1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计北京理工大学珠海学院汕头某酒店空调与热水系统设计汕头市某酒店空调与热水系统设计摘 要本设计为广东省汕头市酒店的空调与热水系统设计。拟为酒店安装配置节能、健康、舒适的空调系统以及热水系统来满足人们对住宿的要求，提供良好休息与生活环境。在本设计中，涉及酒店1-6层，总建筑面积5992，层高18m。要求酒店夏季供冷，24小时提供热水。在负荷计算的基础上，我们采取的方案是风机盘管加新风系统，在酒店的每一层放置新风机，划分为每一层一个系统，可以独立控制，占面积少，还能集中供冷。设计内容包括：绘制建筑平面图；计算冷负荷；相关设备的选型；设计风管系统；设计水系统；
2、计算热水系统的负荷；热水量的计算；集热面积的计算；管路设计；管道流量的计算；储水箱设计；以及各类附件设计等。关键字：空调设计；风机盘管；新风系统；热水系统；Air conditioning and hot water system design of a hotel in ShantouAbstractThis design is the air conditioning and hot water system design of Shantou hotel in Guangdong Province. It is planned to install energy-saving, heal
3、thy and comfortable air conditioning system for the hotel to meet peoples pursuit of external accommodation and provide a good rest and living environment.In this design, 1-6 floors of the hotel are involved, with a total construction area of 5992 m2 and a floor height of 18m. The hotel is required
4、to provide cooling in summer and hot water 24 hours.On the basis of load calculation, Our plan is fan coil plus fresh air system, Fresh air fans are placed on each floor of the hotel, It is divided into one system at each level, it can be controlled independently, occupies less area, and can supply
5、cooling centrally. The design includes: Draw the building plan; calculate the cooling load; select the relevant equipment; design the air duct system; design the water system; calculate the load of the hot water system; calculate the hot water volume; calculate the heat collection area; design the p
6、ipeline; calculate the pipe flow; design the water storage tank; and design all kinds of accessories.Keywords: Air conditioning design; Fan coil; Fresh air system; Hot water system目录1绪论11.1什么是空调11.2空调系统的发展11.3太阳能22建筑及所处地资料32.1气象参数32.2建筑概况及工况设定32.3初步方案63负荷计算73.1空调系统的负荷计算73.2冷负荷计算83.2.1 计算的依据83.2.2 冷负
7、荷的计算过程及结果123.2.3 酒店房间负荷计算144空气的处理方案174.1方案的对比174.2空调系统的确定185设备的选型195.1空气处理的过程195.1.1风机盘管加新风系统195.1.2 送风量的计算205.2酒店风机盘管的选型215.3酒店新风机组的选型226新风系统246.1 选择通风管道246.2气流组织的设计246.3管径及尺寸的计算246.4风管水力计算257酒店水系统设计以及计算287.1对比各种空调水系统优缺点287.2冷冻水系统形式的确定297.3冷冻水管的水力计算297.4冷凝水管357.5水泵选型以及相对应的计算368冷源和设备的选型378.1冷水机组的选型3
