学士学位论文--酒店中央空调设计.doc

大连市某酒店中央空调设计Design of Central Air-Conditioning System for A Hotel of Dalian 2013 届 土木工程 系专 业 建筑环境与设备工程学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2013 年 6月 日摘 要本次设计的内容是大连市某四星级酒店中央空调系统设计，该酒店高约40m，是一座综合性建筑物。大楼总建筑面积为26487m2,其中空调面积为19359 m2，酒店主楼地面10层，其中一层为酒店的大堂、包厢,二层为桑拿房，三层为餐厅、娱乐中心，四到十层为客房。首先，确定室、内外参数，根据建筑资料及气象参数，采用冷负荷系数法计算建筑物的热、湿负荷，考虑到建筑物的结构和使用功能方面，在设计空调水系统时，采用风机盘管加独立新风系统。然后，进行风机盘管、新风处理设备、冷冻机组等的选型和风管和水管的水力计算，最后，进行制冷机房的设计，包括冷冻水系统、冷却水系统、补水系统的设计，确定冷水机组的型号、台数以及其他机房辅助设备的型号、台数。毕业设计是教学计划中一个重要的教学环节，是培养我们运用所学的基础理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题能力的一个重要环节。通过设计综合运用和深化所学专业理论知识，培养独立工作能力，分析解决一般工程实际问题的能力，使我们受到工程技术和科学研究的基本训练。关键词：空调系统 冷负荷 水力计算独立新风系统风机盘管AbstractThe content of the design is the design of central air-conditioning system for a Hotel Of Dalian, the height of this building is about 40 meters, which is a synthetic building. The total building area is 26487,and the air-conditioning area is 19359,the building is 10 floors.And the first floor is the hotels lobby and private rooms, the second floor for the sauna, third is dining-room and entertainment centers, the rest floor four to ten layers as the guest room.First,basing at the character of the air-conditioning design in Amuse the city, the cooling load and damp load are calculated by CLC method. As consideration the building structure and its usage, the scheme of air-conditioning system of this building is fan-coil unit with additional individual fresh air unit. Then, the fan-coil, air-conditioning units of fresh air, water-cooling units is selected. And the hydraulic calculation of the air and water system is done. Finally, carry on the design that makes the cold engine room, including the system of frozen water, cool water While, choose refrigerator and other equipment in cold-machine room. While, the summary of the design are made.The design before graduate which train the basic theory and professional knowledge of us and let us to gain the power to analyze actual problem is a great part of the teaching plan. Though this design we get the basic training of the engineering and scientific research.Key words: Air-conditioning system Cooling load Hydraulic calculation Additional fresh air system Fan-coil目 录第1章 前 言1第2章 设计概况2 2.1 工程概况2 2.2 气象参数2 2.2.1 室外计算参数：2 2.2.2 室内气象参数32.3 围护结构热工指标4第3章 负荷计算63.1 冷湿负荷计算依据63.2 夏季空调冷负荷的计算63.2.1 冷负荷计算方法及公式63.2.2 夏季空调房间冷负荷计算实例113.2 夏季各空调房间冷负荷计算结果143.3 冬季空调房间热负荷计算143.3.1 热负荷组成及主要计算公式143.3.2 