舒适性暖通空调设计手册
舒适性暖通空调设计手册
2002 McQuay International
目录
介绍 .............................................................................................................................3 建筑物类型 .................................................................................................................4
概论 ............................................................................................................................................ 4 汽车旅馆和酒店 ........................................................................................................................ 4 宿舍 ............................................................................................................................................ 5
一般设计考虑事项 .....................................................................................................6
负荷和负荷变化曲线 ................................................................................................................ 6 室内空气质量考虑 .................................................................................................................... 8 能源方面的考虑 ........................................................................................................................ 9 海岸地区设计方案 .................................................................................................................. 10
客房用暖通空调系统类型 ....................................................................................... 11
一般的需求 .............................................................................................................................. 11 PTACs ....................................................................................................................................... 11 分体系统 .................................................................................................................................. 14 风机盘管 .................................................................................................................................. 15 水源热泵 .................................................................................................................................. 21 客房暖通空调系统总结 .......................................................................................................... 22
其他区域的暖通空调系统 .......................................................................................23
概述 .......................................................................................................................................... 23 空气侧系统 .............................................................................................................................. 23 其他系统 .................................................................................................................................. 24 特定区域的系统 ...................................................................................................................... 24
中央通风系统 ...........................................................................................................25
系统设计 .................................................................................................................................. 25 通风设备设计 .......................................................................................................................... 25
中央设备考虑事项 ...................................................................................................28
冷水机组设备 .......................................................................................................................... 28 生活用热水装置 ...................................................................................................................... 29
结论 ...........................................................................................................................32 参考 ...........................................................................................................................33
包含在这本手册的信息代表麦克维尔国际的意见和建议。这本手册中设备和系统应用建议仅仅是由麦克维尔国际提供建议。麦克维尔国际对由这些建议带来结果负责。系统工程师对系统设计和性能负责。
2 应用指南 AG 31-009
介绍
酒店、汽车旅馆和宿舍对暖通空调方面的要求是与它类型建筑不同的，即使在酒店、汽车旅馆和宿舍这一类型的建筑中，需求和使用可能有很大的差别，在旅游度假地的酒店和普通酒店的负荷曲线大不相同。
大型的综合建筑包括许多不同类型的区域，例如厨房、游泳池、会议室，购物区都有特殊的设计要求，这些区域都需要达到为客人提供舒适的空间的目的。客人的舒适感是酒店经营成功的关键。
这个应用指南将涉及暖通空调设计的许多方面，其他的指南，如麦克维尔的AG31-003制冷机组机房设计，Cat 330 水源热泵设计手册 和 AG 31-005优化空气可能对设计师的工程项目设计有所帮助。麦克维尔同时向设计师提供一系列管道系统尺寸及湿度的分析软件 。麦克维尔的能量分析TM软件可以用来估算年度运行费用和提供寿命周期分析。
Application Guide AG 31-009 3
建筑物类型
概论
舒适性建筑包含有许多生活区域，可能有单个或多个房间，可能长期或短期居住，可能包括就餐、娱乐、会议、购物活动的区域。
表 1 -酒店级别1
汽车旅馆和酒店
汽车旅馆通常为1-3层的楼房，从外面进入房间。酒店为多层楼房，从封闭的走廊进入房间。酒店可分为下面的几个区域。
客房
典型的客房为一个单间加相邻的卫生间，套房越来越流行了，包括带有单独卧室的生活区域。客房舒适性对顾客的满意程度来说是非常重要的。这不仅包括温度调节而且包括湿度调节和噪声要求，暖通空调系统能够非常理想地做到让各个住宿者能自已控制温度。
公共区域
公共区域可以进一步划分为：
大堂及休息区 舞厅 会议室 餐厅 购物区
1
版权1999, 美国供热空调制冷学会。经过授权，从美国供热制冷空调学会应用手册重印。
4
应用指南 AG 31-009
游泳池 健身中心
公共区域必须提供极佳的舒适度。这些区域使用、负荷变化曲线、使用者密度与客房不同，需要采用与客房不同的暖通空调方式。对这两类地区应使用不同的暖通空调系统（例如公共区域采用空气处理机，客房使用风机盘管）
房屋后部（BOTH）区域
房屋后部区域可以进一步划分为:
厨房 仓库 洗衣房 办公室
这些地方的舒适性控制很重要，但不是很关键。有些地方如厨房需要专门的暖通空调设备提供安全的工作环境。
宿舍
对于宿舍，一般住宿者长期在内居住，一般大学或学院学生在学期内时居住，通常包括大的厨房和餐厅，还包括住宿者使用的洗衣房和娱乐区域。
Application Guide AG 31-009 5
一般设计考虑事项
负荷和负荷变化曲线
舒适性建筑的负荷变化曲线与办公楼、学校和其它建筑设施的负荷曲线是不同的，即使在舒适性建筑内，用途也可能不相同，度假地酒店的负荷变化曲线和会议酒店的曲线是完全不同的，因为酒店的空间使用率不随时间变化，所以设计师应该确定需要制冷量以满足将来的舒适度的要求，不建议考虑将来可能增加负荷这方面因素。
由于酒店每天24小时营业，应该比其他类型的建筑有更高负荷系数。由重型石料和混凝土建成的楼房经受强烈热量延时效应，这种热量延时效应能够主导设计负荷。一般地，这些空间受室外气候的影响比以室内负荷为主要负荷的办公室建筑更大，客房一般有很大玻璃使用面积，太阳的辐射是主要的负荷。
高层的宾馆因为热能积累效应后向内渗透的影响比其它建筑更难以控制。有的建筑外墙有空调百叶窗和通风孔，整个建筑增压将不能抵消热能积累的影响，大量热能的向内渗透（或向外渗出）会对使一些设备运行困难.。
设计条件
许多舒适性建筑项目可能离设计师所住位置较远，设计条件（例如酒店）可能与设计师所处位置大不相同。在ASHRAE基础参考书及CD上可找到设计气候资料，尽可能地参考当地的建议。
多样性
适性建筑的多样性因素一般比其它的建筑物要多，因为短暂的内部负荷及高比率的外部（特
别是玻璃）负荷，设计师应考虑这个因素以保证暖通空调系统设计不会过大，并且能够有效地在部分负荷条件下运行。.
