济南市某办公楼空调用制冷机房设计说明书_secret.doc

目 录

一．原始资料······················································3
1.1室外气象参数·····················································3
1.2冷负荷···························································3
1.3建筑材料·························································3
二．确定冷水机组的型号、台数··································3
三．冷却水系统设计··············································5
3.1冷却塔型号、台数的确定···········································5
3.2冷却水泵型号、台数的确定·········································6
3.3冷却水系统各管段管径的确定·······································7
3.4水处理设备确定···················································8
四.冷冻水系统设计···············································9
4.1集水器和分水器管径、官长的确定···································9
4.2冷冻水泵型号、台数的确定·········································10
4.3冷冻水系统各管段管径的确定·······································10
4.4膨胀水箱的选型···················································11
4.5水处理设备的确定·················································11
五.制冷机房布置··················································12
5.1技术要求·························································12
5.2建筑布置要求·····················································12

5.3设备安装设计····················································12
5.4设备的隔振与降噪················································13
六.设备明细表···················································14
七.设计总结······················································15
八.参考文献······················································15

济南市某办公楼空调用制冷机房设计
设计题目：济南某办公楼空调用制冷机房设计，总建筑面积12500㎡。冷冻水出水温度7℃，回水温度12℃。
一．原始资料
1. 1地点：山东省济南市
济南市：北纬36.6°，东经117°，海拔170.3m。
1.2室外气象参数
夏季室外气象参数
冬季室外气象参数
夏季空调室外计算
干球温度
34.8℃
冬季空调室外计算
干球温度
-7.7℃
夏季空调室外计算
湿球温度
27℃
冬季空调室外计算相对湿度
45﹪
夏季空调室外平均风速
2.8m/s
冬季空调室外平均风速
2.8m/s
夏季大气压力
997.3hPa
冬季大气压力
101.9hPa
1.3冷负荷
本建筑物的总建筑面积为12500㎡，根据《空气调节技术》书中《国内部分建筑空调冷负荷指标的统计值》查的：办公楼的冷负荷指标（W／㎡）：90-140 W／㎡。
《国内部分建筑空调冷负荷指标的统计值》中注明：当建筑物的总建筑面积在小于5000㎡取上限值，大于10000㎡时，取下限值。按建筑空调冷负荷指标确定的冷负荷即是制冷剂容量，不必再加系数。由于本建筑物的总建筑面积为8000㎡，所以，在此我们选用90 W／㎡。
则：本设计用户的空调冷负荷：Q=1125kW。
1.4建筑资料
本设计的制冷站设在底层地下室内。
二．确定冷水机组的型号、台数
制冷系统机组化是现代制冷装置的发展方向。制冷机组就是将制冷系统中的全部或部分设备在工厂组装成一个整体，为用户提供所需要的冷量和用冷温度。制冷机组不但结构紧凑，使用灵活，管理方便，而且质量可靠，安装简便，能缩短施工周期，加快施工进度，深受广大工程技术人员和用户的欢迎。
活塞式冷水机组适用于中、小型空调制冷系统中。其结构紧凑、占地面积小、操作简单，单机容量小，运动部件多，使用寿命不长。
螺杆式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量较大、运行可靠、能量调节方便，润滑油系统复杂。
离心式冷水机组适用于大、中型空调制冷系统中。其单机制冷量大、运行可靠、能量调节方便，变工况适应能力不强，易发生喘振现象。
本设计用户的空调冷负荷是1125kW，综合考虑，从产品样本中选用两台型号为LSBLG570／M的螺杆式冷水机组，不考虑备用，其主要技术参数见下表：
LSBLG570／M的螺杆式冷水机组主要技术参数
机组型号
LSBLG570／M
制冷量
572KW
电源
3N-380V 50HZ
输入功率
118kW
额定电流
224A
压缩机
型式
半封闭双螺杆式
启动方式
Y—△
能量调节
25%-100%有极控制或无机控制
数量
1
蒸发器
水流量
98 m3/h
水压降
83kPa
进出水管接口尺寸
DN125㎜
冷凝器
水流量
119 m3/h
水压降
21kPa
进出水管接口尺寸
DN125㎜
机组尺寸
长
2995㎜
宽
1350㎜
高
1550㎜
机身自重
2870kg
运行重量
3220kg
本机型适用于冷冻水进出口温度为12/7℃，冷却水进出水温度为32/37℃。
三．冷却水系统设计
冷却水系统的作用是将从制冷机吸取的热量散发出去，它主要有冷却塔、冷却水泵、水处理设备和冷水机组冷凝器等设备及管道组成。