房间热负荷计算举例163.4 冬季各房间空调房间热负荷计算结果17第4章 空调系统选择及设备选型184.1 空调系统方案的确定184.1.1 空调系统设计方案184.1.2 风机盘管与新风连接方式的比较184.2 风机盘管的选择194.2.1 风机盘管系统风量的计算194.2.2 风机盘管设备选型214.2.3 风机盘管系统的水系统214.3.4 风机盘管机组在使用过程中应该注意的几个问题224.3 新风机组的选择224.3.1 新风量的确定224.3.2 新风机组的布置及选型224.3.3 新风入口注意事项23第5章 房间气流组织校核245.1 气流组织概述245.2 房间气流组织方式245.3 房间气流组织的校核255.3.1 侧送气流组织的计算255.3.2 散流器顶送气流组织校核265.3.3 回风口的选择计算27第6章 水力计算296.1 水管的水力计算296.1.1 水管管材及流速296.1.2 水力计算方法及步骤296.1.3 水管管径的确定296.1.4 阻力的确定296.1.5 水力计算举例306.2 风管的水力计算326.2.1 计算方法326.2.2 风管水力计算举例326.3 冷凝水管的设计33第7章 冷冻机房的设计357.1 机房设备选型357.1.1 冷水机组的选择357.1.2 换热器的选择367.1.3 冷却塔的选择377.1.4 水泵的选择377.2 冷冻机房水力计算417.2.1 沿程阻力417.2.2 局部阻力427.2.3 总阻力427.2.4 水力计算42设计总结43参考文献44致 谢45附 录46附录A 外文翻译46附录B 负荷计算表57附录C 设备选型59附录D 水力计算表61附录E 管段编号图70石家庄铁道大学四放学院毕业设计76石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章 前 言大学四年以来，从基础课开始，我经历了从专业基础课到专业课的系统理论学习，同时从一个本专业的门外汉逐步向掌握基本专业理论知识的现代技术型人员迈进。为了检验四年来的所学理论知识和掌握程度，同时培养理论联系实际工程实践能力和整体思维，我们进行了本次毕业设计。随着国内外经济的迅速发展，高层建筑也随着需要相应的快速发展起来，高层建筑的发展大大促进了建筑技术，其中也包括暖通空调技术的发展。暖通空调能耗占全国总能耗的比例越来越大，因而各国都十分重视空调技术的发展。因此，空调系统的设计和运行调节都须重视空调技术的新技术应用。本次设计题目为“大连市某四星级酒店中央空调设计” 以包厢、客房以及娱乐休闲场所为设计对象，以现行中央空调设计标准为设计标准规范，理论联系实际，尽量使设计符合现场实际，在查阅了大量中外资料、文献和参考手册(书)，并进行了毕业实习的基础上，进行了空调机组的冷热负荷计算，制冷系统的设计计算，水管系统的设计计算，以及相关空调，制冷设备的选型。以设计计算结果及建筑的具体情况为依据，合理布置设备及通风管路，最后绘制出清晰明确的工程图纸。在设计过程中，本人一直本着求实，认真，勤学，勤问的态度，将这次毕业设计视为专业结业的一次大阅兵，尽管不能尽善尽美，但求精益求精。但由于本人水平有限，在设计过程中难免有错误之外，恳请老师和同学指正为谢!第2章 设计概况2.1 工程概况本工程位于大连市，建筑类型为四星级酒店，占地面积2650m2，建筑面积26487m2，地下一层，地上十层，建筑高度40m。地下一层为车库、冷冻机房；地上一层为大堂、KTV包房；地上二层为桑拿包房；地上三层为餐厅、厨房、游泳场、演艺吧、棋牌室、沐足中心等生活娱乐场所；地上四到十层为客房、会议室，其中五到九层为标准层。现为其三层及十层的房间设计中央空调，以给室内人员提供舒适的环境，供冷面积4162平方米。本设计冷热源采用水冷螺杆式冷水机组与换热器相结合的方式，夏季采用冷水机组制冷，冷冻水供回水温度：7-12，冬季则采用市政热水经过换热器采暖，热水供回水温度：60-50。空调的主要方式为风机盘管加独立新风系统。2.2 气象参数2.2.1室外计算参数： 辽宁省大连市位于东京121.63、北纬39，属于寒冷地区。其室外气象参数见下表：表2-1 室外气象参数夏季参数冬季参数室外干球温度28.4室外采暖计算温度-11室外湿球温度25室外空调计算温度-14大气压力Pa99470室外通风计算温度-5日平均温度25.5最冷月相对湿度(%)58室外通风计算温度26平均风速m/s5.8室外平均风速m/s4.3最多风向平均风速m/s7.4最热月相对湿度(%)83大气压力Pa101380注：夏季空调大气透明度等级5级2.2.2 室内气象参数根据建筑使用功能分析，空调房间主要有酒店客房、厨房、餐厅、游泳场、沐足中心及美容美发、桌球棋牌等服务娱乐场所。现对此类房间的使用特点进行分析，其室内设计计算参数列于下表：表2-2 室内计算参数房间类型设计温度相对湿度(%)人员密度(人)设备(W/m2)照明(W/m2)新风量(m3/h人)夏季冬季夏季冬季客房262055502201540走廊261855508050美容美发26206050448.671230桌球中心262060402051820沐足中心262060502051520棋牌娱乐室262065401051520时装精品店26206540551520厕所26205550351530更衣室26246550551530游泳池262465503051830表演准备室262060401051520洗烧部26205555851520厨房26205550851520餐厅26206540130131325自助餐厅26206540501313252.3 围护结构热工指标根据建筑结构设计资料所给出的围护结构构造情况，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如下：(1)外墙：采用加气混凝土砌块(水泥聚苯板)，由外向内依次是20mm厚石灰、水泥、砂、砂浆，200mm厚加气泡沫混凝土，80mm厚水泥聚苯板、玻璃纤维网格布，20mm厚专用饰面砂浆与涂料。