综合楼冷热源机房设计说明书

本设计为沈阳市某综合楼空调冷热源设计和空调冷热源自控设计。建筑面积为127600m3，有地下一层，地上19层。通过计算，系统总的制冷量为2467KW,制冷机组采用离心式制冷机一台，型号XXX，制冷量为1230kw,根据房间的功能，夏季提供7/12℃冷冻水；冬季由板式换热机组提供50/60℃的热水供空调系统使用。全年采用一台热水锅炉为桑拿洗浴中心提供50℃卫生热水。本设计采用一台半容积式换热器，三台板式换热器。为了提高水力稳定性，使流量均匀分配，水系统管路采用补水泵补水和定压。第二部分是空调冷热源自动控制，它采用先进的变流量技术。夏季根据冷负荷和供回水参数进行变流量运行调节；冬季根据热负荷和供回水参数进行变流量运行调节。它们都是使用模糊控制算法。本自控还包括其它多种功能，比如：检测，控制。通过本次设计是室内环境得到改善，达到了设计要求。

工程概况及设计原始资料、设计依据：

工程概况，设计原始资料及设计依据：

建筑概况：

1.本次设计选择的对象是辽宁沈阳市某住宅商用楼空调设计，东经123.43度，北纬41.77度，据热工气象分区为严寒地区B区。本工程是集商场、洗浴、办公为一体的综合性建筑。建筑正立面为南向，该建筑物地上19层，地下1层。其中，地下1层为车库等，地上1-3层为商用部分，4-6层为洗浴、桑拿部分，7-19层为办公部分。本次设计为该建筑的冷热源机房设计，已达到冬夏季的热工要求。

2.冷热媒参数可根据冷源情况确定，也可给定。对未给出冷热媒参数的，应按照设计规范和技术措施的要求选取，一般空调系统冬季空调热水60/50℃，采暖热水85-60℃夏季空调冷水7/12℃；

3.其他要求：建筑附近有一二次换热站，所以冬季采暖可以优先考虑使用外网的热媒进行换热。

设计依据：

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

《实用供热空调设计手册(第二版)》

《2009全国民用建筑工程设计技术措施_暖通空调动力》

《空气调节设计手册》

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015

《建筑设计防火规范》GB50016-2014

《暖通空调气象资料集》

《暖通空调制图标准》GB/T50114-2010

《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-2016

《建筑设备专业设计技术措施》

《燃油燃气锅炉房设计手册》

空调系统概述：

气象参数：

沈阳地区的空调室外参数为：

室内设计参数：室内要求温度夏季保持26℃，室内相对湿度60%；冬季保持20度，室内相对湿度60%。

空调系统概述：

近年来，各种大、中型供冷、供热的中央空调工程越来越受到各行各业人们的重视。中央空调系统广泛应用于各类大型空调工程，改善和提高了人们工作和居住环境的质量及生活和健康水平。随着功能齐全的现代化新建筑，尤其是高层建筑不断涌现，中央空调将成为人们生活和工作中不可缺少的设备。

中央空调系统的构成：

1.冷冻机组：这是中央空调的制冷源通往各个房间的循环水由冷冻机组进行内部热交换，降温为冷冻水。

2.冷却水塔：冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水；

3.外部热交换系统：外部热交换系统由两个循环水系统组成；

（1）冷冻水循环系统

由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下降。从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为出水：流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为回水。

（2）冷却水循环系统

由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时额必将释放必释放大量 的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。流进冷冻机组的冷却水简称为进水；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水称为回水。