系统的选择将决定已安装的设备是依据是设计的负荷。由于绝大部分系统是定量将以系统连接的负荷为基础。末端系和PTACS的小风机电力需求意味着总供统的20%至25%，电力需求量是可比当制冷系统被细分为PITCs、水源热泵总的安装制冷量将基于联接的负荷。对如冷水机组及风机盘管，制冷量是基于
多样性举例
设想一个有1000个房间的酒店，整个房间在设计负荷下需要6000BTU/H的制冷量。
如果用分体系统，将需要1000个制冷量0.5冷吨的分体系统，总制冷量为500
与连接的负荷还风量，整个供风统例如风机盘管风量高于VAV系的。
和分体系统时，于中央系统，例设计负荷。
6 应用指南 AG 31-009
客房
客房每平方英尺的负荷一般比办公室或学校建筑低一些。空间使有密度比办公室，学校低些（见第4页表1-酒店等级），人员的活动相对平静或较少。同样，照明和其他内部的负荷也较低。典型的办公室建筑中的冷量需求为300-500平方英尺/冷吨，客房则达到700-1000平方英尺/冷吨的水平。由于空间占有密度低，通风速度也较低。客房显热来源较少，所以客房的显热比率比办公室低。
客房负荷变化曲线与其它类型的建筑也明显不同，客户通常在晚上使用，白天很少使用。这使环境制冷负荷与内部热量不一致。制冷负荷计算必须考虑这一点，否则客房就会设计过大。过高估计可能导致比实际所需更高的资金消耗而且制冷效果差。
旅游地酒店人员占有空间的变化非常大，会议酒店可以对住宿者的活动规律进行结构性分析，形成一个结构性负荷变化曲线。例如，许多参加同一会设的住宿者将会在差不多同一时间起床，淋浴，离开他们的房间去参加同一会议，这规律在进行热水负荷分析进非常重要。
公共区域
公共区域负荷分析以空间使用情况为依据，大堂及休息区一般人口密度较低，但是由于暴露的玻璃，具有高的太阳辐射负荷。会议室、舞厅在使用时人员密度相当高，购物区由于灯光照明可能产生相当高的热负荷，游泳池和健身房需要特殊的系统。
表 2 -酒店设计标准2
了解会议室和舞厅的负荷变化曲线是非常重要的。这些负荷对于合理的安排使用是非常重要的。通常这些地方与客房的使用情况是不同步的，因为住宿者在同一个时间只能在一个地点。当同一个主系统设备（例如制冷机组）为客房和会议室/舞厅提供空调服务时，可以进行不同地处理。
房屋后部区域
房屋后部区域（BOTH）是服务区域，没有公共区域重要。只有少数空间需要特别的考虑，以下列出不同服务区域的设计状况。
22
版权1999, 美国供热空调制冷学会。经过授权，从美国供热制冷空调学会应用手册重印
Application Guide AG 31-009
7
表 3 -房屋后部设要标准3
室内空气质量考虑
室内空气质量对住宿者满意度非常重要，湿度控制对于向住宿者提供舒适感和控制湿气和霉菌生长是非常必要的。在潮湿的天气条件下，这是一个很大的挑战。在高于60%相对湿度的空间中客人会感到湿冷，客人是难以接受的，同时高湿度也会导致潮气问题和霉菌生长。湿气通过以下方式进入楼房：
开关循环暖通空调设备例如PTAC产生的未调节的排放气体，设计或运行不良的中央通风设备（参见“中央通风系统26页）。
潮湿室外空气通过裂缝、间隙或由于较差的建筑压力导致的恶化的空气气屏障进入到建筑物中。
潮湿室外空气通过裂缝、间隙或由于空气压差导致的恶化的空气屏障进入到建筑物中。 内部潜在来源，例如洗衣机房、厨房、游泳池区域等。
可以通过以下措施来控制潮湿气体：
随时提供良好地通风。 在客房保持较小的正压。
当客房没有使用时，也让暖通空调系统运行。
保持一个好的建筑屏蔽，密封并有好的湿气屏障，对于一个制冷通风空调系统很难弥补较差的建筑屏障带来的影响。
除了湿度和霉菌的问题，通风也用来控制客人和建筑物产生的气味。当地建筑法规可能规定通风要求。在没有相关通风规定的地方，在ASHRAE标准62.1-2001可接受室内空气质量提供了估算所需通风量的方法，以提供可接受的室内空气质量。
33
版权1999, 美国供热空调制冷学会。经过授权，从美国供热制冷空调学会应用手册重印
8
应用指南 AG 31-009
表 4 - Std 62 酒店通风量4
根据空间使用情况，通风量有很大的变化。空间也并不是总使用，应该考虑使用各种形式通风控制以提供合理的能耗效率。可以使用简单的日程控制，或采取复杂的安排，如以空间内二氧化碳等级为依据进行通风控制。
能源方面的考虑
随时应该考虑能源效率的问题。 能源标准ASHRAE 90.1提供了除低层住宅楼以外其它建筑能源效率的设计步骤，关于舒适性建筑有几个特别的要求。
生活热水负荷比其他建筑例如办公室、学校要高。在条件许可的地方，应用制冷时的废热来预热热水。
下面是由ASHRAE标准901规定的要求，这些要求将直接影响舒适性建筑的设计，括号里的数字指的是2001标准里的段落号：
标准90.1-2001包括许多类型暖通空调设备的能耗效率表(6.2.1)。
标准90.1要求在没有人员使用的时间内暖通空调设备应关闭。标准90.1规定这个过程能自动完成(6.2.3.2)。服务于酒店/汽车旅馆的暖通空调系统除外(6.2.3.2a)。
在高于3000CFM的室外空气和高于每1000平方英尺100人的密度的系统，需要按需求控制通风。
需要空气或水侧的经济器，关于这个规则有几个例外，特别是涉及到热回收时(6.3.1)。 同时进行供热和制冷系统，例如定风量末端再加热，一些周边系统，定风量双风道或多区域系统不允许的。这些系统虽然提供很好的温度调节，效率很差(6.3.2.1).