传热系数K=0.595W/m2K,延迟时间9.73h，传热衰减0.42。结构图片如下：图2-1 外墙截面图(2)内墙：采用蒸压加气砼砌块墙，由内向外依次为10mm厚聚合物砂浆，100mm厚蒸压加气砼，10mm厚聚合物砂浆。传热系数K=1.449W/m2，延迟时间3.13h，传热衰减0.88。结构图如下：图2-2 内墙截面图(3)外窗：采用PA断桥铝合金辐射率0.25Low-E中空玻璃，各朝向外窗的传热系数如下：3层东西向：氩气12mm传热系数K=1.9W/m2；3层南北向、10层南向：空气9mm传热系数K=2.6 W/m2；10层北向：空气6mm传热系数K=2.9 W/m2；10层东西向：空气12mm传热系数K=2.3 W/m2。选定围护结构材料后，根据窗墙比计算结果，对比规范中的窗墙比限值及其热工性能参数，对所选取的围护结构性能进行校核。窗墙比的计算结果计较和结果见下表：表2-3 围护结构热工参数朝向窗墙比窗墙比限值K限值SW限值3层东0.510.72.00.5/-3层西0.510.72.00.5/-3层南0.370.42.70.7/-3层北0.310.42.70.7/-10层东0.410.52.30.6/-10层西0.410.52.30.6/-10层南0.380.42.70.7/-10层北0.280.33.0-校核结果：窗墙比机器性能参数均满足北京公共建筑节能设计标准中的围护结构的热工指标。第3章 负荷计算3.1冷湿负荷计算依据为了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；为了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主要依据。由于室内外温差和太阳辐射热的作用,通过围护结构传入室内的热量形成的冷负荷与室外气象参数(太阳辐射热、室内外温度)、围护结构和房间的热工性能有关，传入室内的热量并不一定立即成为室内冷负荷。其中对流形成的得热量立即变成室内冷负荷，辐射部分的得热量经过室内围护结构的吸热放热后，有时间的衰减和数量上的延迟。1、空调房间冷负荷包括：(1)由于室内外温差，通过外墙、外窗等围护结构瞬变传导得热形成的冷负荷；(2)由于太阳辐射作用，通过外窗日射得热形成的冷负荷；(3)内围护结构传热形成的冷负荷；(4)新风冷负荷；(5)人体散热、散湿形成的冷负荷；(6)灯光照明形成的冷负荷；(7)其他设备散热形成的冷负荷。在冷负荷的计算方法上，本设计采用谐波反应法。2、空调房间湿负荷包括：(1)人体散湿引起的湿负荷；(2)从房间内液体表面散出的湿负荷；(3)设备散湿引起的湿负荷。根据本建筑的特点，只计算人体散湿引起的湿负荷。3.2 夏季空调冷负荷的计算3.2.1冷负荷计算方法及公式1、外墙传热形成的冷负荷 (3-1)式中，计算时间，h； 围护结构表面受到周期为24h谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构外表面的时间，h； 围护结构传热系数，W/m2K; 围护结构计算面积，m2;作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。2、内围护结构的传热冷负荷(1)当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷可按下式计算： (3-2)(2)当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按下式估算： (3-3)此时取零朝向数据，查得=4。(3)当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算： (3-4)式中，稳态冷负荷，下同，W；夏季空气调节室外计算日平均温度，； 夏季空气调节室内计算温度，； 邻室温升，可根据邻室散热强度采用，。3、外窗瞬变传导得热形成的冷负荷 (3-5)式中，计算时刻下的负荷温差，； 外窗的传热系数； F窗口计算面积，m2。4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷，应根据不同情况分别按下列各式计算：(1)当外窗无任何遮阳设施时 (3-6)式中，计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃窗太阳辐射的冷负荷强度,(W/ m2)； 窗的构造修正系数； 地点修正系数。(2)当外窗只有内遮阳设施时 (3-7)式中，计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃窗太阳辐射的冷负荷强度, (W/ m2)；内遮阳系数。(3)当外窗只有外遮阳板时 (3-8)式中，窗口受到太阳照射时的直射面积； 计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃窗太阳辐射的冷负荷强度, (W/m2)；注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3-6)计算。(4)当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时 (3-9)式中，计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃窗太阳辐射的冷负荷强度, (W/ m2)。