《空调用制冷技术》课程设计指导书

一、熟悉空调冷冻站系统的原始资料：

1.用户要求：包括用户需要冷量及变化情况，供冷方式，供回水温度及及户使用场所和使用安装方面的内容。

2.水资源资料：指冷冻站附近地面水和在下水的水量、水温和水质等情况。 3.电源情况：

4.气象资料:指当地最高最低气温，大气相对湿度，土壤冻结深度以及全年主导风向和大气压力等。 5.地质资料：土壤等级，承压能力，地下水位和地震度。

6.发展规划：在设计冷冻站时，注意了解近、远期规划，以便在设计中考虑扩建余地。

二、确定制冷系统设计方案

（一）常见制冷系统的特点、设计方法及比较

常见制冷系统的特点及比较

空调工程常用的冷源的制冷方法主要分为两大类：一类是蒸汽压缩式制冷，另一类是吸收式制冷。压缩式制冷，根据压缩机的形式分为活塞式（往复式）、螺杆式和离心式等，一般利用电能作为能源。吸收式制冷根据能源利用形式可分为蒸汽型、热水型、燃油型和燃气型等，这类制冷机以热能作为能源。根据冷凝器的冷却方式可分为水冷式、风冷式和风冷热泵式。根据机型结构特点还有压缩机多机头式、模块式等等，下表列出的几种形式和空调用制冷机的负荷范围

表1 典型制冷机组的形式 制冷原理 主要工作形式 回转式 离心式 直燃式 吸收式制冷 蒸汽式 制冷机组 涡旋式机组 螺杆式机组 离心式机组 单效溴化锂机组 双效溴化锂机组 单效溴化锂机组 双效溴化锂机组 燃油或燃气 蒸汽或热水 蒸汽 230kW以上 电 主要能源 适用负荷范围 116kW以下 116kW至1758kW 1054kW以上 蒸汽压缩式制冷 在电制冷机组中，涡旋式压缩机单机制冷量较小，要适应大负荷的情况必然要增加机组的台数，在管路设计和运行管理上都带来不便，所以适合比较小的负荷。螺杆压缩机单机由于结构特点制冷量不能

做得太小，也不能太大，所以比较适合中等负荷。离心机由于结构限制单机制冷最大，很少几台就可以满足大负荷的需要。同样，溴化锂机组由于其结构限制也只能适合大负荷下工作。

表2 机组的不同匹配形式表 冷凝器冷却方式 蒸发器输出冷量方式 冷水 水冷却 冷风 水冷式冷风机组 风冷式冷水机组 风冷式冷水机组 与空调机组组合在一起 向空调机组提供冷水 与空调机组组合在一起 机组名称 水冷式冷水机组 与空调系统的关系 向空调机组提供冷水 一般组合形式 主机设在机房，向室外连接冷却水系统，向室内空调机组提供冷冻水 主机与空调机组组合在一起设在机房，向室外连接冷却水系统 主机设在室外，向室内空调机组提供冷冻水 主机设在室外，蒸发器与空调机组组合在一起设在室内 冷水 空气冷却 冷风 每一种制冷形式没有绝对的好与坏，适合工程应用、管理方便、节能、环保、节省投资和运行费用才是选择的标准。选择冷源时应遵循下列原则：

(1) 空气调节系统的冷源应首先考虑采用天然冷源；无条件采用天然冷源时，可采用人工冷源 (2) 空气调节系统采用人工冷源时，制冷方式的选择应根据建筑物的性质、制冷容量、供水温度、电源、热源和水源等情况，通过技术经济比较确定。民用建筑应采用电动压缩式和溴化锂吸收式制冷。通过技术经济比较合理时，制冷机可选择热泵型机组。

(3) 制冷机的选择应根据制冷工质的种类、装机容量、运行工况、节能效果、环保安全以及负荷变化情况和运转调节要求等因素确定。

(4) 冷水机组的选型应采用名义工况制冷性能系数（COP）较高的产品，并同时考虑满负荷和部分负荷因素，电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水（热泵机组），在额定制冷工况和规定条件下，考虑多种因素以及不同压缩方式的技术特点，对制冷性能系数分别作了不同要求：活塞/涡旋式采用第5级，水冷离心式采用第3级，螺杆机则采用第4级。有条件时，鼓励使用《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004规定的1、2级能效的机组（见表8-3），推荐使用比最低性能系数提高1个能效等级的冷水机组。

