某综合性酒店暖通空调工程设计毕业论.docx

山东建筑大学热能工程学院毕业论文初稿建智111 杨传统工程概况该设计工程为某综合性酒店暖通空调工程，位于江苏淮安地区，设计使用年限50年，主题五层（地下一层，地上四层）采用钢筋混凝土框架结构，建筑桩基采用预应力管柱。建筑用地面积45936平方米，总建筑面积31105平方米（地上21008平方米、地下一层10097平方米），建筑高度18.4米，体形系数0.4。各层功能区：地下一层：机房（冷热源机房、送风机房、空调机房、网络与通信机房），车库（汽车库、自行车库），办公区（办公室、人力资源室、总经理室等），员工服务区（员工培训教室、员工餐厅、中央厨房、休息室、棋牌室等），酒店服务区（布草间、垃圾房）地上一层：游泳池，商店，标准间，大堂地上二层：标准间、包间、服务间等地上三层：会议室、多功能厅、商务中心、行政酒廊、客房（标准间、套间）地上四层：总统套房1.2围护结构热工性能参数淮安市某国际酒店暖通空调系统设计，总建筑面积31105平方米，根据江苏省公共建筑节能设计标准，该建筑单栋建筑面积大于20000平方米，属于甲类建筑，外墙传热系数应满足K0.80W/(m2.K)，同时经过计算可得，单一朝向窗墙比为0.42，外墙传热系数应2.3 W/(m2.K)，综合以上条件，选用外墙为加气混凝土墙体，传热系数K=0.56 W/(m2.K)，外窗采用铝合金中空玻璃，传热系数K=2. 30w/(m2.K),根据设计要求，屋面传热系数统一取0.47w/(m2.k),地面热阻1.34（m2.k）/w，地下室外墙热阻1.38 w/(m2.k)，屋面传热系数同意去0.47 w/(m2.k)，屋面透明天窗系数2.5 w/(m2.k)，遮阳系数0.5。3 空调冷热源方案全年Dest逐时负荷模拟结果供冷季（4月10月）不同冷负荷频率区间的小时统计见下图：（其他月份建筑内区可能也存在冷负荷，但是由于室外空气焓值较低，可采用调节新风量，用新风Free Cooling的方法解决，不开启制冷机）经统计，在供冷季节：同理，在供暖季节：下面对全年负荷特点进行一些分析：（1） 在全年尺度上来看，分析图3-1所示全年逐时负荷模拟数据，可看出全年8760小时中每小时都有冷负荷，2846小时有热负荷，冷负荷绝大多数来自空调季，由图3-1易知，非空调季也存在冷负荷。这是因为对于建筑内区来说室外空气状态对其影响较小。即使是在室外气温较低的季节，由于室内人员设备发热，内区仍然需要供冷（冷源可以来自制冷机也可以利用室外焓值较低的新风）。（2） 根据模拟结果，全年最大冷负荷1585.31KW，出现在8月6日，全年最大热负荷980.61KW，出现在2月5日。所以根据Dest软件的输出，认为8月6日是空调设计日，故采用8月6日的冷负荷为设计负荷。（3） 图3-2图示了在供冷季（4月10月）按负荷率分段的负荷小时频率。从图中可以看出在供冷季有冷负荷的小时中，负荷率能达到90以上的小时数非常少，只占总时间的1.8，几乎可以忽略（但是在机组选型中必须应以最大负荷为标准进行选型）。从图3-3可以进一步看出负荷率在80以下的小时频率高达93.3，在60负荷率以下的小时频率也达到80.1%。这点在机组选择及运行控制中应给予足够重视。（4） 图3-3和图3-4分别统计了不同负荷率下的供冷天数，根据机组在不同负荷率下的工作特性不同，可以利用加权平均（不同负荷率下的机组COP*其工作天数/其对应的空调季）的方法确定机组的最后COP来作为计算机组全年运行费用的依据，相对更科学合理。根据负荷模拟结果及实际情况分析，全年可以划分为三个空调季，分别为供冷季、供暖季、过渡季。具体划分情况见下表3.4表3.4 空调季的划分空调季起止日期天数供冷季4月20日10月10日172供暖季11月15日3月15日120过渡季3月16日4月19日10月16日11月14日733.2冷热源对比：集中式空调系统具有降低配电容量、平衡电力需求的中作用，直燃式机组也可以在冬季供热，省去了另设热源的麻烦。但是系统冷热源选择时应该综合分析经济、环境、工程实际情况后选择。本地区没有市政管网，可供选择的方案有：冷水机组+燃气锅炉、空气源热泵、吸收式制冷、地热+冷水机组、地表水源热泵、地源热泵+冷水机组、太阳能等。吸收式制冷机组以热制热吸收式制冷机缺点也很突出，无论直燃式机组还是余热式吸收式机组在实际运行中都会对运行维护提出很高要求，其制冷量衰减较快，机组可靠性差。