北京市某星级商务酒店空调系统设计.docx
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北京市某星级商务酒店空调系统设计
北京市某五星级商务酒店空调系统设计
建筑环境与设备工程专业曹晓飞丁邦伟刘琨明
指导教师王庆永
摘要:
本设计对象为北京市某高级宾馆,设计内容包括:
空调冷热负荷的计算;空调系统的划分与系统方案的确定;空调末端处理设备的选型;风系统的设计、布置与阻力计算;室内送风方式的选定与气流组织的校核;水系统的设计、布置与水力计算、通风分区划分与系统方案的确定;通风空间的排风量、送风量计算;通风系统的设计、布置与阻力计算;风管的布置与水力计算制冷系统的流程和原理,制冷机房内设备的布置和制冷机房内设备间管线的连接。
制冷机房设计的主要工作是根据负荷计算水流量进行冷水机组的选型、水泵的选型、水处理设备的选型及水管管径的确定等内容。
设计中涉及到的各类指标、计算公式与数据参数参照了各类标准与专业课本,设备基本选自实际样本。
关键词:
宾馆空调风系统水系统设计
Beijingfivestarbusinesshotelairconditioningsystemdesign
Architecturalenvironmentandequipmentengineeringmajor
CaoxiaofeiDingbangweiLiukunming
TeacherWangQingyong
Abstract:
Thisdesignobject,aseniorhotelinBeijingdesigncontentsinclude:
coldandheatloadcalculation;Airconditioningsystemtodeterminethedivisionandsystemsolutions;Airterminalhandlingequipmentselection;Thewindsystemdesign,layoutandfrictioncalculation;Indoorairdistributionmodewiththeselectedreu1tsofairfloworganization;Watersystemdesign,layoutandhydrauliccalculation,ventilationzoninganddeterminationofsystemplan;Ventilatedspace,givetheexhaustairvolumecalculation;Ventilationsystemdesign,layoutandfrictioncalculation;Ductarrangementandhydrauliccalculationrefrigerationsystemprocessesandprinciple,thearrangementandrefrigeratorroomequipmentroombetweenthePTRpipelineconnectingequipment.Thecoolingmachinedesignofthemainworkisbasedonloadcalculationflowforwaterchillersselection,pumpselection,watertreatmentequipmentselectionandpipediameterandthewaytodeterminethecontent.
Involvedinthedesignofallkindsofindex,thecalculationformulaandthevariouskindsofstandardreferencedataparameterswithprofessionaltextbooks,equipmentbasicselectedfromactualsamples.
Keywords:
hotelair-conditioningductsystemwatersystemdesign
第一章建筑概况
1.1工程概论
本工程设计对象位于北京市,建筑功能为五星级大酒店,占地面积3421㎡。
建筑面积30010㎡,地上面积23831㎡,地下面积6179㎡。
地下一层,地上十五层。
地上79.9m,地下4.9m。
酒店的建筑如表1.1所示。
表1-1酒店建筑概况表
楼层
层高
主要用途
-1F
4.9
车库,员工餐厅,浴室,泵房,冷站,洗衣房等
1F
4.5
办公,西餐厅及厨房,大堂,酒吧,饼屋,中庭等
2F
4.5
中餐厅,中餐包间,厨房等
3F
4.5
桑拿房,棋牌室,舞厅,KTV等
4F
4.5