注：对于北纬27度以南地区的南窗， 可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3-7)计算。5、人体显热散热形成的冷负荷： (3-10)式中，Q c()人体散热形成的冷负荷 qs不同室温和劳动强度成年男子显热散热量； n室内全部人数； 群集系数； CLQ人体显热散热6、人体潜热散热形成的冷负荷： (3-11)式中，Qc人体潜热散热形成的冷负荷；ql不同室温和劳动强度成年男子潜热散热量； n,同式(3-10)7、灯光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按下列各式计算：(1)白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯 (3-12)(2)镇流器装在空调房间内的荧光灯 (3-13)(3)暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯 (3-14)式中，照明设备的安装功率，kW； 考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.50.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.60.8； 同时使用系数，一般为0.50.8； 开灯时间，h；从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；时间照明散热的冷负荷系数。8、设备冷负荷热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算： (3-15)式中，热源投入使用的时刻，点钟；从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，h；时间设备、器具散热的冷负荷系数； 热源的实际散热量，W。电热、电动设备散热量的计算方法如下：(1)电热设备散热量 (3-16)(2)电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量 (3-17)(3)只有电动机在空调房间内的散热量 (3-18)(4)只有工艺设备在空调房间内的散热量 (3-19)式中，设备的总安装功率，kW； 电动机的效率； 同时使用系数，一般可取0.51.0； 利用系数，一般可取0.70.9； 小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右； 通风保温系数； 输入功率系数。9、新风冷负荷(1)通过外门开启渗入室内空气量(kg/h)，按下式估算： (3-20)式中，小时人流量； 外门开启一次的渗入空气量，m3/h； 夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m3。 (2)通过房间门、窗渗入空气量(kg/h)，按下式估算： (3-21)式中，每小时换气次数； 房间容积，m3。(3)渗透空气的显冷负荷(W)，按下式计算： (3-22)式中，单位时间渗入室内的总空气量，kg/h； 夏季空调室外干球温度，； 室内计算温度，。10、伴随散湿过程的潜热冷负荷(1)人体散湿和潜热冷负荷人体散湿量按下式计算 (3-23)式中，散湿量，kg/h； 一名成年男子的小时散湿量，g/h。人体散湿形成的潜热冷负荷Q(W)，按下式计算： (3-24)式中，一名成年男子小时潜热散热量，W； 群体系数。 (2)渗入空气散湿量及潜热冷负荷 渗透空气带入室内的湿量(kg/h)，按下式计算： (3-25)渗入空气形成的潜热冷负荷(W)，按下式计算： (3-26)式中，室外空气的含湿量，g/kg； 室内空气的含湿量，g/kg； 室外空气的焓，kj/kg； 室内空气的焓，kj/kg。(3)食物散湿量及潜热冷负荷餐厅的食物散湿量(kg/h)，按下式计算： (3-27)式中，就餐总人数。食物散湿量形成的潜热冷负荷()，按下式计算： (3-28)(4)水面蒸发散湿量及潜热冷负荷敞开水面的蒸发散湿量(kg/h)，按下式计算： (3-29)式中，蒸发表面积，m2； 不同水温下的扩散系数； 蒸发表面的空气流速； 相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力； 室内空气的水蒸气分压力； 标准大气压，101325Pa； 当地大气压(Pa)。 3.2.2夏季空调房间冷负荷计算实例现以1003客房3为例，房间面积为30 m2，功能为宾馆客房。南外墙的面积为7.5 m2，南外窗面积为4.5 m2。人员密度取每间客房2人，新风量取80m3 /h，单位面积照明功率为5W/ m2，单位面积设备功率为15W/m2。群集系数取0.93。劳动强度为极轻度劳动。邻室为空调房间，走廊内也装有空调可视为空调房间不用计算户间传热，夏季空调房间处于正压状态不考虑通过窗户缝隙的渗透冷负荷，因此该房间的冷负荷只需考虑通过南外墙、南外窗形成的冷负荷。1、南外墙冷负荷外墙采用加气混凝土砌块(水泥聚苯板)，外墙的传热系数K=0.595W/m2K,延迟时间9.73h，传热衰减0.42，查扰量作用时刻时大连市市南外墙的负荷温差的逐时值，按式(3.1)计算出南外墙的逐时冷负荷，计算结果列于表3-1中。表3-1 南外墙冷负荷(W)时刻78910111213141516171819t-567891010101010988K0.595F7.522.326.731.235.740.144.644.644.644.644.640.235.735.72、南外窗冷负荷3层南外窗采用PA断桥铝合金辐射率0.25Low-E中空玻璃，空气层9mm，传热系数2.6 W/m2K，衰减系数0.997,延迟时间0.335h。