针对本工程实际情况，建筑周边并无预热可以利用，吸收式机组优势不明显。故吸收式制冷方式并不适用，将其排除。太阳能是一种可以再生的清洁能源，绿色环保，有点突出，但由于其受气候条件影响太大，尤其是在阴雨天气，日照时间和强度不能保证。并且太阳能设备造价高，初投资大，运行维护费用高，在冷热源方案中可靠性和经济性差，将其排除。3.2.1方案一：冷水机组+燃气锅炉夏季冷负荷由螺杆式冷水机组承担，包括相应的冷却塔和冷却水泵。冬季选用水-水换热器，将室外锅炉房的高温水换成空调系统所需要的低温水。根据Dest全年空调季节负荷特性知，该国际饭店的最大冷负荷为1585.31KW，热负荷为980.61KW。冷源方面：考虑排风全热回收后的冷负荷为1378.63KW。考虑到全热交换器在一般运行中的实际回收率往往达不到设定值。为防止冷机选型过小而导致夏季空调无法达到设计参数，此处考虑安全系数1.3.因此选用制冷量为750KW的螺杆式制冷机两台。热源方面：实际运行中，冬季内区冷负荷由全热回收器预热后的新风处理系统全新风运行，新风量通过计算得出。但在热源设计与冷源设计一样，考虑到全热回收器的工作性能问题，依然取热负荷为980.61KW，保证供暖安全。经济型分析：冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量L(m3/h)=Q(kw)/(5()*1.163)*1.15=257.1(m3/h)冷却水泵扬程的组成：1. 制冷机组冷凝器水阻力：6mH2O;2. 冷却塔喷头喷水压力：3 mH2O;3. 冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：2 mH2O;4. 回水过滤器阻力为5 mH2O;5. 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：5 mH2O；综上所述，冷却水泵扬程为21 mH2O。冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。L=Q(KW)/(5*1.163)=223.6(m3/h)冷冻水泵扬程组成1. 制冷机组蒸发器水阻力：6 mH2O；2. 末端设备表冷器或蒸发器水阻力：5 mH2O；3. 回水过滤器阻力5 mH2O；4. 分水器、集水器水阻力：3 mH2O；5. 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：10 mH2O；综上所诉，冷冻水泵扬程为：32 mH2O。冷却塔的水流量=冷却水系统水量*1.2；L=257.1/2*1.2=302.52m3/h所以选择水流量为150（m3/h）的冷却塔两台。该方案需要设置的锅炉总容量为1000KW，查阅相关设备中关于锅炉的初投资，采用国产燃气热水锅炉单台需要约21万元。选用燃气锅炉还需要考虑燃气入网费，由于查不到淮南地区的城市燃气入网费，这里采用北京地区的城市燃气入网费作为比较依据。北京地区的城市燃气入网费为0.2万元/m3/h。尖峰负荷对应的燃气消耗量必然也是尖峰值，因此以此作为标准计算燃气的入网费用。由于1000000W/3600s/h/0.9/8500kcal/m3/4200J/kcal=112.04m3/h因此燃气入网费为：112.04m3/h*0.2万元/m3=22.4万元主要设备见表3.2表3.2主要设备表设备名称规格数量单价（万元）总价（万元）螺杆机Q=750(KW)23672燃气锅炉Q=450(KW)22121燃气入网22.4板式换热器Q=1000KW213.813.8冷却水泵L=135(m3/h)H=23m3（2用1备）3.39.9冷冻水泵L=125(m3/h)H=33m3（2用1备）2.98.7冷却塔L=150(m3/h)24.89.6热水泵L=95(m3/h)H=113（2用1备）1.13.3配电设施费412(KW)1680元/KW28综上，冷水机组+燃气锅炉的初投资为188.7万元运行费用：根据DEST分析全年供冷季节负荷结果知总冷负荷为2101368kwh，总热负荷为1013756kwh。