1、目 录1 设计依据1.1 建筑平面图和剖面图 11.2 国家主要规范和行业标准 11.3 设计范围 11.4 建筑围护结构的热工性能 11.5 设计原则 21.6 设计参数 22 空调冷负荷计算2.1 空调冷负荷的计算 32.2 冷负荷的计算示例 53 新风负荷计算3.1 新风量的确定 93.2 夏季空调新风冷负荷的计算 94 系统选择4.1 空调系统的选择 104.1.2 空调系统方案的比较 .104.2 空调系统方案的确定 125 空气处理设备的选择5.1 新风机组的选择 135.2 风机盘管的选择 145.2.1 风机盘管加独立新风系统的处理过程以及送风参数计算 .145.2.2 风机盘
2、管的选取 145.2.3 风机盘管的布置 166 气流组织6.1 气流组织分布 176.2 风口布置 186.3 风口选择计算 .187 风系统水力计算7.1 风管水力计算方法 197.2 风管水力计算过程 197.3 风管的布置及附件 .218 水系统水力计算8.1 空调水系统的设计 .238.1.1 空调水系统的设计原则 .238.1.2 空调水系统方案的确定 .238.2 冷水系统的水力计算 .238.3 冷凝水管道设计 258.3.1 设计原则： 258.3.2 管径确定 .268.4 水系统安装要求 269 水源热泵机组选择计算9.1 水源热泵机组选型计算 .289.1.1 冷冻水泵
3、的设计计算 .299.2 膨胀水箱 2910 地下埋管设计与计算10.1 确定地下换热器的埋管形式 3110.2 确定管路连接方式 3110.3 选择地下换热器管材及竖埋管直径 3110.3.1 钻孔数目的确定 .3110.3.2 地下换热器阻力计算 3210.4 地下换热器环路水泵选型 3410.4.1 循环水泵的选择 3410.4.2 冷冻水泵配管布置 3510.5 阀门安装 3511 管道保温与防腐11.1 管道保温 .3711.1.1 保温目的 3711.1.2 保温材料的选用 3711.1.3 保温经济厚度 3811.2 管道防腐 3812 消声减震设计12.1 消声设计 .3912
4、.1.1 管道系统消声设计的步骤 3912.1.2 消声器使用过程中应当注意的几个问题： 3912.2 减震设计 39参考文献41致谢42附录 A 空调冷负荷及新风总量汇总 .43第 1 页 共 44 页1 设计依据1.1 建筑平面图和剖面图1.2 国家主要规范和行业标准（1） 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003；（2） 高层民用建筑设计防火规范 GB5004595 ；（3） 公共建筑节能设计标准 GB501892005；（4） 地源热泵系统工程技术规范 GB503662005 ；（5） 建筑设计防火规范 GB500162006。1.3 设计范围本设计为*某综合办公楼地源热泵
5、空调设计，建筑面积约 1782.2 m ，空调面积约21200 。建筑高度约 8.1 米。各层房间有会议室、休息室及餐厅、酒吧等。其中一层层高2m为 4.2 米，二层层高为 3.7 米。1.4 建筑围护结构的热工性能该建筑物参与钢筋混凝土框架结构。主要围护结构作法：外墙：地上各层墙体为 240 砖墙。外窗：6mm 普通玻璃，铝合金框单层窗，一般按外遮阳且配备浅色内窗帘考虑；外门：参照玻璃幕墙作法；屋面：70 厚钢筋混凝土板，上置 75mm 厚加气混凝土，K=1.2 。门窗面积尺寸由建筑图上所示确定其传热性能系数如下：外墙 =240mm, k=1.962w/m2.k, =0.35，=12.9，(
6、h)=8.5内墙 =240mm, k=1.962w/m2.k, =0.35，=12.9，(h)=8.5屋顶：K=1.2 衰减系数 =0.397 (h)=8.431窗户：K=3.342 衰减系数 =0.997 (h)=0.431第 2 页 共 44 页门：K=5.01.5 设计原则由于长沙属于夏热冬冷地区，热泵设计应以夏季降温为主，兼顾冬季供暖，而一般地下管群的传热量冬季大于夏季，因此夏季能满足要求，冬季一般也能达到要求，故本装置按夏季工况设计。要求空调系统满足国家及行业有关规范、规定的要求，利用国内外先进的空调技术和设备，创建健康舒适的室内空气品质及环境。1.6 设计参数室内设计参数：各房间与
7、走廊夏季室内设计参数，干球温度为 25 ，相对湿度 60%。第 3 页 共 44 页2 空调冷负荷计算3 新风负荷计算3.1 新风量的确定空气调节系统得新风量，应符合下列规定：a.不少于人员所需的新风量，以及补偿排风和保持室内正压所需风量两项中较大值；b.人员所需的新风量应按国家现行有关卫生标准的要求，并根据人员的活动和工作性质以及在室内的停留时间等因素确定。一般房间以每人每小时30 m 新风量计算。33.2 夏季空调新风冷负荷的计算Qc.o=Mo（hoh r）1.2 （3-1）式中 Qc.o夏季新风冷负荷,KW ；Mo新风量,kg/s；ho室外空气的焓值,kJ/kg；h r室内空气的焓值,k
