酒店客房中央空调水系统设计计算书

酒店客房中央空调水系统设计计算书-第1页酒店客房中央空调水系统设计计算书项目名称：西安某五星级酒店客房空调工程设计阶段：施工图设计编制日期：2026年9月

目录1工程概况与设计依据 51.1工程概况 51.2设计依据与执行标准 51.3设计范围 52室内外设计计算参数 62.1室外气象设计参数 62.2室内设计计算参数 62.3空调水系统设计参数 73空调冷负荷计算 73.1计算方法概述 73.2围护结构基本参数 73.3围护结构传热冷负荷计算 83.3.1外墙传热冷负荷 83.3.2外窗传热冷负荷 93.3.3外窗日射得热冷负荷 93.3.4楼板传热冷负荷 93.4室内热源散热冷负荷 103.4.1人体散热冷负荷 103.4.2照明散热冷负荷 103.4.3设备散热冷负荷 103.5新风冷负荷 103.6房间总冷负荷汇总 114空调水系统水管路水力计算 124.1水系统形式与管路布置 124.2管内流速选用标准 124.3水力计算基本公式 124.3.1流量计算公式 124.3.2管径计算公式 134.3.3沿程阻力计算公式 134.3.4摩擦阻力系数λ计算 134.3.5局部阻力计算公式 144.4最不利环路水力计算 144.4.1客房支管段计算 144.4.2支管局部阻力计算 144.4.3各层水平干管计算 154.4.4供水立管计算 164.4.5地下室主干管计算 164.5水力计算结果汇总 175冷冻水循环水泵选型计算 185.1水泵流量确定 185.2水泵扬程确定 185.3水泵选型结果 185.4水泵工况校核 186膨胀水箱选型计算 196.1系统总水容量计算 196.2膨胀水箱有效容积计算 196.3膨胀水箱配管 207系统水力平衡验证 207.1水力平衡要求 207.2并联环路平衡验证 207.3水力平衡措施 208设计总结 218.1主要设计成果汇总 218.2设计结论 218.3施工注意事项 22

1工程概况与设计依据1.1工程概况本工程为西安某五星级酒店客房区域中央空调水系统设计。酒店总建筑面积约35000㎡，其中客房区域位于5~20层，共16层，标准客房320间，每间客房建筑面积约42㎡。空调系统采用风机盘管加独立新风系统（FCU+OA），冷热源由地下一层制冷机房集中提供。本计算书针对客房区域空调冷冻水系统进行详细设计计算，包括冷负荷计算、水系统水力计算、管径确定、水泵选型、膨胀水箱选型及系统水力平衡验证等内容。1.2设计依据与执行标准本设计严格遵循以下国家现行规范、标准及技术措施：（1）《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012（2）《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015（3）《采暖通风与空气调节术语标准》GB50155-2015（4）《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016（5）《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002（6）《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016（7）《实用供热空调设计手册》（第二版），陆耀庆主编（8）《民用建筑暖通空调设计统一技术措施2022》，中国建筑设计研究院有限公司编著1.3设计范围本次设计计算范围为酒店5~20层客房区域的中央空调冷冻水系统，具体包括：客房空调逐时冷负荷计算及风机盘管选型核算；冷冻水系统管网布置与水力计算；各管段管径确定与流速校核；系统沿程阻力与局部阻力计算；冷冻水循环水泵选型计算；膨胀水箱容积计算与选型；系统水力平衡分析与验证。