标准90.1允许两管交换系统，但需要有150F范围，必须在一种模式下保持最少4小时，应该有重设控制用来降低从转换点到300F的温差 (6.3.2.2.2) 。
水源热泵系统要么在冷却器周围有一个旁通管或在冷却器的入口或出口有一个低泄漏正压封闭阻尼(6.3.2)。
小风机（风机盘管、水源热泵、风机驱动VAV）耗电没有调节。 低于20000CFM的系统，定风量限制在1.2hp/1,000 cfm， VAV限定在1.7 hp/1,000 cfm。高于20000CFM的系统，定风量限制在1.1hp/1,000 cfm ， VAV限定在1.5 hp/1,000 cfm (6.3.3.1).
液体循环系统的泵马力超过10马力，必须在每一个终端设备系统使用变流量阀和截止阀。系统必须能够在设计流量的50%能够运行，独立泵超过50马力和100英尺扬程 和必
4
版权1999, 美国供热空调制冷学会。经过授权，从美国供热制冷空调学会应用手册重印
Application Guide AG 31-009
9
须使用VFD，在50%设计流量时耗电不超过30%的设计耗电。有一些例外情况，可以应
用到75马力(6.3.4.1)。
对于大于300mbh液体循环系统，需要供水温度重设。如果温度重设影响系统的正常运行，例如除湿，那么温度重设就不需要了(6.3.4.3)。
冷却塔大于7.5马力的风机必须采用VFD或双速度。需要采用控制系统将能耗降到最小程度(6.3.5)。
对于高于5000CFM供风量和最少70%的室外空气的系统需要能源回收系统 (6.3.6.1)。 对于24小时运行，6,000,000BTU/小时排热量并且生活热水负荷超过1000000BTU/小时6.3.6.2)的需要热回收。
对于标准完整详细说明超越这个手册的范围，建议设计师阅读这些标准，对其内容有一个完整的理解，ASHRAE90.1用户手册也非常有帮助。
海岸地区设计方案
位于海岸的建筑对于设计师提供了更多的挑战。在很多情况下气候湿润，这在设计中应该考虑这个情况，控制室内的温度水平，提供可接受的室内空气质量。另外，空气中的盐份会和许多暖通空调设备中的铜和铝发生反应，使设备过早地损坏。
在海岸地区使用设备，建议对盘管涂漆。有2种常用方法：第1种方法将整个盘管浸入石碳树脂中例如Herisite，这种方法提供最好的防护，但花费最大；第2种方法用预先涂铝的金属片作鳍片，当加工制造鳍片时，金属片边缘没有保护。这种方法不能提供同样的保护，但费用较低。设计师应该确定使用哪一种方法。
10 应用指南 AG 31-009
客房用暖通空调系统类型
有许多用于空调客房的常用暖通空调系统。这些将会被详细讨论，包括他们的优点和缺点。PTACs在加热或冷却上使用开关装置。
一般的需求
客房空气调节应该提供舒适的温度和湿度、好的室内空气质量和低噪音给客人。大多数的系统允许客人控制温度，虽然最好是由操作人员操作，控制应该容易使用。
大多数的客房暖通空调系统被分区并且不是完全地像PTACs和分体系统一样的单机或者如风机盘管和水源热泵一样依靠流体。流体的特点使经过建筑物的能量传递成本非常低。中央空气系统在客房设计中通常不常用，因为投资成本、管道所需空间和运行风机的费用。 客房应该有浴室排风。这可以利用专用的排气风机完成，这样的费用是经济的，但是每个房间都需要一个通风百叶窗。中央排气风机也可使用以避免使用通风百叶窗而且可为能量回收提供一个排气源，但安装成本比较大。
PTACs
图 1 - PTAC 机组
PTACs或组合末端空调常用于小型到中型酒店和汽车旅馆中。典型的是使用电加热，尽管热泵和热水/蒸汽家加热方式也是可行的。
基本的PTAC包含一个外壳（除了其它的尺寸之外，工业上大致安装尺寸是16
支撑在很短时间内转换。这使任何必需的维修可在远离客房的地方完成，同时确保客房的设备完全操运行。因此，通常底盘使用墙壁上的插头和220单相电源。
控制
图2- 安装了控制的PTAC机组
PTAC机组通常安装有控制器以便客人调整温度和加热或冷却。风机速度也可能是可调整的。一些 PTACs能提供墙壁安装的恒温器。这将会需要一些允许恒温器安装的地方，以提供最好控制和使用。最近，远距控制已被推荐应用到PTACs上。
控制来自于循环机组的非设计工况。举例来说，机组50%的运行时间运行在50%的冷负荷。
在许多情况，例如麦克维尔的客房控制(GRC)包含的一个特点使机组可以遥控关机。机组现场接线到控制盘，宾馆人员可以关闭机组。这个特点也能被连接到一些形式的居住间传感器上。一个例子是在客人插入他的门卡时，传感器感应来启动PTAC。
Application Guide AG 31-009 11
夜晚休息控制(NSB)也是可能的。
室内空气质量考虑
大多数的PTACs能为换气提供最多约10%的户外空气。他们时常配备有一个为机组引导换出空气到循环空气的手动节气阀。在某些情况，当风机不运行的时候 ,节气阀可以自动关闭。 特别是PTACs在部分负荷工况时循环制冷来维持室温，除湿可能是一种挑战。这尤其是在潮湿气候中，在制冷被关闭期间,非工况点的户外空气被引入室内，这提高了湿度并给客人提供冷湿的环境。降低这种影响的解决方法是采用包括自动通风节气阀和在PTAC中安装一些形式的除湿控制。