当螺杆机在负荷为75%以上工作阶段时，制冷量大约为1130kw，1000kw的螺杆机满负荷工作，500kw的作为调峰用，综合COP=4.6；当处于负荷为50%75%工作阶段时，制冷量约为600kw，根据情况，控制单台制冷机工作，COP=4.7；当负荷在25%以下时，制冷量约为300kw，500kw的螺杆机单独工作，COP=5.1。所以机组综合COP=（4.6*21+4.8*34+4.7*47+5.1*70）/172=4.8。所以，总用电量为2101368/4.8=43.8万kwh，网上查得淮安地区电价为0.867元/kwh，所以供冷季节运行费用为：43.8万kwh*0.867元/kwh=38万元/年供暖季节：采用燃气锅炉+板式换热器（水-水）供暖，其年耗费用见3-3：表3.3年耗费用项目锅炉使用年限运行费用折旧维修费折合运行费费用1530.81.732.5方案评价：本方案在实际工程中应用最多，技术最成熟，效果最可靠，并且生产厂家多，产品性能好，价格便宜，初投资较低，控制方便，但需设锅炉房及冷却塔，能源利用率低，排放大量二氧化碳，污染环境，且耗电量大，浪费高品质能源，运行费用高。3.2.2方案二：空气源热泵系统淮安地处夏热冬冷地区，冬季空调计算温度是-5.6，夏季空调计算干球温度是33.4，可以考虑使用空气源热泵系统。空调系统采用全热新风换气系统，组合式空调机组采用全热交换器。冷源方面：由方案一知实际冷负荷为1378.63kw，可以选择4台360kw的机组，这样机组搭配使用，可以很方便的在过渡机卸载负荷。以上机组均为螺杆机。（由于设计负荷的最大值是建筑逐时负荷相加的最大值，所以无需考虑同时使用系统）。热源方面的考虑同方案一（冷水机组+燃气锅炉），取热负荷为950.83kw。经济分析：由于风冷机组无冷却水侧，所以没有冷却水设备，投入为0。冷冻水侧：冷冻水流量：L=Q(KW)/(5*1.163)=223.6（m3/h）冷冻水泵扬程的组成1. 制冷机组蒸发器水阻力：6mH2O；2. 末端设备表冷器或水阻力：5 mH2O；3. 回水过滤器阻力：5H2O；4. 分水器、集水器水阻力：一个为3 mH2O；5. 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：10 mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为32 mH2O。主要设备见表3.4表3.4 主要设备表设备名称规格数量单价（万元）总价（万元）空气源热泵机组360kw42080冷冻水泵L=125(m3/h)H=33m5（4用1备）2.914.5配电设施费116*4+40*3=584(kw)1680元/kw39.7设备初投资为134.2万元。运行费用：供冷季：当螺杆机在负荷为75%以上工作阶段时，制冷量大约为1130kw，综合COP=2.8；当处于负荷为50%75%工作阶段时，制冷量为850kw，此时COP=3.0；当负荷处于25%50%时，制冷量为600kw，COP=3.4；当负荷低于25%时，制冷量为300kw，开启一台空气源热泵，COP=3.6.所以夏季综合COP=（2.8*21+3.0*34+3.4*47+3.6*70）/172=3.3。所以夏季总耗电量为2101368/3.3=63.7万kwh，运行费用为63.7万kwh*0.867元/kwh=553.万/年。供暖季：螺杆机在负荷为75%以上工作阶段时，制热量大约为712.5kw，COP=2.3；当处于负荷为50%75%工作阶段时，制热量583kw，COP2.8；当负荷处于25%50%时，制热量为350KW,COP=3; 当负荷低于25%时，制热量为200kw，COP=3.2。所以冬季综合COP=3.1，总耗电量为33.8万kwh，所以冬季运行费用为28.3万/年，即全年运行费用为83.6万/年。方案评价：与方案一相比，节省了冷却塔等相关设备，初投资较低，施工周期短，但系统COP低，尤其是在极端天气，夏季温度过高，冬天温度过低，机组效率都会急剧下降，甚至满足不了设计要求，因而其运行费用高，可靠性低，且室外机影响建筑立面，不利于环保节能，因此该方案被否定。3.2.3方案三：地热+冷水机组该地区在2000米地下有丰富的地热资源，出水温度为50，日出水量为900m3，转换成37.5m3/h，经计算，挡水排放温度为20时，可利用的能源约为1308kw，经过热泵转换为45/40的空调水温足以满足冬季950kw的热负荷需求，考虑到地热梯级利用技术，充分利用地热资源，可先用一台板式换热器，直接利用提供45/40的热水进行冬季供热，此时地热水降温至42，然后经过两级板式换热器换热，最后降温至20排出。