8、78.1.1冷源的特点以及种类378.1.2机组选型378.2 冷却塔的选型计算389.管道的防腐以及保温3910.太阳能热水系统4011.热水系统的原理介绍4111.1何为自然循环4111.2何为强制循环4111.3何为直流式循环4112.酒店太阳能热水系统4212.1设计要求4212.2酒店地处以及各类参数4212.3设计方案以及运行原理4312.3.1设计方案4312.3.2运行原理4312.4热水系统负荷计算4512.4.1太阳能热水系统的日耗热量以及热水量计算4512.4.2小时耗热量以及热水量的计算4512.5设计计算4612.5.1太阳能集热面积4612.5.2太阳能集热器安装定
9、位4612.5.3储水箱设计4712.6辅助热源4812.7管路流量计算4812.8管道设计4912.9附件设计4913.总结50参考文献51致谢52附录531绪论1.1什么是空调空调又名为空气调节器是指对所处建筑的温度，湿度等进行调节，以符合人们对空气的要求【1】。空调系统的组成一般包括：主机，风机，水泵，冷却塔，风管系统，水管系统等，一般配备末端装置来负责利用冷量进行对空气的处理。以满足人们对人体舒适的各类要求等。1.2空调系统的发展其实早期并没有空调的存在，然而在20世纪70年代，美国爆发十分罕见的干旱天气，为了解决这一类天气所带来的的各种不便，人们急中生智，研制出冷水机组，冷却塔则是用
10、空气散热代替，解决了当时的燃眉之急。随着空调的不断发展，对空调的改进也有了非常大的提升，美国也改进成为有风管的中央系统，并得到了经销商的大力支持。其实，Wrac是最有性价比的一个系统，很容易购买得到，也便于自行安装。随后，各项技术也被引进至中国，是与中国公司组成的合资公司来进行的，主要元件包括各种压缩机，电机，风机等。也就是在90年代，中国也从世界各个大国中引进更加先进的技术，并与许多大公司达成合作。如今的中国是一个强大的国家，发展更高效更节能的空调也是指日可待。曾经，日本是空调的出口国，但是现如今，中国已经成为最大的空调出口国，2020年3月中国出口的机组总数为700万台，日本已经慢慢地失去
11、最大出口国的地位。从现代的发展方向来看，制造的是更加节能、环保、高效的空调才是最主要的研究方向以及目的。1.3太阳能太阳能是一种用之不竭环保能源，出现在人类各个领域的能源利用行列。现代社会，人们的生活和发展都与能源息息相关，可以说人类是离不开能源。但随着能源逐渐紧缺，人们必须合理的利用资源。并且常规能源是有限的，能源的储存量不断减少，可见在不久的将来将被消耗殆尽，全球将陷入能源危机【2】。下面列出太阳能以及常规能源的对比以及太阳能热水器，归纳至表1-1，1-2：表1-1 太阳能的优点能源形式优点缺点太阳能太阳能的能量巨大，是可再生能源，也是最安全可靠的能源。它不受开采、运输和储存条件的限制，开
12、发和利用能够全面保持自然平衡，它是完全洁净的能源，不排放任何污染气体和有害物质太阳能是不稳定的，会随着天气的影响而影响。太阳能具有分散性，虽然太阳辐射总量很大，但是极具分散常规能源现常规能源的开采技术成熟，使用普遍，产能较大，比较能满足人们的需求常规能源的资源有限，不可能无限制的开采下去，并且常规能源的开采成本较高。还有最重要的就是使用常规能源会污染大气环境表1-2 太阳能热水器的优缺点优点缺点使用太阳能加热水，环保无害，有阳光就可以正常工作需要长时间的日晒才能把水加热，不能持续二十四小时提供热水水被加热后，经过排污净化后，再输送给使用者，洁净安全在阴天等无阳光的天气，太阳能热水器的制热效果会
13、变得较差不会有燃气泄露、漏电、中毒、失火等风险，安全性高太阳能热水器通常安装在楼顶，安装较复杂2建筑及所处地资料本次设计的建筑主体为汕头酒店，位于广东省，汕头是一座拥有内海湾的城市。其濒临南海，华侨众多，经济外向，文化传统独特。汕头市拥有2198.7平方公里的面积，常住人口为563.85万人。其范围是东经11614至11719，北纬2302至2338。2.1气象参数表2-1 汕头市室外气象参数夏季空调室外干球温度 夏季空调室外湿球温度 夏季空调日平均温度32.8027.7029.80夏季室外平均风速（m/s)夏季空调大气透明度等级夏季大气压(Pa)2.5051005502.2建筑概况及工况设定