在PTAC里面安装一个过滤器，电子的过滤器是一个可行的选择。
噪音考虑
PTACs的风机和压缩机在客房中，因此他们有可能产生一个不受欢迎的噪音。降低这种影响的解决方法是恰当选择机组型号(不使用过大的机组)并且使用噪音较小的机组。他们不需要全部相同。
12 应用指南 AG 31-009
能量考虑
由于PTAC可以运行在供暖或制冷状态，要避免同时供暖和制冷。对于新的设备，在ASHRAE标准90.1中有最低效率规定。在加热模式下，热泵型PTAC的效率较高，COP值至少可达4以上。对于热水加热型PTACs，可以使用以天然气为热源的锅炉来提供热水。 当机组不需要的时候，为延迟或关机而设的补充控制将会提高整体的能效率。
安装考虑
图3 -典型的PTAC安装
对于设计和安装，PTACs是最简单的系统之一。外壳可以在建造之中或之後的时候安装在墙壁上。外壳不能用于支撑，因此应需要使用支撑板。
许多机组不能够直接放在地板上，因此需要一个基础来支撑箱体。适当的电压输出和额定电流要接近机组要求。
外壳上要有一个百叶窗。在大部份的情形下，百叶窗从内部经过外壳能被自身安装。这在高度较高的项目中是有必要去考虑的。有许多不同的可行的式样。制造厂商应该认同客户的百叶窗，担保不会出现问题。
大多数的PTACs不需要凝结水排水装置。凝结水被喷在到冷凝盘管上，蒸发后进入排出的空气中。当外部盘管是蒸发器和室内盘管是冷凝器的热泵模式时，热泵机组通常需要对凝结水排出。如果需要时，凝结水排出可能是主要的成本并且热泵机组应注意估算。
Application Guide AG 31-009 13
图 4 – 带外置风道的PTAC机组
一些较大的PTAC（12到15）机组可以有外置风道，以便提高空气分布或同时服务于另一个房间。这尤其有利于带有一间卧室和一个起居室的宾馆套房。机组通常被放在起居室内并用管道与卧室连接，有利于将噪音从卧室移开。根据空气的总量，管道距离有一定限制，对于特定的情况请参照产品目录。
分体系统
分体系统由室外冷凝单元(冷凝盘管、压缩机和控制器)和一个室内的冷却单元(蒸发器、风机和控制器)组成。一些系统将会为多个房间提供多个制冷末端，仅连接到一个冷凝单元上。分体系统通常仅用于制冷，如果需要供暖，将需要一些附加设备。
图 5 -典型的分体系统配置
控制
分体系统机组通常在制冷区域安装有控制器，使客人可以调整温度。风机速度也可能是可调整的。远距离恒温器和遥控也都是可行的。
分体系统是开关装置。控制来自于循环机组的非设计工况。举例来说，机组运行的50%时间内要满足50%的冷负荷。
增加的特点例如夜晚延迟和遥控关机也是可行的。
室内空气质量考虑
通常地，分体系统不能够引导对客房的更换空气。需要一个供风系统来提供换气空气.
噪音考虑
分体系统的压缩机在客房外面，这对控制噪音有帮助。蒸发器风机仍然在居住房间里面，只是型号不同，这些风机可以是非常安静的。
14 应用指南 AG 31-009
能量考虑
在ASHRAE标准90.1中对分体系统的最低效率有规定。在客房补充加热时，控制应该设计为不出现同时供暖和制冷的情况。
安装考虑
使用两条制冷管路连接这两个主要的单元。制冷管路通常为预充管连接，可以在现场连接。在冷凝单元和制冷单元之间的距离和高度变化上有一定限制。关于特定的情况请参照产品目录。
需要主要考虑冷凝单元的安装位置。 对于较高高度的项目，他们将不得不安装在阳台上。在较低的位置使用时，可以将他们安装在地面或屋顶上。冷凝单元需要进行电力联接并且是主要的动力使用者。
室内的制冷单元可以隐藏在隔墙里面，或者将其设计为直接在客房安装中。他们可能是壁式或天花板安装，他们需要电力来驱动风机和控制器。
风机盘管
风机盘管是客房空调最流行的方法之一。有二个主要类型, 立式落地型和卧式暗装型。可以是四管式或两管式。管路提供来自于中心机房的热水或冷水给风机盘管。四管系统有分开的加热和冷却盘管。他们能在一年的任何时间供热或制冷，随时为客人提供最好的灵活的空气调节。对于高档宾馆四管风机盘管是大多数的常规设计。
图 6 -典型的风机盘管
双管系统只有一个单一盘管。这个盘管能在供热水到供冷水之间转换。在某些情况，双管供暖系统包括一个补充的电热器以便在温暖的气候中承担小的加热负荷。在双管转换系统中，使用小的电热器能改善客人的舒适性。当系统正在制冷模式下操作的时候，一些房间可能需要少量热，电热器能满足这种需求。通常加热器是不能满足整个设计加热负载
o
的。若不使用加热器，就应该将设计温度升高10F。在天冷的时候，双管供暖系统转换到加热。
Application Guide AG 31-009 15
图 7 -典型的立式落地型安置
立式落地型风机盘管适用于高度较高且地板不进行改变的地方。机组被直接放在每个客房内的地板上或地毯上。风机盘管通常有工厂提供盖板，盖板能经过底板并与机组下面连接。
卧式隐藏式机组通常放置在一个隔墙里面或吊顶天花板上。立式柜型风机盘管能放置在任何便于与管道连接的位置。
控制
有一些方法可以控制一个风机盘管，而且一些决定将会影响整个管
路设计。
风机控制