8、J/kg；1.2余量系数；各个房间新风总量汇总见附录 1。第 4 页 共 44 页4 系统选择4.1 空调系统的选择4.1.1 空调系统设计的基本原则(1)选择空气调节系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等，通过技术经济比较确定；当各空气调节区热湿负荷变化情况相似，宜采用集中控制，各空气调节区温湿度波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。需分别控制各空气调节区室内参数时，宜采用变风量或风机盘管空气调节系统，不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统；(2)选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行
9、条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。(3)综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理；(4)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；(5)尽量减少风管长度和风管重叠，便于施工、管理和测试。(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同，可以划分成一个全空气系统。对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。4.1.2空调系统方案的比较全空气系统：全空气系统一般选用组合式空调器进行空气处理，室内负荷全部由处理过的空气来负担，系统处理空气量大，所担负的空调面积也较大。因此适用于建筑空间较高，面积较大，人员较多的房间，以及房间温度和湿度要求较高，噪声要求较严格的
10、空调系统。全空气系统的主要优点为：（1) 使用寿命长；（2) 可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况解能运行调节；（3) 充分利用室外新风,减少与避免冷、热抵消,减少冷冻机的运行时间；（4) 可以严格地控制室内温度和室内相对湿度；（5) 可以有效地采取消省和隔振措施,便于管理和维修。第 5 页 共 44 页其主要缺点为：（a) 空气比热、密度小,需空气量多 ,风道断面积大, 输送耗能大；（b)空调设备需集中布置在机房,机房面积较大,层高较高；（c) 除制冷及锅炉设备外空气处理机组和风管造价均较高；（d)送回风管系统复杂,布置困难；（e) 支风管和风口较多时不易均衡调节风量,风道
11、要求保温 ,影响造价；（f)全空气空调系统一个系统不宜供多个房间的空调。因为回风系统可能造成房间之间空气交叉污染，另外调节也比较困难；（g)设备与风管的安装工作量大,周期长。风机盘管加新风系统：风机盘管加新风系统是目前应用广泛的一种空调系统，它由风机盘管来承担全部室内负荷，单独设新风机组，向室内补充所需新风。因此，在空调房间较多，面积较小，各房间要求单独调节，且建筑层高较高，房间温湿度要求不严格的房间，宜采用风机盘管家新风系统。风机盘管加新风系统的主要优点有：（1)布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用；（2)各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组
12、,节省运行费用，灵活性大，节能效果好；（3)与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间；（4)机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装；（5)只需新风空调机房，机房面积小；（6)使用季节长；（7)各房间之间不会互相污染。其缺点为：（a) 对机组制作要求高，则维修工作量很大；（b)机组剩余压头小室内气流分布受限制；（c) 分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便；（d)无法实现全年多工况节能运行调节；（e) 水系统复杂，易漏水；第 6 页 共 44 页（f)过滤性能差。5 空气处理设备的选择空气处理设备是将室外空气处理到室内要求状态的设备，在本设计中使用的空气处理设备有风机
