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广州某商务酒店中央空调毕业设计

1绪论

1.1课题的背景及目的

随着当代世界科学技术的不断发展和我国社会经济的迅速发展,全国各地都在兴

建高标准的商务酒店。商务酒店的建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术

水平的标志之一,其空气调节方式应能适应商务酒店的功能需求,中央空调系统中大

量采用先进设备和相应配套设备是现代商务酒店建筑创造舒适生活环境所不可缺少的

重要基础设施。良好的空气环境会使商务酒店客人生活舒适,还有工作质量和效率提高,而空气闷热、浑浊则会令工作效率大大降低,因此搞好商务酒店空调设计是至关

重要的。

在现代的商务酒店中,通过采用舒适性空气调节系统,能保证了商务酒店客人在

生活、工作时的舒适性感觉。具体而言,我的设计和研究的目的除了满足室内空气温度、湿度和速度方面等的要求之外,更重要是满足商务酒店客人舒适性方面的要求。1.2课题的内容与要求

本次设计课题是广州某商务酒店空调设计,建筑面积为1160平方米,共五层,主要有餐厅、客房、会议室、服务区等,主要任务有:完成一层到五层的冷负荷、湿负荷计算,其中包括围护结构传热引起的冷负荷、玻璃窗日照得热引起的冷负荷、照明散热引起的冷负荷、人体散热引起的冷负荷、设备散热引起的冷负荷和人体散湿引起的湿负荷;空调系统方案的优化选择及对冷水机组进行经济性分析;对一次回风全空气系统和新风加风机盘管系统进行新风量的合理选择、排风方案的比较和冷量、送风量的计算;室内设备设计选型,其中包括空气处理机组选型、风机盘管选型和新风机组选型;冷水机组的选型、经济及技术比较分析;制冷机房的合理设计;气流组织方案选择及分析,对一层的一次回风全空气系统和二层到五层的会议室新风加风机盘管系统进行散流器的气流组织设计、校核;对一次回风全空气系统和新风系统的风管进行阻力计算和阻力平衡分析、水系统设计,其中包括水管阻力计算及阻力平衡分析等;管道的保温、设备的减噪、防火排烟做简单设计和说明。

室内空调设计时,应按冷热负荷计算方法计算进行围护结构的热工计算,分别计算建筑的冷热负荷,其设计参数详见有关设计手册。

室内设计应包括室内设计参数,室内空调设计方案,设计方案应按照施工图的标准

进行绘制,除满足设计规范外,还应符合施工验收规范的要求,尺寸线应完整、闭合。

1

设计应按照设计规范的要求,结合工程实际的需要,考虑防排烟、消防问题,在选择系统和设备时,还应综合考虑当地环保、节能的具体要求。

应进行相关方案的对比,得出对比结论。

1.3课题的研究方法

负荷计算方法:建筑物的设计冷负荷和湿负荷是选择设备的主要依据之一,所以应该正确地计算建筑冷负荷和湿负荷,这对整个建筑空气调节系统的设计十分重要。空气调节系统的房间的夏季冷负荷,应根据房间的蓄热特性以及各项得热量的种类和性质,分别进行计算。通过围护结构进入室内的不稳定传热量、透过外窗进入室内的太阳辐射热量、人员散热量以及非全天使用的设备、照明灯具的散热量等形成的冷负荷,应该按不稳定传热方法计算确定;还有不应该把上述得热量的逐时值直接作为各相应时刻冷负荷的即时值。

解决新风问题的办法:商务酒店中客人在这种环境中生活和工作时,室内空气品质对客人的健康有着密切的关系。不良的空气品质容易导致人群患“病态建筑综合症”。提供足够的新风,可以改善空气品质。但是又考虑到能源方面的节约,所以在合适的情况应采用一部分新鲜空气和室内回风混合处理后,再送入室内消除室内的冷热负荷。