最基本的控制要使用一个恒温器在需要时来循环风机。总有冷水或热水经过风机盘管，不需
24 伏特。由于安装方便且安装费 , 风机控制成本较低（避免使用控制阀），而且安装容易。控制阀不能提供相同的舒适水平，而且风机循环可能产生噪音问题。
三通阀控制
用三通阀控制，根据需要，水流通过或绕过盘管，风机连续运行，每个盘管需要一个阀。大多数使用的是两通阀。用两通阀时，风机盘管是处于供冷、供热或关闭状态。控制来自于循环机组的非设计工况。举例来说，机组50%的运行时间要满足50%的冷负荷。调节阀是可行的，然而价格较贵且操作较复杂。控制阀能使用线电压或24伏运行。两通阀是采用弹簧力，
16 应用指南 AG 31-009
因此它们有常开或常关两种状态。将电信号传到阀上将会转变阀的开关位置，虽然这不是强制性，但通常当供热时阀常开，供冷时阀是常闭。
图 9 -典型的三通阀系统
,依据机组是处于供热或供冷，一定有一 两通阀控制
除了水不能在盘管附近旁通以外，两通阀控制与三通阀相似，但是当阀关闭时，水就被节流。在部分负荷时水流量减少，水路系统变流量。二通阀控制是一个变流量、恒定温度系统设计。
用风机和三通阀控制时，管道的尺寸将以依据建筑物设计负荷并非建筑物联结负荷。它的好处是管路和水泵通常能比一个恒定流量系统的小20%。缺点是一个变流量系统需要变流量水泵，并在低流量时需要一个旁通。ASHRAE标准90.1要求当水泵大于或等于10 hp的时候，流体系统应是变流量，对此有一些解释。
依照上述描述，两通阀是普遍使用的方式。调节阀是可以使用的，但是价格较贵且操作较复杂.。
Application Guide AG 31-009 17
图 10 -典型的两通阀系统
, 一定要有一些控 在一个风机盘管能与室外空气连接的地方,它能导致少量的换气空气到客房内。在风机盘管不运行的时候，非工况的空气能够进入到室内。在潮湿气候中，这能导致除湿问题。在寒冷的气候中，它能导致冷风侵入并有可能出现结冻状态。一个常规的解决方法是使用中央换气系统(参照中央通风系统第27页) 。
风机盘管可以有过滤器。为便于清洗，许多风机盘管可提供可拆卸的凝结水排放管。第二个凝水盘也可以用来收集来自控制阀组件的任何凝结水。这是用来避免没被控制的凝结水生锈或霉菌成长。
噪音考虑
风机盘管是可利用的最安静的系统之一。天花板暗装风机盘管比立式风机盘管略微安静，因为供风管使噪音减弱。由于避免了压缩机在客房内或靠近客房，风机盘管是比较安静的。
能量考虑
风机盘管依靠机房提供热水和冷水，系统效率由最初装置的性能来决定。现代的冷水和锅炉装置能为常规系统提供最好的性能。
安装考虑
总论
所有的风机盘管将需要2管或4管水路。对于冷冻水，它应该保温以避免热量损失/吸收热量及出现凝结水。表5提供多数最小 ASHRAE 90.1 的必需绝缘给能效率。在潮湿气候中为防止出现凝结水，将需要有蒸汽隔层和可能的附加保温层。
18 应用指南 AG 31-009
Table 5 - 按照标准90.1的最小管壁厚
5
风机盘管也将需要一个凝结水排泄管。图10显示冷凝管路所推荐的管道尺寸。
图 11 - 推荐的凝结水排泄孔尺寸
, 一 5
Copyright 2001, American Society Of Heating, Air-conditioning and Refrigeration Engineers Inc., . Reprinted by permission from ASHRAE Standard 90.1-2001
Application Guide AG 31-009
19
图 12 -双层落地风机盘管
对于套房的另外的一种可能性是双层机组。在这里，在一个共用墙壁的相对两侧的两个单元共用一个通道。
风藏
。
机盘管安装在居住房间的墙壁上。它们不需要任何隔墙机组或管道。热水和冷水管加上凝结水要连接到风机盘管槽可能需要以便掩盖管道。
卧式暗装风机盘管
卧式暗装风机盘管需要隔墙来掩藏机组。大多数的客房设计不允许使用吊顶天花板。一个常见的做法是在浴室内安装一个吊顶天花板而且允许风机盘管经过墙壁将风吹送到房间。这有利于在较高位置安装排水管。
对于浴室，风机盘管的管路可经过墙壁连同家庭用水管路一起升高。共用一面墙的梳妆室可以共用一个风口。
暗装风机盘管所需的遥控恒温器比机组固定控制器增加了成本，但是也为可在最适合的地方安装恒温器提供了机会。增加出风管道可以有助于降低噪音。.
20 应用指南 AG 31-009
水源热泵
图 14 – 典型的水源热泵
典型的水源热泵
水源热泵(WSHPs)是连接到一个共用的水路循环的分散单元。水源热泵有多种形式，包括落地式、立式和暗装卧式。
机组可以利用循环水路的热量加热客房或在冷却客房的时候将热量排到循环水路中。水源热泵能在一年中的任何时候供热或
供冷。
从循环水路中带走或增加的能量可以与其它的水源热泵分享来供给其它区域。例如，旅馆南面房间所有的水源热泵在供冷的同时北面房间所有的水源热泵却在加热。处于供热的机组将会使用供冷机组所排放的热。
如果总的循环温度达到极限(通常为90°F)，一个闭式循环冷却器或冷却塔用来排放热量。如果温度下降太低(通常为60°F)，可以用一个锅炉来升高循环水温度.
