【正文】 ............................................................................ 47 附錄 ..................................................................................... 478 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 30kw別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)，是一個(gè)小型化的獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)，在制冷方式和基本構(gòu)造上類似于中央空調(diào)，與中央空調(diào)不同之處在于增加了蓄冰循環(huán)。由一臺主機(jī)通過換熱器與蓄冰槽連接，蓄冰槽再通過風(fēng)管或冷熱水管連接多個(gè)末端出風(fēng)口，將冷暖氣送到不同區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對多房間調(diào)節(jié)溫度的目的。制冷量范圍大致在 7kW～80kW，可供給單元住房面積在 80m2～ 600m2 的多居公寓、復(fù)式公寓、別墅、小型辦公樓及小型商業(yè)用房使用。它是介于傳統(tǒng)中央空調(diào)和家用空調(diào)器兩者之間的一種形式。 蓄能空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行策略的不同可分為兩種類型：全部蓄冷運(yùn)行策略和部分 蓄冷運(yùn)行策略。本系統(tǒng)采用全部蓄冰運(yùn)行策略，即主機(jī)只在夜間開啟蓄冰，白天供應(yīng)每日所需冷量。本文著重討論了循環(huán)的熱力計(jì)算、壓縮機(jī)的選擇及蓄冰槽的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的壓縮機(jī)采用了全封閉式渦旋式壓縮機(jī)，對其名義工況進(jìn)行了實(shí)際校核。與此同時(shí)，相應(yīng)的在后續(xù)計(jì)算中，分別進(jìn)行了翅片管式冷凝器、套管式蒸發(fā)器以及節(jié)流機(jī)構(gòu)等的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞： 冰蓄冷 ；空調(diào)系統(tǒng)；壓縮機(jī)；節(jié)流機(jī)構(gòu) 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 30kw villa Storage Air Conditioning System Design ABSTRACT Villa storage air conditioning system is a small independent airconditioning is similar to the central air conditioning in the mode and the basic structure ,which is difference to central air conditioning is an increase of ice cycle. From a host through the heat exchanger to connect the ice storage tank. Then the ice storage tank through the air duct or hot and cold water pipes to connect more than the end of the air, heating and cooling will be sent to different regions to achieve multipurpose room temperature. Generally in the range of cooling capacity 7kW ~ 80kW, it can be used in an area of more than 80m2 ~ 600m2 home apartments, duplex apartments, villas, small office buildings and small mercial buildings. Residential central airconditioning is a form which between traditional home airconditioning and airconditioning . According to the different operating strategies the storage air conditioning can be divided into two types: full storage operation strategy and part of the storage operation strategy. Which the strategy this system uses is all the ice storage operation, that is open only at night host ice, cold day supply of daily needs. This article focuses on the cycle thermal calculation, the choice of the pressor and storage tank design. The system uses a fully enclosed pressor scroll pressor, the status of its volunteers to carry out the actual verification. At the same time, respectively, in the followup,I did the calculation about fintube condenser, evaporator casing and the choice of savings institutions. KEY WORDS Ice storage。 