桑拿房,会议室,宴会厅等
设备层
2.2
设备间,冷却塔基础(室外裙房顶)等
5F
3.3
健身房,游泳池,台球室,电话机房等
6-14F
3.3
客房(标准层,共9层)
15F
4.5
总统套房
TFs
22.2
水箱间,电梯机房,建筑装饰等
1.2设计内容
设计内容主要包括一到十五层的空调系统设计。
空调采用的主要方式为:
餐厅、大堂吧、精品商店、演艺吧、宴会厅等大空间采用全空气系统;客房、康乐设施、会议室等采用风机盘管加独立新风系统。
第二章空调负荷计算
2.1室内外参数
2.1.1室外气象参数
北京地区经度为北纬39.48°,东经116.28°,海拔高度31.3米,冬季大气压力102573Pa,夏季大气压力99987Pa。
室外气象设计参数如表2-1所示:
表2-1北京市室外计算数
季节
干球温度
湿球温度
相对湿度
平均风速
主导风向
夏季
33.6℃
26.3℃
58%
2.2m/s
NNW
冬季
-9.8℃
--
37%
2.7m/s
SE
2.1.2室内设计参数
根据建筑使用功能分析,空调房间主要分以下类型:
办公、会议室、餐厅、门厅、走道、康乐设施等,下面对各类房间使用特点进行分析,并查措施规范得到室内设计计算参数见表2-2。
办公室:
人员办公场所,属极轻劳动。
室内人员密度不高设备、照明散热量较大。
人员长时间停留,需严格控制温湿度、新风量、声压级。
会议室:
会议场所,属极轻劳动。
室内人员密度较高,人员散热量较大,室内设计计算温度可适当降低。
为保持会场会议效果,需严格控制新风量、声压级。
餐厅:
分大型餐厅和包房,属极轻劳动。
大型餐厅内人员密度较高,人员食物热量较大,湿负荷较大,室内设计计算温度可适当降低。
为保持餐厅与其它房间的压差,防止餐厅气味串入其它房间,可使餐厅内的新风量略小于其它房间的新风量,人员停留时间较短,对声压级要求不高。
包房为人员聚餐场所,为保持优雅环境,则需严格控制温湿度以及声压级。
门厅、走道:
人员短时间停留,路过场所,属轻度劳动。
人员密度很低,人员、设备、照明散热量很低。
可不提供新风。
对温湿度、声压控制要求也可相应降低。
KTV、酒吧、演艺吧:
KTV面积小、数量多,且要求隔音效果好,其人员及设备的发热量较大,室内设计温度可适当降低,为避免相邻房间串声或产生共鸣现象而影响卡拉OK的演绎效果,要严格控制送排风的声压级;演艺吧是人员密集的公共场合,而且人员活动比较剧烈,属于中度劳动,人们呼出的CO2、吸烟所产生的烟气,以及激烈舞动者出汗的汗气及空气中所含的各种尘埃等,新风和排风量都很大。
康乐设施:
对于健身房、台球室、美容美发室、棋牌室,由于人员较多,热湿负荷大。
要求控制室内风速和气流组织;对于桑拿室、更衣室和公共卫生间,要求保持一定的负压,系统的排风量较大。
表2-2空气调节房间室内设计参数
主要房间类型
夏季室内计算参数
冬季室内计算参数
新风量
干球温度(℃)
相对湿度(%)
干球温度(℃)
相对湿度(%)
(m³/p•h)
大堂
25
65
18
50
18
精品商店
25
65
18
50
18
消控
25
65
20
50
18
保安中心
25
65
20
50
18
美容美发
26
60
20
50
30
娱乐门厅
25
65
16
50
18
财务室
25
60
20
50
30
前厅经理
25
60
20
50
30
总台办公室
25
60
20
50
30
酒吧
26
65
20
20
10
饼屋
24
65
20
50
20
大堂吧
25
65
20
50
40
商务中心
25
65
20
50
20
票务中心
25
65
20
50
20
旅行社
25
65
20
50
20
西餐厅
24
65
20
50
40
货物收发
26
60
20
50
20
管理室
25
60
20
50
20
餐厅包厢
24
65
20
50
25
中餐厅
24
65
20
50
25
豪华包厢
24
65
20
50
25
演艺吧
24
65
20
50
18
KTV
26
65
20
50
20
棋牌室
25
65
20
50
40
会议室
25
60
18
50
40
宴会厅
24
65
20
50
25
宴会准备厅
24
65
16
50
25
办公室
25
60
20
50
30
电话机房
25
65
16
50
18
电脑机房
25
65
16
50
18
电视音响控制
25
65
16
50
18
管理办公室
25
60
20
50
30
台球房
25
65
20
50
40
更衣室
26
65
22
50
10
健身房
24
65
20
50
60
游泳池
28
65
28
60
50
客房
25
55
20
50
100
