《空调制冷技术》课程设计
欧阳光明（2021.03.07）
题目：空调制冷技术课程设计
学院：建筑工程学院
专业：建筑环境与能源应用工程
姓名：张冷
学号： 20130130370
指导教师：王伟
2016年12月26日
目录
1.原始条件1
2. 方案设计1
3.负荷计算1
4.冷水机组选择2
5.1 冷冻水循环系统水力计算3
5.1.1确定管径3
5.1.2阻力计算4
5.2 冷却水循环系统水力计算4
5.2.1确定管径4
5.2.2阻力计算5
5.3 补给水泵的水力计算6
5.3.1水泵进水管：6
6设备选择7
6.1冷却塔的选择7
6.2 冷冻水和冷却水水泵的选择8
6.3 软水器的选择9
6.4 软化水箱及补水泵的选择9
6.5 分水器及集水器的选择10
6.6 过滤器的选择12
6.7电子水处理仪的选择12
6.8定压罐的选择12
总结13
参考文献14
1.原始条件
题目：西塔宾馆空气调节系统制冷机房设计
条件：1、冷冻水 7/12℃
2、冷却水 32/37℃
3、制冷剂：氨()
4、地点：重庆
5、建筑形式：宾馆
6、建筑面积 15000m2
7、层高 3.5m
8、层数：5层
2. 方案设计
该机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分水器分别送往宾馆的各层，经过空调机组后的12℃的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温后的32℃的冷却水再返回冷水机组冷却制冷剂，如此循环往复。
考虑到系统的稳定安全高效地运行，系统中配备补水系统，软化水系统，电子水处理系统等附属系统。
3.负荷计算
采用面积冷指标法： (3-1)
本设计选用 (3-2)
根据空调冷负荷计算方法： (3-3)
建筑面积 A=10000m2
根据查书，k的取值范围为7%-15%，本设计值取10%。
4.冷水机组选择
根据标准，属于较大规模建筑，宜取制冷机组2台，而且两台机组的容量相同。
所以每台制冷机组制冷量Q1=1045kw
表4-1根据制冷量选取制冷机组具体型号
名称螺杆式制冷机组型号LSLXR123-1050制冷量900KW电功率/ 电压224 KW/380 V
制冷剂R123制冷剂充注量700 kg
冷冻水系统冷却水系统进/出水温度(℃)12/732/37流量(m3/h)181.4266
扬程43接管通经(mm)150150污垢系数(m2℃/KW)0.0860.086水阻损失(MPa)0.120.083
机组尺寸（长×宽×高）3860mm×1810mm×2766mm
图4-2 查得冷水机组的两端界面
其中，1为冷却水进水接口，2为冷却水出水接口，3为冷冻水进口接口，4为冷冻水出水接口。
5. 水力计算
表5-1 管内流速的假定依据
DN/mm<250>=250
出水管的流速m/s 1.5~2.0 2.0~2.5
进水管的流速m/s 1.0~1.2 1.2~1.6
5.1 冷冻水循环系统水力计算
5.1.1确定管径
假定冷冻水的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-1)
L=0.0503×2=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=327mm,取350mm,则管段流速为v=1.07m/s
水泵出水管：
假定冷冻水的出口流速为1.5m/s
d=103 (5-2)
L=0.1008m3/s,
2台机组总管d1=292.6mm,取300mm,则管段流速为v=1.428m/s
单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0m/s
d=103 (5-3)
L=0.0504m3/s,
单台机组管d1=253mm,取250mm,则管段流速为v=1.3m/s
水泵的出水管：假定流速为1.5m/s
d=103 (5-4)