水源热泵可以与地下循环水路连接形成地热系统。这是可行的最有效率的系统之一. 循环管路只是两管并且不必保温。
关于进一步的信息请参照McQuay目录330-1,水源热泵设计手册。
控制
水源热泵有内置控制器来运行制冷系统。立式水源热泵可以有机组或墙壁安装的恒温器。暗装机组将会有一个遥控的恒温器。它们可以是DDC或转换的24伏控制。
水源热泵在供热和供冷上都提供开关控制。部分性能通过像PTAC一样的机组来完成。
室内空气质量考虑
水源热泵需要一个中央换气系统来排出空气，可以带有空气过滤器。倾斜的、可清理的排泄盘也是可行的。
噪音考虑
水源热泵在机组内装有压缩机。这会像PTAC机组一样增加了一个噪音源。卧式暗装机组比立式机组安静，因为天花板隔墙及供风管道降低了噪音。
能量考虑
水源热泵是可行的最有效率的系统之一。如果热泵系统用在宾馆的公共区域,那么系统在将能量从设备中移出时将变得更有效。
ASHRAE标准90.1对水源热泵有一些如下的特殊效需求。 多数最小设备效率在表6.2.1B中有规定
在供热和供冷之间的主循环水路静区至少要有20°F (6.3.2.2.3a) 。
对于大于1800 HDD65的气候,系统必须有一个围绕冷却器的旁通或冷却器进出侧低泄露正压截止节流阀(6.3.2.2.3b)。
Application Guide AG 31-009 21
在一个系统水泵超过10 hp的流体系统中一定使用变流量并在每个末端装置安装隔离阀。系统一定可以在至少50%的设计流量下运行。单独的功率超过50hp和100ft扬程的水泵一定要有VFDs而且在50%设计流量下只消耗30%的设计功率(6.3.4.1)。
安装考虑
水源热泵与风机盘管相似。对于更多的信息请参照McQuay目录330-1,水源热泵设计手册.
客房暖通空调系统总结
表6提供为本章节中讨论的变流量客房暖通空调系统的特点和优点提供了总结。
表 6 -客房暖通空调系统总结
22 应用指南 AG 31-009
其他区域的暖通空调系统
概述
酒店里其他的区域的要求与客房有相当大的不同。从生理上讲，这些空间更大。人口密度可能更高导致更高的内部热负荷和更多的室内空气质量和通风要求。这些空间的使用时间表也是与客房不同的。大部分区域的使用是与客房截然相反的
图 15 -典型的标准独立的空气侧系统
客房系统的选择能直接涉及综合性建筑其他部分系统的选择。例如，如果在客房中使用风机盘管,这些冷/热水源空气盘管设备可以被连接到相同的机组和锅炉设备上。这会取的最大的多样性，在重要的集中式
PTACs 或分散的系统类似于完备的空气盘管系统，例如一个应用于屋顶或垂直的完备系统。采用将冷媒管连接于空气盘管装置的直接膨胀式盘管上，这种应用方式也是很普遍的
图 16 - McQuay 的空气处理装置
空气侧系统
空气侧系统通常能很好地应用于旅馆中的许多公共区域。单一设备能达到很大的处理量(达20,000平方英尺)。空气侧节能器能尽可能地利用自由冷却，混合段允许向室内空间提供大的通风量。
定风量与变风量
空气侧系统在这些更大的区域中的应用是更普遍的。空气盘管装置既可以是变风量(变风量)也可以是定风量。变风量系统的设计风量是基于定风量的设计负荷,风量的大小基于外界的负载。因此，变风量系统约减小20%。同样，在部分负荷运行期间，变风量系统调整供给的空气量，真正达到风机耗电的节省。然而,变风量系统在设计和操作时较定风量系统更复杂。
变风量系统也能应用于采用单个空气盘管装置为单独的空间提供温度控制的多个区域。定风量系统可以是定风量再加热或是定风量变温度。定风量再加热能应用于采用单独系统多个区域，能为使用者提供卓越的舒适度。然而, 它是采用同时加热和制冷，ASHRAE 90.1是不允许。这种系统在运行时是非常昂贵的。
定风量变温度系统提供恒定的供风量，改变供风温度达到需求的负载。以一个屋顶装置为例,能通过房间内的温度调节装置进行空气的加热和冷却。这种系统由于不同时加热和制冷，所以是可接受的。不过他们仅能用于单独的区域。每个区需要自己装置。
Application Guide AG 31-009 23
在部分负荷制冷运行时，定风量变温度系统提高供风温度以满足室内空间负荷的需求。在气
o
候潮湿时, 提高供风温度可能增加室内的湿度。例如，向室内提供65F空气(50%负载)将会导致室内的相对湿度提高到70%。在潮湿的气候应用时，应该谨慎采用这种系统。
其他系统
如果客房已经有风机盘管，而且有冷水机组设备，那么风机盘管在许多特别的区域中采用。室内通风将采用专门的通风设备。水源热泵的大小能达到30冷吨(大约为12,000平方英尺的使用面积)。与风机盘管一样，需要通风系统。
特定区域的系统
许多公众区域有特殊的要求。在本节中对各个区域均有论述
公众区域
公众区域有广泛的负荷范围和占有率。走廊通常有非常低的负荷，要仔细考虑避免温度过低。大厅,特别是玻璃的使用率很高时,可能需要更高的负荷。空气系统管道可以藏在天花板上面或在墙壁中。一些建筑的设计可能要求采用外置管道系统。
会议室
会议室在完全使用时有非常高的人口密度 (20平方英尺/人)。暖通空调系统必须是适用的。会议室的系统设计时需要增加室内的空气质量要求。ASHRAE标准62为推荐会议室的通风为20cfm/人。
当不使用的时候，降低通风量将会减少那运行费用。这可以通过采用时钟或建筑物自控系统进行安排。按需求控制通风是有意义的。大多数的通风控制系统通过监测二氧化碳的浓度 (一个很好指标) 来调整换气率，使环境中的二氧化碳浓度为700PPM或更低。
零售区域