13、盘管(FP)和新风机组。5.1 新风机组的选择此建筑地上共有二层楼，其中一层与二层都各安装一台新风机组，均为吊装，根据所负担房间的新风量与新风负荷确定新风机组的型号。第一层西区新风机组负担的新风量为 6699.4m/h，新风冷负荷为 67.9kw。所选新风机组的性能参数如下：表 5-1 一层新风机组性能参数第二层西区的新风冷负荷为 104.9kw，新风量为 10357m /h，故所选新风机组的性能参数如3下：表 5-2 二层新风机组性能参数新风机组型号额定风量m3/h外形尺寸长*宽*高mm机组形式机组全压Pa供冷量kW供热量kW水量T/h水压降kpa进出、水口管径 mm冷凝水管径mmG-7X2
14、DF 14000 28501290808吊顶式390 115.03 166.8 19.8 40 70 255.2.2 风机盘管的选取据已经得出的房间冷负荷、风机盘管风量、水压降等选择风机盘管的型号，各房间选取的风机盘管型号及数量列于下表：表 5-3 各房间风机盘管型号及数量房间号型号 台数 风量(m3/h)供冷量(kw) 供热量(kw)水流量(KG/h)水 阻(kpa)1001中餐厅 SCR-4002 700 3950 6800 691.2 13.71002西餐厅 MCW300C1 510 3100 5010 568.99 12第 7 页 共 44 页1003接待厅 FP-5.01 500 2
15、940 4400 504 20.31004泳池+SPA1ECR2005 450 2390 4340 421.2 4.6以上风机盘管冷冻水供水温度为 7，回水温度为 12，进、出水管管径皆为DN20mm。5.2.3 风机盘管的布置风机盘管的布置与空调房间的使用性质和建筑形式有关，对于办公室、会议室、工人房间等一般布置在进门的过道顶棚内，并综合考虑房间均匀送风的情况，采用吊顶卧式暗装的形式，采用侧送或上送上回。风机盘管机组空调系统的新风供给方式采用由独立新风系统供给室内新风，经过处理过的新风从进风总风管通过支管送入各个房间。单独设置的新风机组，可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数
16、的稳定，房间新风全年都可以得到保证。风机盘管机组的供水系统采用双水管系统，过渡季节尽量利用室外新风，关闭空调机组关闭供水。第 8 页 共 44 页7 风系统水力计算7.1 风管水力计算方法风管尺寸的计算在系统和设备布置、风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行，采用假定流速法,其计算方法如下：（1）确定空调系统风道形式,合理布置风道,并绘制风道系统轴侧图,作为水利计算草图；（2）在计算草图上进行管段编号,并标注管段的长度和风量,管段长度一般按两管件中心线长度计算,不扣除管件(如三通,弯头)本身的长度；（3）选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最大的环路；（4）选择合适的空气流速
17、，同前页各管段建议流速和最大流速表中所列；（5）根据给定风量和选定流速，逐段计算管道端面尺寸，并使其符合矩形风道统一规格。然后根据选定了的段面尺寸和风量，计算出风道内的实际流速；通过矩形风道的风量 G 可按下式计算：G=3600abv（ ） (7-1)3/mh式中 a、b 分别为风道断面净宽和净高， m。（6）计算风道的沿程阻力；（7）计算各管段的局部阻力；（8）计算系统的总阻力；（9）检查并联管路的阻力平衡情况；（10）根据系统的总风量，总阻力选择风机。说明：本设计的主风道设计最大风速为 8m/s；支风道最大风速为 4.5m/s，根据式子G=3600abv 并结合 空气调节工程 中表 6.1
18、 的矩形风道规格确定风道断面规格，具体规格尺寸详见图纸。第 9 页 共 44 页7.2 风管水力计算过程各层风系统水力计算表如下： 图 7.1 一层最不利风管示意图故逐段计算得管道阻力如下：表 7-1 一层最不利风管水力计算序号风量(m3/s)管宽(mm)管高(mm)管长(m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) 动压(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa)1 6699.4 630 500 7.9 5.908 0.582 4.597 0.247 20.903 5.163 9.762 6249.4 630 500 1.85 5.511 0.513 0.949 0.01 18.189 0.