总统套房
25
55
22
50
100
2.2围护结构热工指标
根据建筑结构设计资料所给出的维护结构构造情况,参考《实用供热空调设计手册》和《北京公共建筑节能设计标准》中的围护结构的热工指标,本设计选用的围护结构热工指标见下表:
表2-3建筑结构及热工参数汇总表
围护结构部分
传热系数KW/(m2·K)
外墙
0.57
外窗
玻璃幕墙
0.6
双层铝合金窗
2.7
外门
2.7
屋面
0.51
内墙
0.57
内窗
2.16
内门
3.346
楼板
1.28
2.3冷负荷计算依据及过程
空气调节的意义在于使空气达到所要求的状态,即对某一特定空间内空气的温度、湿度、空气流速及清洁度进行人工调节,以满足人体舒适和工艺生产过程的要求。
现行《采暖通风与空气调节设计规范》规定:
“除方案设计或初步设计阶段可使用冷负荷指标进行必要的估算之外,应对空调区进行逐项逐时的冷负荷计算。
”因此本设计空调区夏季冷负荷计算按不稳定传热分别计算各种热源引起的负荷。
2.3.1空调区的得热量
有以下各项得热量:
(1)通过维护结构传入的热量
(2)透过外窗进入的太阳辐射热量
(3)人体散热量
(4)照明散热量
(5)设备,器具及其他内部热源的散热量
(6)食品或物料的散热量
(7)伴随各种散湿过程产生的潜热量
(8)渗透空气带入室内的热量
空调区的夏季冷负荷,应根据上述各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性,分别进行逐时转化计算,确定出各项冷负荷,而不应该将得热量直接视为冷负荷。
空调区的散湿量由下列各项散湿量构成:
(1)人体散湿量
(2)渗透空气带入室内的湿量
(3)化学反应过程的散湿量
(4)各种潮湿表面、液面或液流的散湿量
(5)食品或其他物料的散湿量
(6)设备散湿量
2.3.2外墙、架空楼板屋面的传热冷负荷
外墙、架空楼板屋面的传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ(W)=KF(tτ-ξ+△-tn)公式(2-1)
式中:
K-传热系数,W/(㎡·℃);
F-计算面积,㎡;
τ-计算时刻,h;
τ-ξ-温度波的作用时刻,即温度波作用于维护结构外侧的时刻,h;
tτ-ξ-作用时刻下的冷负荷计算温度,℃;
△-负荷温度的地点修正值;
tn-室内计算温度,℃。
2.3.3外窗的温差传热冷负荷
通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W)可按下式计算:
Qτ=aKF(tτ+δ-tn)公式(2-2)
式中:
tτ-计算时刻下的冷负荷温度,℃;
δ-地点修正系数;
K-窗玻璃的传热系数,W/(㎡·℃);
F-计算面积,㎡;
a-窗框修正系数。
tn-室内计算温度,℃。
2.3.4外窗的太阳辐射冷负荷
a.外窗无任何遮阳设施的辐射负荷
Qτ=FXgXdJwτ公式(2-3)
式中:
Xg-窗的构造修正系数;
Xd-地点修正系数;
F-计算面积,㎡;
Jwτ-计算时刻下,透过无遮阳设施窗玻璃太阳辐射的冷负荷强度W/㎡。
b.外窗只有内遮阳设施的辐射负荷
Qτ=FXgXdXzJnτ公式(2-4)
式中:
Xz-内遮阳系数;
Jnτ-计算时刻下,透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度W/㎡;
c.外窗只有外遮阳板的辐射负荷
Qτ=[F1Jnτ+(F-F1)Jwτ]XgXd公式(2-5)
式中:
F1-窗口受到太阳照射时的直射面积;
Jwτ-计算时刻下,透过无遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强W/㎡;
d.外窗既有内遮阳设施又有外遮阳板的辐射负荷
Qτ=[F1Jnτ+(F-F1)Jnτ]XgXdXz公式(2-6)
式中:
Jnτ-计算时刻,透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射冷负荷强度W/㎡;
2.3.5内维护结构的传热冷负荷
a.内窗温差传热的冷负荷,当相邻空间通风良好时,内窗温差传热形成的冷负荷可按外窗的温差传热冷负荷计算公式进行计算。
b.当相邻空间通风良好时,内墙或层间楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算:
Q=KF(twp-tn)公式(2-7)
式中:
twp-夏季空调室外计算日平均温度,℃;
2.3.6人体显热冷负荷
人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=φnq1Xτ-t公式(2-8)