2室内外设计计算参数2.1室外气象设计参数根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012附录A，西安市室外气象设计参数如下：参数名称夏季冬季空调计算干球温度（℃）35.0-8.0空调计算湿球温度（℃）25.8—空调计算相对湿度（%）—66通风计算干球温度（℃）30.6-0.5大气压力（hPa）959.2979.1平均风速（m/s）2.21.72.2室内设计计算参数根据五星级酒店客房的舒适度要求及规范规定，客房室内设计参数如下：参数名称夏季冬季干球温度（℃）24±122±1相对湿度（%）50~6040~50新风量[m³/(h·人)]3030噪声标准[dB(A)]≤35≤35风速（m/s）≤0.25≤0.202.3空调水系统设计参数空调冷冻水系统采用两管制变流量系统，设计参数如下：冷冻水供回水温度：7℃/12℃，设计温差Δt=5℃；系统工作压力：1.0MPa；水的密度：ρ=999.8kg/m³（7℃时）；水的运动粘滞系数：ν=1.43×10⁻⁶m²/s（10℃时）；钢管当量绝对粗糙度：K=0.2mm（闭式系统）。3空调冷负荷计算3.1计算方法概述根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012第7.2.1条强制规定：空调区的夏季冷负荷，应包括通过围护结构的非稳态传热、通过玻璃窗的太阳辐射得热、室内人员、照明及设备散热形成的冷负荷，各项应分别逐时计算，逐时累加，按各分项累加的最大值确定。本工程采用冷负荷系数法进行逐项逐时计算，计算时刻为8:00~20:00，取逐时冷负荷最大值作为房间空调设计冷负荷。3.2围护结构基本参数以标准层一间南向标准客房为计算对象，客房建筑面积A=42㎡，层高3.6m，室内净高3.0m。客房建筑参数如下：南向外窗：断桥铝合金中空玻璃窗（6+12A+6），传热系数K=2.4W/(㎡·K)，窗墙面积比0.45，外窗面积A_win=5.4㎡；南向外墙：200mm加气混凝土+50mm挤塑板外保温，传热系数K=0.58W/(㎡·K)，外墙面积A_wall=6.6㎡；屋盖/楼板：120mm钢筋混凝土楼板，传热系数K=1.8W/(㎡·K)，楼板面积A_floor=42㎡；内墙：200mm加气混凝土砌块，传热系数K=1.2W/(㎡·K)，相邻房间温差按2℃考虑。3.3围护结构传热冷负荷计算3.3.1外墙传热冷负荷外墙传热形成的逐时冷负荷按下式计算：Q_wall(τ)=K_wall·A_wall·[t_wall(τ)-t_N]式中符号说明：Q_wall(τ)——τ时刻外墙传热冷负荷，W；K_wall——外墙传热系数，K_wall=0.58W/(㎡·K)；A_wall——外墙面积，A_wall=6.6㎡；t_wall(τ)——τ时刻外墙冷负荷计算温度，℃，西安地区南向墙体14:00取最大值35.2℃；t_N——室内设计温度，t_N=24℃。数值代入计算（最大值出现时刻14:00）：Q_wall,max=0.58×6.6×(35.2-24)=0.58×6.6×11.2=42.8W3.3.2外窗传热冷负荷外窗传热冷负荷按下式计算：Q_win_c(τ)=K_win·A_win·[t_win(τ)-t_N]式中：K_win=2.4W/(㎡·K)，A_win=5.4㎡，t_win(τ)为外窗逐时冷负荷温度，南向14:00取34.5℃。数值代入计算：Q_win_c,max=2.4×5.4×(34.5-24)=2.4×5.4×10.5=136.1W3.3.3外窗日射得热冷负荷透过玻璃窗进入室内的太阳辐射热形成的冷负荷按下式计算：Q_win_r(τ)=C_s·C_n·D_Jmax·C_CL(τ)·A_win式中符号说明：C_s——窗玻璃遮阳系数，中空玻璃取C_s=0.83；C_n——窗内遮阳系数，浅色布艺窗帘取C_n=0.65；D_Jmax——夏季日射得热因数最大值，西安南向取D_Jmax=302W/㎡；C_CL(τ)——冷负荷系数，南向13:00取最大值0.78。数值代入计算：Q_win_r,max=0.83×0.65×302×0.78×5.4=686.3W3.3.4楼板传热冷负荷上下相邻客房均为空调房间，空调温差取2℃：Q_floor=K_floor·A_floor·Δt=1.8×42×2=151.2W3.4室内热源散热冷负荷3.4.1人体散热冷负荷标准客房按2人计算，成年男子静坐时显热散热量61W，潜热散热量73W，总散热量134W/人。群集系数取1.0（客房选型时）。人体显热散热冷负荷系数取0.95（旅馆客房连续工作）。