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摘要:考虑节能和舒适性要求,酒店中央空调系统采用风机盘管—新风系统。主要设计过程:新风负荷计算、空调设备选型、水力计算、机房设备选型、气流组织计算、管道保温与系统消声、减震设计等内容。
关键词:酒店;中央空调;风机盘管—新风系统;性能比较
Abstract: Considering the energy saving and comfort requirements, hotel central air conditioning system with fan coil unit and fresh air system. The main design process: air conditioning load calculation, selection of equipment, hydraulic calculation, equipment selection, flow calculation, pipe insulation and system noise, shock absorption design etc..
Keywords: hotel; central air conditioning; coil - the new air system fan; performance comparison
中图分类号:文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
一、方案的确定:
酒店的空调系统设计总的来说并不是很复杂,系统的选定重点应注意档次和安全的要求,按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统,该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷;空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用;全水系统即为风机盘管机组系统,全部由水负担室内空调负荷,在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用,而是与新风系统联合运用;冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统,它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑,建筑内部的空气品质级别要求较高,全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿,不能起到改善室内空气品质的作用,所以全水系统和冷剂系统不宜在酒店中央空调设计时采用。酒店可采用风机盘管加新风系统,风机盘管的新风供给方式用单设新风系统,独立供给室内。
风机盘管加新风系统的空气处理方式有:
1)新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷;
2)新风处理到室内状态的等含湿量线,新风机组承担部分室内冷负荷;
3)新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷,还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷,风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷,可实现等湿冷却,可改善室内卫生和防止水患;
4)新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大,特别是湿负荷很大,造成卫生问题和水患;
5)新风处理到室内状态的等焓线,并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。风机盘管处理的风量比其它方式大,不易选型。
通过比较和酒店的特点,决定选择新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷方案。在每层走廊的两端设置新风处理机组,负担新风负荷,新风管道不同风机盘管混合,新风口单独送风。
因为酒店中包间空调间歇性使用,人员分布不平均,同时各包间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节,导致热湿比不同,所以全空气系统并不适合,每层设有新风机组,可以由同层的新风机组送入室内,和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。而喜宴厅、大餐厅、大厅等都是比较大的房间,用全空气系统较为方便。因此,包间等小空间可以采用风机盘管加新风系统,喜宴厅、大餐厅、大厅等较大空间采用全空气系统。
二、新风负荷计算
新风负荷从空调室外参数、新风处理后的状态点、人体散湿量、室内送风状态点、空调房间的送风量、新风量、新风比、新风负担的冷量等几方面着手进行计算。
三、空调设备选型
空调机组的选择主要考虑额定风量、功率、额定冷量、额定热量、水阻、水量、出口余压等方面。散流器的选择及个数的确定可以查《中央空调设备选型手册》。风机盘管的选择主要考虑制冷量、制热量、进风干球温度、进水温度、出水温度等方面。
四、水力计算
首先对各管段进行编号,并确定最不利环路;
根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的断面尺寸;
根据各管段的流量及尺寸,确定各管段的摩擦阻力和局部阻力,调整的结果应保持阻力平衡。
五、机房设备选型
1.冷热机组均选用一用一备。首先计算出总的制冷量和总的制热量。
2.泵的选取
换热机组泵的选取,主要考虑循环泵、补水泵的水量和扬程,同时确定定压补水水箱的规格型号。 一般循环泵、补水泵均选用系列低噪音离心泵。补给水泵在闭式系统中起定压补水的作用,是中央空调中广泛采用的定压方式。补给水泵的扬程应保证将水送到系统最高点并留有2~5mHO的富裕压头。补水定压系统中膨胀水箱应加盖和保温,常用带有网格线铝箔帖面的玻璃棉作保温材料,保温层厚度为25mm。
3.水系统附属设备的选择
冷水机组生产的冷水送入供水集管,再经供水集管向各支系统或各分区送水,各支系统或各分区的空调回水,先回流至回水集管,然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表,底部应设置排污阀或排污管(一般选用DN40)。
确定分水器和集水器的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在0.5~0.8m/s范围之内。分水器和集水器一般选择标准的无缝钢管(公称直径DN200~DN500)。
供回水集管的管径按其中水的流速为0.5~0.8 m/s范围确定。管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定,两相邻管接头中心线间距为两管外径+1200mm,两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。
4.冷却塔选型
根据冷却塔的标准水量、电机、风叶直径、温水入管、冷水出管、排水管、溢水管等方面进行选型。
5.自动排气阀
一般选用ZP-ⅡX型自动排气阀,接管规格DN20,外形尺寸:L=158mm,B=90mm,H=125mm.