4.冷却风机有两种情况：

（1）室内风机

安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。

（2）冷却塔风机

用于降低冷却塔中的水温，加速将回水带回的热量散发到大气中去。

可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的设计便是中央空调系统设计的重要组成部份。

本工程建筑附近有一二次换热站，所以冬季采暖采用外网的热媒。用板式换热器将其换成空调系统适合的温度。

空调系统划分：

空调系统划分原则

在本工程中建系统参照空调系统的划分原则可以将其划分为3个系统，具体是根据建筑的用途使用时间不同来划分的。这三个系统分别为商场部分、洗浴桑拿部分、办公部分。

空调负荷及新风量计算：

卫生热水负荷：

由《建筑给排水工程》第一章关于气压给水水设备的设计计算包括气压水罐容积确定及水泵配置，计算步骤：

（1） 首先确定用水定额和用水人数，求最高日的总用水量。

（2） 根据小时变化系数求最高日最大小时用水量。

（3） 水泵出水量为最大小时的1.2倍。

则系统的最高日最大小时用水量为： m3/h

卫生热水的温度是50℃，自来水的温度是10℃。

所以卫生热水的负荷为：Q=4.18×3.75×(50-10)=627KW。

空调冷热源方案确定：

空调冷热源一般设计原则：

1.空调冷热源设备形式的确定与选择，应根据建筑物的空调规模、用途、冷热负荷、所在地区气象条件、能源结构与政策、价格及环保规定等情况，通过综合论证确定。

2.发展城市区域供热是我国城市供热的基本政策，因此设计中应优先采用集中供热或区域供热；同时，优先考虑采用工矿企业余热作为空调制冷制热的热源，这更符合国家的能源政策。

3.热电冷联产是利用现有的热电系统，发挥供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热，夏季采用溴化锂冷水机组供冷，可使热电厂冬夏负荷平衡，高效经济运行。因此，具有热电条件的商业或公共建筑群，应积极创造条件实施热电联产或热、电、冷联产系统。

4.空调热源政策应遵循国家有关环保方面的规定和政策。如选择电动压缩式冷水机组，应考虑制冷剂对环境的影响。要符合《蒙特利尔议定书》与《京都协议》的有关规定。由于压缩式冷水机组的使用年限一般在20年以上，因此，采用过渡制冷剂（如R22、R123等）时，应考虑我国地禁用年限(中国2040年将全部停止使用)又如，锅炉和直燃机使用的燃料应优先选用天然气、城市煤气；当无燃气时，可用油，以减少对环境的影响。

5.空调冷热源节能是设计中始终要贯彻的原则，主要原则如下：

优先采用天然气冷热源。

在条件允许的地区，应考虑利用冷却塔供冷方式。

回收与利用空调冷源中的冷凝废热。

在条件允许的地区，经技术经济比较后，可选用空气源热泵冷热机组、水源热泵冷热水机组作为中央空调冷热源。

宜选择节能性好的变水量系统（如一次泵变水量系统）。

选用部分负荷性能好的冷热源设备。

6.在空调冷热源设计中，必须遵循国家对其安全防火等方面的有关规范、标准中的规定。

常见空调冷热源及组合方式：

目前，空调系统中常见的冷热源组合方式由一下方式：

常见空调冷热源及组合方式：

空调冷热源方案确定：

根据建筑附近资源分析，建筑附近有一个二次换热站，所以冬季采暖优先选用外网热媒。采暖方式确定以后就分析确定制冷方式，沈阳地处北方不适合实用空气源热泵，建筑附近绿地不充分，地下水源不充分。充分分析以后选择用电制冷。现在天然气充分，卫生热水供洗浴桑拿使用，需要全年使用，用燃气锅炉提供热媒，供卫生热水换热用。

空调冷热源管路系统设计及主要设备选择：

空调管路系统设计主要原则如下：

1.空调管路系统应具备足够的输送能力，例如，在中央空调系统中通过水系统来确保渡过每台空调机组或风机盘管空调器的循环水量达到设计流量，以确保机组的正常运行；又如，在蒸汽型吸收式冷水机组中通过蒸汽系统来确保吸收式冷水机组所需要的热能动力。

2.合理布置管道：管道的布置要尽可能地选用同程式系统，虽然初投资略有增加，但易于保持环路的水力稳定性；若采用异程系统时，设计中应注意各支管间的压力平衡问题。

3.确定系统的管径时，应保证能输送设计流量，并使阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。众所周知，管径大则投资多，但流动阻力小，循环水泵的耗电量就小，使运行费用降低，因此，应当确定一种能使投资和运行费用之和为最低的管径。同时，设计中要杜绝大流量小温差问题，这是管路系统设计的经济原则。

4.在设计中，应进行严格的水力计算，以确保各个环路之间符合水力平衡要求，使空调水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况。