冷却水系统的分类：可根据供水的方式不同分为直流供水系统和循环供水系统。（1）直流供水系统（也称天然水冷却系统）。自来水、地下水、湖泊、江河和水库中的水对于空调冷却水系统来说，都是优良的冷源，水从水源用泵输送到相关设备中吸收热量。经过设备后，水也不会被污染，可以直接排入下水道或用于农田灌输。直流供水系统全部采用新鲜水一次使用，使用效果好，但水消耗量大，必须在水源充足，水温适宜，排水问题能解决时才能采用。（2）循环供水系统中冷却水反复使用，对水在热交换时吸收的热量，采用凉水装置使其散发，只需补充少量水。
3.1冷却塔型号、台数的确定
冷却塔的作用是为从制冷机吸收出来的冷却水降温，使得冷却水可以循环使用，它有逆流式、横流式、喷射式和蒸发式等四种型，其型号主要依据工作温度条件和冷却水流量来选择。
冷却塔的设置位置应通风良好，远离高温或有害气体，避免气流短路以免建筑物高温高湿排气或非洁净气体对冷却塔的影响。同时，也应避免所产生的飘逸水影响周围环境。冷却塔内的填料多为易燃材料，应防止产生冷却塔失火事故。冷却塔的设置位置可分为三种：（1）、制冷站设在建筑物的地下室，冷却塔设在通风良好的室外绿化地带或室外地面上。（2）、制冷站为单独建造的单层建筑时，冷却塔可设置在制冷站的屋顶上或室外地面上。（3）、制冷站设在多层建筑或高层建筑的底层或地下室时，冷却塔设在高层建筑裙房的屋顶上。如果没有条件这样设置时，只好将冷却塔设在高层建筑主楼的屋顶上，应考虑冷水机组冷凝器的承压在允许范围内。
冷却塔的台数根据冷水机组的台数确定，一般应与冷水机组的台数相同，即“一塔对一机”不设置备用冷却塔。
从已选定的冷水机组参数中，可知冷却水流量为119 m3/h，冷却塔处理的水流量应大于冷水机组的冷却水流量，在此我们在已选定的冷水机组的冷却水流量的基础上，考虑1.2富裕系数，冷却塔设计处理水量为：L=119×1.2=142.8 m3/h。
根据处理水量，以及当地室外湿球温度、水温处理要求，从冷却塔样本中选型，选用两台DFTYL—150P型冷却塔，不考虑备用，其性能参数见下表：
DFTYL—150P型冷却塔性能参数
冷却塔型号
DFTYL—150P
流量
150 m3/h
风量
78000㎡/h
进水压力
0.15MPa
外形尺寸
长
5600㎜
宽
2800㎜
高
6030㎜
3.2冷却水泵型号、台数的确定
冷却水泵的安装要求：（1）当泵房设置在地面上，可用地脚螺栓直接固定在混凝土基础上。如泵房设在楼板上，则可以将水泵安装在减振装置上。当泵房设在高层建筑地下室时，可以不装配地脚螺栓，而在水泵的四角填垫减振器。（2）水泵的进出口管端必须安装橡胶软接头，并且要在进水管上安装过滤器和阀门，在出水管上安装止回阀和闸阀，进出水管必须固定。（3）为使水泵保持最佳运行性能，应在水泵进出口处配装扩散管，以减少阻力损失。扩散管管口的流速应为：吸水管不大于1.3m/s，出水管不大于2m/s。（4）水泵的出水管上还应装有压力表和温度计，以利检测。压力表和温度计应被安装在便于观察和维修的位置上，并注意周围对其测量的准确度有影响的环境条件。
根据选型原则，选择三台冷却水泵，两用一备。
冷水机组的冷却水流量为119 m3/h，确定1.1的附加系数，则水泵流量L=1.1×119=130.9 m3/h。
最不利环路总长度计算：经过计算可知，最不利环路的总长度约为100m。，最不利环路的沿程阻力损失和局部阻力损失的估算范围为80—100Pa/m。在计算中，我们取最不利环路上的沿程阻力损失估算为1 mH2O，取最不利环路上局部阻力损失估算为12mH2O。
则：水泵扬程P=1.1×（1+12+3+2+5+3+15）=45.1mH2O
查阅水泵产品样本选择三台150RK180-32型水泵。其主要参数如下表
150RK180-32冷却水泵参数表
水泵型号
150RK180-32
单位
流量
144
m3/h
扬程
33
m
转速
1450
r/min
效率
69
%
轴功率
18.8
kW
电机功率
3
kW
必需汽蚀余量
4.0
m
泵进出口管径
150/125
mm
泵整机重量
800
kg
3.3冷却水系统各管段管径确定
在整个制冷系统的管道的管径和管内流速的确定中用公式：d= 来进行计算。
本冷却水系统的设计为开式系统，根据下表中管径和流速推荐值进行试算，从而确定出冷却水系统各管段管径的大小。
不同管径闭式系统和开式系统管内水流速推荐值（单位：m／s）
管径㎜
闭式系统
开式系统
15
0.4-0.5
0.3-0.4
20
0.5-0.6
0.4-0.5
25
0.6-0.7
0.5-0.6
32
0.7-0.9
0.6-0.8
40
0.8-1.0
0.7-0.9
50
0.9-1.2
0.8-1.0
65
1.1-1.4
0.9-1.2
80
1.2-1.6
1.1-1.4
100
1.3-1.8
1.2-1.6
125
1.5-2.0
1.4-1.8
150
1.6-2.2
1.5-2.0
200
1.8-2.5
1.6-2.3
250
1.8-2.6
1.7-2.4
300
1.9-2.9
1.7-2.4
350
1.6-2.5
1.6-2.1
400
1.8-2.6
1.8-2.3
冷却水系统管段管径计算过程表
管段
假设管径
计算（m/s）
推荐流速m/s
冷水机组冷却水出口
125mm
V=119÷3600÷（3.14×0.125²÷4）=2.69
1.4-1.8
150mm
V=119÷3600÷（3.14×0.152÷4）=1.87
1.5-2.0
冷水机组
干管
200mm
V=238÷3600÷（3.14×0.2²÷4）=2.1
1.6-2.3
两台冷却水泵干管
200mm
V=238÷3600÷（3.14×0.20²÷4）=2.1
1.6-2.3
冷却塔干管
200mm
V=238÷3600÷（3.14×0.20²÷4）=2.1
1.6-2.3
3.4水处理设备的确定
水处理设备通常按照管径或流量来选型，水过滤器一般是按连接管管径选定的。连接管的管径应该与干管的管径相同。在选定水过滤器时应重视它的耐压要求和安装检修的场地要求。除污器和水过滤器的前后应该设置闸阀，供他们在定期检修时与水系统切断之用（平时处于全开状态）；安装时必须注意水流方向；在系统运转和清洗管路的初期，宜把其中的滤芯卸下，以免损坏。
根据输水管管径和处理水流量238m3/h，从产品样本中选用一台 YTD-200F 型号电子水处理仪，
YTD-200F 型号电子水处理仪
型号
YTD-200F
公称直径mm
200
流量T/h
320
输入功率W
80
外形尺寸mm
长
900
宽
377
高
677
重量kg
80
四．冷冻水系统设计