被加热的热水在经过热泵机组增温至45供给空调用热水，此时热泵蒸发器平均温度高，机组COP很高，查看机组相关数据，能够达到6.5左右，冬季运行费用很低。其主要设备投资如表3.5所示为：表3.5主要设备投资设备名称规格数量单价 万元总价 万元冷水机组Q=800(KW)13030热泵机组Q=400(KW)22754板式换热器Q=350(KW)31545抽水泵L=37.5(m3/h)H=80m11616冷却水泵L=135(m3/h)H=22m4（3用1备)3.313.2冷冻水泵L=125(m3/h)H=36m3（2用1备）2.98.7冷却塔L=150(m3/h)24.89.6配电设施412(kw)1680元/kw28设备初投资为204.5万据调查，淮安地区地质情况良好，按平均打井费用为1500元/米，则需花费300万元。夏季运行费用同方案一，冬季运行费用为13.5万/年，年运行费用为53.5万/年。方案评价：虽然此方案运行费用低，且几乎不占室外面积，还可以免费提供热水，但其初投资太高，尤其是高昂的打井费用限制了其使用，另外，其抽水地下水，不采用回灌技术，既浪费了资源，又污染了环境。综上所述，此方案被否定。3.2.4方案四：地表水源热泵本工程建筑所在地块周边为湖泊，属混合型水体，总面积60000m2，平均水深3m，冬季水温高于0。因此可以采用地表水源热泵系统。开式系统对水温水质要求比较高，且冬季运行易结冰，同时为了便于对水质进行处理与控制，本工程拟采用闭式系统，采用通过塑料盘管或者板式换热器作为换热器的系统形式。设备选型：选用两台水源热泵机组 初投资：水源热泵系统初投资与常规冷水机组投资相比增加了从湖中取水的设备以及水质处理、湖水换热等设备。主要设备见表3-6表3-6主要设备见设备名称规格数量单价 万元总价 万元热泵机组Q=800(KW)Qr=600(KW)255110湖水泵L=135(KW)H=22m33.39.9冷却水泵L=135(KW)H=22m33.39.9冷冻水泵L=125(KW)H=36m32.98.7配电设施费412（kw）1680元/kw28湖水构筑物21引水道35湖水处理费用28初投资共计：250.5万元。运行费用：由淮安地区气象参数和水温参数知，地表水温和气温相比差别不大，在此计算时夏季平均水温比气温低2，据调查，淮安地区夏季平均气温为25，冬季平均水温为7，所以夏季平均水温为23，冬季平均水温为9，根据机组的运行性能系数可查得：夏季（23）：机组COP=4.8；冬季（9）：机组COP=4.0。所以运行费用为37.96万元，冬季为21.97万元。年运行费用为60万元/年。方案评价：由于水体较浅，湖水流动性较差，水源热泵在夏季/冬季连续运行时，湖水的温升/温降将会比较严重，主机能效比将会下降，严重时可能无法运行；冬季水温较低，要采取防冻措施，会增加额外的成本，降低了经济性；水温的微小变化会影响水中生物的生活特性，甚至导致其死亡，破坏了物种平衡；水源热泵运行一段时间，管路和换热器都会产生结垢问题，会导致传热效率下降，进一步导致机组效率下降，因此需要定期对系统进行除垢维护，这部分成本也是不容忽视的。综上，地表水源热泵除投资较高，且从可靠性、易维护性角度优势都不明显，可以否定此方案。3.2.5方案五：复合式地源热泵系统 方案可行性分析：淮安地处夏热冬冷地区，比较适合用地源热泵系统，并且其地层岩性为粉土、粉质粘土，无卵石层，容易打井。土壤导热系数1.55W/MK，热容1.865kj/kgK。土壤的变温层深度范围为010m，地温随太阳辐射和气温变化明显；恒温层深度范围1020m，温度15.5；增温层深度范围20200m，地温由20m处15.5向深处以2.3/100m升高，所以其地下100米以内地温维持在18以内，平均地温在16.9。在此酒店周围有充足的绿化带和空地，占地约5000m2，提供了充足的地埋管面积，提供了实施的可能性。方案介绍：地埋管地源热泵系统是利用地下浅层土壤能量，将热交换器埋于地下，通过地埋管管内的循环介质与土壤进行闭式热交换达到供冷供热目的。夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温，同时储存热量，以备冬用。