5.空调管路系统应满足中央空调部分负荷运行时的调节要求；

6.空调管路系统设计中要尽可能多地采用节能技术措施；

7.管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求；

8.管路系统设计中要注意便于维修管理，操作、调节方便。

9.应注意问题：

（1）放气排污。在水系统的顶点要设排气阀或排气管，防止形成气塞；在主立管的最下端(根部)要有排除污物的支管并带阀门；在所有的低点应设泄水管。

（2）热胀、冷缩。对于长度超过40m的直管段，必须装伸缩器。在重要设备与重要的控制阀前应装水过滤器。

（3）对于并联工作的冷却塔，一定要安装平衡管。

（4）注意管网的布局，尽量使系统先天平衡。实在从计算上、设计上都平衡不了的，适当采用平衡阀。

（5）要注意计算管道推力。选好固定点，做好固定支架。特别是大管道水温高时更得注意。

（6）所有的控制阀门均应装在风机盘管冷冻水的回水管上。

（7）注意坡度、坡向、保温防冻。

空调水系统管径的确定水利计算：

水管管径d由下式确定：

式中mw-水流量，m3/s；v-水流速，m/s。

建议，水系统中管内水流速按表一中的推荐值选用，经试算来确定其管径，或按表二根据流量确定管径。

表一、管内水流速推荐值（m/s）

冷冻水系统设计：

空调冷冻水的形式很多，实际运用中可以根据需要组合成各种不同的系统。常见的典型系统如下：

一次泵冷冻水系统：

（1）一次泵定水量系统：只需要在末端水管上设置一个三通阀，当部分符合运行时，一部分水流量与负荷成比例的流过末端装置，另一部分从三通阀旁通管路流过，以保证冷量和负荷相适应。但水泵仍然按照设计流量运行，因此该系统的能耗较大，在实际应用中较少。

（2）一次泵变流量冷冻水系统：只需要在管路系统的末端装置上设置一个二通阀。当负荷降低时二通阀关小，使末端装置中冷冻水的流量按比例降低，从而使被调参数保持在设计范围内。二通阀的调节过程中，管路的特性曲线将发生变化，因此系统负荷侧水流量也将发生变化。但是如果通过冷水机组的冷冻水量减少，将会导致冷水机组的运行稳定性变差，甚至会出现不安全运行问题，因此在系统的供、回水管之间安装另一条旁通管，管道上安装压差控制器，当用户流量减少时，供回水总管道中的压差增大，通过压差控制器使旁通阀开大，让部分水通过，而流经冷水机组的水流量基本保持不变。

二次泵冷冻水系统：

二次泵系统主要是在负荷侧和冷源侧分别设置水泵，并在负荷侧和冷源侧之间的供回水总管上设有旁通管。冷源侧与冷水机组相对应的泵称为“一次泵”，负荷侧水泵称为“二次泵”。冷水机组、一次泵和旁通管道构成了一次环路。一次泵为定流量，保证冷水机组定水量运行。一次泵的扬程只用来克服一次环路的总阻力，因此并不节能。二次泵可根据各个环路的阻力选择水泵型号，也可以用不同形式的供水方式。二次泵克服了一次泵系统按最大阻力环路选择水泵扬程的弊端，同时保证了冷水机组定流量运行。

总上所述，通过分析各种系统的优缺点，在本设计中我们选用一次泵变流量冷冻水系统。

本工程选用一次泵系统。

水泵的分类：

水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类，有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。详细暖通南社相关课件

(1)按使用部门分，有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵 )和特殊用泵等。

(2)按用途分，有水泵、砂泵、泥浆泵、 污水泵 、污物泵 、井用泵 、潜水电泵 、喷灌泵、家用泵、消防泵等。

(3)按动力类型分，有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。

(4)按工作原理分，有离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵、射流泵、容积泵( 螺杆泵 、活塞泵、 隔膜泵 )、链条泵、电磁泵、液环泵。

离心泵的工作原理：

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩相四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。

离心泵的分类：

按工作叶轮数目来分类：

(1)单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。

(2)多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。

按工作压力来分类：

(1)低压泵：压力低于100米水柱；

(2)中压泵：压力在100~650米水柱之间；

(3)高压泵：压力高于650米水柱。

按叶轮进水方式来分类：

(1)单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；

(2)双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。

按泵壳结合缝形式来分类：

(1)水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。

(2)垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。

按泵轴位置来分类：

(1)卧式泵：泵轴位于水平位置。

(2)立式泵：泵轴位于垂直位置。

按叶轮出来的水引向压出室的方式分类

(1)蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

(2)导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。

平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。所以依据不同，叫法就不一样。另外，根据用途也可进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等