许多大的旅馆包含有一个零售区域。这些区域很小并且通常被旅馆之外别的厂商租用。由于很高的照明负荷（高达8瓦/平方英尺），大多数的零售区域内部发热量是非常高的。适合零售区域最好的系统是要能够达到承租人的特殊需求。风机盘管和水源热泵是非常好的选择。设备的尺寸能够被更改，以达到客户的要求。在该区域被租用之前，设备不需要购买或安装。在采用独立电力计量地方,水源热泵具有额外的优势：设备的运行费用直接计入承租人的计量器中。这两个系统将还会需要中央通风设备。
厨房和就餐区域
厨房和就餐区域需要特别考虑。厨房还需要使减小气味，限制可能的火星。厨房设计超出本手册的讨论范围。
24 应用指南 AG 31-009
中央通风系统
采用风机盘管和水源热泵的客房空调系统经常需要一些中央通风系统。空调系统应该保证适当的空气质量，以避免居住者的舒适度产生不良的影响。表7列出了通风设备供风状态推荐设计。潮湿气候的湿气控制是具有决定性的。设计和产品的质量或通风系统将会对整个设备产生主要的影响，不应该被忽略或随便地处理。
表 7 -客房通风设备的设计标准
系统设计
通常的设计如图17所示。换出的空气通过建筑物排送到每层楼的走廊。通过精确的设计使这些空气达到冷却走廊的要求。每个客房配备有浴室用排风扇或被连接到中央排气系统。独立房间的排气风扇通常不贵，然而他们需要许多百叶窗，这不符合建筑的要求。中央排气系统比较安静并且能提供空气侧能量回收的可能(参见通风系统的能量回收,第28页)。
当排气扇工作时，来自走廊的换气通过客房门下面或通过转换栅格被吸入房间中。如果使用转换栅格,他们能限制噪音传递。ASHRAE标准62推荐30cfm/房间。
图 17 -中央走廊通风系统
通风设备设计
这个设计的一个决定性的方面是户外的空气条件。通常走廊和客房中照明负载不会产生非常多的排热。空气的供给必须非常接近房间的设计需求。在温暖潮湿的气候时必须特别仔细地处理。
图 18 -干球温度75oF的户外空气供给
例如,图18显示的是潮湿气候时户外空气焓-湿图(设计环
oo
境是干球温度90F，湿球温度79F)。冷却室外空气到干
o
球温度75F 空气的相对湿度将达到90%。由于这是走廊唯一的空气供给，这种情况将是不会被接受的。对客房也将会有不利的影响。
Application Guide AG 31-009 25
基本解决方式是如图19所显示在通风装置中使用一个固定朝向和旁通盘管。这大约有一半的
o
空气被冷却到干球温度51F，同时一半的空气冷却盘管处旁通。然后两股气流混合，混合后
o
的空气干球温度为75F，相对湿度78%。这仍然是一个非常高的湿度。
图 19 - 固定朝向和旁通
采用再加热
将空气冷却到可以接受的露点 (55F)，重新加热能提供最好的解决方案，但是它操作起来是相当昂贵的，除非热能来自于回收的能量。热回收机组或天威热泵 ( 水-水热回收装置,参见天威热泵使用,第 33 页)能从冷水机组产生的废热中提取热量进行热水供给。
在空气侧采用换热装置进行能量回收也是可行的，如使用换热管,板式热交换器或一个换热
o
轮。这情况下，热回收装置在制冷盘管的下一段，将空气从从露点重新加热到74到 78F。
o
在通风装置中的能量回收
运行时间较长时，能量回收是值得研究的。关键是要有通风的气体，以便从中收集能量。如果房间内使用排气风扇,那么总的排气量可能会受到限制。多排气的收集由于太昂贵而无法提供一个可接受的运转寿命分析。
对于提供单个排气流时,能量回收是一个不错的想法。当通风设备的通风量是5000cfm或更大，至少有70%室外新风供给，ASHRAE 90.1规定需要能量回收。
换热装置能提供很好的效率，并且能够很好地预热换气。在夏天，他们对负荷加湿(如果需要的话)或预冷空气没有帮助。他们不能够提供任何的潜在冷却。整体能量装置,例如焓轮,能提供显著冷却潜能。冬天应用时，他们能减少40%的加湿负荷。应用于夏天潮湿气候时，焓轮能
oo
减少40%冷负载和供给干球温度80F湿球温度67F的空气。使用机械制冷来冷却空气时，将会使房间内的相对湿度处于较低的60。对於更低的相对湿度，供给空气将必须被冷却到至少o
55F，然后重新加热。
图 20 -双通风回收装置示意图
去湿系统采用活性干燥剂轮将主要的水分从空气中移走。通过机械预冷，去湿系统提供低于
o
10个微粒的空气。大量潜能的移走将使得供风温度超过100F。转轮通过一部分空气再生，空
o
气被加热到至少100F，高于户外的空气温度。
26 应用指南 AG 31-009
通常，一部分的换气经干燥后和其他的换气混合达到设计工况。去湿设备需要能量进行空气再生。加速冷却和可能的预冷也是需要的。系统是复杂的但是非常有效。 需要一个谨慎的循环寿命分析来评估去湿系统。
Application Guide AG 31-009 27
中央设备考虑事项
冷水机组设备
冷水机组设备连同客房中的风机盘管及空气盘管设备成为一种最好的旅馆用系统。冷水机组是最有效率的制冷方式之一。设施中的冷冻水能传送大量的能量，传输费用非常低。压缩机产生的噪声距离客人较远而且能够控制。同样，冷水机组的大小基于设计负荷而不是连接的负荷。
冷水机组的设计是独立的。详细内容参见McQuay的应用手册AG31-003中,冷水机组设计。在这里只对与旅馆设计有关的一些问题进行讨论。
风机盘管要求全年的冷冻水运行。如果空气侧节能器用于公共使用的空气盘管装置,那么负荷在冬天在比较冷的气候中可能非常小。冷水机组应该最佳化设，不仅是为夏天运行也为冬天运行。考虑选择机组的大小时根据预计的冬天负荷选择冬季冷水机组。这冷水机组仍然能在比较热的天气时使用，但是将会是冬天的负荷。风冷机组也可以使用，在冬季允许冷却塔停机，仍然提供好的性能(由于干球温度降低)。
图 21 -整合的水侧节能器
水侧节能器
