玉珑泉水悦商务空调系统设计B1.docx
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玉珑泉水悦商务空调系统设计B1
玉珑泉休闲、商务水会空调系统及热水热源工程设计方案
一、工程概况
玉珑泉休闲、商务水会位于广州市海珠区东晓路东银广场裙楼的负一层和首层（裙楼共四层），负一层为桑拿沐浴区、按摩房、VIP房、睡眠休息房、多功能房、运动室等功能用房；首层为接待大堂、休息大厅、自助餐厅、迷你电影院、阅览室等功能区。
本工程为大型高档的水悦.休闲、商务场所，空调总面积约为5000平方米，要求设置冷暖空调，24小时营业，设计接待客人流量每天约为500人，负一层的面积约占总面积的70%左右，具有人流多，产湿（水汽）量大，营业时间长，负荷变化大、对室内温度、空气质量、热水供应等要求较高等特点。
以上的规模、功能、和特点表明，空调和热水系统的耗能将占整个场所耗能的80～90%左右，因此，在系统设计中必须融入节能的理念，如何在满足空调及热水系统使用要求情况下，对系统进行优化设计，使系统运行最经济、耗能最低显得尤为重要，下面就玉珑泉休闲、商务水会在空调、热水热源系统方面的设计作些介绍并进行一些探讨。
为此，我们主要从以下几方面的措施来实现对本工程的节能设计，的情况下满足空调及热水系统使用要求，“开源节流”，即在于2007年4月完成设计开始施工，2007年8月开业。
二、设计依据
1、业主对本工程空调及热水热源系统的意见和要求；
2、本工程功能区域平面布置图；
3、国家规范《采暖通风与空气调节设计规范》[GB50019-2003]；
4、国家规范《公共建筑节能设计标准》[GB50189-2005]；
5、国家规范《民用建筑设计防火规范》[GBJ16-872001]；
6、国家规范《通风与空调工程施工质量验收规范》[GB50243-2002]；
7、国家规范《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》[GB50274-98]；
8、国家规范《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》[GB50275-98]；
9、技术措施《全国民用建筑工程设计.暖通空调.动力》[2003]；
10、国家规范《建筑给水排水设计规范》[GB50015-2003]；
11、国家规范《建筑给水、排水及采暖工程施工质量验收规范》[GB50242-2002]；
12、技术措施《全国民用建筑工程设计.给水排水》[2003]。
三、设计技术条件
1、夏季室外空调设计气象条件
空调室外计算干球温度：
33.5℃；
空调室外计算湿球温度：
27.7℃；
通风室外计算干球温度：
31℃；
大气压：
1004.5KPa。
2、冬季室外空调设计气象条件
空调室外计算干球温度：
5℃；
通风室外计算干球温度：
13℃；
大气压：
1019.5KPa。
3、冷水计算温度：
最冷月平均水温10℃。
4、室内设计参数
空调场所名称
温度（℃）
湿度（%）
新风量（m3/h·p）
噪声
dB（A）
夏季
冬季
夏季
冬季
桑拿沐浴区
24～26
23～25
～
～
30
≤45
按摩房
23～25
23～25
50～60
40～50
35
≤40
大堂
23～25
18～20
50～60
40～50
～
≤45
休息大厅
23～25
22～24
50～60
40～50
30
≤45
迷你电影院
23～25
22～24
50～60
40～50
30
≤45
乒乓球、桌球室
23～25
20～22
50～60
40～50
25
≤45
VIP房
23～25
22～24
50～60
40～50
30
≤40
自助餐区
23～24
22～24
50～60
40～50
25
≤45
睡眠区
24～26
22～24
50～60
40～50
50
≤40
更衣室
24～25
23～25
50～60
40～50
25
≤45
生活热水供水温度
50℃
生活热水用水量
122升/人·次
四、方案设计说明
1、设计原则
以系统优化设计和节省能源为宗旨，具体体现如下：
（1）准确计算空调系统冷、热负荷及热水负荷，对不同使用功能区的使用时间和负荷特点进行综合分析，合理地确定冷热负荷和冷热源设备的装机容量；