冷水机组制备出的冷冻水，由冷水循环泵通过供水管路输送到空气处理设备中，而释放出冷量后的冷水经回水管路返回冷水机组。
冷冻水系统分类：按循环方式，冷冻水系统可分为开式循环系统和闭式循环系统（1）开式循环系统的下部设有回水箱（或蓄冷水池），它的末端管路式与大气相通的。空调冷水流经末端设备（例如风机盘管机组）释放出冷量后，回水靠重力作用集中进入回水箱或蓄冷水池，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器，经重新冷却后的冷水被输送至整个系统。其特点是：水泵扬程高，输送耗电量大；循环水易受污染，水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤想象；该系统与蓄冷水池连接比较简单。（2）闭式循环系统的冷水在系统内进行密闭循环，不与大气接触，仅在系统的最高点设膨胀水箱（其功用是接纳水体积的膨胀，对系统进行定压和补水）。其特点：水泵扬程低，仅需克服循环路阻力，与建筑物总高度无关，故输送耗电量小；循环水不易受污染，管路腐蚀程度轻；不用设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱的补水。
4.1集水器和分水器管径、官长的确定
根据已知冷冻水总流量196 m3/h，冷冻水在分水器、集水器中的断面流速v=0.5m／s，计算集水器和分水器管径：D=1000×=372mm。
查阅管子规格，拟选用DN400无缝钢管。
该冷水机组给一个空调分区供应冷冻水，则d1=200mm，d2=200mm，d3=150mm。
根据配管间距表确定管长：L= 1460mm。
4.2冷冻水泵型号、台数的确定
冷冻水泵的选择，要选有备用水泵，在本设计中选用两台运行冷冻水泵，一台备用水泵。
对于大多数多层和高层建筑来说，空调冷冻水系统主要为闭式循环系统，冷冻水泵的流量较大，但扬程不会太高。据统计，一般情况下，20层以下的建筑物，空调冷冻水系统的冷冻水泵扬程大多在16-28mH2O，乘上1.1的安全系数后最大也就是30 mH2O。本设计的建筑为办公楼，其建筑总面积为8000㎡，属于20层以下的建筑物，所以我们的冷冻水泵的扬程选择30mH2O。
本设计的冷水机组的冷冻水流量为98 m3/h，确定1.1的附加系数，则水泵流量L=1.1×98=107.8m3/h。
根据上面的估算，我们可以知道冷冻水系统扬程为30水柱，查阅水泵产品样本选择三台150RK180-32型水泵，两用一备。
150RK180-32冷冻水泵参数表
水泵型号
150RK180-32
单位
流量
144
m3/h
扬程
33
m
转速
1450
r/min
效率
69
%
轴功率
18.8
kW
电机功率
3
kW
必需汽蚀余量
4.0
m
泵进出口管径
150/125
mm
泵整机重量
800
kg
4.3冷冻水系统各管段管径确定
在冷冻水系统的运行过程中，为了减少管道的能量损失，防止冷冻水管道表面结露以及保证进入空调设备和末端空调机组的供水温度，冷冻水管道及其附件应采用保温措施。空调制冷站内，冷冻水系统的供、回水管，分水器，集水器，阀门等，均需用保温材料保温。
本设计的冷冻水系统为闭式系统，根据管径和流速推荐值进行试算，从而确定出冷冻水系统各管段管径的大小。根据已经选定的冷水机组中可以知道冷冻水出口水管管径，冷水机组冷冻水出口流量98 m3/h。
冷冻水系统管段管径的计算表
管段
假设管径
计算公式（m/s）
推荐流速m/s
冷水机组冷冻水出口
125mm
V=98÷3600÷（3.14×0.125²÷4）=2.22
1.5-2.0
150mm
V=98÷3600÷（3.14×0.15²÷4）=1.54
1.6-2.2
冷水机组冷却水出水干管
200mm
V=196÷3600÷（3.14×0.20²÷4）=1.73
1.8-2.5
冷却水泵进出口
200mm
V=196÷3600÷（3.14×0.20²÷4）=1.73
1.8-2.5
4.4膨胀水箱选型
膨胀水箱的容积根据系统的水容量和最大的水温变化幅度来确定。它可以容纳水温升高时水膨胀增加的体积和水温降低时补充水体积缩小的水量，同时兼有放气和稳定系统压力的作用。
分水器和集水器筒身直径的计算可以用两种方法来计算，①按各个并联接管的总流量通过筒身时的断面流速确定，并应大于最大接管开口直径的2陪。②按经验公式计算，D=（1.5-3.0）dmax，dmax为各支管中的最大管径。
本设计采用的是开式膨胀水箱，其有效容积：
Vp=α·△t·V=0.0006×（33.7-7）×（8000×0.7）=89.712 L =0.0897m3。
一般的膨胀水箱有效容积为0.5-1.0m3，此系统的膨胀水量较小。则本系统的膨胀水箱有效容积可取0.5 m3。那么膨胀水箱的选择为
膨胀水箱参数
水箱形式
型号
公称直径m3
有效容积
外形尺寸mm
水箱配管的公称直径mm
水箱自重Kg
长
宽
高
溢流管
排水管
膨胀管
信号管
循环管
方形
1
0.5
0.61
900
900
900
40
32
25
20
20
156.3
采暖通风标准图集图号T905(一)