19、182 1.1313 4902.8 630 400 0.85 5.404 0.579 0.492 0.02 17.492 0.35 0.8424 4782.8 630 400 3.15 5.272 0.554 1.744 0.3 16.646 4.994 6.7385 4024.2 500 400 2.8 5.589 0.691 1.934 0.15 18.709 2.806 4.746 3583.2 500 400 4.35 4.977 0.56 2.436 0.3 14.833 4.45 6.8867 3142.2 500 320 2.9 5.455 0.773 2.241 0.21 17
20、.823 3.743 5.9848 2108.7 400 250 10.9 5.857 1.17 12.758 0.5 20.548 10.274 23.0329 1075.2 400 250 1.75 2.987 0.349 0.611 0.2 5.342 1.068 1.679小计 36567.9 4820 3420 36.45 46.96 5.771 27.762 1.937 150.485 33.03 60.792第 10 页 共 44 页图 7.2 二层最不利风管示意图计算得其沿程阻力与局部阻力如下：表 7-2 二层最不利风管水力计算序号风量(m3/s)管宽(mm)管高(mm)管长(
21、m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) 动压(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa)1 10558 800 500 7.2 7.332 0.851 6.126 0.2 31.595 6.319 12.4452 10418 800 500 1.45 7.235 0.83 1.203 0.072 30.763 2.215 3.4183 7078 800 400 4.95 6.144 0.725 1.993 0.004 22.187 0.044 2.0374 7038 800 400 3.05 6.109 0.717 2.187 0.005 21.937 0.11 2.2975 6918
22、800 400 1.65 6.005 0.694 1.146 0.07 21.195 1.484 2.636 4953.5 630 400 2 5.46 0.645 1.29 0.01 17.523 0.175 1.4657 4833.5 630 400 1.75 5.328 0.616 1.078 0.2 16.684 3.337 4.4158 3845 500 400 1.15 5.34 0.695 0.8 0.21 16.761 3.52 4.329 3357 500 320 0.75 5.828 0.961 0.721 0.001 19.964 0.02 0.74110 3237 50
23、0 320 1.95 5.62 0.897 1.75 0.15 18.562 2.784 4.53411 2248.5 400 320 1.35 4.88 0.772 1.042 0.002 13.994 0.028 1.0712 2128.5 400 320 1.6 4.619 0.697 1.115 0.07 12.54 0.878 1.99313 1108.5 320 250 0.4 3.849 0.664 0.266 0.15 8.707 1.306 1.57214 120 120 120 2.75 2.315 0.757 2.082 0.001 3.149 0.003 2.085小计
24、 67841.5 8000 5050 32 76.064 10.521 22.799 1.145 255.561 22.223 45.022风管水力平衡的调节，即通过在风管上加阀门进行调节，使各风管路水力趋于平衡。 7.3 风管的布置及附件：（1）风管道全部用镀锌钢板制作，厚度及加工方法，按通风与空调工程施工及验收规范 （GB50243-97）的规定确定，主管和支管的断面尺寸在图中标明；（2）设计图中所注风管的标高，以风管底为准；第 11 页 共 44 页（3）穿越沉降缝或变形缝处的风管两侧，以及与通风机进、出口相连处，应设置长度为 200300的人造革软接；软接的接口应牢固、严密。在软接处禁
25、止变径。（4）风管上的可拆卸接口，不得设置在墙体或楼板内;（5）所有水平或垂直的风管，必须设置必要的支、吊或托架，其构造形式由安装单位在保证牢固、可靠的原则下根据现场情况选定，详见国标616.（6）风管支、吊或托架应设置于保温层的外部，并在支吊托架与风管间镶以垫木，同时，应避免在法兰、测量孔、调节阀等零部件处设置支吊托架;（7）安装调节阀、蝶阀等调节配件时，必须注意将操作手柄配置在便于操作的部位。第 12 页 共 44 页8 水系统水力计算8.1 空调水系统的设计8.1.1空调水系统的设计原则空调水系统设计应坚持的设计原则是：（1）管路考虑必要的坡度以排除空气；（2）要解决好水处理与水过滤；（