14、本次设计研究对象是广东省汕头市酒店，共6层楼。一层为商业区，其余为住房区，层高3.0m，整栋办公楼建筑面积为5992m2。该建筑物相关资料如下：（a）屋面表2-2 汕头市屋面热工性能表材料厚度mm导热系数（W/ m2K）传热系数（m2K/W）水泥砂浆150.931.22细石混凝土301.74白灰砂浆100.81石灰,水泥,砂,砂浆250.87钢筋混凝土1001.74（b）外墙表2-3 汕头市外墙热工性能表材料厚度mm导热系数（W/ m2K）传热系数（m2K/W）外墙面砖1.35保温砂浆200.29钢筋混凝土2001.74石灰,水泥,砂,砂浆200.87（c）外窗外窗属于铝合金无色透明中空玻璃
15、传热系数：k3.50 W/m2k；（d）外门酒店一层的外门为玻璃门，无框单层玻璃门 ，传热系数：k6.50 W/m2k；（e）内门酒店的内门为木框单层实体门，传热系数：k3.50 W/m2k；（f）楼板底部自然通风的楼板，传热系数：k=1.05 W/m2k；（g）内墙 表2-4 汕头市内墙热工性能表材料厚度mm导热系数（W/ m2K）传热系数（m2K/W）保温砂浆200.292.43白灰砂浆200.81钢筋混凝土2001.74（h）照明室内明装荧光灯，功率200W ；（i）其他电热设备2kw；图2-1 1层平面图 图2-2 2至4层平面图 图2-3 5至6层平面图 2.3初步方案酒店的空调设
16、计必须是以节能和经济为最终目的，初步考虑为设计酒店的空调系统为风机盘管加新风系统，每个空调的使用时间定为24个小时，但并不是说每个空调的运转时间就为24个小时，我们要从实际出发，只要是房间内有客人，空调就处于运转状态。每一层配置一个新风机，划分为每一层一个系统，处于同层的新风就由同一个新风机组来送。为了让房间内的风流通，使新风可以源源不断的进入房间，在房间我们设置排气扇使之形成对流，能更好的流通。3负荷计算3.1空调系统的负荷计算其实起初在设计工作中，负荷计算都是利用公式进行逐步的手算，但现在科技进步，我们逐渐可以利用电脑上的软件来进行计算，使计算更为精准，也节省了更多的时间，冷负荷计算法就是
17、常采用的方法。其实冷负荷简单的理解就是一种冷量，这种冷量是用来调节并保持房间中的环境温度，使房间处于一个舒适的状态。顾名思义，湿负荷就是一种用来维持房间相对湿度的一种负荷。知道了这两种负荷的数据，并可以利用这些数据进行接下来的设计，满足房间的空气需求。13在夏季，房间处于空调打开状态下计算的热量，由下表3-1来确定：表3-1热湿量类别内容热量通过围护结构传入的热量透过外窗进入的太阳辐射热量人体散热量照明散热量设备散热量湿量人体散湿量潮湿表面散湿量设备散湿量室内空调设计参数：其实在设计空调系统时，是以人为准的，一切从人的舒适度出发，再者才是节能经济等问题。我们在确定了室内的具体参数时，下一步是根
18、据用途来选取各种参数，即保证舒适，有保证节能经济。参数如表3-2.表3-2 酒店房间设计参数面积25.19m2高度3.00m室内温度28.0相对湿度60%人体2人照明200W设备2000W新风100.00m/h3.2冷负荷计算3.2.1 计算的依据（a）冷负荷（围护结构传热）屋面和墙瞬变传热而产生的冷负荷计算方式如下：（b）冷负荷（内维护结构）当一间房间开启空调，另一间房间未开启空调时，会通过墙、门、窗等等来产生冷负荷，我们按照3的温差来计算：（c） 冷负荷（玻璃窗瞬变传热）当室内开启空调，与室外就会存在一定的温差，玻璃窗瞬变传热产生的冷负荷可按照如下公式来进行计算：（d）冷负荷（窗日射得热）
19、窗日射得热产生的冷负荷可以按照如下公式来计算：（e）冷负荷（设备散热）当设备开始运作时，就会产生热量，以及自身显热的冷负荷，可以按照如下公式计算：电子设备：（f）冷负荷（照明散热）当打开灯光进行照明时会产生热量，并且散热量始终不变并不会随着时间的改变而改变，照明散热产生的冷负荷可按照如下公式进行计算：（g）冷负荷（人体散热） 人体也会散热，这也会产生冷负荷，可按照如下公式进行计算： （h）夏季空调新风冷负荷3.2.2 冷负荷的计算过程及结果按照酒店二层的1号客房来进行计算，该房间的面积为25.19m2,高3米，室内的设计温度为28，可居住的人数为两人，照明总瓦数为200w，设备是2000w，房
20、间的相对湿度为60%，以及所需要的新风量为100m3/h。 图3-1 客房平面图时间891011121314151617181920东内墙负荷值339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1339.1北外墙负荷值108.8107.4107.4106103.2101.8100.49997.597.597.597.597.5北外窗负荷值116.2165.4206.6237.7261.1267.8262.5239.4199.4234.6234.864.355.8西外墙负荷值310.6308.2305.9301.1296.329