Q_people=n·(q_s·C_L+q_l)=2×(61×0.95+73)=262.0W式中：n=2人，q_s=61W（显热），q_l=73W（潜热），C_L=0.95（冷负荷系数）。3.4.2照明散热冷负荷根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015，客房照明功率密度取7W/㎡，采用LED节能灯，安装方式为明装吊顶。照明冷负荷系数取0.85。Q_light=N·C_L=7×42×0.85=249.9W3.4.3设备散热冷负荷客房内电器设备包括：液晶电视80W、台式电脑150W（按20%同时使用率计）、电热水壶1200W（按10%使用率计）、冰箱80W、其他充电设备50W。设备冷负荷系数取0.8。Q_equip=(80+150×0.2+1200×0.1+80+50)×0.8=360×0.8=288.0W3.5新风冷负荷根据GB50736-2012，客房每人最小新风量30m³/(h·人)，每间客房2人，故新风量G_w=60m³/h。夏季室外空调计算状态点W：t_W=35.0℃，t_s=25.8℃，h_W=83.0kJ/kg；室内状态点N：t_N=24℃，φ_N=55%，h_N=50.5kJ/kg。新风处理到室内等焓线，故新风冷负荷为：Q_fresh=G_w·ρ·(h_W-h_N)/3600Q_fresh=60×1.2×(83.0-50.5)/3600=0.65kW=650W注：新风冷负荷由新风机组承担，风机盘管仅承担室内负荷。3.6房间总冷负荷汇总将以上各项冷负荷汇总，得到单间客房室内总冷负荷（风机盘管所需承担冷量）：负荷项目冷负荷（W）占比（%）1.外墙传热冷负荷42.82.52.外窗传热冷负荷136.18.03.外窗日射得热冷负荷686.340.54.楼板传热冷负荷151.28.95.人体散热冷负荷262.015.56.照明散热冷负荷249.914.77.设备散热冷负荷288.017.0风机盘管承担总冷负荷1816.3100.0新风冷负荷（新风机组承担）650.0—房间单位面积冷负荷指标43.2W/㎡—考虑10%的安全余量及风机盘管积尘修正系数1.1，风机盘管选型冷量为：Q_FCU=1816.3×1.1=1998W≈2.0kW选用卧式暗装风机盘管FP-68型，额定冷量2.38kW（高档风量），额定水量0.41m³/h，水阻力32kPa，满足设计要求。4空调水系统水管路水力计算4.1水系统形式与管路布置本工程冷冻水系统采用两管制、异程式、变流量系统。竖向立管采用同程布置，水平支管采用异程布置并设置静态平衡阀调节。系统竖向分为高、低两个区：低区为5~12层，高区为13~20层，每区各设一组供回水立管，立管位于管道井内。冷冻水供回水温度7℃/12℃，设计温差5℃。管材选用：DN＜50mm采用热镀锌钢管（GB/T3091），螺纹连接；DN≥50mm采用无缝钢管（GB/T8163），焊接连接。4.2管内流速选用标准根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012第8.5.12条及《实用供热空调设计手册》推荐，管内水流速按以下原则选用：（1）DN≤32mm支管：推荐流速v=0.5~0.8m/s；（2）DN40~DN70mm立管：推荐流速v=0.8~1.2m/s；（3）DN80~DN150mm干管：推荐流速v=1.0~1.5m/s；（4）水泵吸水管：v≤1.2m/s；水泵出水管：v≤2.0m/s。冷水管路比摩阻R宜控制在100~300Pa/m范围内。4.3水力计算基本公式4.3.1流量计算公式G=0.86×Q/Δt式中符号说明：G——管段水流量，m³/h；Q——管段承担的冷负荷，kW；Δt——供回水温差，℃，本工程Δt=5℃；0.86——单位换算系数。4.3.2管径计算公式d=√[4G/(3600·π·v)]=0.0188×√(G/v)式中：d——管道内径，m；G——流量，m³/h；v——管内流速，m/s。4.3.3沿程阻力计算公式h_f=λ·(l/d)·(ρv²/2)=R·lR=(λ/d)·(ρv²/2)式中符号说明：h_f——沿程阻力，Pa；λ——摩擦阻力系数；l——管段长度，m；d——管道内径，m；ρ——水的密度，kg/m³；v——管内流速，m/s；R——比摩阻，Pa/m。