26、3）力求水力平衡；（4）变流量系统宜采用变频调节；（5）防止大流量小温差；（6）注意管网的保冷与保暖效果。8.1.2空调水系统方案的确定空调水系统按照管道的布置形式和工作原理，一般分为一下主要几种类型：（1）按供、回水管道数量，分为：双管制、三管制和四管制；（2）按供、回水干管的布置形式，分为：水平式和垂直式；（3）按供、回水在管道内的流动关系，分为：同程式和异程式；（4）按原理分为：开式和闭式；（5）按调节方式分为：定流量和变流量。系统冷热源的供冷、供热用地源热泵机组供给，房间不需要同时供冷、供热，该设计中管路不与大气接触，在每层水系统的最高点和系统的最高点设排气阀,以排除系统中积存的空气，
27、故选用闭式双管系统，冷水、热水共同使用一个管路，系统简单，初投资较低。干管的布置采用垂直同程式，一级泵、水泵变流量系统。8.2 冷水系统的水力计算采用假定流速法，其计算步骤如下：（1）绘制冷水系统图，对管段编号，标注长度和流量；（2）确定合理的流速；（3）根据各个管段的水量和选择流速确定管段的直径，计算摩擦阻力和局部阻力；第 13 页 共 44 页（4）并联管路的阻力平衡；（5）计算系统的总阻力图 8.1 一层最不利水管环路示意图表 8-1 一层水管水力计算序号 负荷(kW) 流量(kg/h) 管径 管长(m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) 动压(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(
28、Pa)1 124.23 21367.6 DN100 11.7 0.673 55.68 651.453 5 226 1131 1782小计1113.4421 191512.1 0 55.7 8.096 836.243 3524.637 20 2387.543 3541.401 7066.038图 8.2 二层最不利水管环路示意图显然二层的最不利环路阻力较大，即二楼最不利环路阻力为 8634.915*2=17.27 Kpa。故最不利管路阻力为 2*8.634915+21=38.27(KPA)，故当在一层水管上加阀门进行调节。第 14 页 共 44 页8.3 冷凝水管道设计8.3.1 设计原则：在风
29、机盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组的运行过程中都会产生一定数量的冷凝水，必须及时予以排走，以保证系统安全有效的运行。排放冷凝水管道的设计，一般采用开式、非满流自流系统。冷凝水管道设计应注意以下事项：（1)沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之三的坡度，且不允许有积水部位；（2）当冷凝水盘位于机组内的负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大 50%左右。水封的出口，应与大气相通；（3）冷凝水管道宜采用聚氯乙烯塑料管，不必进行防结露的保温和隔气处理；（4）冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管；（5）设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期
30、冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施；（6）冷凝水管的公称直径 DN(mm)，应根据通过冷凝水的流量计算确定。8.3.2管径确定一般情况下，冷凝水管的管径设计遵循：管段承担冷负荷小于等于 7kw 时，冷凝管径为 DN20，管段承担冷负荷大于 7kw 小于等于 17kw 时，冷凝管径为 DN25，管段承担冷负荷大于 17kw 小于等于 100kw 时，冷凝管径为 DN32。8.4 水系统安装要求（1）闭式系统热水管和冷水管设有 0.003 的坡度，当多管再一起敷设时，各管路坡向最好相同，以便采用共用支架。如因条件限制热水和冷水管道可无坡度敷设，但管内水流速不得小于 0.25m/s，并应考虑在变水
31、量调节时，亦不应小于此值；（2）闭式系统在热水和冷水管路的每个最高点（当无坡度敷设时，在水平管水流的终点）设排气装置（集气罐或自动排气阀） 。对于自动排气阀应考虑其损坏或失灵时易于更换的关断措施，即在其与管道连接处设一个阀门。手动集气罐的排气管应接到水池或地漏，排气管上的阀门应便于操作；自动排气阀的排气管也最好接至室外或水池等，以防止其失灵漏水时，流到室内或顶棚上；（3）与水泵接管及大管与小管连接时，应防止气囊产生。大管需由小管排气时，大管与小管的连接应为顶平，以防大管中产生气囊；第 15 页 共 44 页（4）系统的最低点设单独放水的设备（如表冷器、加热器等）的下部应设带阀门的放水管，并接入