21、1.5286.7279.6274.8270267.6265.2262.9南内墙负荷值192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3192.3南内门负荷值155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6155.6人体显热5.2103.9110.4113115.5116.8119.4120.7120.7122123.3124.667.5全热124222.7229.2231.8234.4235.7238.3239.6239.6240.9242.2243.5
22、186.4湿负荷0.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.180.18新风显热285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7285.7全热926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9926.9湿负荷0.90.90.90.90.90.90.90.90.90.90.90.90.9照明负荷值19.2128.6136.3142.1145.9151.7155.5159.4161.3165.1167170.9
23、172.8设备负荷值38.4158.4220.8264297.6326.4345.6364.8379.2388.8288230.4187.2总计负荷值2623.083095.283217.283296.383354.683392.383409.083403.183373.183419.583321.083097.082930.78表3-3 1号客房各项逐时相加冷负荷（单位：W）酒店的其他客房设计计算方法大致一样。3.2.3 酒店房间负荷计算酒店一层是商业层，酒店2至6层均为住宿层，其中2-4层布局相同，5-6层布局相同。我们以2层为例，其余楼层参照2层设计参数。表3-4 酒店第二层夏季负荷汇总
24、房间房间面积工程负荷最大值时刻(14点)的各项负荷值总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/h1客房25.193203.9926.91.070.9127.236.80.041002客房25.193364.5926.91.070.9133.636.80.041003电梯间31.662001.700063.20004客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.041005客房24.483399.7926.91.070.9138.937.90.041006客房24.483240.6926
25、91.070.9132.437.90.041007客房24.483157.1926.91.070.912937.90.041008客房24.483399.7926.91.070.9138.937.90.041009客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410010客房24.483157.1926.91.070.912937.90.0410011客房24.483399.7926.91.070.9138.937.90.0410012客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410013客房24.483157.1926.91.07
26、0.912937.90.0410014客房24.483399.3926.91.070.9138.937.90.0410015客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410016客房24.483157.1926.91.070.912937.90.0410017客房24.483400926.91.070.9138.937.90.0410018客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410019客房24.483157.1926.91.070.912937.90.0410020客房24.483399.7926.91.070.9138.
