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《冷热源工程》课程设计任务书与指导书(2015.10.9修改稿)


《冷热源工程》课程设计任务书与指导 书
(内部资料,勿上传到网络)

土木建筑学院建筑环境与能源应用工程
2015 年 10 月 6 日

设计任务书

1

一、设计目的与要求
1、 目的: 《冷热源工程》课程设计是一个重要实践性教学环节,通过设计,培 养学生运用在本课程及相关课程所学的有关理论知识和技术知识、解决工程问题的能力; 提高学生运算、绘图技能和查阅文献资料的能力与文字表达能力;培养学生的创新能力; 使学生加深对课程内容的理解,初步建立正确的设计思想,掌握冷热源机房工艺设计方 法与设计步骤。 2、 要求:能较好地运用所学基础理论和专业知识分析解决有关设计问题;合理 选择设计方案,基本掌握设计方法,数据可靠,计算正确,论据充分;文字简练,表达 清楚,书写工整,图表清晰正确;设计态度严肃、认真。

二、冷热源机房设计概要
本工程建筑功能为五星级宾馆,总建筑面积为 65490 平方米,地下层为车库、站房、 办公等,地上部分建筑均设置中央空调系统,一至七层空调面积约为 43000 平米(空调 区域空调面积与建筑面积之比按 0.75 计) ,夏季总冷负荷为 5600kW ,冬季热负荷为 3360kW 。根据空调冷负荷及使用需求,夏季选用二台离心式冷水机组和一台螺杆式冷 水机组,冷水泵和冷却水泵均置于制冷机房,制冷系统冷却塔采用一机对一塔配置,设 置于室外地面上。膨胀水箱设置于七层屋面。系统冷水供回水温度为 7℃/12℃,冷却水 进出水温度为 32℃/37℃。机房外冷热水管路及末端设备水阻力为 12m,机房外冷却水 管路总阻力为 10m,冷却水及冷、热水系统承压按 1.0MPa 设计。根据冬季空调热负荷, 选用两台燃气真空(或常压)热水锅炉,锅炉及配套水泵均设置于地下室锅炉房内,用 户侧热水进出口温度为 45℃/50℃。 根据提供的冷热源机房建筑平面图及系统原理图设计一个能够满足供冷、供热要求 的冷热源机房,完成冷热源机房管道平面图、基础图、冷却塔布置平面图、集分器大样 图,其中冷热源机房管道平面图包括水管及燃气管的平面布置;列出设备材料表(冷热 源机房内所有设备、管件及管材规格参数及数量,表字段应包括序号、设备材料名称、 型号及规格、单位、数量、电量参数、备注等项) 。 设计名称:空调冷热源机房设计

三、设计内容
(一) 、设计说明部分: 1、 简要叙述设计方案及设计思路;

2、 冷水机组及燃气真空(或常压)热水锅炉的选型计算,确定其型式及规 格参数; 3、 4、 5、 冷却水泵(扬程待完成 11 后才能确定)及冷却塔的选型计算; 冷水泵(扬程待完成 11 后才能确定)的选型计算; 集水器和分水器的设计;

2

6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、

膨胀水箱的选型设计 水处理设备、补水箱、补水泵的选择及计算; 燃气量、烟气量及排烟管断面尺寸的确定; 燃气管径确定、管路设计以及燃气调压参数的确定; 冷热源机房冷、热水管路、冷却水管路以及燃气管路布置; 进行水管水力计算,确定各管段管径,画出系统轴测图并标注各管段管

径,根据已给的机房以外的阻力及机房内的水力计算确定水泵扬程; 设计心得,写自己设计过程工作评价、感想及建议; 参考资料。

(二) 、图纸部分 1、 冷热源机房管道(含燃气管道、排烟风管)平面图、基础图、冷却塔布 置平面图、集分器大样图(1 张) 。 2、 材料和设备明细表(多张 A4 图纸,格式参见提供的示例) 。 注:请根据提供的条件图及制图知识自行确定图幅的大小。