4.5水处理设备的确定
水处理设备安装在输水管的干管上，冷冻水系统中冷冻水泵的流量为m3/h，根据输水水管径DN200mm和处理水流量为196m3/h，从产品样本中选用一台YTD-200F 型电子水处理仪。
YTD-200F 型号电子水处理仪参数表
型号
YTD-200F
公称直径mm
200
流量T/h
320
外形尺寸mm
长
900
宽
377
高
677
五．制冷机房布置
空调制冷站应该靠近冷负荷中心，可以设置在建筑物的地下室、设备层或屋顶上。当由于条件所限不宜设在地下室时，也可设在裙房中火与主建筑分开独立设置。
5.1技术要求
1） 制冷机房应有良好的通风，以便排出冷水机组、变压器、水泵等设备运行时产生的大量余热、余湿。
2） 机房应考虑噪声与振动的影响。冷水机组的噪声，不管是电动型机组或溴化锂吸收式机组，一般均在80dB（A）以上。若主机房在地面上，噪声会通过窗户、门缝通风口等隔声薄弱环节向外传出，即使主机房位于半地下室，噪声也会通过采光窗户传出去。此外，冷水机组以及水泵的振动都会通过建筑物围护结构向室外传递。所以，必须重视噪声与振动对建筑物外部与、内部环境的影响，事先应做出影响评估，施工时采取有效的减振、降噪措施。
3） 机房应有排水措施。机房中的许多设备在运行、维修过程中都会出现排水或漏水现象。为使机房内保持干燥与清洁，应设计有组织排水。通常的做法是在水泵、冷水机组等四周做排水沟，集中后排出。在地下室常设集水坑，再用潜水泵自动排水。
5.2建筑布局要求
机房面积、净高和辅助用房等应根据系统的集中和分散、冷源设备类型等设置。
1） 机房面积的大小应保证设备安装有足够的间距和维修空间。同时，机房面积大小的确定，应了解机房不同时期的发展规划，考虑机房扩建的余地。
2） 制冷机房的净高应根据制冷机的种类和型号而定，机房高度应比制冷机高出1-2m。一般来讲，对于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控制在3-4.5m；对于离心式制冷机，大中型螺杆式制冷机，其机房净高控制在4.5-5.0m，对于吸收式制冷机原则上同离心式制冷机，设备最高点到梁下不小于1.5m，设备间的净高不应小于3m。
3） 大、中型机房内的主机宜与辅助设备及水泵等分区布置，不能满足要求的应按设备类型分区布置。大、中型机房内应设置值班室、控制间和卫生设施以及必要的通信设施。
5.3设备安装设计