冬季通过热泵将大地中的低位能提供高品位对建筑供暖，同时存储冷量，以备夏用。因此土壤源地源热泵系统保持了地下水热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热介质。大地土壤提供了一个很好地免费能量存储源泉，这样就实现了能量的季节转换。其COP比较高，节能和环保效益比较明显，是一种可持续发展的建筑节能新技术，在国内外被认为是最优秀的加热冷却技术。方案设计：对于夏季冷负荷远远大于冬季热负荷的地区，若采用单一的地源热泵技术，夏季向土壤中放出的热量远远大于冬季从土壤中取出的热量，随着系统长期运行，埋管区域土壤温度会逐年升高，恶化整个系统的运行。并且该方案需要的埋管最大，占地面积大，初投资大。因此，为节约用地，节约埋管量，减少设备投资，地埋管容量应以冬季热负荷为设计标准，夏季可采用地源热泵和空气源热泵联合运行或地源热泵与冷水机组联合运行。在夏季采用冷水机组和地源热泵协调运行，共同承担夏季冷负荷。夏季冷负荷较大时，单独地源热泵无法满足室外设计要求，需要配合冷水机组综合运行，因此可以建立一个预警系统，调节地埋管和辅助设备的运行时间，优化夏季地源热泵和冷水机组的开启时间，在满足设计要求的同时，确保排热和取热保持平衡。另外，采用热泵机组热回收技术也可以有效缓解土壤热堆积现象。主要设备选型：根据计算得该系统经全热交换机热回收后冷负荷为1364.3KW，热负荷为980.61KW。选用带热回收的热泵机组两台，单台制冷量为400KW，制热量为500KW，有全年负荷计算得知，夏季冷负荷远远大于冬季热负荷，因此需要选用一台制冷量为600KW的冷水机组作为夏季调峰使用。选用流量为150m3/h冷却塔一台，以满足主机全开时全部冷却水量。根据相关文献，地下循环水泵的扬程一般不超过28m，而根据常规冷水机组冷却水系统计算，冷却塔循环所需扬程为25m。因此可选择扬程为28m的冷却水泵，冷却水流量在冷却塔排热时应当与常规冷水机相当。地埋管排热时由于供回水温度差大，冷却水量较小。为满足冷却塔排热时地要求，选用流量为135m3/h，扬程为28m的水泵4台（3用1备）。用户侧冷冻水泵扬程一般为3235m，冷冻水流量计算：75m3/h（热泵），125m3/h（冷水机组），故选用流量为125m3/h，扬程为35米的水泵一台，流量为75m3/h。扬程为33m的水泵3台（两用一备），地热换热器采用聚乙烯管。钻孔数目、埋管面积的确定：根据计算，该系统经全热交换机热回收后冷负荷为1364.3KW，热负荷为980.61KW，地埋管在夏季向土壤的散热量为建筑物部分冷负荷值，热泵机组的功率以及设备的散热量之和；冬季从土壤中吸收的热量为建筑物的热负荷与热泵机组功率之差，选用地源热泵，按冬季设计工况埋管，经土壤热物性测试知每米孔深吸热量为40w/m，孔深为100米。根据工程经验：夏季地埋管内介质温度为30，出口介质温度为26；冬季地埋管内介质温度为5，出口介质温度为9.地温由20m处15.5向深处以2.3/100m升高，所以其地下100米以内地温维持在18以内，平均地温在16.9。根据以上条件及可以推出机组的性能系数。机组夏季性能系数COP=5.5，冬季性能系数COP=4.5。冬季最大吸热量Qzx=(1-1/COP)*Q其中：Qzx地热换热器最大吸热量，KW； COP冬季机组COP=4.5； Q空调总热负荷980.61KW。则Qzx=762.7KW所以需要打孔数n=191个，考虑到施工或运行工程中会造成某些井不能正常使用，乘以安全系数1.2，则实际打孔数为230个，埋管间距4.5米时，各个井之间互相影响较小，则需要埋管面积大约为4657m2，小于周围绿化面积。运行策略分析：根据全年dest负荷分析图可得夏季不同负荷下小时统计表，用来分析夏季地埋管的合理释热量，保证冬夏季冷热量平衡，且给机组的运行调控提供分析依据。冬季制热时，只开启地源热泵机组，吸收夏季向地下的排热量供热。部分负荷下，采用分区间歇运行，便于土壤温度恢复，提高机组工作性能。夏季制冷时，优先开启地源热泵制冷，在负荷小于单台热泵机组制冷量400kw时，地埋管采用分区间歇运行方式；当冷负荷超过地源热泵制冷量时，开启冷水机组，与地源热泵并联工作，作为补充运行；由于选用了带热回收型的热泵机组，夏季在满足制冷需求的前提下，可以制取一定量的生活用水，既减轻了夏季土壤的负担，又节省了制取生活热水的能源消耗和土建投资等费用，环保经济。