式中:
n--计算时刻空调区内的总人数,当缺少数据时,可根据空调区的使用面积按规范给出的人均面积指标推算;
φ--群集系数;
q1--一名成年男子小时显热散热量;
τ--计算时刻,h;
T--人员进入空调区的时刻,h;
τ-T--从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
Xτ-t--τ-T时刻人体显热散热的冷负荷系数。
2.3.7灯具冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷,应根据灯具的种类和安装情况分别计算。
(1)白炽灯散热形成的冷负荷白炽灯散热形成的冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=n1NXτ-t公式(2-9)
式中:
n1--同时使用系数,当缺少数据时,可取0.6-0.8;
N--灯具的安装功率,W,当缺少数据时,可根据空调区的使用面积按规范给出的照明功率密度指标推算;
τ--计算时刻,h;
T--开灯时刻,h;
τ-t--从开灯时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
Xτ-t--τ-t时刻灯具散热的冷负荷系数。
(2)荧光灯散热形成的冷负荷
A.镇流器设在空调区之外的荧光灯
此种情况下的灯具散热形成的冷负荷Qτ(W),计算公式和白炽灯的等同;
B.镇流器设在空调区之内的荧光灯此种情况下的灯具散热形成的冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=1.2n1NXτ-t公式(2-10)
C.暗装在空调房间吊顶玻璃罩之内的荧光灯此种情况下的灯具散热形成的冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=n1n0NXτ-t公式(2-11)
式中:
n0-考虑玻璃反射及罩内通风情况的系数。
当荧光灯罩有小孔,利用自然通风散热
于顶棚之内时,取为0.5-0.6;当荧光灯罩无小孔时,可视顶棚内的通风情况取为0.6-0.8。
2.3.8设备显热冷负荷
确定设备显热散热形成冷负荷的计算过程应分两步进行:
第一步,需正确计算各种情况下的设备散热量,然后才有可能对此散热量进行冷负荷的转化计算。
设备显热散热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=qsXτ-t公式(2-12)
式中:
qs--热源的显热散热量,W;
τ--计算时刻,h;
T--热源投入使用的时刻,h;
τ-t--从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间,h;
Xτ-t--τ-t时刻设备,器具散热的冷负荷系数。
2.3.9食物的显热散热冷荷
进行餐厅冷负荷计算时,需要考虑食物的散热量。
食物的显热散热形成的冷负荷,可按每位就餐客9W考虑。
2.3.10散湿量与潜热冷负荷
(1)人体散湿量
计算时刻的人体散湿量Dτ(kg/h),可按下式计算:
Dτ=0.001φnτg公式(2-13)
式中:
φ-群集系数;
nτ-计算时刻空调区内的总人数;
g-一名成年男子小时散湿量,g/h。
(2)人体散湿形成的潜热冷负荷计算时刻人体散湿形成的潜热冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=φnτq2公式(2-14)
式中:
nτ-计算时刻空调区内的总人数;
φ-群集系数;
q2-一名成年男子小时潜热散热量,W。
(3)餐厅的食物散湿量
计算时刻餐厅的食物散湿量Dτ(kg/h),可按下式计算:
Dτ=0.012φnτ公式(2-15)
式中:
φ-群集系数;
nτ-计算时刻的就餐总人数。
(4)食物散湿形成的潜热冷负荷计算时刻食物散湿形成的潜热冷负荷Qτ(W),可按下式计算:
Qτ=700Dτ公式(2-16)
式中:
Dτ—餐厅的食物散湿量
2.3.11新风负荷
向室内供应新风带入的热量所需的冷量称为新风冷负荷,即将新风由室外状态处理到室内状态所需抵消的冷量。
新风全冷负荷计算公式为:
公式(2-17)式中:
——新风冷负荷(KW);
——新风量,(kg/s);
——夏季室外计算参数下的焓值(kJ/kg);
——室内空气的焓值(kJ/kg)。
2.4房间负荷实例
现以编号为0404的会议室为例来说明本设计负荷计算的过程:
本设计负荷全部采用手算法进行计算。
房间0404的负荷计算资料:
面积为76㎡,功能为会议室。