27、937.90.0410021客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410022客房24.483157.1926.91.070.912937.90.0410023客房24.483399.7926.91.070.9138.937.90.0410024客房24.483240.6926.91.070.9132.437.90.0410025客房24.483157.1926.91.070.912937.90.0410026客房24.483399.7926.91.070.9138.937.90.0410027客房28.193322.6926.91.070.9117.932
28、90.0410028客房28.193256.5926.91.070.9115.532.90.0410029客房28.193487.1926.91.070.9123.732.90.0410030客房54.063692.5926.91.070.968.317.10.0210031观光室194.2125314.515016.517.3114.5130.377.30.09270032客房48.723501.8926.91.070.971.9190.02100统计酒店各层负荷，汇总至下表3-5表3-5酒店各层夏季负荷汇总楼层面积工程负荷最大值时刻(14点)的各项负荷值总冷负荷新风冷负荷总湿负荷新风湿负
29、荷总冷指标新风冷指标总湿指标新风量m2WWkg/hkg/hW/m2W/m2kg/hm2m3/h一层1026.6411982642823.549.4141.53820.41157.41.255700二层1026.64126367.142823.549.4141.540251157.41.255700三层1026.64126367.142823.549.4141.540251157.41.255700四层1026.64126367.142823.549.4141.540251157.41.255700五层1046.4792756.429846.934.43 28.91470.2366.50.394
30、300六层1046.4792756.429846.934.43 28.91470.2366.50.394300总计6199.5684440.1230987.8266.5223.818835.85362.65.7831400图3-2 酒店各时段冷负荷由上图的数据，我们可以看到冷负荷是在中午时段较高，其他时段相对较低，冷负荷处于最大时刻是在中午14时，为700189.2W。4空气的处理方案4.1方案的对比为了确定较为适合的空调系统，首先就是要对各种系统进行了解，才能更好的确定。由于集中式系统、半集中式系统是较为常见的，本设计以这两种系统来进行比较，进而进行确定。（A）条件和特点两种空调系统的使用条
31、件和使用特点如表4-1。表4-1使用条件和使用特点的对比空调系统使用条件使用特点集中式1.房间面积大或多层、多室而热湿负荷变化情况类似；2.新风量变化大；3.全年多工况节能。1.可利用较大送风量温差送风；2.室内散湿量较大。（半集中式）风机盘管1.房间面积大但风管不易布置；2.多层多室层高较低，热湿负荷不一致或参数要求不同；3.要求调节风量。1.空调房间多，房间较小，且个房间要求单独调节温度；2.空调房间面积较大但主风管敷设困难。（B）两种空调系统的比较两种空调对比如表4-2.表4-2空调系统比较比较项目集中式空调系统半集中式空调系统设备布置与机房机房面积较大、层高较高1.只需要新风空调机房、
32、机房面积小2.机组分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统1.空调送回风管系统复杂、布置困难2.支风管和风口较多时不易均衡调节风量1.放室内时不接送、回风管2.当和新风系统联合使用时，新风管较小节能与经济性1.为了实现节能运行，按照负荷以及气象参数的变化进而调节，为了减少冷动机的运行时间，应避免冷热抵消，室外新风减少2.对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济3.部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济1.灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节2.盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率3.法实现全年多工况节能运行使用寿命使用寿命长使用寿命较长安 装设备与风管的安装工
33、作量大周期长安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格时难于满足4.2空调系统的确定由表4-1和4-2可知，酒店应采取风机盘管加独立新风系统。原因：A.可以单独使用，布置也相对灵活B.酒店的房间可独立调节室内温度C.送风温度高于室内空气露点温度，风口不会出现结露现象D.机组的选择大多为了方便选择与安装，因此其高程度规格化5设备的选型5.1空气处理的过程5.1.1风机盘管加新风系统图5-1 焓湿图(注：室外的状态点为O；新风处理后的点为D； 室内的状态点为R；风机盘管处理后的状态点为F；送风的状态点为S)(a) 首先根据我们