但由于热泵机组长时间运行，土壤集聚热量不断增加，埋管附近土壤温度有所上升而导致地埋管出口水温逐渐升高，降低了机组的运行效率。为了保证地源热泵机组高效运行，同时采用温度测试技术和智能控制技术，利用温度传感器来测量地埋管出水温度。当地埋管出口温度大于等于室外干球温度4时，温度传感器反馈给智能控制器，做出反应，加大热水循环水量，使其带走更多的热量来减轻土壤负担，使地温逐渐恢复，此时机组COP有所下降；当低温恢复至于室外干球温度相差在2范围内时，热水循环水量恢复到一般流量，地源热泵机组正常运行。采用以上运行方案，热泵机组制冷、地埋管出水温度优先，热水制取作为调节，在保证室内设计要求前提下，机组在高效率下运行，同时有利于土壤温度恢复，冬、夏季取、放热量平衡，热泵机组长期高效运行。经济性分析：（1）初投资费用：初投资主要考虑了包括冷却塔、地埋管材及辅助设备的购置费，安装费及其他费用。初投资费用表设备名称规格数量单价 万元总价 万元冷水机组Q=600kw12525热泵机组Ql=800kw22856冷却水泵L=135（m3/h）H=33m4(3用1备)3.313.2冷冻水泵L=75（m3/h）H=33mL=125（m3/h）3(2用1备)11.935.73冷却塔L=150（m3/h）14.84.8配电设施费4121680元/kw28综上设备初投资：135.7万元。地埋管初投资费用：149.5万元。总初投资：285.2万元。（2）运行费用运行费用考虑了冷却塔、地源热泵机组所消耗的电费和水费。该费用与冷却塔和地源热泵的运行时间、联合系统组成的模式（地源热泵与冷却塔按不同的散热能力组成）有关。冬季：当在负荷为75%以上工作阶段时，制热量大约为712.5kw，两台热泵机组同时工作，COP=4.4；当处于负荷为50%75%工作阶段时，制热量530kw，两台热泵机组分区工作，COP=4.7；当负荷处于25%50%时，制热量为350KW，一台热泵机组工作，COP=4.5；当负荷低于25%时，制热量为200kw，根据情况，控制单台热泵机组工作，COP=4.3。所以冬季综合COP=4.5，总耗电量为22.5万kwh，所以冬季运行费用为19.5万/年。冬季土壤取热量：Q1=788479.1kwh。夏季土壤释热量：冷负荷160500650小时数182111531202不同负荷下cop5.45.65.5累计负荷327780576500781300故Q2=195394kwh夏季放热为冬季取热的2.47倍，若不采取任何措施，则土壤温度急剧上升，地源热泵不能长期高效运行。故本方案采用带热回收型的热泵机组，将多余的热量1953943-788476=1165467kwh用来加热制取生活热水，折合成热水负荷为279kw，不足部分由其他热源制取，减少了热源只取得相关设备和投资，一举多得。夏季综合运行费用：采用方案一中的夏季负荷分析数据，当在负荷为75%以上工作阶段时，制冷量大约为1130kw，两台热泵机组和冷水机组同时工作，优先运行热泵机组，综合COP=5.3；当处于负荷为50%75%工作阶段时，制冷量850kw，主要运行热泵机组，冷水机组调峰使用，COP=5.2；当负荷处于25%50%时，制冷量为600KW，根据情况，两台热泵机组分区工作，COP=5.5；当负荷低于25%时，制冷量为300kw，单台热泵机组运行，COP=5.4。所以综合COP=5.3，总耗电量为40.1万kwh，所以冬季运行费用为34.4万/年。即年运行费用为53.9万元。方案经济型比较：方案冷水机组+燃气锅炉空气源热泵地热+冷水机组地表水源热泵土壤源热泵+冷水机组初投资188.7134.2504.5250.5285.2使用年行费用70.583.653.56054总投资5年541.2552.2772550.5555.5总投资10年893.7970.21039.5850.5825.5总投资15年1246.21388.213071150.51095.5上表中还不包括地源热泵机组热回收制取生活热水所节约的费用，热回收热泵机组除投资比常规冷水机组多15%，据调查每年节约的制取热水费用约为4.6万元，初投资回收期约为5年。综上所述，地埋管地源热泵机组+冷水机组为本工程中最合理、最经济的冷热源方案。由于该方案长期稳定、高效运行的关键在于地埋管的冬季取热量和夏季放热量达到平衡，故此方案对地埋侧的设计做了详细说明。