L=0.0504m3/s,单台机组管d1=207mm,取200mm,则管段流速为v=1.6m/s
5.1.2阻力计算
表5-2已知局部阻力损失ξ
DN4050200250300止回阀
ξ 3.9 3.40.10.10.1
DN200250300350
焊接弯头90°
ξ0.720.180.870.89截止阀0.3蝶阀0.1—0.3水泵入口 1.0过滤器 2.0-3.0除污器 4.0-6.0水箱接管进水口 1.0出水口0.5用到的三通0.1变径管0.1-0.3ΔP=ξ×ρv2/2
冷冻水系统中，
弯头13个，三通3个
ΔP=16.18m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算，机房内，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=17.43m
5.2 冷却水循环系统水力计算
5.2.1确定管径
水泵进水管：
假定冷却水的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-5)
L=0.0739×2=0.1478m3/s,2台机组总管d1=396mm,取400mm,则管段流速为v=1.178m/s
水泵出水管
假定冷却水的出口流速为2.0m/s
d=103 (5-6)
L=0.1478m3/s,2台机组总管d1=307mm,取300mm,则管段流速为v=2.09m/s
单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0m/s
d=103 (5-7)
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=307mm,取300mm,则管段流速为1.05m/s
泵的出水管：假定流速为2.0m/s
d=103 (5-8)
L=0.0739m3/s,单台机组管d1=217mm,取250mm,则管段流速为v=1.506m/s
5.2.2阻力计算
同理，在冷却水系统中，根据平面图可得
弯头9个，三通5个
每个泵上都有一个截止阀，一个蝶阀，一个止回阀，一个过滤器，一共有三个泵
每个机组有两个蝶阀，一个过滤器，一共两台机组
ξ=9×0.9+0.1×5+3×（0.3+0.1+0.1+2）+2×（2×0.1+2）+3×（1+0.5）+1=26
由于整套系统的流速基本保持在1.178m/s，ΔP=ξ×ρv2/2
ΔP=18.04m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算，机房内，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：ΔP1+ΔP2=19.29m
5.3 补给水泵的水力计算
5.3.1水泵进水管：
假定补给水泵的进口流速为1.2m/s
d=103 (5-9)
L=2×0.0503×1%=0.001066m3/s,2台机组总管d1=33mm,取35mm,则管段流速为v=1.07m/s 水泵出水管：
假定补给水泵的进口流速为1.5m/s
d=103 (5-10)
L=0.001066m3/s,2台机组总管d1=29mm,取30mm,则管段流速为v=1.43m/s
单台机组时
水泵的进水管：假定流速为1.0m/s
d=103 (5-11)
L=0.0504×1%=0.000504m3/s单台机组管d1=25.3mm,取25mm,则管段流速为v=1.03m3/s 泵的出水管：假定流速为1.5m/s
d=103 (5-12)
L=0.0504×1%=0.000504m3/s,单台机组管d1=20.7mm,取20mm,则管段流速为v=1.61m/s
6设备选择
6.1冷却塔的选择
冷却塔选用开放式冷却塔，且为逆流式冷却塔，特点是安装面积小，高度大，适用于高度不受限制的场合，冷却水的进水温度为32℃，出水温度为37℃，冷却塔的补给水量为冷却塔的循环水量的2%—3%