轴流泵的工作原理及特点

轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。

轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处。

轴流泵的一般特点：

(1)水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出，因此称轴流泵。

(2)扬程低(1～13米)、流量大、效益高，适于平原、湖区、河网区排灌。

(3)起动前不需灌水，操作简单。

混流泵的工作原理特点

由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和管路把水提向高处。

混流泵的一般特点：

(1)混流泵与离心泵相比，扬程较低，流量较大，与轴流泵相比，扬程较高，流量较低。适用于平原、湖区排灌。

(2)水沿混流泵的流经方向与叶轮轴成一定角度而吸入和流出的，故又称斜流泵。

综合分析各种水泵的优缺点和机房系统的要求选用离心单级泵。

水泵扬程设计：

《实用供热空调设计手册》可得：

冷、热水管路系统扬程：

开式水系统：Hp=hf+hd+hm+hs

闭式水系统：Hp=hf+hd+hm

式中hf、hd—水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；

hm—设备阻力损失，Pa；

hs—开式水系统的静水压力，Pa。

据《实用供热空调设计手册》可查得系统的比摩阻在100-300pa之间，所以去§=200pa。

建筑总高度为H=72.6m。

估算取管道最不力环路的总长度为L=72.6m.

沿程阻力：P1=2*72.6*200=29kpa.

末端局部阻力取沿程阻力的0.5，

末端局部阻力：P2=29*0.5=14.5Kpa.

机组压降：P3=93kpa。

据《实用供热空调设计手册》可查的自动控制阀的压力损失在30-50kpa之间，取自动控制阀的压力损失 P4=35kpa。

机房内部局部阻力的统计：

设备阻力损失

局部压力损失：△P（pa）

△P =§*v2*p/2

机房局部阻力为P5=0.648+2.52+9.36+7.3+15=34.8

系统总压力损失

P=P1+P2+P3+P4+P5=29+14.5+93+35+34.8=206.3kpa

所以所选水泵扬程 H=20.3mH2O.

故所选水泵必须满足 Q=215m3/h H= 20.3mH2O

所选冷冻水循环泵为KQL 150/250-18.5/4

泵的技术参数如下：

尺寸表：

分集水器的选型：

供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管。

根据《实用供热空调设计手册第二版》，分水器和集水器尺寸确定方法如下：

直径D

（1）按断面流速v确定D:分汽缸按断面流速8-10m/s计算；分水器、集水器按断面流速0.1m/s计算。

（2）按经验估算确定D：D=(1.5-3)dmax

式中D—分汽缸、分水器、集水器直径，mm；

dmax—分汽缸、分水器、集水器支管中的最大直径，mm。

1）配管间距L1/L2/L3……

分汽缸、分水器、集水器配管尺寸表（mm）

依接管管径确定配管尺寸表（mm）

（1） 分水器的选型计算

根据建筑的性能将系统分成三个系统；据规范可查总管的流速在0.5-1.5m/s之间，所以取v=1m/s。

所以算出总管的直径为D=389mm。

所以与分水器连接的支管的管径分别为 DN200/DN125/DN200。

集水器的选型计算：

集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。根据以上原则，选择DN600分水器和集水器。

冷却水系统设计：

冷却水系统形式：

除冷冻水系统外，采用水冷式冷凝器的制冷系统的运行费用主要由两个方面构成，一是制冷压缩机的耗电量费用，另一个就是冷却水的费用。所以合理的选用冷却水源和冷却水系统对制冷系统的运行有重大意义。

常用的冷却水系统的水源有：地表水、地下水、海水、自来水等。冷却水系统的形式主要有直流式冷却水系统和循环式冷却水系统。

直流式冷却水系统是指升温后的冷却水直接排出，不重复使用。直流式冷却水系统主要是用于在有充足水源的地方，且大型空调冷源用水量大的场合。

循环式冷却水系统是将来自冷凝器的冷却回水先通过蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用水泵送回冷凝器循环使用，这样，只需要补充少量新鲜水即可。与直流式相比，循环式冷却水系统可以节约能量和水源，而且降低费用。制冷系统中常用蒸发式冷却装置由两种类型：自然通风式冷却塔和接卸通风式冷却塔。