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2设计基础资料

2.1工程概况

本建筑物为广州地区某酒店,建筑面积约为1160平方米,共五层。主要有餐厅、客房、会议室。建筑层高:一层层高4.8米,其余层高3.6米。外窗及门高:窗高统一1800mm,宽度详见平面图,窗台高统一900 mm,外门2500mm,内门2000mm。

2.2建筑基础资料

外墙材料与构造(自外至内):240mm页岩烧结多孔承重砖墙K240=1.623W/m2·℃,取2%的销键作用的影响,则:K240=1.623 W/m2·℃×1.02=1.65 W/m2·℃;

内墙材料与构造:20 mm水泥砂浆+240 mm砖墙+ 20mm水泥砂浆,K=1.974W/(m2.K);

屋面材料与构造:内粉刷(20mm)+钢筋混凝土(35mm)+水泥砂浆(20mm)+隔气层(5mm)+水泥膨胀珍珠岩350(200mm)+水泥砂浆(20mm)+卷材防水(5mm)+砾砂外表层(5mm),K=0.49W/(m2.K);

楼板材料与构造:7mm五夹板+370mm热流向下(水平、倾斜)60mm以上+80mm 钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石,K=0.508 W/(m2·K);

外窗材料与构造:PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型,传热系数2.444 W/(m2.K)自身遮阳系数0.55,内遮阳系数0.60;

内窗材料:双层铝合金中空玻璃窗,K=3.201 W/(m2·K);

外门材料:节能外门,传热系数3.02 W/(m2.K);

内门材料:木框夹板门,传热系数2.504 W/(m2.K);

玻璃幕墙:6钢+9A+6钢,12mm平板玻璃+12mm热流水平+12mm平板玻璃K=2.510W/(m2·K);

另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。

2.3 气象参数

2.3.1室外气象参数

夏季室外计算干球温度为33.5℃,夏季室外计算湿球温度为27.7℃,夏季大气压100450Pa 大气透明度等级5,夏季平均风速1.8 m/s[1,2,3]。

2.3.2 室内设计参数

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表2-1室内设计参数表

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3负荷计算

3.1冷负荷和湿负荷的概念

为连续保持空调房间恒温、恒湿,在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷;为维持室内相对湿度恒定需从房间去除的湿量称为湿负荷。房间冷、湿负荷也是确定空调系统送风量及各种设备容量的依据[1,2,6,7]。

冷负荷主要由以下几种:

1、外墙及屋面瞬变传热引起的冷负荷;

2、玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷;

3、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷;

4、照明散热引起的冷负荷;

5、人体散热引起的冷负荷;

6、设备散热引起的冷负荷;

湿负荷主要有以下几种:

1、人体散湿;

3.2外墙瞬变传热引起的冷负荷

LQ=FK(t l+t d-t n) (3.1)式中:LQ——外墙传热引起的冷负荷,W;

F——外墙的计算面积,m2;

K——外墙传热系数,W/(m2·℃);

t n——室内设计温度,℃;

t l——外墙的冷负荷计算温度逐时值,℃;

t d——外墙冷负荷计算温度地点修正值,℃;

3.3 屋顶瞬变传热引起的冷负荷

LQ=FK(t l+t d-t n) (3.2)式中:LQ——屋顶传热引起的冷负荷,W;

F——屋顶的计算面积,m2;

K——屋顶传热系数,W/(m2·℃);

t n——室内设计温度,℃;

t l——屋顶的冷负荷计算温度逐时值,℃;

5

t d——屋顶冷负荷计算温度地点修正值,℃;

3.4内围护结构引起的冷负荷

LQ=FK(t o,m+Δt a-t n) (3.3)式中:LQ——内围护结构传热引起的冷负荷,W;

F——内围护结构的计算面积,m2;

K——内围护结构传热系数,W/(m2·℃);

t o,m——夏季空调室外计算平均温度,℃;

Δt a——附加温升,℃,取邻室平均温度与室外平均温度的差值;

t n——室内设计温度,℃;

3.5外窗玻璃瞬变传热引起的冷负荷

LQ=kFK(t l+t d-t n) (3.4)式中:LQ——外窗玻璃瞬变传热引起的冷负荷,W;