四、设计要求
1、 在课程设计之前,班长统一到学院办公室购买设计说明书用纸及档案袋,到 商店购买无框白图纸;班长应组织同学到学院借好图板和丁字尺放到学院安排的设计教 室。第一周第一次课,指导老师进行设计讲座,请同学应按老师要求做好充分准备。 2、 设计说明书及设计图纸均用手工书写和绘制。设计说明书按学校统一的格式 要求编写,方案说明简洁扼要,条理清楚,计算正确,字迹工整、清晰。说明书由封面、 目录、正文(根据设计顺序及知识点编排内容,主要内容是基本知识介绍、设计思路分 析、设计计算等) 、参考资料(按第 7 页中“三、参考资料”的格式列出) 、设计心得和 封底组成。设计说明书及图纸应按要求装订、折叠好后装入档案袋,按要求填好档案袋 上的有关栏目。 设计过程中使用的产品样本等参考资料的主要页面要装订在一起,设计说明书中引 用参考资料中的数据应做页码相互索引标记,并在参考资料中用彩色笔标示,以备老师 核对。因此,建议在设计说明书右侧预留出约 15mm 的空白区作为索引标记说明区,例 如“[7]第 3 页”。 3、 图纸绘制应符合采暖通风与空气调节制图标准,图线清晰、规范,尺寸标注 正确、完整,图幅根据制图知识按按实际情况由设计者本人确定,图签采用统一格式。 上交的图纸为用铅笔绘制的白图纸(绝对不允许使用其它手写工具绘图或标注,文字、 图框、图签、线型和线宽必须按照制图标准的要求)。 4、 本课程设计时间为 3 周,制冷机房和锅炉房设计先各 1 周(先锅炉后制冷), 然后共做 1 周。第三周星期五下午 5:00 时之前提交所有文件,逾期不交,改由下一学 年跟班重做。
3

设计指导书
一、熟悉设计资料和设计规范
此次设计涉及的知识主要集中在《冷热源工程》 、 《流体力学》和《流体输配管网》 的有关章节,在设计之前及过程中都要反复学习相关内容,达到温故知新、学以致用的 目的。 作为建筑环境与设备工程技术人员,在设计过程中必须遵守本专业的设计技术规范, 在做课程设计时应该逐步熟悉和贯彻设计技术规范的精神,严格遵守规范的要求,因此 在熟悉课本知识的同时,还要学习规范和用规范来指导我们的设计。为了大家能更快地 把握与此次设计有关的规范及设计手册中内容,现将有关规范及设计手册中的内容列出, 请大家认真学习。 《采暖通风与空气调节制图标准》----对制图的要求。 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012)中的第 8 章有关空气 调节冷热源设计的要求。 《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力》 (2009 版)中第 5 章中的 5.7~5.9 关于水系统设计的要求,第 6 章有关空气调节冷热源设计的要求和第 8 章有关锅炉房 设计的要求。 《实用供热空调设计手册》 (第 2 版)中的第 8 章锅炉房设计、第 26 章空调水系统 和第 29 章空调冷源等有关内容。 1.燃气资料
天燃气

CH (%)
4

98.0 0.4

C H (%)
m n

C H (%)
2 6

C H (%)
3 8

0.3 0.3

C H (%)
4 10

C H (%)
2 6

N (%)
2

1.0

CO (%)
2

标态下的密度(kg/m )
3

0.7435

4

标 态 下 低 位 热 值 (kJ/m )
3

36533

2.水质资料
总硬度 Ho mmol/l 4.5 暂硬 HT mmol/l 2.1 永硬 HFT 总碱度 mmol/l Ao mmol/l 2.4 2.5 PH 溶解固形 物 mg/l 460