水侧节能器(见图 21) 也是应该要考虑的。当气候允许时，机组在冬天将停机。通常空气侧节能器更有效，因此将其用做空气盘管装置可能仍然有意义。然而，如果设计需要,空气盘管装置的负荷能被增加到水侧的自由冷却。ASHRAE标准90.1要求在大多数的气候需要一些形式的节能器。
定流量与变流量
系统决定是采用定流量还是变流量将会影响风机盘管/空气盘管装置控制和冷水机组设计。定流量设计需要风机循环控制或是在风机盘管上设三通阀。空气盘管装置应该装有三通阀。虽然这是最简单的设计, 意味着水泵和管路将根据连接的负荷进行设计而不是设计负荷。考虑舒适设备中一般的多样性，这意味着很大的(至少 25%)资金成本增加。
变量流量系统将会需要在风机盘管和空气盘管装置上安装二通阀。因此，变流量(变频驱动是最普遍的)的一些方式和旁路将会是必需的。系统设计和操作更加复杂,但管路和泵的尺寸的确定是根据设计负载而不是连接负荷，从而能节省很多资金投入。除此之外，水泵的运行费用比定流量系统的一半还少。
28 应用指南 AG 31-009
能量回收
冷水机组能够收集建筑物中的所有热量。然后将会增加另外的25%压缩机耗功。这表现为大量的热能通过冷却塔排放出去。旅馆中使用的多样性意味着有许多时候制热和制冷是同时存在的。因此，生活热水的需求对为旅馆来说也是非常高的，这为热回收提供另一种可能。
图 22 -热回收冷水机组设备
使用冷水机组排放热能的困难在于这种热能的品位非常
o
低。水的温度只有85F, 不是很有用。有二个方法来提高
o
它的品位。第一个方法是热回收机组,能提供大约105F热
o
水。第二个方法是采用天威热泵，能够提供高达140F热水。
经常要考虑一个主要叁数是必须有一个源负荷同时有一个热负荷。换句话说，冷水机组在进行热回收之前必须有热量排出。例如，如果水侧使用经济器，那么冷水机组在经
济器运行期间将停止工作，并且将会没有排热用来回收。
图 23 - 与天威热泵配合使用的冷水机组
来自热回收机组冷凝器的热水通常需要有更多排的加热盘管。这会增加资金成本，风扇在旅馆营业的每个小时都在运转。来自天威热泵更热的热水通常能避免使用较多的盘管。
热回收机组很难应用于生活用热水。由于温度低，他们只能用来预热补水。这是一个小的负荷。天威热泵在恢复阶段能够加热存储箱中的生活用热水即使有很小的或没有供水。生活用水的热回收在下一节内介绍。
生活用热水装置
旅馆中的生活用热水的负荷可能是非常大的。由于该负荷在全年都有，所以废热回收是一个非常好的选择。ASHRAE标准90.1要求大系统具有废热能回收(参见能量考虑事项，第9页) 。
生活（或服务）用热水设计是比较特殊的，没有包含在本手册中。ASHRAE第48章的应用手册中有详细地介绍。然而基本的设计将会讲述如何把冷水机组热回收应用到生活用热水设计中。
Application Guide AG 31-009 29
图 24 –旅馆中的典型热水使使用
加热到140F。有足够的热来减小
o
的危险，能将水温达到115F。
o
,
这些泵的备用泵可以使流量加倍。推荐对热水管路做保温处理。它表现为显著的暖通空调系统热负载以及热水侧的废热。
在一个存储水加热系统中，热源 (锅炉)不需要达到瞬时的负荷，而是由储存的热水和锅炉的满负荷一起来满足瞬时的负荷。在低的使用量期间，锅炉重新向存储箱中冲装热水。 储存大量的热水允许采用更小锅炉，但是小锅炉将会增长热水冲装时间。为确定适当的热水系统的大小，必须清楚了解尖峰负荷和再次冲装的时间。
使用热回收机组
典型的热回收机组仅能提供105到110F的热水。对于大多数的生活用热水应用是不够的。热回收机组能用来对生活用热水进行预热。然而，该负荷与水的使用有直接的联系,不是一个稳定的负荷(见图24，第32页)。当有稳定的热水使用时,热回收机组会运行得最好。
o
30 应用指南 AG 31-009
使用天威热泵Templifiers
图 26 McQuay天Templifier
Templifiers天威热泵能提供高达140F的热水，足够用来作为生
活用热水。天威热泵能被同热水锅炉放置在一起提供尽可能很多
的废热热水，任何时候热水系统是处于监控状态。如果负荷超过
天威热泵的容量,锅炉能提供剩余的负荷。天威热泵的大小可通过
冷水机组总的放热量(冷水机组容量乘1.25)或家用热水锅炉的容
量能量估计。它不能用瞬时的热水负荷进行估计。
o
Application Guide AG 31-009 31
暖通空调系统能否成功地向客人提供舒适的环境是与旅馆的成功直接相关的。办公室或学校暖通空调的设计是不同的。差异更大，显热率更低。24 小时运行导致高的负荷因数，但分散占有率意味着较低负载。旅馆也有一些特殊的区域需要慎重设计，例如厨房，餐厅，游泳池，健康俱乐部，会议室和零售区。
总之，合适的暖通空调设计使设计者面对很大的挑战，也会遇到财力的限制。
如果需要更多的信息,请与当地的McQuay销售代表联系, 或在访问我们的网站.
32 应用指南 AG 31-009
1998 ASHRAE 制冷手册 ASHRAE 亚特兰大,Ga
1999 ASHRAE 暖通空调应用手册 ASHRAE 亚特兰大,Ga
2000 ASHRAE 暖通空调系统和设备手册 ASHRAE 亚特兰大,Ga
2001 ASHRAE 基本原理手册 ASHRAE 亚特兰大,Ga
ANSI/ ASHRAE标准90.1-2001, 除低层住宅用建筑物以外建筑物能量标准 ASHRAE 亚特兰大,Ga
ASHRAE 90.1 操作手册 2000 ASHRAE 亚特兰大,Ga
.
Application Guide AG 31-009 33
Post Office Box 2510, Staunton, Virginia USA (540) 248-0711