（2）冷热设备的型号及数量选择需考虑设备的负荷调节的灵活性和适应性，避免设备在低效率下运行；
（3）水系统、风系统的扬程选择按阻力计算确定，使水泵及风机的设计工况点处于最高效率点的区域；
（4）利用节能新技术对废热进行回收综合利用,在设备的选用方面做到应用低能耗高效率产品,充分达到节能的目的。
2、空调冷负荷计算
根据各功能区的使用时间、负荷特点按不稳定传热计算出各功能区的逐时冷负荷，（具体见附表Ⅰ），本工程夏季空调计算冷负荷为587KW。
3、热负荷计算
热水负荷由洗浴用热和恒温水池耗热及空调冬季采暖用热量组成。
（1）洗浴用热Q1：
Q1=Nq（t1-t2）（kw/d）
其中：
N—客流量（p/d）,按水会的客流量每天500人计算；
q—用水标准（L/p.r）；
t1—热水温度（℃。
），t1=50℃；
t2—冷水温度（℃。
），按冬季自来水温度=15℃；
代入公式计算得出冬季洗浴用热Q1=2135（KW/d）。
（2）设计最大用水时段的小时耗热量
：
其中：
__设计最大用水时段的小时耗热量（KW/h）；
m—用水人数（b）；
—热水用水标准（L/b.d）；
c—水的比热（J/kg.℃）；
ρ—热水密度（kg/L）；
—设计热水温度（℃）；
—设计冷水温度（℃）；
—小时变化系数；
代入公式计算得出最大用水时段的小时耗热量Qh=473（KW/h）。
（3）设计最大用水时段的小时热水量
：
其中：
—设计最大用水时段的小时热水量（L/h）；
—设计最大用水时段的小时耗热量（KW/h）；
—设计热水温度（℃）；
—设计冷水温度（℃）；
ρ—热水密度（kg/L）；
代入公式计算得出最大用水时段的小时热水量为qrh=11.6（m3/h）。
（4）恒温水池耗热Q2（kw/d）：
按男宾恒温水池为85M3，女宾恒温水池为13M3，水池水温需保持在39℃左右，经计算冬季男宾恒温池的热负荷为108KW，女宾恒温池的热负荷为18KW。
恒温水池耗热Q2=24×126KW/H=3024（KW/d）。
（5）空调冬季采暖计算热负荷
按稳定传热计算冬季采暖热负荷为180KW。
4、空调系统方式
采用中央空调系统，夏季制冷采用水冷螺杆式热回收机组供冷；冬季采用热泵热水机组加电加热器供暖。
5、热水热源
夏季采用空调机组热回收作为热源，过渡季节采用空调机组热回收加空气源热泵机组作为热源，冬季采用热泵热水机组加辅助电加热作为热源。
6、制冷设备选择
（1）根据计算,在空调季节设备运行最大负荷（20:
00）约为587KW；最小运行负荷（9：
00）约为228KW，制冷主机选择3台300KW左右的水冷螺杆式热回收冷水机组，当高峰负荷的时候运行2台，低峰负荷的时候运行1台（其中1台是业主要求增设的备用机组）。
（2）一般的冷水机组的热回收量约为25%左右，由于本工程大部分位于地下室，首层维护结构又无外窗，具有冷负荷较小而热水需要量又较大的特点，设计考虑采用1台热回收量较大的全热回收机组，经比较，我们选用了性能和使用效果都比较好的广州恒星冷冻机械制造有限公司生产的40STD系列水冷螺杆式全热回收水源热泵机组，其余2台则选用特灵RTWC系列水冷螺杆式部分热回收冷水机组。
（3）制冷机房设备选用型号、数量及参数如下表：
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
制冷量
（KW/台）
热回收量（KW/H）
输入功
（KW/台）
1
恒星水源热泵机组
（全热回收）
40STDE305HSB
台
1
305
305
50
2
特灵螺杆式冷水机
组（部分热回收）
RTWC080（S）
台
2
299
90
65.9
3
冷冻水泵
GDD100-32
台
3
15
4
冷却水泵
GDD100-32A
台
3
11
5
冷却水塔
ST-80L
台
3
2.2
6
制冷机组热回收量
满负荷热回收量约为390KW/h，平均热回收量约为230KW/h,全天总热回收量约为5520KW，完全满足洗浴和恒温池的用热量。
注：
其中1台RTWC080（S）特灵机组作为备用。
7、热源设备选择
（1）根据计算，冬季的设备运行最大热负荷（21：
00～01：
00）为779KW，最小运行负荷（23：
00～15：