表3《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004 类型 风冷式或蒸发冷却式 额定制冷量CC（kW） CC≤50 50＜CC CC≤528 水冷式 528≤CC≤1163 1163＜CC 1 3.20 3.40 5.00 5.50 6.10 能效等级（COP,W/W） 2 3.00 3.20 4.70 5.10 5.60 3 2.80 3.00 4.40 4.70 5.10 4 2.60 2.80 4.10 4.30 4.60 5 2.40 2.60 3.80 4.00 4.20 由于溴化锂冷水机组以消耗热能作代价达到制冷目的的，所以它的耗电量很小（仅为压缩式的2%

左右），但它的单位制冷量的热耗较大，即其性能系数比较小，国内目前的最高值也仅为1.2左右，而压缩式机组则在3.5以上。故溴化锂机组只是很少用电，并不能技能。所以这种机组的最佳适用条件是有余热、废热的场合或缺电地区，它的发展不可能取代压缩式制冷，而只能相应发展。

标准的单效溴化锂吸收式制冷机，一般以0.1MPa（表压）左右的低压蒸汽或100℃左右的热水作为驱动热源。由于蒸汽单效机的能效比在0.60~0.75之间，比双效机低（双效机为1.0~1.23），因此只有在无法获得驱动双效机的热源（一般为0.4~0.8MPa表压蒸汽），而只有上述低压蒸汽或热水的场合，才采用单效机。

对于热水型溴化锂冷水机组，通常遇到的热水温度低于100℃，冷水温度≥31℃。在这种情况下，制取＜10℃的冷水是不合适的。若实际情况下只有≤95℃的热水作热源，那么冷水机组只能提供≥10℃的空调水。若要求热水型冷水机组提供7℃的空调冷水，则热水温度不应低于100℃。另外，对于低温热水型机组，其性能系数是很低的，只有普通蒸汽单效机的一般左右（0.35左右）且冷却水量也较大（见表8-4）。所以在可能的情况下，尽量不选用低温热水型机组。

表4 典型溴化锂制冷机组的性能参数 机型 性能系数 低温热水型 （95/85℃） 0.71~0.65 蒸汽单效型（0.1MPa表压） 0.66~0.40 蒸汽双效型（0.6MPa表压） 1.13~1.03 这里要注意，制冷机组的节能并不代表空调系统一定节能，因为系统里还有风机、水泵等还要消耗大量电能，它们取决于系统的阻力特性，需要计算循环水泵的耗电输冷（热）比

EC(H)R=0.003096∑(G·H/?b)/∑Q≤A(B+α∑L)/ΔT 式中EC(H)R—循环水泵的耗电输冷（热）比； G—每台运行水泵的设计流量，m3/h； H—每台运兴水泵对应的设计扬程，m； ?b—每台运行水泵对应设计工况点的效率； Q—设计冷热负荷，kW； ΔT—规定的计算供回水温差，℃；

A— 与水泵流量有关的计算系数；

B— 与机房及用户的水阻力有关的计算系数； α—与∑L有关的计算系数；

∑L—从冷热机房至该系统最远用户的供回水管道的总输送长度，m。

（二）确定制冷系统类型：

根据空调提出的需要制冷量、冷冻水供水量、冷冻水供水温度和回水温度，以及负荷变化情况、发展规划、能源供应、使用场所等，进行多方案比较，主要是技术和经济方面的比较，以确定制冷系统的型式，确定系统形式。确定制冷机组冷凝器的冷却方式和蒸发器输出冷量的方式。

三、确定制冷系统的总制冷量

总制冷量：包括用户实际所需制冷量以及制冷系统本身和供冷系统的冷损失，可按下式计算：

Q0=（1+A）Q

式中Q0 ——制冷系统的总制冷量（KW）； Q——用户所需制冷量（KW）；

A——冷损失附加系数。对于间接供冷系统，当空调制冷工况制冷量小于174KW时，A=0.15—0.2；