冷却塔的冷却水量和风量的数学计算表达式
G=3600Qc/（C△tw） (6-1)
△tw= tw1- tw2=37-32=5℃
Qc=1.3Q （活塞式制冷机组）
Qc—冷却塔冷却热量
Q—制冷机负荷
每台制冷机配一台冷却塔。
则 Qc=1.3×1055=1371.5KW
每台冷却塔的水量计算：
G=3600 Qc/（C△tw）=3600×1371.5÷(4.2×5)=2.3511×105kg/h=235.11m3/h
风量计算：
Q=/ (6-2)
ts1—成都市空气调节室外计算湿球温度,查得22.6℃。
ts2=ts1+5℃=27.6℃
查焓湿图得Is1=87kJ/kg Is2=115kJ/kg
所以 Q=3600×1371.5÷4.2÷(115-87)=41984.7kg/h=32546.3m3/h (空气密度为1.29kg/m3)选用2台型号一样的冷却塔。
表6-1 选用CDBNL3系列低噪声型逆流冷却塔，型号为CDBNL3-300，主要参数
型号冷却水量总高度风量风机直径进水压
力
直径DN
CDBNL3-300
300m3/h 5713mm 168000m3/
h
3400mm 35kPa 5.0mm
6.2 冷冻水和冷却水水泵的选择
由已知的冷冻水和冷却水流量，初定泵给水方式为两用一备，而已定两台机组，现用两台泵给水，可近似选择水泵的流量为机组流量，水泵的杨程至少要满足层高和局部阻力。综合考虑后，选择冷冻水泵的型号为：200-400A ，冷却水泵的型号为：200-250(I)
表6-2 两台水泵的性能参数
型号 流量(m3/h) 杨程(m) 效率(%) 转速(r/min)
电机功率(kw)
必须气蚀余量(NPSH)
重量(kg)
200-400A
131
46.6 67 1450
37
3.5
462
187 44 74 234 38.3 70 200-250(I)
280
29.2 75 1450
30
4.0
475
400 24 80 520
20
72
表6-3两台水泵的安装尺寸
型号
外形尺寸
安装尺寸 进出口法兰尺寸 隔垫器
L
B
H
C1×B 1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d 规格 H2
200-400A 860 595 1095
300×
370 225 250×32
0 4-Φ22 Φ3
40 Φ295 12-Φ22 JGD 3-3
345
200-250(I )
840 530 1110
300×
370 240 250×32
4-Φ22 Φ3
40 Φ295 12-Φ22
JGD 3-3
360
复核水泵扬程，冷冻水泵要求将水补给到楼层最高点，外加阻力损失，所以，最低扬程为3.5×5+17.43=34.93m 选用的冷冻水泵扬程为44m ，符合要求，同理复核冷却水泵扬程，也符合要求。
6.3 软水器的选择
表6-4 根据补水流量选用INNO 系列双阀双罐同时供水软水器
型号产水量（m3/h）
树脂填量
（L）周期盐耗
（mm）
安装尺寸
（mm）
进出管径
mm
INNO-350D4-6100 47
Φ350×2100
6.4 软化水箱及补水泵的选择
根据要求，补水量为系统冷冻水量的0.5%~1%，补水频率为8小时1一次，每次2小时。因此，计算补水量为
q1=n×t×Q1×1% (6-3)
q1------单次补水量
n------机组台数
t------单次补水时长
Q1------冷冻水流量
注：本设计中选用0.5%的设计参数
因此，补水量即软化水箱的体积为：
q1=V=2×181.4×0.5%×24÷3=14.512m3
取软化水箱的体积为15m3，选择其尺寸为 2m×2.5m×3m
关于补水泵，选用方式为一用一备共两台，补水泵的流量为：
(6-4)
所以，q2 =7.256m3/h
即补水泵的流量为 7.256m3/h。根据流量选择补水泵为ISG40-250A.