总上所述，比较其优缺点，在本系统中选用自来水作为冷源，采用循环式冷却水系统。

1 冷却塔的选型

冷却塔选用与主机一对一选择，所以冷却塔选用两台。冷却塔安装在六楼顶部，所以选用低噪音冷却塔。

据《实用供热空调设计手册第二版》可得冷却塔的标准设计工况及冷却塔的运行工况如表1-8所示。

表1-8 冷却塔的运行参数

冷却塔分类：

(1) 冷却塔根据被冷却水在塔内是否与空气接触，可以分为开式与闭式；

开式冷却塔中，循环水和空气与塔部件相接触会带来一系列问题：水质易受污染，滋生军团菌，设备腐蚀结垢等，闭式冷却塔主要依靠管外喷淋水的蒸发带走热量，其冷却流体环路封闭，不受环境污染的影响，降低了系统结垢的可能性，有利于系统的高效运行。

(2) 冷却塔按喷淋水与空气的流向又可分为横流塔和逆流塔：

逆流式塔的冷却水与空气逆向接触，通过布水器散水，热交换效率高即冷却效果相对较好，但由于配水系统阻力大且塔体比横流式高，故相对噪声要大过横流式，在对安静有较高要求的场合应选用超低噪声型；

横流式塔为重力式散水，散水阻力小，但热交换效率低于逆流式，填料用量大，占地面积较大，优点是检修方便，清洁保养时不需停机，且塔体高度低于逆流式；

(3) 冷却塔按有无填料分为填料式和无填料式；

(4)喷射无风机式冷却塔。

喷射无风机式塔的最大优点即超低噪声、无振动，水滴飞溅也很少，从环保角度来看是理想的冷却设备，但其占地和高度都超过前两种，并且为满足喷射水压，循环水泵的扬程较大，为防止喷嘴堵塞对水质的要求也较高。

因此这三种型式可谓各有短长，在实际的设计中，设计人员应根据建筑的具体情况和侧重综合比较，选用最适合的冷却塔。经分析冷却塔选横流式方形塔。

根据以上所选的制冷机可得冷凝器的水流量 Q=252m3/h；所以冷却塔的冷却水量必须满足 Q=252m3/h。

b、冷却塔的修正

据冷却塔的选用曲线可以进行修正

沈阳市的夏季室外空调湿球温度 t= 25.5℃

因为冷却塔选择安装在六楼裙楼屋面，对噪音要求比较高，所以选用超低噪音的冷却塔。

修正后选用的冷却塔型号为BFNPDG-200(Ⅲ)

2 冷却水泵的选型

(1)流量：

上面的机组选型中所选的机组冷凝器的水流量 G=70L/S G=252m3/h

冷却水泵选用的是两用一备，所以单台水泵的流量 G=252m3/h。

(2)扬程

局部阻力计算表：

热水系统设计：

空调热水设计：

空调热水系统的热媒是外网的一次侧水，通过板式换热器将其换成空调适用的水。

外网的一次侧水经过换热站后进入机房的供水温度是85℃，经换热后的回水温度是60℃。

空调热水侧选用的供回水温度是60/50℃。

空调热水系统设计：

空调热水系统与冷冻水系统的系统除主机以外的部分是共用的，所以系统形式与前面所说的空调冷冻水系统是一样的。具体实现方法在第六章的自控说明书中会详细介绍。

空调热水系统的设备选型：

板式换热器简介：

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。板式换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。两种介质的平均温差可以小至1℃，热回收效率可达99%以上。在相同压力损失情况下，板式换热器的传热是列管式换热器的3～5倍，占地面积为其的1/3，金属耗量只有其的2/3。因此板式换热器是一种高效、节能、节约材料、节约投资的先进热交换设备。

板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。

板式换热器的基本结构：

板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。

板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。

框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。

板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。

板式换热器的特点：

a.传热系数高，由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。

b.对数平均温差大，末端温差小。板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.

c.占地面积小，板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。

d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况。

e.重量轻，板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm。

f.制作方便，板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产。

g.容易清洗，框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。

h.热损失小，板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。

i.容量较小，是管壳式换热器的10%~20%。

j.单位长度的压力损失大，由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。

k.不易结垢，由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10。

板式换热器的分类：

1.1 按材料分可以分为不锈钢板式换热器、钛合金板式换热器、纯钛板式换热器。板换的材料不同，耐氯离子的腐蚀性能越来越好。

1.2 按板换的连接方式可以分为钎焊式连接板式换热器、密封胶垫式板式换热器。钎焊式板式换热器耐温耐压性能好，强度增大，但是安装好的板换不能扩充和拆洗。密封胶垫式连接的板式换热器耐温耐压性能较差，强度也不及钎焊式，但是便于扩充和拆洗。按照热媒的种类不同选择合适的板换。