34、已知的室内参数来确定R点以及O点。(b) 再者通过R点做等焓线相交于90%的相对湿度线来确定D点（机器露点）。 (c) 然后就是确定S点，其实室内的冷湿负荷湿一定，也就是说算出来的热湿比是确定的。所以，我们可以通过R点做热湿比线，再使其相交于90%的相对湿度线，就能确定S点。(d) 最后就是F点的确定，F点事经过风机盘管处理后的点，F可以由已知的D点以及S点计算而知。5.1.2 送风量的计算计算式； 表5-1空调环境不同类型建筑新风标准宾馆类建筑空调室新风量（m3 /H 人）客房30-50接待室30-50餐厅15-30商务中心10-20多功能厅15-25依照规范房间新风量按每人50人计算。计算
35、公式为：房间人数x50=房间总新风量按照上诉计算公式将酒店各不同房型送风量汇总至下方5-2,5-3表格中表5-2 二至四层不同房型送风量以及新风量房间面积（m2)冷负荷（w)湿负荷（Kg/h）送风量(m/h)新风量(m/h)1客房25.192504.71.071013.5510031观光室194.2111327.817.314592270027客房28.192462.81.071068.41004客房24.482545.071.071031.8210030客房54.063042.161.071233.3510032客房48.722832.391.071148.3100表5-3五至六层不同房型送
36、风量以及新风量房间面积（m2)冷负荷（w)湿负荷（Kg/h）送风量(m/h)新风量(m/h)1客房51.083395.591.071376.641004客房50.383436.621.071393.2710015客房54.083362.151.071363.0810017观光室194.2111327.817.314592270018客房48.7230581.071239.781005.2酒店风机盘管的选型送风量；新风与风机盘管一起送风【4】。所以风机盘管的风量的计算公式如下：根据公式计算，计算结果如下：表5-4 二至四层不同房型风机盘管风量房间风机盘管风量(m/h)冷负荷（w)1客房913.5
37、52504.731观光室189211327.827客房968.42462.84客房931.822545.0730客房1133.353042.1632客房1048.32832.39表5-5 五至六层不同房型风机盘管风量房间风机盘管风量(m/h)冷负荷（w)1客房1276.643395.594客房1293.273436.6215客房1263.083362.1517观光室189211327.818客房1139.783058我们按照计算得出来的结果来进行风机盘管的选型，选择可以满足两个计算结果的风机盘管。风机盘管汇总至表5-6:表5-6 风机盘管详细参数表设备型号风 量冷 量水阻（kpa）水流量(kg
38、/h)FP-10210205.440910FP-13613607.2401140FP-238238012.65014605.3酒店新风机组的选型选型原则：确定新风量和和新风冷负荷【4】所以，我们将新风量和新风冷负荷的结果列入下表5-7。表5-7 新风量以及新风冷负荷楼层新风负荷（W）新风量（m/h）2-4每层42823.557005-6每层29846.94300根据上面表格计算得出的数据来选取新风机组。因为二至四层计算结果一致选择同一型号，五至六层亦是如此。根据所选机组列入表5-8中。表5-8 新风机组参数表楼层新风量（m3/ h）新风负荷（KW）型号额定风量（m3/ h）冷量（KW）盘管数量
39、电机功率（KW）水量（Kg/h）水阻（Kpa）余压（Pa）2-4每层570042.8HDK-066000472排281002.82305-6每层430029.8HDK-055000363排0.7963055.72106新风系统酒店选取的是风机盘管加新风系统，新风机组负责送入新风，风机盘管处理室内空气。系统满足了实用以及经济两个方面，一般来说，大多数建筑（比如：酒店办公楼）都会选择这种系统。6.1 选择通风管道风管其实可以划分为两类，一类是圆形，另一类是矩形。圆形的风管使用率相对于矩形风管低，不太美观。而矩形的风管使用率较为高，比较美观，比较轻方便布置。我们了解完两种风管后，便对其进行选择，本次设计选择的是矩形的风管，其宽高比超过5，除非特殊情况，一般情况不考虑宽高比小于1。风管做的太高的话，会影响到室内空间高度【5】。6.2气流组织的设计设计气流组织，应在人体的角度考虑，尽可能满足人体舒适的要求，应该恰当地组织酒店房间内的空气的分布与流动，然后确定风口的尺寸以及数量等四种气流组织：（a）下送上回（b）上送上回（c）中送下回（d）中送上下回四种送风口类型：（a）散流器送风口（b）喷射式送风口（c）旋流送风口（d）侧送风口在本次酒店的设计中，房
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