(1)瞬变传热得热形成冷负荷表3-2 南外窗顺时传热冷负荷(W)时刻78910111213141516171819t-0.800.91.92.93.84.45.05.45.45.24.84.1K2.6F4.5-9.4010.522.233.944.551.558.563.263.260.856.247.9(2)日射得热形成冷负荷查得各计算时刻的负荷强度，窗的有效面积系数为0.85，玻璃的遮挡系数为0.93，窗户内遮阳系数为0.5。按照式(3.2)计算出南外窗的日射得热冷负荷如表3-3所示。表3-3 南外窗日射得热冷负荷(W)时刻78910111213141516171819JJ.325083131175200201179139103836341F4.5588814723431135635831824818314711173.6(3)人体、设备、新风及灯光冷负荷表3-4 南外窗日射得热冷负荷(W)时刻78910111213141516171819人体193181173168163211211220225229232234237设备25.922.719.41715.432.432.442.149.454.258.361.564新风365365365365365365365365365365365365365灯光72.969.261.954.65143.740.136.432.829.125.5134.8244.1(4)各项逐时冷负荷汇总于下表：表3-5 手算客房1003各项冷负荷汇总(W)时刻78910111213141516171819外墙22.326.731.235.740.144.644.644.644.644.640.235.735.7外窗传热-9.4010.522.233.944.551.558.563.263.260.856.247.9外窗日射57.588.014723331135635831824818314711173.6人体193181173168163211211220225229232234237设备25.922.719.41715.432.432.442.149.454.258.361.564新风365365365365365365365365365365365365365灯光72.969.261.954.65143.740.136.432.829.125.5135244总计72775380889697910971102108510289689299991067以上可知围护结构最大冷符合为1102w，最大冷负荷时刻出现在13：00。利用天正软件计算得到的客房1003各项冷负荷汇总见下表：表3-6 软件计算客房1003各项冷负荷汇总计算时刻78910111213141516171819冷负荷(W)311321394549707889831667524444427520615新风冷负荷(W)365365365365365365365365365365365365365总冷负荷(W)6766867599141072125511971033889809793886981湿负荷(kg/h)0.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.2新风湿负荷(kg/h)0.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.31总湿负荷(kg/h)0.510.510.510.510.510.510.510.510.510.510.510.510.51冷指标(W/m2)12.312.715.621.727.935.232.826.420.717.516.920.624.3续表 3-6计算时刻78910111213141516171819新风冷指标(W/m2)14.414.414.414.414.414.414.414.414.414.414.414.414.4总冷指标(W/m2)26.727.13036.142.449.647.340.835.23231.33538.8总湿指标(kg/m2)0.020.020.020.020.020.020.020.020.020.020.020.020.02由上表可见软件计算得到的冷负荷最大值为1255W,最大冷负荷出现的时刻是12：00，与手算的到结果相差不大，因此本设计中，可以用天正软件的负荷计算器代替人工计算，得到空调区域的设计冷负荷。3.2 夏季各空调房间冷负荷计算结果3层及10层所有空调房间夏季总冷负荷及新风冷负荷见附录B。3.3 冬季空调房间热负荷计算由于冬季室外温度的波动幅度远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热量计算中采用日平均温差的稳态计算法。3.3.1 热负荷组成及主要计算公式空调房间的供暖设计热负荷Q主要包括以下几部分： (3-30)式中，围护结构传热耗热量，W； 冷风渗透耗热量，W； 户间传热量，W；围护结构传热耗热量包括围护结构的基本耗热量和附加耗热量两部分,附加耗热量主要考虑朝向修正，外门附加，高度附加。主要计算公式如下：1、围护结构的基本耗热量 (3-31)式中，围护结构的基本耗热量形成的热负荷(W)； 围护结构的温差修正系数； 围护结构面积(m2)； 围护结构的传热系数W/( m2)； 冬季采暖室内计算温度()； 冬季采暖室外计算温度()。整个供暖房间的基本耗热量，应等于它的围护结构各部分(墙、窗、门、楼板、屋顶、地面等)基本耗热量的总和。即 (3-32)2、围护结构的附加耗热量(1)朝向附加围护结构的朝向不同，传热量不同，它考虑到不同朝向太阳辐射热等因素的影响。因此，在计算建筑热负荷时，应对不同朝向建筑的