7空调水系统及冷热源机房设计7.1 空调水系统方案确定7.1.1建筑分析 该建筑为星级酒店，一至三层的右半部分全部为客房，需要全天供空调，一至四层左半部分为功能性房间和部分套房，除大堂和套房外，开放时间比较集中，所以水系统应考虑按照建筑功能分区，但管线布置要考虑节能，要就近利用立管，减少阻力，所以对水系统作如下分区: 立管供地下一层至四层的左半部分； 立管供地下一层至三层的右半部分的上分区； 立管供地下一层至三层的右半部分的下分区。7.1.2水系统方案比较及确定（1）该建筑内区部分很少，冬天制冷或夏天供热的部分很少，所以考虑整个系统的时候不需要考虑四管制系统，只用两管制系统，既能保证空调要求又可以节省初投资。（2）该建筑结构高度不高，建筑内部功能紧凑，考虑到同程式系统布置困难，选用异程式。（3）作为一个五星级的酒店，运行时间比较长，要充分考虑节能与洁净性要求，所以选用闭式系统，管路系统不和大气接触，在机房设置落地式膨胀管，这样设备腐蚀几率比较小，水泵压力低、功率低、系统简单。综上所述，空调水系统应选用闭式、异程式、双管制系统。7.2水力计算冷冻水侧的水力计算采用假定流速法，其计算步骤如下：1.绘制冷水系统图，对管段进行标号，标注长度和流量；2.确定合理的流速；3.根据各个管段的水流量和选择流速确定管段的直径，计算摩擦阻力和局部阻力；4.并联管路的阻力平衡；5.计算系统的总阻力。最不利计算环路见图7.1详细计算过程见附录C7.3水压图的绘制 根据水系统原理图，绘制水压图如图7.2HAO-动水压图上O、A两点的测压管水头的高度差风管水力计算见附录D7.4冷热源机房设计7.4.1冷水机组及热泵机组选型 本工程夏季设计负荷为1523.9KW，由于使用了新风全热交换器，考虑新风的热回收为251.8KW，则实际的冷负荷为1272.1KW，冬季设计热负荷为948.7KW,虽然冬季使用了新风全热交换器，考虑到冬季新风负荷占总负荷的50%以上，以及热交换器性能 的稳定性对系统的影响巨大，所以冬季不将热回收的负荷去除。 由于工程使用了冷水机组负荷地源热泵系统，地源热泵按冬季工况设计，夏季多余的负荷由冷水机组负担，机组的运行效率在50%-75%负载时最高，为了运行调节的方便，选择2台热泵机组，1台冷水机组。 热泵机组制冷量为450KW，带热回收，冷水机组制冷量为400KW，以下表格可以作为选型参考。类型螺杆式冷水机组制冷量Kw430输入功率Kw83制冷剂名称R22蒸发器形式满液式蒸发器水流量M3/h74水压降kpa57接管尺寸mmDn125冷凝器形式卧式壳管式冷凝器水流量M3/h92水压降 kpa61接管尺寸MmDn125外形尺寸mm3160*1400*1680机组净重Kg2450表7.2类型螺杆式冷热泵机组制冷量kw470制热量kw532输入功率kw73.3制冷剂名称R22蒸发器水流量M3/h80.5水压降kpa42.8接管尺寸mmDN125冷凝器水流量M3/h80.5水压降kpa32.2接管尺寸mmDN125外形尺寸宽深高mm3020*1190*1980机组净重Kg222074.2.循环水泵选型水泵是中央空调及采暖系统的主要设备之一，水泵的选择原则及注意事项；首先要满足最高运行工况的流量和扬程，并使用水泵的工作状态点处于高效率范围；泵的流量和扬程应有10-20%的富裕亮；当流量较大时，宜考虑多台并联运行，并联台数不宜超过3台，并应尽可能选择同型号水泵；供暖和空调系统中的循环水泵，宜配备一台备用水泵；选泵时必须考虑系统静压对泵体的影响，注意水泵壳体和填料的承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响，在选用水泵时应注明所承受的静压值，必要时有制造厂家做特殊处理。1） 冷冻水泵的选型编号项目阻力kpa编号项目阻力kpa1用户侧集水器302用户侧分水器303机组604最不利环路1365回水过滤器30冷冻水环路的水阻力为H=286KPa，所以取泵扬程取32米（包括10%富裕量）。冷冻水泵流量：L=11Q/1.163t=240.6m3/h(夏季工况) 冷冻水泵的数量与机组数量一一对应，为3用1备，流量为L/3=80.2m3/h,管道的直径是按冷水流量选择，输送热水是若流量过小，会给末端设备的控制造成困难甚至造成失控，冬夏季冷冻水流量相差较大，按夏季工况选择的水泵在冬季运行时有可能不在高效率区运行，使得水泵运行能耗增大，可以考虑冬夏季分别设置冷冻水泵。 