32、地漏或漏斗。作为系统刚开始运行时冲刷管路和管路检修时放水之用；（5）空调器、风机盘管等的表冷器（冷盘管）当处于负压段时，其冷凝水的排水管设有水封，且排水管应有不小于 0.001 的坡度。凝结水管径较大时，最好作圆水封筒；（6）空调机房内应设地漏，以排出喷水室的放水，水泵、阀门可能的漏水和表冷器的凝结水。地面的坡度应坡向地漏，地面应作防水处理。或者将可能有水的地方周围设围堰，围堰内设地漏，地面要防水。第 16 页 共 44 页9 水源热泵机组选择计算9.1 水源热泵机组选型计算整栋大楼的最大冷负荷 Q=295.82KW，考虑风机、风管、水管、冷水管及水箱温升引起的附加冷负荷，修正后：Q=1.15
33、*295.82=340.2KW，该办公楼的总设计负荷为 340.2KW。因此，可以选择 1 台麦克维尔水源热泵制冷机组，型号为 WPS-095.1，制冷量 340.5 KW，功率 64.5 kw，机组尺寸：A=3574mm,B=793mm,H=1740mm. 冷水流量 58.65M3/H，冷水压降80KPA，水源水流量 43.6 M3/H，水源水压降 25 KPA，运输重量 2036KG，运行重量2258KG。注：制冷工况：冷冻水进/出温度：12/7 ；冷却水进/ 出温度 20/25产品名称：麦克维尔 WPS 单螺杆水源，热泵机组特点：（1） 一机多用，可以实现夏季制冷和冬季制热，还可提供 4
34、5的生活热水（2）采用温度相对稳定的地下热源，机组运行稳定，高效节能（3）半封闭单螺杆压缩机设计，先进载荷平衡原理，主轴承设计寿命高达 10 万小时（4）采用平衡压缩设计，运行噪声和振动极低，机组的应用灵活性更好（5）多压缩机设计，启动电流小，具有良好的备用功能和优异的部分负荷性能（6）制冷 / 制热调节方便，根据负荷需求，通过微电脑自动对压缩机进行开停机及增减载（7） 应用广泛，可利用多种能源：地下水、地表水、土壤、生活废水、工业废水、深水湖泊及各种余热排水（8）全新微电脑控制，标准中文触摸显式屏，操作更加方便简捷，可通过调制解调器对机组进行远程监视，并可与楼宇自控系统（BAS）联网（9）机
35、组工厂运行测试保证运行可靠，测试平台通过美国 ARI 认证（10）机组生产程序获得 ISO9001 认证而制冷机组的清洗、安装、试漏、加油、抽真空、充加制冷剂、调试等事宜，应严格按照制造厂提供的使用说明书进行；同时，还应遵守制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范 （JBJ30 96）和压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范第 17 页 共 44 页（JBJ2996）以及其它有关规范、标准中的各项规定。9.1.1冷冻水泵的设计计算表 9-1 设备的阻力编号 项目 阻力（kPa） 编号 项目 阻力（kPa）1 制冷机组阻力 80 2 最不利循环管路 42.87计算得总和为 122.87kPa
36、，所需扬程为 122.87 *1.1=135.2KPA=13.5MH2O。循环水流量: G=Q/(1.163*t) （9-1）Q总冷负荷 kw;t供水温差;所以 G=295.8*1.1/(1.163*5)=56.01（m3/h ）=15.54 (L/S)根据计算结果水泵的量程流量留一点余量，查中央空调设备选型手册可以选择 IS级吸清水离心泵，选用两台，一用一备。性能参数如下：型号：ISG80-125(I)A 转速：2900r/min流量：15.54 L/s 扬程：16 m 电机功率：7.5kW 汽蚀余量：4.5 m重量 ：170 Kg 电动机电压：380 V9.2 膨胀水箱室外侧水系统和室内侧
37、水系统都应设置膨胀水箱。在常规的开式水箱安装位置受到限制时，可采用密闭式膨胀罐。膨胀水箱的底部标高至少比系统管道的最高点高出 1.5m，补给水量通常按系统水容积的 0.5-1考虑。膨胀箱的接口应尽可能靠近循环泵的进口，以免泵吸入口内液体汽化造成气蚀。封闭式空调冷冻水系统，应在高于回水管路最高点 1-2m 处设膨胀水箱。膨胀水箱设有膨胀管、补水管、溢水管和泄水管，并应设有水位控制仪表或浮球阀。水系统的注水与补水均应通过膨胀水箱来实现 3。因此，应将膨胀管单独与制冷机组中的回水总管（或集水器）相接。膨胀水量： Vp=Vct （9-2）式中水膨胀系数 =0.0006；查暖通空调技术措施得：水的平均温