F——窗口的计算面积,m2;

k——外窗传热系数修正值;

K——玻璃窗的传热系数,W/(m2·℃);

t n——室内设计温度,℃;

t l——玻璃窗冷负荷温度的逐时值,℃;

t d——外窗冷负荷计算温度地点修正值,℃;

3.6照明散热引起的冷负荷

LQ=F*C LQ*q (3.5)式中:LQ——照明设备散热引起的冷负荷,W;

F——室内建筑面积,m2;

C LQ——照明散热冷负荷系数;

q——室内照明单位面积负荷,W/m2;

3.7人体散热引起的冷负荷

LQ=nφ(q s C LQ+q l) (3.6)式中:LQ——人体散热引起的冷负荷,W;

q s——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W;

q l——不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量,W;

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n——室内全部人数;

φ——群集系数;

C LQ——人体显热散热冷负荷系数;

3.8设备显热散热引起的冷负荷

LQ=Q S*C LQ(3.7)式中:LQ——设备散热引起的冷负荷,W;

Q S——设备实际显热散热量,W;

C LQ——设备散热冷负荷系数;

3.9人体散湿引起的湿负荷

W r=0.001nφw(3.8)式中:W r——人体的湿负荷,kg/h;

n——室内全部人数;

φ——群集系数;

w——每名成年男子的散湿量,g∕h;

3.10由鸿业软件计算负荷

房间编号:一层北边的餐厅为1001号,南边的餐厅为1002号,开放式商店、休息厅和大厅为1003号;二层房间按逆时针编号,从靠近北边的杂物房的客房编号为2001开始,一直编号到2020,其中2011为新风机房:三层到五层的房间同二层房间编号一样。负荷计算如表3-1,3-2,3-3,由于二、三、四层负荷一样,所以只计算一层、二层和五层的负荷就可以了,具体见附录A[4,5]。

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4空调系统方案的选择

空气调节系统一般由空气处理设备和空气、水输送管道以及制冷机组等所组成。根据需要,空气调节系统有多种不同形式。在工程上考虑到建筑物的用途、规模和性质,热湿负荷的特点,温湿度调节和控制的要求,制冷机房的面积和位置,初投资和运行维修费用等诸多因素,应选择合理的空气调节系统系统[2,6,7]。

4.1 按空气处理设备的设置情况分类

4.1.1 集中系统

是指系统的所有空气处理设备(风机、冷却器、加温器、过滤器)都集中设在一个空调机房的空气调节系统。

4.1.2 半集中系统

除了集中空调机房外,半集中系统还设有分散在被调房间的二次设备,多设有冷热交换装置,它的功能主要是在空气进入被调房间前,对来自集中处理设备的空气进一步补充处理,如独立新风加风机盘管系统。

4.1.3 分散系统

是指把冷热源和空气处理输送设备集中设在一个箱体内形成一个紧凑的空气调节系统。

4.2 按负担室内负荷所用介质种类分类

4.2.1 全空气系统

是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空气调节系统。此种空气调节系统适用于较大的空间,使用风量较大,要有较大的风道或较高的风速,但是会产生噪音问题。

4.2.2 全水系统

是指空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担的空气调节系统。因为水的比热比空气大,所以要处理相同负荷时,水系统所需的管道占空间比全空气系统减小了许多。但水只能来消除余热余湿量,并不能解决房间的通气问题。所以全水系统只适用于小空间人流密度也不大,要求室内品质不高的场所。

4.2.3 空气—水系统

是指由水和空气共同承担空调房间负荷的空气调节系统,即可以用占用少量空间水

系统来承担室内负荷,是现在大型建筑广泛采用的空气调节系统。

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4.3 按集中式空调系统处理的空气来分类

4.3.1 封闭式系统

这种空气调节系统所处理的空气全部来自空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气。这种空气调节系统冷热量消耗最省,但是卫生效果最差。