air conditioning system。 pressor。 throttle bodies 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 冰蓄冷空調(diào)的基本概念 空調(diào)系統(tǒng)在不需要能量或用能量小的時(shí)間內(nèi)將能量儲存起來，在空調(diào)系統(tǒng)需求大量的冷量時(shí)，就是利用蓄冰設(shè)備在這時(shí)間內(nèi)將這部分能量釋放出來。根據(jù)使用對象和儲存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。 結(jié)合電力系統(tǒng)的分時(shí)電價(jià)政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期 ，采用電制冷機(jī)制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲存起來，在白天空調(diào)負(fù)荷（電價(jià)）高峰期將冰融化釋放冷量，用以部分或全部滿足供冷需求 ?1?。每 kg 水發(fā)生 1℃ 的溫度變化會向外界吸收或釋放 1kcal 的熱量，為顯熱蓄能；而每 kg0℃ 冰發(fā)生相變?nèi)诨?0℃ 水需要吸收 80kcal 的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質(zhì)的潛熱蓄能量 (相變溫度 )大大高于顯熱蓄能量 (1℃ 溫差 )，因此采用潛熱蓄能方式將大大減少介質(zhì)的用量和設(shè)備的體積。 自改革開放以來，我國的綜合國力和人民生活水平都有較大程度的提 高。能源工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，也已取得長足發(fā)展。但是，能源工業(yè)的發(fā)展仍然滿足不了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活用能急劇增長的需要，全國能源緊缺仍然存在。 家用空調(diào)器走進(jìn)了家萬戶， 一大批在改革開放中抓住機(jī)遇富起來的人更是追求高品質(zhì)的生活環(huán)境對住宅面積及其環(huán)境提出了更高的要求，洋樓別墅或大面積居室成了他們的選擇目標(biāo)，而室內(nèi)舒適環(huán)境的創(chuàng)造，依靠傳統(tǒng)中央空調(diào)很難實(shí)現(xiàn) [2]，而普通家用空調(diào)對大面積居室來說，裝一臺滿足不了室內(nèi)對空氣質(zhì)量的要求，而多裝幾臺，又顯得既不合理合算也不美觀，另外隨著城市用電政策的改革，家 用中央空調(diào)和冰箱的耗電量就占家庭用電的 85％。用電構(gòu)成也發(fā)生了很大變化，尤其是用電高峰與低谷差距在不斷拉大，負(fù)荷率逐年下降，其中夏季高峰用電量中空調(diào)用電就占了約 30％，電網(wǎng)運(yùn)行日趨困難，資源利用不合理。 而冰蓄冷中央空調(diào)能有效地移峰填谷，平衡電網(wǎng)的供電負(fù)荷，具有顯著的社30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 會和經(jīng)濟(jì)效益。 近幾年來，隨著國家用電政策的推動 和國外蓄冰技術(shù)的大量引進(jìn)，蓄冰空調(diào)逐漸成為中央空調(diào)發(fā)展的一個(gè)新趨勢。目前在國內(nèi)推廣的蓄冰空調(diào)技術(shù)主要有冰球式、冰桶式、冰槽式、蕊心冰球等等。從近幾年市場的接受率來看，冰球式蓄冰系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、 性能可靠、蓄、放冷速度快、價(jià)格低、管理方便等優(yōu)勢，比較適合我國夏季由于農(nóng)忙用電高峰和夏季城市降溫用電高峰造成的用電緊張局面。 冰蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式有兩種：全部蓄冷和部分蓄冷。 全部蓄冷運(yùn)行運(yùn)行策略是指設(shè)計(jì)日（或周）非電力谷段的總冷負(fù)荷全部由蓄冷裝置供應(yīng)，制冷機(jī)在此時(shí)段不運(yùn)行。該方案配備的蓄冷裝置和制冷主機(jī)的容量與其他方案相比最大，初投資最多，但運(yùn)行費(fèi)用最節(jié)省。 部分蓄冷運(yùn)行策略僅將設(shè)計(jì)日非谷段的冷負(fù)荷總量轉(zhuǎn)移一部分（一般為30%50%）進(jìn) 行蓄冰，白天制冷主機(jī)蓄冷裝置聯(lián)合供應(yīng)冷負(fù)荷的需要。在實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)計(jì)日負(fù)荷按部分蓄冰安排，在過渡季節(jié)往往可以安全部蓄冰運(yùn)行 。 在能源消費(fèi)逐漸增加的情況下，應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)具有較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 第一方面： 削峰填谷、平衡電力負(fù)荷 ?3?