38、差：冷水：t=15 ；空调水系统的单位水容量：Vc=1.3L/m 2第 18 页 共 44 页表 9-2 膨胀管径系统冷负荷（Kw） 350 3501800 18013500 35017000 7000膨胀管（DN）20 25 40 50 70膨胀水量为：Vp=Vct=0.006151.31240=145.08 L=0.145 m3 一般 V 取 1.5Vp，即 V=0.145*1.5=0.22 m3；膨胀管径为：DN20 ；故所选膨胀水箱为圆形筒体，其内径为 800 mm，高度为 800 mm，有效容积为 0.33，公称容积为 0.3 m3。第 19 页 共 44 页10 地下埋管设计与计算
39、10.1 确定地下换热器的埋管形式地源热泵技术的关键是地下换热器的设计,地下换热器设计是整个设计的重点，也是本系统有别于其他系统之所在。地下埋管换热器是地源热泵系统的关键组成部分，其选择的形式是否合理，设计的是否正确，将关系到整个地源热泵系统能否满足要求和正常使用及系统运行的经济性 16。目前地源热泵地下埋管换热器的埋管形式主要有两种，竖直埋管和水平埋管。这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境,选用哪种方式主要取决于场地大小，当地岩土类型及挖掘成本。由于水平管埋深较浅，其埋管换热器性能不如垂直埋管，而且施工时，占用场地大，浅埋水平管受地面温度影响大，因此适用于单季使用的情况（如欧洲只用于冬季供
40、暖和生活热水供应） ，对冬夏冷暖联供系统使用者很少 33。而且对垂直埋管系统, 在中国采用竖直埋管更显示出其优越性：节约用地面积，换热性能好 ,所以这里准备采用垂直埋管系统。在各种竖直埋管换热器中，目前应用最为广泛的是单 U 型管 12。所以，本次设计采用的是竖直单 U 型管地下换热器。同时， 为保持各环路之间的水力平衡,采用同程式系统。10.2 确定管路连接方式地下换热器管路连接方式有串联和并联两种。采用何种方式，主要取决于安装成本及运行费用。对竖直埋管系统，并联方式的初投资及运行费均较经济。故本设计的地下换热器采用 U 型管并联系统。10.3 选择地下换热器管材及竖埋管直径选择管子直径大小
41、时应从两方面考虑：管径大，能减少循环泵能耗。管径小，能使管内流体处于紊流区，这样流体与管内壁间的换热效果好。目前国外广泛采用高密度聚乙烯作为地下换热器的管材,管径(内径) 通常为2040 mm,而国内大多采用国产高密度聚乙烯管材。本设计中地下埋管均采用国产HDPE高密度聚乙烯管材，竖埋管选用管径为DN20的管道 14。第 20 页 共 44 页10.3.1钻孔数目的确定地下换热器的长度与地质、地温参数及进入热泵机组的水温有关。在缺乏具体数据时,可依据国内外实际工程经验,按每m 管长换热量35 55 W来确定,参考武汉一些实际工程,取单位管长换热量为38 W/ m ,则地下换热器所需长度 L 为
42、:qQl110650m按埋设深度不同分为浅埋（30m） 、中埋（3180m）和深埋（80m）,对竖直U 型管，一般为中埋，若取埋深为60m,则需打90个圆孔。对于竖埋管，考虑一定的水平间距，尽量减少各埋管单元之间温度场的相互影响。短时间和间歇运行的换热管间距为15m 较适合，长时间连续运行的间距为3m较适合，所以这里取孔间距为 3m，采用钻孔过程产生的泥浆回填。10.3.2 地下换热器阻力计算图 10-1 地下埋管示意图由上图可知，其为同程式布管，故取其中一个环路计算即可。所取环路如下：第 21 页 共 44 页图 10-2 地下埋管示意图环路地下换热器阻力包括沿程阻力和局部阻力。埋管进出口集
43、管采用直径较大的管子,流速大小按以下原则选取:对于内径小于 50 mm 的管子,管内流速应在 0. 6m/ s1. 2 m/ s 范围内;对于内径大于 50 mm 的管子,管内流速应小于 1. 8 m/ s。其冷却水沿程阻力计算与局部阻力计算方法与前面的 6.3 中冷冻水沿程阻力计算与局部阻力计算方法相同。但其中高密度聚乙烯管材的 Rm 无法直接查到 ,可按下式计算（10-1）式中- 为水密度 ,kg/ m 3;为水黏度,kg/ (ms) ；地下换热器阻力按图7-1中的19 环路计算。水的密度与黏度取23 时的值,即=997.46 kg/ m 3 ,=0.94210 3 kg/ (ms)。首先
44、确定管中的流速，由下式：n= 240idW（10-2）式中n 为钻孔数; W 为机组水流量,L/ s; 为竖埋管管内流速,m/ s , id 为竖埋管管内径mm。可得管中的流速为： = 240ind（10-3）首先可以确定U管段的管径为DN20,可以由上式求出其流速，就能得出其流量，然后就能求出其它管段的流量，再由流量和流速来确定其它管段的管径。表 10-1 冷却水管水力计算第 22 页 共 44 页序号 负荷(kW) 流量(kg/h) 管径 管长 (m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) 动压 (Pa) Pj(Pa)Py+Pj(Pa)1 329 43.606 DN100 2.5 1.