1.3 按照一次侧、二次侧的换热面积的大小可以分为等截面板式换热器和不等截面板式换热器。

板式换热器的选型：

板式换热器的优点：传热系数高，流通截面较宽，适应性大，拆洗方便，省管材。

本设计的冷热源机房采用板式换热器。

换热器的选择原则：

1.换热器的容量和台数应根据热负荷调节并按照最不利工况进行选择，一般不设备用。但一台换热器停用时，其余的应满足60%~75%热负荷的需要。

2.换热器应能满足热媒的工作压力、温度等参数的要求，以保证热网系统安全可靠的运行。本设计的综合楼的热负荷Q=2198.8kW，选用2台相同规格的水－水板式换热器，并且一台换热器停用时，另一台换热器要满足60%~75%热负荷的需要，每台换热器的负荷按1033kW选用，能满足条件。

换热器选型计算

3.当采用板式换热器时，单台的板片数不宜太多或太少。单台换热器应综合考虑传热系数和流动阻力。

根据板式换热器的型号参数，选择的板式换热器的参数如下：速度V=0.3m/s.

卫生热水设计：

工程建筑地处沈阳市，是北方城市。所以不适合使用空气源热水器。电加热效率低并且将高品位的电能转变成低品位的热能，所以不选用。现在在国家能源政策下，各个城市的天然气能源比较充足，所以选用燃气锅炉为卫生热水提供热媒。用一次泵系统为锅炉水循环和卫生热水循环提供动能。

卫生热水系统设备选型：

燃气锅炉的选型：

从负荷计算书中可以查得卫生热水的热负荷： Q=648KW

所以选择的燃气锅炉型号为POWER700（常压）

锅炉水循环泵的选择：

（1）所需扬程的计算

1）局部阻力：

蝶阀的阻力4mH2O，Y型过滤器约0.7 mH2O，蓄热水箱阻力约1mH2O.总局部阻力约为5.7mH2O；

2）沿程阻力：

最不利环路的管路长约为下40m，系统的比摩阻约为400~1000Pa/m，本设计取500Pa/m，故沿程阻力为30000Pa，约4mH2O。

综上，所需水泵扬程为：5.7+4=9.7mH2O，附加10%安全余，则选择水泵扬程应为9.7×1.10=10.7mH2O；

（2）流量

单台泵流量：24.1m3/h

考虑富余10%的余量，每台泵的流量为24.1×1.1=26.51m3/h。

根据流量、扬程，选择凯泉KQL65/100-1.5/2型立式单级泵。

尺寸表：

定压系统设计：

定压方式：

供暖及空调等闭式循环水系统的定压,其实应包含定压、补水和吸收膨胀(或收缩)水量的功能，所以宜称之为定压补水。定压，是为了保证闭式循环水系统的最高点，在循环水泵启停时都能充满水，对于高温水系统，还要保证最高点不发生汽化的压力；补水，是为了弥补系统的泄漏和正常的排污损失的水量；而由于循环水系统中水温的变化，体积会膨胀或收缩，需要加以消化容纳。

供暖及空调水系统的定压补水方式大致有：高位膨胀水箱加定频补水泵、密闭定压补水装置(各种形式的气压罐加定频补水泵)、变频补水泵加超压泄水、定频补水泵加超压泄水等。

高位膨胀水箱加定频补水泵的优点大致有：有效膨胀容积有条件做得较大，系统的压力相对比较稳定,建设费用相对比较经济等。其局限性是需要设置于建筑的最高处，区域性供暖或供冷系统需要设置于区域内最高建筑的最高处,有些建筑缺乏设置的条件，严寒地区需要采取可靠的防冻措施，区域性系统可能需要设置较长的膨胀、循环、信号和补水管道等。