； 第二方面： 改善發(fā)電機(jī)組效率、減少環(huán)境污染；第三方面：減小機(jī)組裝機(jī)容量、節(jié)省空調(diào)用戶的電力花費(fèi)；第四方面：改善制冷機(jī)組的運(yùn)行效率?？照{(diào)的制冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其效益隨著負(fù)和的變化而變化，因此，具有蓄冷的空調(diào)系統(tǒng)，可根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的大 小使機(jī)組處在最佳的效益下運(yùn)行；第五方面：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特別適用30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 于負(fù)荷比較集中變化比較大的場所；第六方面： 應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)，可擴(kuò)大空調(diào)區(qū)域使用面積。亦即蓄冷空調(diào)系統(tǒng)適合于改擴(kuò)建空調(diào)工程 ；第七方面： 適合于應(yīng)急設(shè)備所處的環(huán)境，使用應(yīng)急蓄冷系統(tǒng)可大大減少對應(yīng)急能源的依賴提高系統(tǒng)的可靠性。 介于以上情況，綜合考慮不難發(fā)現(xiàn)在我國發(fā)展別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)擁有比較大的發(fā)展前景。 在此，本文也就 別墅蓄能空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)為例，著重進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 2 循環(huán)熱力計(jì)算 料及 技術(shù)條件 ： 冷凝溫度 45℃ ， 蒸發(fā)溫度 9℃ ，環(huán)境空氣干球溫度30℃ ，相對濕度 85％ ： 乙二醇進(jìn)口溫度 5℃ ，出口溫度 2℃ ： 30kW ： 3φ380 V 50Hz ： 25％ 乙二醇水溶液 水 ： R22 ： 雙金屬芯心冰球 ： 高壓、低壓、斷水、凍結(jié) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件可知，冷凝溫度為 45℃ ，蒸發(fā)溫度為 9℃ ，過熱度為 15℃ ，過冷度為 5℃ 。 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 圖 熱力計(jì)算壓焓圖 由任務(wù)書知，選 R22 為制冷劑， 且系統(tǒng)總制冷量 KWQ 300 ? ， 此時(shí)： 0t = 9℃ kt = 45 ℃ st2 =℃ 1t = 6℃ 4t = 40℃ 對應(yīng)查得： 2 點(diǎn) kp = 2h = 2s 點(diǎn) 2sp = 2sh = kJ/kg 2sv = 0 點(diǎn) 0p = 0h = 1 點(diǎn) 1p = 1h = 4 點(diǎn) 4p = 4h = 計(jì)算如下 ?4?： 單位制冷量 ： KgKJhhq a ????? （ 21） 單位容積制冷量 ： KgKJvqq av 33 90 67 9 58100 ??? （ 22） 30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 單位 實(shí)際 功 ： KgKJhhw 1 5 3125 ????? （ 23） 單位理論功： KgKJhhw s 1 4 6120 ????? （ 24） 單位指示功 ： KgKJww ii ??? ? （ 25） 單位冷凝負(fù)荷 ： 24 4 5 3 . 1 7 2 4 9 . 8 0 2 0 3 . 3 7 /kaq h h k J Kg? ? ? ? ? （ 26） 壓縮比 ： 01 7 . 2 5 64 . 7 13 . 6 6 4kpp? ? ? ? （ 27） 循環(huán) 質(zhì)量流量 ： sgqQq m 3000 ??? （ 28） 實(shí)際輸氣量 ： 1vqq mvs ?? = 310?? ? = hm3 = 310?? sm3 （ 29） 初步選定壓縮機(jī)類型 在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中，各種類型的制冷壓縮機(jī) 是決定系統(tǒng)能力大小的關(guān)鍵部件，對輸氣量起著決定性作用，對系統(tǒng)的運(yùn)行性能、噪聲、振動、維護(hù)和使用壽命等均有著直接的影響。 目前壓縮機(jī)的類型主要有：往復(fù)式制冷壓縮機(jī) 、 轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī) 、 渦旋式制冷壓縮機(jī) 、 螺桿式制冷壓縮機(jī) 、 離心式制冷壓縮機(jī)等 ?5?。 針對空調(diào)系統(tǒng)而言，根據(jù)使用工況、制冷量、造價(jià)成本及要求，一般使用 渦旋式制冷壓縮機(jī)的較為多見， 它以其效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪音低結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于空調(diào)和制冷機(jī)組中。由于機(jī)器中沒有吸氣閥，也可不帶排氣閥，從而提高了其可靠性 ?6?。跟往復(fù)式機(jī)器相比，沒 有余隙容積損30kw 別墅蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 失，更加提高了其效率和性能。 因此，本系統(tǒng)初步采用全封閉式 渦旋式制冷壓縮機(jī)。 參數(shù) 計(jì)算 由于是全封閉式 渦旋