00）为320KW,由于系统热负荷热较大，热泵机组的安装面积有限，因此，热源设备采用热泵机组加辅助电加热器结合，考虑广州地区冬季采暖时间短，且在冬季空调计算室外温度的调件下，热泵机组的运行效率与电加热的效率几乎相同，因此，为减少热泵机组的制热装机容量，节省初投资，冬季采暖热源设备采用电加热器，热水及恒温水池热源设备则选择性能稳定可靠，单机制热量大的热泵机组，经对多个厂家产品的性能、质量、价格对比后，我们选用了广州恒星冷冻机械制造有限公司生产的80HW系列智能热水机组。
（2）热源及辅助设备选用型号、数量及参数如下表：
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
制热量
（KW）
输入功
（KW/台）
备注
1
热泵热水机组
80HW-115S
台
1
115
27.91
2
热泵热水机组
80HW-140D
台
1
140
32.36
3
热泵热水机组
80HW-230D
台
1
230
44.14
4
电加热器
60KW
台
4
240
240
1台备用
5
合计总制热量
665
为计算热负荷的85%
6
热泵热水循环泵
GDD65-32
台
2
5.5
7
热泵热水循环泵
GDD80-32
台
1
11
8
热回收热水循环泵
GDD100-12
台
1
5.5
9
热回收热水循环泵
GDD65-12
台
1
2.2
10
恒温池加热循环泵
GDD65-12
台
2
2.2
11
采暖加热循环泵
GDD80-12
台
1
4
12
采暖循环泵
GDD80-32A
台
1
7.5
8、空调水系统设计
（1）制冷机组及冷冻水、冷却水泵设置在负一层机房内，冷却水塔设置四层天面；
（2）空调水系统为水平主干管同程与局部支管异程相结合的变流量系统，管路设置连通阀，以便于系统调试前的运转清洗；
（3）风机盘管水量调节采用电动二通阀，空调风柜、新风机组采用比例积分调节阀，冷冻（热）水进、出水总管设置压差旁通阀调节阀。
9、空调风系统
（1）大面积场所采用吊顶柜负压吸入新风的空调方式，桑拿水区及小面积房间采用风机盘管加新风的空调方式，新风机组独立设置，气流组织为顶（侧）送顶回；
（2）桑拿水区需保持负压，与之相通的更衣区及通道需保持正压在5～10Pa左右；
（3）室内排风采用柜式离心风机连接风管,通过在各场所开设排风百叶风口或设置排气扇吸入排由离心风机集中抽出室外；
（4）卫生间排风系统独立设置，符合卫生防疫标准和防止窜味。
10、消声隔震
为降低空调系统设备运转时的噪声对空调场所环境的影响，我们在设计中采取了以下相应措施。
（1）我公司与空调系统设备的生产厂家合作，在设备制造的过程中采取了特殊的降噪措施，故我们安装后具有噪声低、寿命长的优点；
（2）对机房及设置在天面的空气源热泵热水机组、冷却水塔等震动设备设专业减振处理，保证不会对临近的场所产生振动和噪声影响；
（3）与震动设备相连接的水管均设防振软接连，与风管连接处均设防振软接及消声装置。
11、防火
考虑本俱乐部档次高，面积大、人流多、又有大部分功能用房设于地下层，对防火要求高的特点，在设计中对防火安全十分重视，本工程采取相应防火措施有：
（1）风、水管，保温材料采用B1级的橡塑保温材料，符合防火要求；
（2）新、排风总管处设置防火阀，防火易熔片熔断温度为70℃。
12、热水、空调采暖、恒温池热源系统设计
（1）热水系统设计为采用蓄热直接循环系统，热水箱、电加热器、热水循环泵设置在负一层空调机房内，热泵热水机组设置在四层屋面；
（2）热水箱容积计算：
水箱容积V:
其中：
V—水箱容积（M3）；
Q—计算最大热负荷（KW/h）；
q—设备制热负荷（KW/h）；
H—最大负荷运行时间（h）；
根据以上公式代入有关参数后得出热水箱的容积V=30M3。
（3）空调采暖及恒温池加热则通过水-水板式热交换器与热水箱的热水进行热交换循环加热，详见系统图。
13、自控系统
自控系统设计对于系统的运行节能和操作管理是十分关键的，对于本工程采取了以下自控措施：
13.1空调水系统自控设计
（1）空调水系统的总供回水管上设置压差旁通调节装置，根据负荷侧负荷变化控制旁通阀的开度，恒定通过主机的水流量。