空调制冷站的设备布置和管道连接，应符合工艺流程，流向应通畅，连接管路要短，便于安装，便于操作管理，并应留有适当的设备部件拆卸检修所需要的空间。尽可能使设备安装紧凑，并充分利用机房的空间，以节约建筑面积，降低建筑费用。管路布置应力求简单、符合工艺流程、缩短管线、减少部件，以达到减少阻力、泄漏及降低材料消耗的目的。设备及辅助设备（泵、集水器、分水器等）之间的连接管道应尽量段儿平直，便于安装。制冷设备间的距离应符合要求。
5.4设备的隔振与降噪
4） 机房冷水机组、水泵和风机等动力设备均应设置基础隔振装置，防止和减少设备振动对外界的影响。通过在设备基础与支撑结构之间设置弹性元件来实现。
5） 设备振动量控制按有关标准规定及规范执行，在无标准可循时，一般无特殊要求可控制振动速度V≤10mm/s（峰值），开机或停机通过共振区时V≤15mm/s。
6） 冷热源设备、水泵和风机等动力设备的流体进出口，宜采用软管同管道连接。当消声与隔振要求较高时，管道与支架间应没有弹性材料垫层。管道穿过维护结构处，其周围缝隙，应用弹性材料填充。
5.4设备、管道和附件的防腐和保温
7） 为了保证机房设备，管道和附件的有效工作年限，机房金属设备、管道和附件在保温前必须将表面清除干净，涂刷防锈漆或防腐涂料作防腐处理。
8） 如设计没有特殊要求，应符合：①明装设备、管道和附件必须涂刷一道防腐漆。两道面漆。如有保温和防结露要求应涂刷两道防锈漆；暗装设备、管道和附件应涂刷两道防锈漆。②防腐涂料的性能应能适应输送介质温度的要求；介质温度大于120℃时，设备、管道和附件表面应刷高温防锈漆；凝结水箱、中间水箱和除盐水箱等设备的内壁应刷防腐涂料。③防腐油漆或涂料应密实覆盖全部金属表面，设备在安装或运输过程被破坏的漆膜，应补刷完善。
根据上述制冷机房布置原则，进行制冷机房布置，冷却塔放置在机房屋顶。设备及管道具体布置情况见图样。
冷冻水供、回水管，分水器，集水器，冷冻水系统的阀门选用柔性泡沫橡塑材料保温。
DN100及以上的，保温层厚度为25mm；
DN65-DN80的，保温层的厚度为22mm；
DN50及以下的，保温层的弧度为19mm。
保温结构严格按照国家标准图集制作。
六．设备明细表
主要设备明细表
序号
名称
数量
单位
备注
1
型冷水机组
2
台