7.5

二、设计思路
冷热源机房是为空调或供热系统提供冷、热水,它的设计始于冷热源机组装机容量 的确定,是根据空调负荷计算(下学期专业课中完成)得到的空调系统计算冷、热负荷 来确定的,本设计已给出空调系统计算冷、热负荷,制冷机组总装机容量、锅炉的总装 机容量请参照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012)中 8.2.2 和 8.11.8 条文确定。 确定了装机容量后,还要考虑制冷机组的型式和台数,常规冷水机组的型式主要有 活塞式、螺杆式、离心式和吸收式,根据所学知识不难确定制冷机组的型式。至于台数 的选择要综合考虑系统的初投资、可用的机房面积、运行调节、维护管理方面的因素参 照相关规范确定。 确定了制冷机组的型式和台数后,可根据制冷机组的产品样本中的有关数据来确定 冷水泵、冷却水泵(水泵扬程需要在水管布置完成后再进行水力计算才能确定)和冷却 塔规格型号,一般采用一机对一泵,一机对一塔的形式。 锅炉型号及台数选择:根据计算热负荷的大小、负荷特点、参数和燃料种类等条件 选择锅炉型号和台数,并考虑负荷变化和锅炉房发展的需要。锅炉房中一般宜选用型号 相同的锅炉,一般不设备用锅炉,检修可利用非采暖季或生产设备正常大修期间进行。 水泵的型式有立式和卧式两种,可根据机房可用面积及布管方式来确定。在选择水 泵时需要确定水泵的流量和扬程,流量是根据制冷机组样本(锅炉样本)中冷水(热水) 流量和冷却水流量乘以裕量系数来确定,扬程是根据水泵的输送环路上管道阻力和设备 阻力之和乘以裕量系数来确定,水泵的扬程与水系统的形式有关,如果采用一次泵系统, 水泵扬程包括制冷机(锅炉)房内水管阻力及制冷机(锅炉)房外水管阻力及设备阻力, 如果采用二次泵系统,一次泵的扬程只与制冷机房内水管阻力和设备阻力有关,二次泵 扬程与制冷机房外水管阻力和设备阻力有关,因此水泵扬程须在水管系统布置后,进行 水力计算才能确定。在设计说明书中应画出水系统轴测简图,标注管段号、流量、管长, 列出水力计算简表说明系统阻力的组成。在选型时可根据经验,初步估计其扬程,从而 初步确定水泵外形尺寸,等完成系统管道布置,进行水力计算后才能最终确定水泵的规 格型号。 冷却塔选型时需要确定其处理水流量及型式,水流量是根据制冷机组样本中冷却水 流量、进出口水温及当地湿球温度来确定,每个同学需选定一个城市作为设计地点,根 据当地的空调室外计算湿球温度来确定冷却塔。冷却塔型式有横流、逆流,方形、圆形, 普通型、高温型,标准型、低噪声型、超低噪声型,需根据设计及安装位置来确定。当

5

多台冷却塔并联时,如果回水管上未装电动蝶阀,冷却塔之间需安装平衡管(为什 么?) 。当冷却塔安装在室外地面时要特别注意校核冷却塔积水盘水面到冷却水泵入口 的高度差,确保运行时冷却水泵入口为正压。 制冷机组、水泵和冷却塔的接管上还必须安装有关管件,可参考有关标准图集、样 本(图书馆或网络上均可获得)来设计。还要根据产品样本仔细了解这些设备的几何尺 寸及配管尺寸以便在绘图设计中使用。 应根据给水及所选锅炉对水质要求,选定软化方法。软化水处理设备及软化水箱的 选型设计应综合考虑系统的总充水时间和充水的连续性。决定除氧方法及设备选择计算; 计算锅炉排污量,并拟定排污系统(对热水锅炉可以不考虑排污) 。 为了防止换热器水侧结垢,还需在冷水、冷却水环路上选用电子除垢仪,其安装位 置靠近需保护设备入口处的管段上。 集水器、分水器和膨胀水箱可参照《分(集)水器、分汽缸》05K232、 《开式水箱》 03R401-2 进行设计。 根据耗热量及燃气组分计算燃气耗量及烟气量,根据燃气耗量设计燃气管道,根据 排烟量设计排烟管道。计算送风和引风总阻力,得出要求的风机压头和流量,核对制造 厂配套风机性能是否满足要求。如果风机压头不足,应检查管道选用的流速是否偏高, 并予以调整,如配套风机确实难以满足要求,则应更换风机。锅炉烟囱应按国家颁发的 卫生标准或排放标准确定其排放高度。 燃气调压装置进气压力为 0.2MPa,根据所选锅炉的燃气压力选择调压器等设备。 制冷机房主要设备确定后,就可以进行水管布置设计,首先根据规范和产品样本的 要求以及制冷工艺原理确定制冷机组、水泵、集水器和分水器在机房中的位置,然后根 据制冷工艺原理布置相应的水管,在布置水管时要做到简短、整齐有序。在水管布置时 如遇管路冲突,有时还需重新调整有关设备的位置。水管和设备的位置设计是一个反复 调整的过程,直到工艺流程清晰、管路整齐、操作方便、用地面积最省为止。 水管管径需根据流体力学的有关知识或按《全国民用建筑工程设计技术措施暖通 空调? 动力》5.8.3 中方法,按比摩阻控制在 100~300Pa/m 确定管道管径,根据管道的 工作压力选择管道壁厚。根据设计手册或计算确定管道保温材料的厚度。工程中一般 管径 DN50 以下的管道采用热镀锌钢管,其表示方法为“DN 公称直径”,热镀锌钢管 的公称直径既不是内径也不是外径;当管径大于 DN50 时,一般采用无缝钢管,其表 示方法为“D 公称直径×壁厚”,无缝钢管的公称直径实际上是钢管的外径。热镀锌 钢管与无缝钢管的管径对照可参考下表:
镀锌钢管 DN 无缝钢管 D 镀锌钢管 DN 无缝钢管 D 15 18×3 65 76×4 20 25×3 80 89×4 25 32×3.5 100 108×4 32 38×3.5 125 133×4.5 40 45×3.5 150 159×5 50 57×3.5 200 219×6