45、373 215.36 538.40 3.5 940.35 3291.2 3829.62 54.8 7.2633 DN50 3 0.915 237.09 711.29 1 417.42 417.42 1128.7小计 1973.9 261.63 257 45498 44.5 16326. 6182410.4 地下换热器环路水泵选型10.4.1 循环水泵的选择水泵是中央空调的主要设备之一。水泵的选择原则及注意事项：首先要满足最高运行工况的流量和扬程，并使水泵的工作状态点处于高效率范围；泵的流量和扬程应有 1020%的富裕量；当流量较大时，宜考虑多台并联运行，并联台数不宜超过 3 台，并应尽可能选择
46、同型号水泵；供暖和空调系统中的循环水泵，宜配备一台备用水泵；选泵时必须考虑系统静压对泵体的影响，注意水泵壳体和填料的承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响，在选用水泵时应注明所承受的静压值，必要时有制造厂家做特殊处理。水泵的形式的选择与水管系统的特点、安装条件、运行调节要求和经济性等有关。选择水泵所依据的流量 L 和压头 P 如下确定：水泵扬程 P=(1.11.2)Hmax ，kPa (10-4)式中 Hmax 为管网最不利环路总阻力计算值，kPa；1.11.2 为放大系数。水泵流量 L=(1.11.2) Lmax， m3/h (10-5)式中 Lmax 为设计最大流量1.11.2 为放大系
47、数，水泵单台工作时取 1.1，多台并联工作时取 1.2。水泵选型所依据的流量 W 和扬程 R 确定如下：经计算, 冷却水最不利环路的阻力为61.83 kPa,设备压力损失为25 kPa；故总阻力为 ：61.83 kPa+25 kPa=86.83 kPa =8.7 mH2O；所以水泵所需流量 W 为 43.6 hm/3 ,水泵所需扬程 hP为 8.7m。根据计算结果水泵的量程流量留一点余量，查中央空调设备选型手册可以选择 IS 级吸清水离心泵，性能参数如下：型号：ISG65-100(I)A 转速：2900r/min第 23 页 共 44 页流量：12.11L/s 扬程：10 m 电机功率：2.2
48、kW 汽蚀余量：3.2 m重量 ：88 Kg 电动机电压：380 V10.4.2 冷冻水泵配管布置进行水泵的配管布置时，应注意以下几点：（1）安装软性接管：在连接水泵的吸入管和压出管上安装软性接管，有利于降低和减弱水泵的噪声和振动的传递。（2）出口装止回阀：目的是为了防止突然断电时水逆流而时水泵受损。（3）水泵的吸入管和压出管上应分别设进口阀和出口阀；目的是便于水泵不运行能不排空系统内的存水而进行检修。 。（4）水泵的出水管上应装有温度计和压力表，以利检测。如果水泵从地位水箱吸水，吸水管上还应该安装真空表。（5）水泵基础高出地面的高度应小于 0.1m，地面应设排水沟。10.5 阀门安装水系统的阀门可采用闸阀、止回阀、球阀，对于大管路可采用蝶阀，选用阀门时，应和系统的承压能力相适应，阀门型号应与连接管管径相同。阀门的作用一为检修时关断用，一为调节用。当需定量调节流量时，可采用平衡阀。平衡阀可以兼作流量测定、流量调节、关断和排污用。一般在下列地点设阀门：（1）水泵的进口和出口；（2）系统的总入口、总出口；各分支环路的入口和出口；（3）热交换器、表冷器、加热器、过滤器的进出水管；（4）自动控制阀双通阀的两端、三通阀的三端，以及为手动运行的旁通阀上；（5）放水及放气管上；（6）压力表的接管上。第 24 页 共 44 页11 管道保温与防腐11.1 管道保温11