根据使用空调设计手册，按照夏季工况设计的水泵在冬季运行时的输送能效比比需小于输送能效比的限制，夏热冬冷地区两管制热水管ER限制值为0.00433，即ER=0.002342H/（t）0.00433.由于本工程的循环水系统阻力大，水泵的扬程大，即使冬季水泵效率在100%，也无法满足节能限值，考虑到冬夏季的负荷比大于1/2，流量相差不大，因此无需再在冬季分设水泵。2)冷却水选型本工程选用了冷水机组和热泵机组，对这两个系统分别设置冷却水泵。冷却塔侧冷却水泵：流量为L=1.3Q/1.163t=89.4m3/h编号项目阻力kpa编号项目阻力kpa1冷却塔喷头302冷却塔高差203机组604冷却管路305回水过滤器30冷却水环路的水阻力为H=1700KPa,所以取泵扬程18.7米（包括10%富余量）。水泵数量1用1备。地源侧冷却水泵：流量为L=1.1Q/1.163t=170.2m3/h 表格7.5 设备阻力表编号项目阻力kpa编号项目阻力kpa1机组602地埋管路303回水过滤器30冷却水环路的水阻力为H=120KPa,所以取泵扬程取14米（包括10%富余量）。水泵数量2用1备。3)冷却塔选型冷却塔台数与机组台数对应，为1台，选用圆形逆流冷却塔。水量为L=1.3Q/1.163t=89.4m3/h4)水处理设备选型 1.冷冻水系统处理设备（软化水箱和软化水装置）冷冻水处理的目的是防止结垢，对冷冻水进行软化处理，软化水量按照系统补水量来选取，系统补水量为系统水容量的20%，空调水系统的单位水容量恢复表取值。表7.6空调水系统单位水容量表（L/m2建筑面积）空调方式全空气系统水-空气系统供冷时0.40.550.71.30供暖时热水锅炉1.252.001.201.90热交换器0.400.550.71.30由于在设计中全空气系统，水-空气系统和热交换器均有涉及，系统单位水容量按1L/m2进行估算，约为31100L，所以系统补水量;31.12%=0.62m3软化水箱用来储存软化水以补给系统因泄露而损失的水量，软化水箱的储水量取补水泵0.5-1.0h的水量。选取全自动软化水装置，处理软化水量：4m3/h，罐体尺寸（mm）为H=4001650,安装尺寸（mm）;200020001000.软化水箱为尺寸为200010002000（mm）的矩形水箱。2.冷却水处理设备冷却水处理的目的是防垢、阻垢、消毒、杀菌、防藻类，本设计选择变频电子水处理器，安装在冷却水回水管，地埋管中的水位闭式循环，无需冷却水处理设备，仅对冷却塔测的冷却水进行处理，冷却水量为89.4m3/h，长度750mm, 5）。定压补水装置选型定压设备用来收贮膨胀水量，同时解决定压和补水问题，有开始高位膨胀水箱和闭式低位膨胀水罐两种形式，本设计制冷机房设置于地下一层，定压方式选取落地式膨胀定压罐，补水泵安装于落地式膨胀管的地基上。1. 补水泵补水点宜设在循环水泵的吸入段。补水泵流量宜为系统水容量的5%-10%，扬程应保证补水压力比系统静止时补水点的压力高30-50kpa,补水泵宜设备用泵。补水泵流量10%31.1=3.11m3/h，建筑物的充水高度为18mH2O，所以补水泵的扬程为：185=23mH2O，补水泵选用两台，1用1备。2. 闭式膨胀罐（1） 闭式低位膨胀定压罐的总容积：V=Vt/(1-)=0.62m3 式中Vt-调节水量，为补水泵3min的流连，且保持调节水位不小于200mm; -系数，一般=0.65-0.85,当P2允许时，尽可能取小值。 （2）工作压力： a)补水泵启动压力P1（m），大于系统最高点0.5m b)补水泵停止压力P2,P2=(P1+10)/ -10取值应保证系统设备不超压。 6）分集水器选型 1.用户侧分集水器 集水器和分水器实际上是一段大管经的管子，只是在其上按设计要求焊接上若干不同管径的管接头，一般是为了便于连接通向各个环路的许多并联管道而设置的，分水器用于供水管路上，集水器个分水器 的直径，可按并联接管的总流量通过集水器和分水器是的断面流速0.5-1.5m/s来选择，并应大于最大接管开口直径的2倍。流量特别大时，允许增大流速，但最大不宜超过4m/s，集水器和分水器都用无缝钢管制作，选用的管壁和封头板的厚度以及焊接作法应按耐压要求确定，集水器和分水器应设温度计、压力表，底部应有排污管接口，一般选用DN40