2
型冷冻水泵
3
台
两用一备
3
型冷却水泵
3
台
两用一备
4
型冷却塔
2
台

5
型电子水处理仪
1
台

6
型电子水处理仪
1
台

7
分水器
1
个

8
集水器
1
个

9
1号方形膨胀水箱
1
个

总结
在本次课程设计中，我们学会了暖通空调和空调用制冷技术的实际应用，对所学知识的理解更深一层。三个周的课程设计，让我们把课本上的知识灵活的运用到实际的工程当中，我学到了一些书本上学不到的知识，增强了动手实践能力。
在设计中老师悉心指导，同学们相互解疑答惑，将遇到的问题加以讨论，同时查阅相关手册，决不了的问题向老师请教，加深了印象，同时也学到了知识。本次的课程设计对于我们将来的工作而言有莫大的帮助，给了我们一个提前实践的机会，让我们在以后的工作当中游刃有余。
感觉这次设计让我学习到很多自己都没想过的东西，实在是学会了不少。

参考文献
[1] 《暖通空调》（第二版）陆亚俊主编中国建筑工业出版社 2004
[2] 《锅炉及锅炉房设备》（第四版）严启森等 编著 中国建筑工业出版社
[3] GB 50019━2003采暖通风与空气调节设计规范
[4] 【中央空调设备选型手册】（周邦宁）

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