六、气流组织计算
空气调节的目的是使工作区的温度、湿度、清洁度和风速等处于合理的数值范围内。为了达到这个目的,它不仅需要一定容量的热湿处理设备,使处理后送入室内的空气达到一定的温度、湿度,而且需要对室內气流组织进行合理设计。空气调节的气流组织与送风口的型式、数量、位置及回风口的位置、空间的几何尺寸等因素有关。
气流组织计算的任务在于选择气流组织的形式;确定送风口的型式、数量和尺寸;使工作区的风速和温度满足设计要求。
对于工作区的温度湿度的要求,一般依据舒适性空调提出的参数确定。对工作区的流速,我国现行的“采暖通风与空气调节设计规范”(GBJ19-87)规定:舒适性空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s;夏季不应大于0.3m/s,工艺性空气调节工作区风速宜采用0.2~0.5m/s。
此外,对送风口的出流速度u0值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声,因此房间的送风风速不应太大,一般的取值范围为2~5m/s。
七、管道保温与系统消声、减震设计
(一)管道保温
冷冻水管必须保温。一般情况下,管道附件,空调器,空调的送、回风机,冷热水箱,不在空调房间的送、回风管,可能在外面结露的新风管,制冷压缩机的吸气管道、膨胀阀至蒸发器的液体管道,蒸发器水箱,不凝性液体分离器等都需要保温。如果空调封建内的凤冠太长,对室内参数有不利影响时,也应保温。
保温材料的选择应根据因地制宜,就地取材的原则,选择来源广泛、价廉、保温性能好、易于施工、耐用的材料。
(二)系统消声
风冷热泵空调工程的噪声控制首先是在设备选型阶段就要优先选择噪声较低的品牌,目前单台风冷热泵的噪声一般在65~85dB之间,每增加一台机组,整体噪声将增加3dB,當一个工程中热泵的台数较多时则噪声就较难控制。因此在选用热泵的工程中机组的台数不宜过多,换句话讲就是热泵不宜在大型空调工程中采用,一般情况一个工程的热泵台数不应超过5台。
另外,在机组的布置中除应考虑排风通畅,避免排风回流以外,在机组的底座及进出水管处必须安装减震装置,隔震效率要满足设计要求。在供冷、供热站内的空调水主干管道要安装有减震的吊架或支架,防止机组和水泵的振动通过管道传到其它地方。机组应尽可能布置在主楼屋面,减小其噪声对主楼本身和周围环境的影响。
风机和管道的不合理连接可能使风机性能急剧变化,增加气流再生噪声。应该使气流进出风机时尽可能均匀,不要有方向或速度的突然变化。风机、水泵的进出口应设置软接头,减小振动沿管道的传递。在主管道与进入使用房间支管道连接处以及房间的出风口应尽可能使气流均匀流动。即从机房到使用房间的管路中气流速度逐步减低,并避免突然转弯产生涡流。设计风道时还应该注意风速的选择,相同管道尺寸时,风速大可以提高风量,但是也会增大系统的噪声,设计时要考虑风道的自然消声。在设计弯头时加设导流叶片,尽可能减少空气涡流现象。在风管系统中的噪声过大时,应设置消声器,以降低噪声,在通风空调系统选用消声器应注意具有较高的吸声系数。
(三)系统减震
空调系统中的风机、水泵和制冷机组是产生振动的振源。风机、水泵和制冷机组由各自独立的组合体。由于转动齿合等不完全严密,转轴中心有偏心。因而产生振动而需要减振。安装时,必须考虑设备的防振措施,要用软木减振基础,用玻璃纤维垫衬。在设计减振时,要采用橡胶减振器或采用钢弹减振器。也可以采用钢弹、橡胶组合成的减震器。为了减少管道震动对周围的影响,应在管道与隔振设备的连接处采用软接头,并每隔一定距离设置管道隔振吊架或隔振支承,在管道穿越墙、楼板时采用软连接。
八、总结
本系统采用风机盘管加新风系统,有独立的新风系统供给室内新风,即把新风处理到室内参数,不承担房间负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性,且进入风机盘管的供水温度可适当提高,水管结露现象可以得到改善。
关键词:酒店;中央空调;风机盘管—新风系统;性能比较
Abstract: Considering the energy saving and comfort requirements, hotel central air conditioning system with fan coil unit and fresh air system. The main design process: air conditioning load calculation, selection of equipment, hydraulic calculation, equipment selection, flow calculation, pipe insulation and system noise, shock absorption design etc..