4.3.2 直流式系统

这种空气调节系统其所处理的空气全部都是来自室外,室外空气经处理后送入室内,然后全部排出室外。这种空气调节系统能量消耗较大,但是卫生效果较好。

4.3.3 混合式系统

这种空气调节系统是上述两种系统的混合,处理的空气来源为部分回风加部分新风。此系统既能满足卫生要求,由经济合理,故应用广泛。

4.4 按送风管风速来分类

4.4.1 低速系统

是指主风管风速低于15 m/s的空气调节系统,对于公用和民用建筑住风管风速不超过10m/s。

4.4.2 高速系统

是指主风管风速高于15 m/s的空气调节系统,对于公用和民用建筑住风管风速一般超过10m/s。

4.5 集中系统按送风量是否有变化来分类

4.5.1 定风量系统

是指送风量不变的集中式空气调节系统。

4.5.2 变风量系统

是指风量随室内负荷变化而变化的集中式空气调节系统。

4.6 按送风管数目来分类

4.6.1 单风管系统

是指仅有一个送风管的空气调节系统,夏天送冷风,冬天送热风。

4.6.2 双风管系统

是指空气经处理后分别用两个风管送出的空气调节系统。

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表4-1各种空气调节系统比较

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4.7空调系统方案的确定

根据设计要求和建筑物的特点,及其的作用,选用了一次回风的全空气系统和风机盘管加新风系统。由于本建筑物的一层为餐厅、开放式商店、休息厅和大厅,空间大,人流密度大,空气要求质量高,所以采用一次回风的全空气系统。二层到五层的客房和服务室的人员少,空间小,需要新风量不大,而新风管与风机盘管的送风口可以一同从房间门顶将风吹出去使风贴房顶射流,这种气流组织较好,完全可以满足这种小房间的要求,而且根据各种手册中的校核可知这种气流组织形式较好,可使室内10

各种的气流均匀。二层到五层的会议室空间大,人员数量多,但不是经常使用,所以应该单独设置系统,考虑各种因素,可以选择新风管串接风机盘管的系统。

4.8经济性分析

由于设备的选型涉及投资问题,还有运行费用,在本设计中,根据现场条件,对各种可能的方案进行了认真的分析和比较

水冷制冷机组与风冷制机组的技术经济比较:

水冷制冷机组初投资大,运行费用高,系统复杂,管理麻烦;风冷制冷机组初投资小,运行费用低,系统简单,管理方便。

由于建筑规模较小,没有地下室,综合各种因素,选择风冷制冷机组,经济费用低。

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5风量和冷量计算

5.1一次回风系统

5.1.1 新风量的确定

一般空调系统中新风量的确定要遵循一下三个原则

a.补充局部排风的排风量

房间设有机械排风时,新风量应能补充这部分排放量

b.保证空调房间正压要求的正压风量

空调房间相对于室外保持正压是为了防止室外空气渗入空调房间内,干扰室内空调参数。空调房间正压值按规范规定不应大于50Pa。通常保持正压值在5-10Pa即可。

c. 卫生标准要求的风量

根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定,民用建筑中人员所需最小新风量按国家现行卫生标准确定;工业建筑中应保证每人不小于30m3/h的新风量[1,2]。

5.1.2 送风温差的确定

空调系统夏季送风温差,应根据风口类型、安装高度和气流射程长度以及是否贴附等因素确定。舒适性空调,送风高度小于或等于5m时,不宜大于10℃,送风高度大于5m时,不宜大于15℃。工艺性空调,按下表采用[1,2]。

表5-1送风温差

室温允许波动范围/℃送风温差/℃换气次数/(次/h)

>±1.0 ≤15

±1.0 6~10 5(高大房间除外)

±0.5 3~6 8

±(0.1-0.5) 2~3 12(工作时间不送风除外)一层餐厅、开放式商店、休息厅和大厅的一次回风系统采用的送风温差为6℃.