4.3.4摩擦阻力系数λ计算湍流过渡区采用柯列勃洛克（Colebrook）公式：1/√λ=-2lg[K/(3.7d)+2.51/(Re√λ)]式中：K——管壁当量绝对粗糙度，闭式系统K=0.0002m；Re——雷诺数，Re=vd/ν。4.3.5局部阻力计算公式h_d=Σζ·(ρv²/2)式中：Σζ——管段局部阻力系数之和；ρv²/2——管内动压，Pa。4.4最不利环路水力计算选取高区最远端客房（20层最远房间）的风机盘管支路作为最不利环路，从制冷机房分水器到该风机盘管入口，再经回水管路到集水器，逐段计算。4.4.1客房支管段计算单台风机盘管FP-68流量：G_1=0.86×2.38/5=0.41m³/h选用DN20热镀锌钢管，内径d=21.25mm，计算流速：v=G/(900πd²)=0.41/(900×π×0.02125²)=0.32m/s流速在0.3~0.6m/s合理范围内，支管长度取8m。计算雷诺数Re：Re=vd/ν=0.32×0.02125/(1.43×10⁻⁶)=4748由柯列勃洛克公式迭代计算得λ=0.0378，比摩阻：R=(λ/d)·(ρv²/2)=(0.0378/0.02125)×(999.8×0.32²/2)=91.0Pa/m支管沿程阻力：h_f1=R·l=91.0×8=728Pa4.4.2支管局部阻力计算客房支管主要管件及局部阻力系数：90°弯头（4个）：4×0.7=2.8截止阀（1个）：1×4.5=4.5电动二通阀（1个）：1×4.0=4.0Y型过滤器（1个）：1×2.2=2.2风机盘管盘管：设备阻力32kPa合流三通（1个）：1×1.5=1.5合计Σζ：15.0（不含设备）支管动压：ρv²/2=999.8×0.32²/2=51.2Pa支管局部阻力：h_d1=Σζ·(ρv²/2)=15.0×51.2=768Pa客房支管段总阻力（含设备）：ΔP_1=h_f1+h_d1+ΔP_FCU=728+768+32000=33496Pa≈33.5kPa4.4.3各层水平干管计算每层20间客房，考虑同时使用系数0.9，每层水平干管流量：G_floor=20×0.41×0.9=7.38m³/h选用DN50无缝钢管，内径d=53mm，计算流速：v=7.38/(900×π×0.053²)=0.93m/s流速在0.8~1.2m/s范围内，合理。每层水平干管长度约32m。同理计算得：λ=0.0255，R=198Pa/mh_f2=R·l=198×32=6336Pa≈6.3kPa水平干管局部阻力（含弯头、三通、闸阀、平衡阀等）取沿程阻力的50%：h_d2=0.5×6336=3168Pa≈3.2kPaΔP_2=6.3+3.2=9.5kPa4.4.4供水立管计算高区共8层（13~20层），总流量：G_riser=8×7.38=59.0m³/h选用DN100无缝钢管，内径d=106mm，计算流速：v=59.0/(900×π×0.106²)=1.86m/s流速偏高，调整选用DN125无缝钢管，内径d=131mm：v=59.0/(900×π×0.131²)=1.21m/s流速在1.0~1.5m/s范围内，合理。高区立管总高度约32m（从地下室到20层）。计算得：λ=0.0218，R=128Pa/mh_f3=R·l=128×32=4096Pa≈4.1kPa立管局部阻力取沿程阻力的40%：h_d3=0.4×4096=1638Pa≈1.6kPaΔP_3=4.1+1.6=5.7kPa4.4.5地下室主干管计算全楼共320间客房，分高、低两区，总流量：G_total=320×0.41×0.85=111.5m³/h考虑新风机组水流量约20m³/h，总冷冻水流量G=131.5m³/h。地下室主干管选用DN150无缝钢管，内径d=156mm：v=131.5/(900×π×0.156²)=1.91m/s流速略高，调整选用DN200无缝钢管，内径d=203mm：v=131.5/(900×π×0.203²)=1.13m/s流速合理。地下室主干管长度约60m。