密闭定压补水装置，即各种形式的气压罐加定频补水泵，近年来在许多供暖及空调等闭式循环水系统中被采用。虽然也可以达到定压、补水和吸收膨胀(或收缩)水量的功能，但是由于各种形式气压罐的有效调节容积是其中的气体容积变化量，即遵循在相同温度条件下压力与体积的乘积为常数的理想气体方程。在压力较高的系统中有效调节容积会较小，而且必然要有压力上限和压力下限，下限就是系统的允许最低压力，上限则由为达到有效调节容积补水泵的必要运行区间决定，欲得到较大的有效调节容积，需要设置较高的压力上限值，使系统压力升高。

变频补水泵加超压泄水，是变频水泵在供暖及空调水系统的定压补水中的应用。根据系统压力的变化，水泵变频运行改变补水量，而当水温升高体积膨胀时，多余的水量超压泄水至补水箱。

定频补水泵加超压泄水，则是根据系统压力的变化，启动或停止补水泵，当水温升高体积膨胀时，多余的水量超压泄水至补水箱。

在闭式系统中，必须保证系统管道及设备内充满水，因系管道任一点的压力都高于大气压力（否则会吸入空气），因此闭式水系统需要定压。空调系统中广泛采用定压点在水泵的吸入口处的定压方式，其主要的优点是水力系统工况稳定。另外常见的还有选择回水管最高点作为定压点的定压方式，即采用高位膨胀水箱定压，其优点是膨胀水管长度较短，尤其是当建筑物较高时，不用设置从底层到楼顶的膨胀水箱，因此可节省部分投资。常用的定压设备有膨胀水箱、补给水泵和定压罐等。在本系统中采用补水泵定压的方式。

补水系统的选型：

补水泵选择一用一备。

据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》可查

（一）、流量

（1）补水泵计算流量：

补水泵计算流量（小时流量）宜按系统水容量的1%计算：

冷冻水系统的循环水量为Q=430m3/h

所以补水泵流量G=430*0.02=8.6m3/h

（2）补水泵的计算扬程：

定压点为最高点加3m H2O

H=72.6+3=75.6m H2O

补水泵应考虑承压问题，据《实用供热空调设计手册》可查到内容如下：

系统的最高压力一般位于水泵的出口处，通常有三种情况：

2、系统停止运行时，最高压力等于系统的静水压力，即：Pa=pgh

3、系统开始的瞬间，动压尚未形成，出口压力等于静水压力与水泵全压P之和，即：Pa=pgh+P

4、 系统正常运行时，出口压力等于改点静水压力与水泵静压之和，即：Pa=pgh+P-Pd

式中：p-水的密度，kg/m3

g-重力加速度m/s2

h-水箱液面至水泵中心的垂直距离m；

Pd-水泵出口处的动压Pd=v2p/2 Pa；

V-水泵出口处的流速m/s。

所以承压问题主要考虑的是系统开始的瞬间，补水口安装在循环水泵的入口，所以系统的最大压力为 P=95.9mH2O=0.959Mpa

冷水机组蒸发器与冷凝器的工作压力Pg(Pa)

国产冷水机组，一般Pg=1.0 Mpa

国外的离心式冷水机组： 普通型 Pg=1.0 Mpa

加强型 Pg=1.7 Mpa

特加强型 Pg=2.0 Mpa

管材和管件的公称压力（GB1048-2005）

低压管道 Pg＜2.5 Mpa

中压管道 Pg=4-6.4 Mpa

高压管道 Pg=10-100Mpa

低压阀门 Pg=1.6Mpa

中压阀门 Pg=2.5-6.4Mpa

高压阀门 Pg=10-100 Mpa

所以机组的压力满足。

水泵的承压按DN200规则，当公称直径小于200mm时水泵承压为1.6Mpa，大于200mm时为1.0Mpa。

所以水泵承压也满足。

所以补水泵总的流量：Q=8.6m3/h，扬程H=75.6m；

补水泵选用一用一备，所以一台水泵的流量大于 Q=4.3m3/h，扬程，H=75.6m；

立式单级泵KQL 40/250-7.5/2型水泵参数表

尺寸表：

补给水箱：

补给水箱的计算容积约为补水泵的小时流量：

根据以上选择的补水泵的流量 Q=4.3m3/h

所以补给水箱的容积为 V=4.3m3/h

所以选用6号水箱：

有效容积是4.8m3；

箱体尺寸=长*宽*高=2000*1600*1500（mm）

全自动软水器：