Keywords: hotel; central air conditioning; coil - the new air system fan; performance comparison
中图分类号:文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
一、方案的确定:
酒店的空调系统设计总的来说并不是很复杂,系统的选定重点应注意档次和安全的要求,按负担室内空调负荷所用的介质来分类可选择四种系统——全空气系统、空气—水系统、全水系统、冷剂系统。全空气系统分一次回风式系统和二次回风式系统,该系统是全部由处理过的空气负担室内空调冷负荷和湿负荷;空气—水系统分为再热系统和诱导器系统并用、全新风系统和风机盘管机组系统并用;全水系统即为风机盘管机组系统,全部由水负担室内空调负荷,在注重室内空气品质的现代化建筑内一般不单独采用,而是与新风系统联合运用;冷剂系统分单元式空调器系统、窗式空调器系统、分体式空调器系统,它是由制冷系统蒸发器直接放于室内消除室内的余热和余湿。对于较大型公共建筑,建筑内部的空气品质级别要求较高,全水系统和冷剂系统只能消除室内的余热和余湿,不能起到改善室内空气品质的作用,所以全水系统和冷剂系统不宜在酒店中央空调设计时采用。酒店可采用风机盘管加新风系统,风机盘管的新风供给方式用单设新风系统,独立供给室内。
风机盘管加新风系统的空气处理方式有:
1)新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷;
2)新风处理到室内状态的等含湿量线,新风机组承担部分室内冷负荷;
3)新风处理到焓值小于室内状态点焓值,新风机组不仅承担新风冷负荷,还承担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负荷,风机盘管仅承担一部分室内显热冷负荷,可实现等湿冷却,可改善室内卫生和防止水患;
4)新风处理到室内状态的等温线风机盘管承担的负荷很大,特别是湿负荷很大,造成卫生问题和水患;
5)新风处理到室内状态的等焓线,并与室内状态点直接混合进入风机盘管处理。风机盘管处理的风量比其它方式大,不易选型。
通过比较和酒店的特点,决定选择新风处理到室内状态的等焓线,不承担室内冷负荷方案。在每层走廊的两端设置新风处理机组,负担新风负荷,新风管道不同风机盘管混合,新风口单独送风。
因为酒店中包间空调间歇性使用,人员分布不平均,同时各包间冷热负荷并不相同需要进行个别的调节,导致热湿比不同,所以全空气系统并不适合,每层设有新风机组,可以由同层的新风机组送入室内,和风机盘管一起满足室内的冷热负荷。而喜宴厅、大餐厅、大厅等都是比较大的房间,用全空气系统较为方便。因此,包间等小空间可以采用风机盘管加新风系统,喜宴厅、大餐厅、大厅等较大空间采用全空气系统。
二、新风负荷计算
新风负荷从空调室外参数、新风处理后的状态点、人体散湿量、室内送风状态点、空调房间的送风量、新风量、新风比、新风负担的冷量等几方面着手进行计算。
三、空调设备选型
空调机组的选择主要考虑额定风量、功率、额定冷量、额定热量、水阻、水量、出口余压等方面。散流器的选择及个数的确定可以查《中央空调设备选型手册》。风机盘管的选择主要考虑制冷量、制热量、进风干球温度、进水温度、出水温度等方面。
四、水力计算
首先对各管段进行编号,并确定最不利环路;
根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的断面尺寸;
根据各管段的流量及尺寸,确定各管段的摩擦阻力和局部阻力,调整的结果应保持阻力平衡。
五、机房设备选型
1.冷热机组均选用一用一备。首先计算出总的制冷量和总的制热量。
2.泵的选取
换热机组泵的选取,主要考虑循环泵、补水泵的水量和扬程,同时确定定压补水水箱的规格型号。 一般循环泵、补水泵均选用系列低噪音离心泵。补给水泵在闭式系统中起定压补水的作用,是中央空调中广泛采用的定压方式。补给水泵的扬程应保证将水送到系统最高点并留有2~5mHO的富裕压头。补水定压系统中膨胀水箱应加盖和保温,常用带有网格线铝箔帖面的玻璃棉作保温材料,保温层厚度为25mm。
3.水系统附属设备的选择
冷水机组生产的冷水送入供水集管,再经供水集管向各支系统或各分区送水,各支系统或各分区的空调回水,先回流至回水集管,然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表,底部应设置排污阀或排污管(一般选用DN40)。
确定分水器和集水器的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在0.5~0.8m/s范围之内。分水器和集水器一般选择标准的无缝钢管(公称直径DN200~DN500)。
供回水集管的管径按其中水的流速为0.5~0.8 m/s范围确定。管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定,两相邻管接头中心线间距为两管外径+1200mm,两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。
4.冷却塔选型
根据冷却塔的标准水量、电机、风叶直径、温水入管、冷水出管、排水管、溢水管等方面进行选型。
5.自动排气阀
一般选用ZP-ⅡX型自动排气阀,接管规格DN20,外形尺寸:L=158mm,B=90mm,H=125mm.
