m
功率：N=29KW
3.4.3 给水箱确实定选择
给水箱作用有两个：一是软化水和凝结水和锅炉给水流量之间缓冲，二是给水贮备。
给水箱体积，按锅炉补给水量25t/h设计，水箱总容积在1/2~1D。故此次选择方形凝水箱1个凝水箱公称容积12.5m,有效容积15.10m。尺寸 长×宽×高(mm)：3000××，重量1847.5kg。

3.4.4 锅炉排污量计算
依据工业锅炉设计手册要求，蒸汽锅炉给水和锅水水质标准为：
给水悬浮物 ≤5mg/L
给水总硬度 ≤0.03mmol/L
给水PH值 ≥7
锅水总碱度 ≤6-24mmol/L
锅水溶解固形物 ≤3500mg/L
溶氧量 ≤0.1mg/L
原水硬度不符合给水要求，必需进行水质处理。
按碱平衡率计算锅炉排污率：
=3.64％
按盐平衡率计算锅炉排污率：
=2.06％
因为均小于10%，所以不需要除碱。依据原水水质情况，采取无顶压固定床逆流再生钠离子交换系统。交换剂采取001×7(732)树脂。
锅炉排污量通常经过排污率来计算。排污率大小，可由碱度和含盐量平衡关系式求出，取其二者最大值。
在上面“软化系统选择”中已经计算了由碱度和含盐量平衡关系式求出排污率，其值小于10%，仅在3-4％之间，所以，锅炉排污率取4%。故重新计算排污水量。
3.4.5 软水设备选择
所需软水补给量：
在采暖季节取得最大值：
G=1.9t/h
故选择LNN-350/1型无顶压固定床逆流再生钠离子交换器两台。公称直径350mm，工作压力小于0.6MPa，出力1.9t/h，工作树脂层高1200mm，再生好盐量11kg。

3.4.6 水缸选型计算
分水缸管径计算
已知热水管网循环水量为320.3t/h,计算分分水缸管径为：

D=0.234m
取标准管径250mm。
分水缸长度计算
此分水缸关键设置，采暖进水管两根，采暖供水管两根，泄水管。
进水管：D=150.2 mm,故取D=150mm。
采暖供水管：D=137mm，故取D=150mm。
泄水管：D=40mm。
依据表：
相邻管管径Dg (mm)
40
50
65
80
100
125
150
200
250
两相邻管中心间距(mm)
270
290
310
330
360
390
420
500
600

分水器管长：
L=420+420+420+420+420=2100 mm
因为工程实际中分集水缸尺寸通常要比最大管径大2-3倍，故取分水缸管径为400mm。
3.5 锅炉房关键管道设计
管道设计说明
本设计中，关键管道有：热水供水管道，热水回水管道，排污管，软水管。管段中流体流速为水取1-5m/s， 计算管径公式为：

D——要计算管径；m
m——管内流体流量；
v——流体流速；m/s

供水管道由两根管供水，每一根水量为12.5t/h。

计算供水管管径为：

D=47mm
故供水管管径取50mm钢管。
回水管只有一根，计算回水管管径

D=65.5mm
故回水管采取80mm钢管。
3.6补给水管设计
3.6.1 锅炉设备补水管
由以上设计可知，此次对每台锅炉分别设置补水管，每台锅炉补水量为12.5t/h，计算补水管管径：

D=51.2mm
故锅炉补给水管段管径取50mm管径。
3.6.2 软化水补水管
由以上设计可知，此次软化水补水量为1.9t/h，，计算软化水补水管管径为：

D=24.1mm
故软化水管管段管径取32mm钢管。
排污管按规范选择40mm钢管，接至特定排污冷却井。
总结
课程设计是我们专业课程知识综合应用实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少过程．”千里之行始于足下”，经过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言真正含义．我今天认真进行课程设计，学会脚扎实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实基础．在这次课程设计之前，我对制冷系统步骤只停留在初步阶段，能够了解冷冻水系统和冷却水系统步骤，但对于管路连接及机房具体部署还比较生疏。在设计过程中，我从了解这次设计目标和任务到确定设计方案，和机房设备部署，从迷茫到清楚，从翻阅多种规范和图集到计算分析，从同学之间相互讨论到一次一次地更改，期间真很累，这让我深刻体会到原来做设计这么不轻易。这无疑是一次关键实践训练，经过这一实践性教学步骤，我掌握了《冷热源工程》课程基础理论和基础设计程序和步骤，加深了对制冷系统了解，同时也学会了查阅和使用设计资料方法，培养和提升了利用所学课程知识分析并处理工程问题能力。不仅如此，也培养了团体之间合作精神。最终我要感谢我老师在课程设计上给我指导、提供给我支持和帮助，使我能顺利完成这次课程设计，让我能把系统做得愈加完善。在此期间，我不仅学到了很多新知识，而且也开阔了视野，提升了自己设计能力。经过此次课程设计收获很大，学到很多东西。
参考资料
1、全国民用建筑工程设计技术方法（暖通空调动力）
2、实用供暖空调手册·陆耀庆编·中国建筑工业出版社
3、【中央空调设备选型手册】（周邦宁）·中国建筑工业出版社
4、GBT 50114- 暖通空调制图标准
5、民用建筑供暖通风和空气调整设计规范GB50376-201
6、暖通空调制图标准GB/T50114-
7、09K602民用建筑工程暖通空调及动力初步设计深度图样