飛機裝配生產線新增中央空調制冷系統設計解析

薛璐 薛永寧 李磊

摘 要 本文通過對某“飛機裝配生產線新增中央空調制冷系統”項目的重點部位、重要設備進行設計解析，詳述了該項目相關設計技術指標，明確了重點部位在設計時應充分考慮的細節和內容，給出了其中重要設備選型計算方式，為今后同類項目的順利實施提供有益參考。

關鍵詞 中央空調制冷系統;廠房環境;飛機生產線

引言

飛機生產裝配過程中，調節廠房溫度以滿足生產需求、滿足人體舒適度要求，是保證產品質量、提高工作效率的重要手段。而一些生產線廠房在建設之初由于多方面原因，并未安裝空調制冷設施，為保障型號飛機高效、良性研制生產，工人在炎熱的夏季有更舒適的工作環境，現對廠區內兩飛機裝配生產線廠房設計中央空調制冷系統[1]。

1 設計內容

設計包含兩廠房空調水冷制冷系統、制冷站及變電站（含土建、采暖、照明、上下水等輔助設施）、制冷站至廠房外線、電氣控制系統等。

2 設計要點

本項目中工作區域溫度范圍控制在15-30℃，設計應結合廠房現狀，綜合考慮廠房1及廠房2空調機組數量、布置位置等。以下為本項目中兩重點部位的設計要點：

2.1 廠房設計

①兩廠房共用一套空調制冷系統，因廠房維護結構、空間大小均不同，應在一套系統下，針對性的對兩廠房進行設計。②考慮到日后與采暖共用一套系統的可能，本項目空調系統采用冷暖雙制型。冷源由新增制冷站提供，供水溫度7℃，回水12℃。空調末端采用無風管遠程射流機組。③廠房邊墻機組，地面新增鋼支架固定支撐，中間立柱機組，采用抱柱連接方式，以型鋼桁架結構支撐。④新風機組應具有防凍措施，回風型機組尾端增設可抽拉式活性炭吸附裝置。⑤空調控制方式采用自動、手動結合方式，末端單獨控制設置權限密碼功能。

2.2 制冷站設計

①新增制冷站為單層水冷集中制冷站，設計時考慮屋面冷卻塔承重。②制冷站內包含冷水機組等系列制冷設備及變電站、值班控制室等，并配備相應的采暖、照明、上下水、網絡等設施，并按防火規范設置自動火災報警系統、滅火裝置及防雷設施等。③設備間設置起吊裝置，滿足設備檢修需求。設備間、高低壓變配電室、控制室等進出門大小應滿足其最大設備進出要求。設備間與電氣控制間應采取降噪、減振措施。④辦公用電、照明及檢修電源均由本站低壓配電室接出，分路控制。站房按標準配置節能照明、應急照明、單相兩孔及三孔插座設施。通訊及網絡接口預留在值班室。⑤依據冷量需求，確定制冷設備數量。冷機間互為備用，并能夠單獨檢修。設備布置及管道連接等應便于安裝和維修，多臺制冷設備冷凍水應在制冷站內匯入一根總管。⑥冷卻水、冷凍水管道上均設置反沖洗式過濾器，排污口引至污水管道。冷凍水系統設置常壓型定壓補水裝置和真空排氣裝置，補水裝置水源由軟水器引入[2]。

3 設計計算、選型

3.1 冷負荷指標

本項目以夏季室內溫度26℃為設計室內計算參數，結合西安地區夏季室外技術參數表、廠房圍護結構形式、工作人數、工作量等內容，通過系統運算得出，廠房1冷負荷指標為238W/m2，廠房2冷負荷指標為231W/m2。即廠房1空調冷負荷總值為3700kW，水系統最大壓損320kPa;廠房2空調冷負荷總值為2400kW，水系統最大壓損380kPa。

3.2 射流機組選型、數量

依據廠房實際空間大小及立柱位置，能夠得到廠房1射流機組射程>22m，廠房2射流機組射程>28m，結合廠房冷、熱負荷指標計算結果與射流機組產品樣本，得到廠房1總風量約60萬m3/h，廠房2總風量約40萬m3/h，其中新風型射流機組風量按總風量10%確定數量，其余為回風型機組。計算方式及機組技術參數如下：

3.3 冷水機組選型、數量

依據廠房1、廠房2冷負荷指標，能夠得到系統冷量值>6100kW。結合水冷式冷水機組樣本參數與螺桿式、離心式冷機的優缺點，本項目選用兩臺離心式冷機與一臺螺桿式冷機為供冷設備。

3.4 冷水泵選型、數量

相比較立式泵和臥式泵，考慮到制冷站內有充足空間做水泵基礎，且臥式泵結構簡單、易于維護，因此本系統選擇臥式水泵。水泵系統為閉式循環二級泵系統：一級泵為母管制，定流量運行，一級泵與冷水機組采用一對一運行模式，每臺冷水機組進水管道設有電動蝶閥并與對應的一級泵連鎖;二級泵采用變頻調速，滿足負荷側的變流量需求（表2）。二次泵流量依據系統冷負荷確定，計算公式如下：

其中，G-系統總流量（kg/h）;Q-系統冷負荷（kW）;Δt-冷凍水供回溫差（℃）;c-冷凍水比熱容[kj/（kg?℃）]。

本項目中，Q值為系統冷量6100kW，冷凍水供回溫差5℃，比熱容取4.2kj/（kg·℃），帶入公式能夠得到系統流量約1100t/h，這個值與表2中二級泵總流量吻合。并且由于二級泵數量為3臺，因此可以不需要設置備用泵[3]。

3.5 冷卻塔選型、數量

本項目冷機內冷卻水設計為循環給水系統，系統的冷水機組、循環水泵與冷卻塔一一對應，同時備用1臺循環水泵。其中，冷卻水塔流量與冷水機組冷卻水量一致，詳細技術參數對比表2與表3。

4 結束語

通過梳理廠房及制冷站設計要點，能夠明確設計方向，找準設計重點;而通過詳細的設計計算分析以及對相關重要設備技術參數的了解，能夠最優選擇與系統相匹配的設備，不會產生設備過載或運行能力不足現象。依據夏季調試運行情況，兩飛機裝配生產線廠房增加中央空調制冷系統運行良好，能夠充分滿足工作區域溫度要求。

參考文獻

[1] 電子工業部第十設計研究院.空氣調節設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995：79.

[2]《動力管道手冊》編寫組編.動力管道手冊[M].北京：機械工業出版社，1994：229.

[3] 周邦寧.中央空調設備選型手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999：361.