6

镀锌钢管 DN 无缝钢管 D

250 273×8

300 325×8

350 377×9

400 426×9

450 480×10

在管道平面图上除了设备及管道联接外,还需要相关标注,包括设备编号、水管管 径、壁厚及标高、管道类型,还要标注主要管路的定位尺寸。在设备基础图上要有设备 基础、地脚螺栓孔、排水沟及污水井,按规范要求标注定形尺寸、定位尺寸。在设备材 料表上要列出设备的型号、主要性能参数和备注。 实际工程中,冷热源机房的设计需要提供以下图纸:冷热源机房管道平面图、剖面 图、设备平面布置图、设备基础平面图、系统原理图、主要设备材料表。同学们在设计 时应思考为什么需要这些图纸?站在安装的角度考虑,必须要有哪些信息才能保证安装 的正确性?各种图中信息应如何关联,才能便于图纸使用者获取所需信息? 在绘图时,所有的设备、管线、管件的绘制都应符合国标规定,还要注意符号、文 字的大小应与图纸的图幅、比例协调。

三、参考资料
[1] 龙恩深等.《冷热源工程》 (第 3 版).重庆:重庆大学出版社,2013. [2] 付祥钊,王岳人等.《流体输配管网》. 北京:中国建筑工业出版社,2003. [3] 陆耀庆.《实用供热空调设计手册》 (第 2 版).北京:中国建筑工业出版社,2008.5 [4] 蔡增机,龙天渝.《流体力学泵与风机》 (第四版). 北京:中国建筑工业出版社,2002. [5]《空气调节用制冷技术》彦启森主编中国建筑出版社 1985 年版 [6]《制冷技术与应用》岳孝方主编同济大学出版社 1992 年版 [7]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012) [8]《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001 [9]《CAD 工程制图规则》GB/T18229-2000 [10]《采暖通风与空气调节制图标准》GB/T50114-2001 [11]《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调? 动力》. 北京:中国计划出版社,2009 [12]《民用建筑工程暖通空调及动力设计深度图样》 (2009 年合订本)K601~602 [13]10K509,10R504《暖通动力施工安装图集(一)》 (水系统). 北京:中国计划出版社,2010 [14]12J912-2《常用设备用房:锅炉房、冷(热)源机房、柴油发电机房、水泵房》. 北京:中 国计划出版社,2013 [15] 05K232《分(集)水器、分汽缸》. 北京:中国计划出版社,2005 [16] 03R401-2《开式水箱》. 北京:中国计划出版社,2003 [17]《采暖通风与空气调节术语标准》.北京:中国计划出版社,1992. [18]《锅炉房设计规范》GB50041-2008 [19]《锅炉污染物排放标准》GB13271-2001 [20]《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 [21]《锅炉房实用设计手册》 (第二版). 北京:机械工业出版社,2003 [222]《燃油燃气锅炉房设计手册》(第二版). 北京:机械工业出版社,2013 [23] 02R110《燃气(油)锅炉房工程设计施工图集》. 北京:中国计划出版社,2002 [24] 与设计有关的各类产品样本(从网络下载)

7



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