表6-5 此型号的水泵性能参数
型号流量(m3/h)杨程(m)效率转速电机功必须气重量(kg)
表6-6 安装尺寸
由冷冻水水力计算的方法，按假定流速法再次确定水泵安装前后干管尺寸和最终流速：水泵进口：流速1.73m/s 钢管型号 45×2.5 （内径40mm）
水泵出口：流速3.07m/s 钢管型号 34×2 （内径30mm）
6.5 分水器及集水器的选择
分水器和集水器的流速选择范围为0.5-0.8m/s
假定集水器的流速为0.8m/s
d=103
(6-5)
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/s D=400.6mm,取400mm ，则流速为0.8m/s 假设用户有三个，分三个支路，单个用户分的流量为0.0336m3/s
根据公式，d=103
(6-6)
算得每个用户接管的内管径为 d=0.231m ，选择钢管d=250mm ，则流速为0.68m/s 假定分水器的流速为1.0m/s
d=103
(6-7)
L=2×181.4=362.8m3/h=0.1008m3/s D=358mm,取350mm ，流速为1.05m/s d=0.207m ，选择钢管d=200mm ，流速为1.07m/s
表6-7 包括补水管，冷却水进水泵管，用户回水管，以及旁通管，泄水管。
表6-8 分水器水器：包括冷冻水进
水管，用户出水管，以及旁通管，泄水管。
集水器的长度：D1=30mm ，D2=350mm ，D3=250mm ，D4=250mm
，D5=250mm ，D6=30mm(D1
补水管 用户回水管
进水泵管 旁通管 管径mm 30 250 350 30 管内流速 m/s
1.43
0.68
1.07
与阀门开度有
关
用户回水管
冷冻水进水管
旁通管 管径mm 200 300 30 管内流速 m/s
1.07
1.428
与阀门开度有
关
v
L
π 4 v
L π 4
为补水管直径，D2为进冷却水泵直径， D3，D4，D5为用户回水管直径，D6为旁通管直径) L1=D1+60=90mm，
L2=D1+D2+120=500mm，
L3=D2+D3+120=720mm，
L4=D3+D4+120=620mm，
L5=D4+D5+120=620mm
L6=D5+D6+120=400mm
L7=D6+60=90mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=3040mm
宽度为1.5dmax=525mm
分水器的长度：D1=300mm，D2=200mm，D3=200mm ，D4=200mm，D5=30mm(D1为冷冻水进水管直径，D2，D3，D4为用户管路直径，D5为旁通管直径)
L1=D1+60=360mm，
L2=D1+D2+120=620mm，
L3=D2+D3+120=520mm，
L4=D3+D4+120=520mm，
L5=D4+D5+120=360mm，
L6=D5+60=90mm
宽度为1.5dmax=450mm
总长度为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=2470mm
集水器和分水器一般会设置排污口的直径取DN40mm
6.6 过滤器的选择
根据管路直径选择对应的Y型过滤器。
冷冻水泵进水口直径d=300mm, 所以过滤器选Y-300mm
冷却水泵进水口直径d=350mm, 所以过滤器选Y-350mm
补给水泵进水口直径d=30mm, 所以过滤器选Y-30mm
6.7电子水处理仪的选择
电子水处理仪器选型：
按流量为266×2=532m3/h，选择最合适的电子水处理器，选择的型号为MHW-I-G10-1.6.
表6-9 性能参数
6.8定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压，根据层高和层数，确定最高点的压力，已知层高 3.5m，共5层，所以，定压高度为：3.5×5=17.5m，考虑到阻力损失，按20%备份，最终定压静水压力为17.5×1.2=21mH2O（约210kPa），选择定压罐的型号为：SQL400-0.6.
表6-10 性能参数
总结
通过这一周的课程设计。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论
性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。对于教材管理系统，其程序是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对系统的结构很熟悉。因此可以说系统的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。其次，这次课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目的有条不絮。另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢老师的教导。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为一名软件工程专业的学生，这次课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。
实践是检验真理的唯一标准，平时我们接触到的都是书本上的理论知识，应付考试还可以，无形之中我们自己也养成了一种自大的心态。但是，课程设计却给我们了一个很好认清自己的机会，其实自己学的并不好，作为一个工科生，同时还要具备查找资料、知识迁移的能力。
参考文献
[1]陆耀庆编.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社，1999.
[2]电子工业部第十设计研究院主编.空气调节设计手册.北京：中国建筑工业出版，2000.
[3]电子工业部第十设计出版院编.空气调节设计手册(第二版) ，2000.
[4]陈沛霖等编.空调与制冷技术手册(第二版).上海：同济大学出版社，1999.
[5]陈沛霖编.空气调节设计手册(第二版).同济大学出版社，1999.