计算得：λ=0.0202，R=66Pa/mh_f4=66×60=3960Pa≈4.0kPa主干管局部阻力取沿程阻力的60%（含分集水器、阀门、冷水机组等）：h_d4=0.6×3960=2376Pa≈2.4kPa冷水机组蒸发器阻力（设备厂家提供）：ΔP_chiller=70kPaΔP_4=4.0+2.4+70=76.4kPa4.5水力计算结果汇总将最不利环路各管段阻力汇总如下（回水环路与供水环路对称，阻力乘以2）：管段名称管径流量(m³/h)流速(m/s)沿程阻力(kPa)局部阻力(kPa)管段总阻力(kPa)客房支管DN200.410.320.70.833.5楼层水平干管DN507.380.936.33.29.5立管（高区）DN12559.01.214.11.65.7地下室主干管DN200131.51.134.02.476.4**注：地下室主干管总阻力已包含冷水机组蒸发器阻力70kPa。供回水环路总阻力（不含冷水机组）：ΔP_pipe=2×(33.5+9.5+5.7+4.0+2.4)-70=2×55.1-70=40.2kPa系统总阻力（水泵所需扬程）：H=ΔP_chiller+ΔP_pipe+余量=70+40.2+20=130.2kPa≈13.3mH₂O取10%安全余量，水泵扬程H=15mH₂O。5冷冻水循环水泵选型计算5.1水泵流量确定系统总冷冻水流量：G=0.86×Q_total/Δt=0.86×(320×2.38×0.85+120)/5=0.86×769/5=132m³/h考虑10%余量，水泵设计流量G_pump=145m³/h。5.2水泵扬程确定根据水力计算结果，最不利环路总阻力约13.3mH₂O，考虑以下附加因素：（1）设备阻力附加：冷水机组7mH₂O，未预见阻力3mH₂O；（2）管路阻力余量：10%安全余量；（3）水泵扬程取：H=24mH₂O（含安全余量）。5.3水泵选型结果选用3台立式离心式冷冻水泵（2用1备），单台参数如下：型号：KQL150-315(I)B型立式离心泵；额定流量：Q=160m³/h（满足总流量要求）；额定扬程：H=24mH₂O；效率：η=78%；电机功率：N=18.5kW；转速：n=1480r/min；必需气蚀余量NPSHr=3.5m。5.4水泵工况校核水泵工作点校核：两台水泵并联运行时，总流量G=320m³/h，此时单台水泵流量160m³/h，扬程约24mH₂O，水泵在高效区工作，效率78%，满足设计要求。6膨胀水箱选型计算6.1系统总水容量计算空调水系统为风机盘管加新风系统，属于空气-水系统，单位建筑面积水容量指标取1.0L/㎡（参考《实用供热空调设计手册》）。客房区域空调面积约13440㎡（320间×42㎡），加上公共区域约3500㎡，总空调面积约17000㎡。V_system=1.0×17000=17000L=17m³6.2膨胀水箱有效容积计算膨胀水箱有效容积按下式计算：V_p=α·Δt·V_system式中符号说明：V_p——膨胀水箱有效容积，L；α——水的体积膨胀系数，α=0.0006L/(℃)；Δt——系统最大水温变化值，℃，冷冻水系统由4℃（冬季）到60℃（冬季供暖），Δt=56℃；V_system——系统总水容量，L。数值代入计算：V_p=0.0006×56×17000=571L≈0.6m³考虑1.5倍安全系数，选用有效容积1.0m³的矩形膨胀水箱。6.3膨胀水箱配管膨胀水箱配管包括：膨胀管DN50、循环管DN32、信号管DN25、溢流管DN50、排水管DN25。膨胀管接至水泵吸入口前的回水总管上，定压点压力满足系统最高处静压不小于5mH₂O要求。7系统水力平衡验证7.1水力平衡要求根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012第8.5.14条规定：空调水系统布置和选择管径时，应减少并联环路之间的压力损失的相对差额，当超过15%时，应采取水力平衡措施。ΔP_imbalance=|ΔP_unfavorable-ΔP_most_favorable|/ΔP_unfavorable×100%≤15%7.2并联环路平衡验证以5层最近房间与20层最远房间作为两个对比环路进行水力平衡校核：（1）最不利环路（20层最远房间）总阻力：ΔP₁=133kPa；（2）最近环路（5层最近房间）总阻力：ΔP₂=98kPa；不平衡率计算：不平衡率=(133-98)/133×100%=26.3%>15%不平衡率超过1