该房间有内墙传热温差引起的冷负荷,人员散热引起的冷负荷,照明冷负荷,北外墙冷负荷,北外窗瞬时得热冷负荷,北外窗入日射得热引起的冷负荷,屋顶冷负荷,会议室木门传热冷负荷。
北外墙面积为27.36㎡,北外窗面积为8.64㎡,围护结构采用2.2节中所述的材质。
外墙的传热系数为0.57W/㎡•k,外窗的传热系数为2.7W/㎡•k,内遮阳系数0.6,综合遮阳系数(CZ)0.44,有效面积系数(Ca)0.75。
人员密度按照GB50189-2005《公共建筑节能标准》高级办公室的参数取2.5㎡/人,新风量取40m³/人•小时,单位面积照明功率为18W/㎡,人体显热散热冷负荷系数CLQ,照明散热冷负荷系数CLQ,外墙及屋顶冷负荷计算逐时温度(tl),外窗入射得热冷负荷系数(CLQ),均按《实用供热空调设计手册》选取。
群集系数取1。
劳动强度为静坐。
周边有非空调房间,要分析户间传热。
通过以上的数据来逐时计算房间0404的负荷。
最后将各负荷表汇总,得该房间逐时冷负荷。
由此可见,该房间最大负荷出现在下午21:
00,最大负荷为7529W。
各个负荷的详细计算过程,见附表1
2.5手算法冷负荷汇总
通过2.3节所述的公式及方法,使用手算法对该建筑所有房间进行逐时负荷的计算。
将所有房间的最大全冷负荷出现时刻的冷负荷、湿负荷、新风负荷列表,见附表2冷负荷汇总表。
第三章空调方式的确定
3.1空调系统的分类与划分原则
3.1.1空调系统的划分原则
(1)选择空气调节系统方案时,应根据建筑物的用途、规模、使用特点、符合变化情况与参数要求、所在地区气象条件与能源状况等,通过技术经济比较确定;当各空气调节区热湿负荷变化情况相似,宜采用集中控制,各空气调节区温湿度波动不超过允许范围时,可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统。
需分别控制各空气调节区室内参数时,宜采用变风量或风机盘管空气调节系统,不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统;
(2)选择的空调系统方案应能保证室内要求的参数,即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。
(3)综合考虑初投资和运行费用,系统应经济合理;
(4)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响;
(5)尽量减少风管长度和风管重叠,便于施工、管理和测试。
(6)各房间或区的设计参数值和热湿比相接近污染物相同,可以划分成一个全空气系统。
对于定风量单风道系统,还要求工作时间一致,负荷变化规律基本相同。
(7)空调系统应根据建筑内区和外区的划分,分别布置空调系统。
3.1.2空调系统的分类
(1)根据空气处理设备的集中程度分类:
集中式空调系统、半集中式空调系统、分散式空调系统
(2)据负担室内热湿符合所用的介质不同分类:
全空气系统、全水系统、空气-水系统、冷剂系统
(3)根据空调系统使用的空气来源分类:
直流式系统、封闭式系统、回风式系统
a.全空气系统
全空气系统是完全由空气来担负房间的冷热负荷的系统。
一个全空气空调系统通过输送的冷空气向房间提供显热冷量和潜热冷量,其空气的冷却、去湿处理完全集中于空调机房内的空气处理机组来完成,在房间内不再进行补充冷却;而对输送到房间内的空气的加热可在空调机房内完成,也可在各房间内完成。
全空气空调系统的空气处理基本上集中于空调机房内完成,因此常称为集中空调系统。
集中空调系统的机房一般设在空调房间外,如地下室、屋顶间或其他辅助房间,如条件许可的话,机房也可以设在空调房间内。
热源、冷源可以临近空调房间;也可以置于较远距离的地方,通过冷冻水、热水或蒸汽向空调机房输送冷量和热量。
b.风机盘管加新风系统
风机盘管空调系统由于布置灵活,节省建筑空间,各空调房间可独立地通过风量,水量(水温)的调节,改变室内温湿度,当房间无人时可关闭风机盘管机组而不会影响其他房间,节省运行费用,近年来在民用建筑的舒适性空调中得到了广泛的应用。
风机盘管分为普通型和高静压型,使风机盘管的应用更为灵活方便。
在通常的风机盘管加新风系统中,室外空气在新风机组里仅被处理到与室内状态点等焓的机器露点,新风负荷与部分湿负荷由新风系统承担,室内冷、湿负荷与新风部分湿负荷均由风机盘管承担,由于风机盘管处理的负荷较大,进水温度需要较低,风机盘管始终处于湿工况下工作,产生大量凝结水,造成凝结水管路复杂以及凝水盘成为微生物滋生场所的可能。
如果新风承担全部室内
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