风机盘管水路设电动二通阀，风机设带温控的三速开关，二通阀和风机根据室内设置温度控制阀门开关和进行风速的自动转换，空调风柜、新风机组水路设比例积分调节阀，根据室内设置温度参数来调节阀门的开度。
（2）通过以上对末端的控制，可达到将根据室内外负荷变化迅速传递给空调主机，主机根据负荷的变化及时调节容量的输出，以达到节能的目的。
（3）对冷水机组及相对应的冷冻泵、冷却泵、冷却水塔进行开停连锁控制，当低峰负荷运行时，通过对机组压缩机停机的信号检测，控制对应的冷冻、冷却水泵、冷却水塔停止运行，当高峰负荷时，则自动启动。
13.2空调风系统自控设计
空调风柜新风进风管面积按全新风运行设计，并安装电动风量调节阀，当在冬、夏季运行时，风阀关小，根据设计要求送入部分新风，当在过渡季节时则风阀全开，风柜全新风运行，对于位于地下室和无外窗的场所，最大程度采用室外低温新风送入降温是非常节能的方法。
13.3热水系统自控设计
（1）在夏季及过渡季节，首先利用热回收热制热水，当热回收量不够时，热泵热水机组作为补充运行，热回收循环加热泵受制冷机组的控制，制冷机组运行，循环加热泵才能运行；
（2）热回收循环泵受热水箱的温度控制,当水箱温度达到50℃时自动停止运行，温度低于48℃自动启动运行；
（3）热泵热水机组在水箱温度低于42℃时开启，高于45℃时停止；
（4）冬季运行以热泵热水机组运行为主，电加热器为补充，每台热泵机组的回水管路上设电磁阀，电磁阀和循环泵受机组的开停控制。
当热水箱温度达到50℃时机组逐台停止运行，温度低于48℃机组逐台启动运行；
（5）电加热器在水箱温度低于43℃时开启，高于46℃时停止；
（6）控制系统具有手动和自动控制功能。
五、节能分析
1、热回收节能分析
1.1根据供冷的运行时间分析，热回收满足洗浴和恒温池用热的时间约为6个月左右，按夏季每天洗浴和恒温池的用热量为：
（2135KW/d+3024KW/d）×0.8=4127KW/d计算，则6个月总的用热量约为：
Q1=4127KW/d×30（天/个月）×6（个月）=742860KW。
1.2对于采用不同设备和能源类别制热，热回收节省的运行费用如下表：
序号
制热设备和能源类型
单价（J）
热值（q）
能效（η）
节省费用（F1）
1
热泵热水机组
1元/度
1KW/度
4.0
185715（元）
2
燃气锅炉（天然气）
3.9元/m3
10KW/m3
0.8
362144（元）
3
燃油锅炉（0#柴油）
6.25元/kg
12KW/kg
0.8
483632（元）
费用计算公式：
F1=Q÷q÷η×J
2、热泵热水机组节能分析
2.1热泵运行约为6个月时间，平均每天的用热量为：
2135KW/d+3024KW/d=5159KW/d，则6个月总的用热量约为：
Q2=5159KW/d×30（天/个月）×6（个月）=928620KW。
2.2与其它制热设备和能源类型的比较表
序号
制热设备和能源类型
单价（J）
热值（q）
能效（η）
运行费用（F2）
1
热泵热水机组
1元/度
1KW/度
3.5
265320（元）
2
燃气锅炉（天然气）
3.9元/m3
10KW/m3
0.8
452702（元）
3
燃油锅炉（0#柴油）
6.25元/kg
12KW/kg
0.8
604570（元）
4
费用计算公式：
F2=Q2÷q÷η×J
5
热泵机组比燃气锅炉节省：
452702-265320=187382（元）
6
热泵机组比燃油锅炉节省：
604570-265320=339250（元）
3、采暖循环泵采用小泵运行的节能计算
冬季采暖运行时,设计另配置了一台小水泵运行，小水泵功率为7.5KW，比冷冻水泵少7.5KW，采暖运行约30天左右，则节省运行费用约为：
（15KW-7.5KW）×24（h）×30（天）×1元/度=5400（元）；
4、全新风运行时的节能计算
一年全新风运行的时间约有50天，计算负荷约为100KW，则节省运行费用约为：
100KW×24（h）×30（天）×1元/度=72000（元）。
六、运行效果
工程于2007年月竣工交付业主使用,经过一年多的使用，特别是在经过2007年罕见寒冷天气下的使用运行证明,设计分析的冷、热负荷与实际运行使用基本一致，运行稳定、可靠、节能、完全满足需求。
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