六、气流组织计算
空气调节的目的是使工作区的温度、湿度、清洁度和风速等处于合理的数值范围内。为了达到这个目的,它不仅需要一定容量的热湿处理设备,使处理后送入室内的空气达到一定的温度、湿度,而且需要对室內气流组织进行合理设计。空气调节的气流组织与送风口的型式、数量、位置及回风口的位置、空间的几何尺寸等因素有关。
气流组织计算的任务在于选择气流组织的形式;确定送风口的型式、数量和尺寸;使工作区的风速和温度满足设计要求。
对于工作区的温度湿度的要求,一般依据舒适性空调提出的参数确定。对工作区的流速,我国现行的“采暖通风与空气调节设计规范”(GBJ19-87)规定:舒适性空气调节室内冬季风速不应大于0.2m/s;夏季不应大于0.3m/s,工艺性空气调节工作区风速宜采用0.2~0.5m/s。
此外,对送风口的出流速度u0值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声,因此房间的送风风速不应太大,一般的取值范围为2~5m/s。
七、管道保温与系统消声、减震设计
(一)管道保温
冷冻水管必须保温。一般情况下,管道附件,空调器,空调的送、回风机,冷热水箱,不在空调房间的送、回风管,可能在外面结露的新风管,制冷压缩机的吸气管道、膨胀阀至蒸发器的液体管道,蒸发器水箱,不凝性液体分离器等都需要保温。如果空调封建内的凤冠太长,对室内参数有不利影响时,也应保温。
保温材料的选择应根据因地制宜,就地取材的原则,选择来源广泛、价廉、保温性能好、易于施工、耐用的材料。
(二)系统消声
风冷热泵空调工程的噪声控制首先是在设备选型阶段就要优先选择噪声较低的品牌,目前单台风冷热泵的噪声一般在65~85dB之间,每增加一台机组,整体噪声将增加3dB,當一个工程中热泵的台数较多时则噪声就较难控制。因此在选用热泵的工程中机组的台数不宜过多,换句话讲就是热泵不宜在大型空调工程中采用,一般情况一个工程的热泵台数不应超过5台。
另外,在机组的布置中除应考虑排风通畅,避免排风回流以外,在机组的底座及进出水管处必须安装减震装置,隔震效率要满足设计要求。在供冷、供热站内的空调水主干管道要安装有减震的吊架或支架,防止机组和水泵的振动通过管道传到其它地方。机组应尽可能布置在主楼屋面,减小其噪声对主楼本身和周围环境的影响。
风机和管道的不合理连接可能使风机性能急剧变化,增加气流再生噪声。应该使气流进出风机时尽可能均匀,不要有方向或速度的突然变化。风机、水泵的进出口应设置软接头,减小振动沿管道的传递。在主管道与进入使用房间支管道连接处以及房间的出风口应尽可能使气流均匀流动。即从机房到使用房间的管路中气流速度逐步减低,并避免突然转弯产生涡流。设计风道时还应该注意风速的选择,相同管道尺寸时,风速大可以提高风量,但是也会增大系统的噪声,设计时要考虑风道的自然消声。在设计弯头时加设导流叶片,尽可能减少空气涡流现象。在风管系统中的噪声过大时,应设置消声器,以降低噪声,在通风空调系统选用消声器应注意具有较高的吸声系数。
(三)系统减震
空调系统中的风机、水泵和制冷机组是产生振动的振源。风机、水泵和制冷机组由各自独立的组合体。由于转动齿合等不完全严密,转轴中心有偏心。因而产生振动而需要减振。安装时,必须考虑设备的防振措施,要用软木减振基础,用玻璃纤维垫衬。在设计减振时,要采用橡胶减振器或采用钢弹减振器。也可以采用钢弹、橡胶组合成的减震器。为了减少管道震动对周围的影响,应在管道与隔振设备的连接处采用软接头,并每隔一定距离设置管道隔振吊架或隔振支承,在管道穿越墙、楼板时采用软连接。
八、总结
本系统采用风机盘管加新风系统,有独立的新风系统供给室内新风,即把新风处理到室内参数,不承担房间负荷。这种方案既提高了该系统的调节和运转的灵活性,且进入风机盘管的供水温度可适当提高,水管结露现象可以得到改善。