5.1.3 夏季一次回风空调系统计算

一次回风的夏季空气处理过程在h-d图上的表示如图5-1。

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图5-1 一次回风夏季处理过程

夏季处理过程的计算步骤如下所述:

①根据室内冷负荷Q及湿负荷W,求热湿比ε。在h-d图上过室内状态

点N画出过程线ε。根据所取的送风温差画出等温线,该线与过程线交于送风状态点O。过O点作等含湿线与90%~95%的相对湿度线交于点L。

②求系统总送风量:

G=Q

(5.1)

?N??O

③根据新风量确定原则,求出最小新风量G W

④求回风量:

G h=G-G W (5.2)

⑤计算或作图求出混合点C点,此点在W点与N点的连线上

⑥求空调机组的总耗冷量:

Q=G(h C-h L) (5.3)5.2新风加风机盘管系统

新风加风机盘管系统空调房间内属于半集中式空调系统。风机盘管直接设置在空调房间内,对室内回风进行处理;新风则由新风机组集中处理后通过新风管送入室内。系统的冷量由空气和水共同承担,所以属于空气-水系统。它以投资少、使用灵活等优

点,被广泛应用于各种建筑之中,尤其是酒店、办公楼等建筑[1,2]。

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5.2.1 系统特点

①具有个别控制的优越性,使得各空调房间互不干扰。风机盘管机组的风机速度可分为高、中、低三档;水路系统采用自动控制温度调节器等,可以灵活地调节个房间的温度;室内无人时机组可停止,节省运行费用,节能效果好[1]。

②与集中式空调系统相比,不需要回风管,节省建筑空间。

③机组部件多为装配式,定型化、规格化程度高,便于用户选择和安装。

④只需新风空调机房,机房面积小。

⑤因机组在室内,有时与建筑布局产生矛盾,需要建筑上的协调与配合。

⑥机组分散布置,维修管理工作量大。

⑦靠风机盘管机组方式本身解决新风量是困难的。

5.2.2 新风加风机盘管系统的空气处理过程与计算方法

a. 新风与风机盘管送风相混合

新风加风机盘管系统的夏季空气处理过程在h-d图上的表示如图5-2。

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图5-2新风与风机盘管送风相混合夏季处理过程

夏季处理过程的计算步骤如下所述:

①新风处理到L点,风机盘管处理到M点,混合后到O点送入房间。

②求系统总送风量,见式(5.1)。

③根据新风量确定原则,求出最小新风量G W

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④求风机盘管的风量:

G F=G-G W (5.4)

⑤求风机盘管承担的冷量:

Q F=G(h N-h M) (5.5)⑥求新风机组承担的冷量:

Q W=G(h W-h L) (5.6)b. 新风与风机盘管回风相混合

新风加风机盘管系统的夏季空气处理过程在h-d图上的表示如图5-3。

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图5-3新风与风机盘管回风相混合夏季处理过程

夏季处理过程的计算步骤如下所述:

①新风处理到L点与回风混合至C点,经风机盘管处理到O点送入室内

②求系统总送风量,见式(5.1)。

③根据新风量确定原则,求出最小新风量G W

④求风机盘管的风量:

G F=G (5.7)

⑤求风机盘管承担的冷量:

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Q F=G(h C-h M) (5.8)

⑥求新风机组承担的冷量,见式(5.6)。

5.3排风方案

虽然一层餐厅、开放式商店、休息厅和大厅的门窗数量多,可以通过门窗来渗透排风,但是新风量太大,自然排风过少,会使得房间正压过大、人体不舒服,所以应该设置机械排风,排风量约为新风量的90%,使得房间正压适中;至于二层到五层的客房,由于房间内有卫生间,且客房经常关闭,所以需要设置排风装置,以便排除卫生间内产生的气味及洗浴后产生的湿气,考虑到每两个客房之间有风管井,所以可以在每个客房卫生间处安装一个排风扇,把卫生间的空气通过管径排出去;由于会议室单独设计空调系统,所以会议室可以设置热回收的排风系统,节省能源[9]。

5.4系统的风量和冷量计算

每个楼层的风量、冷量通过天正暖通软件计算,如下表4-2所示[8]:

表5-3各层的风量、冷量计算

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