学校教学楼空调设计项目计划书.docx
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学校教学楼空调设计项目计划书
学校教学楼空调设计计划书
一、室负荷计算
采用空气调节负荷估算指标的方法来计算整栋教学楼的冷负荷。
根据网上资料以及结合实际考虑，教室的参考冷负荷指标选用150W/m2，而办公室的参考冷负荷指标选为120W/m2.。
由于考虑到太阳对于教学楼东西南北墙以及屋顶的辐射量不一样的情况，因此计算每个房间的冷负荷时应将所选取的参考冷负荷乘以相应的负荷修正系数求得。
根据实际情况以及一般的经验，选取的负荷修正系数如下表所示：
各朝向以及不同的参考楼层
负荷修正系数
底层
0.8
顶层
1.5
东面
1
西面
1.2
南面
1.15
北面
1.05
由于各层的房间结构基本相同，所以对同一楼层的房间进行房间编号如下表所示：
房间编号
所代表的房间
面积（m2）
1
西北角房间
69.12
2
朝北面左边的房间
69.12
3
朝北面右边的房间
69.12
4
东南角房间
69.12
5
班主任办公室
16.32
经过计算可得各楼层房间的负荷分布如下表所示：
1
2
3
4
5
各楼层各个房间的冷负荷（W）
底层
9331.2
8709.12
8709.12
8916.48
1801.728
2～5层
11664
10886.4
10886.4
11145.6
2252.16
顶层
17496
16329.6
16329.6
16718.4
3378.24
D、计算房间的湿负荷
人体散湿量按下式计算：
W=nφg
式中，W——人体散湿量，g/h
g——成年男子的小时散湿量，g/h
n——室全部人数
φ——群集系数，学校和影剧院相似，查得φ=0.89
具体结果如下表：
空调湿负荷的计算
人体散湿量（kg/h）
场所
人数
群集系数
人体每小时散湿量（g/h）
总散湿量（kg/h）
教室
50
0.89
61
2.71
办公室
5
0.89
61
0.271
E、热湿比计算
1
2
3
4
5
底层
12392.03
11565.9
11565.9
11841.27
23927.33
2～5层
15490.04
14457.37
14457.37
14801.59
29909.16
顶层
23235.06
21686.06
21686.06
22202.39
44863.75
二、空气处理方案选择
1分析：
如下图
<1>方式A采用一次回风方式，新风不经过处理就直接与回风混合再经过组合式空气调节器的盘管处理到ε与φ=95%的交点处即可送如空调房间。
此种方式采用最大温差送风，可以减少送风量，减少风机能耗。
但经计算风管的面积太大，无法取得，而且沿管路阻力损失很大。
<2>方式B中新风先处理到室焓值再与处理过的回风混合，因此风机盘管只承担室冷负荷，新风负荷由新风机组承担，但风机盘管也要承担部分新风湿负荷。
本设计中均采用B中方式
结合建筑和使用功能上的特点，大楼教室和教师休息室等采用风机盘管+独立新风系统。
，配独立新风系统。
这种方式布置灵活，各空调房间可独立调节室温，房间没人的时候可关掉机组（关风机），不影响其他房间，此外房间之间空气互不串通，冷量可由使用风机者进行调节。
独立新风系统既提高了该系统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，水管的结露现象便得到改善。
新风由新风机组处理到室空气焓值，通过新风管道直接送入各空调房间，和风机旁管回风混合后送风。
风机盘管采用二管制，设排风系统，厕所单独设排风扇进行排风。
在过渡季节，关闭制冷系统，风机盘管和新风系统，采用开窗进行自然通风降温。
风机盘管的控制方法：
手动三档开关选择风机的转速，手动季节转换开关；风机与水路阀门联锁，由室温度控制电动二通阀的开启或关闭，当二通阀断电后能自动切断水路。
考虑到控制的方便，六层新风采用变风量系统。
新风口采用电动阀门与风机盘管连锁开关；新风机组风机采用变频器，通过封口开启的数量控制风机的转速。
新风机组机：
通过热交换器，在向室外排除室污浊空气的同时将室外新鲜空气过滤后送入室。
置空气换热器，利用排风的冷（热）量对进入室的新风进行预处理。
冷（热）符合不受新风影响，大幅度降低新风处理所需要的能量，且可代替新风处理设备，不必单设操作键，减少设备投资和建筑面积，利用热回收技术节省能耗。
C、房间空气的处理过程
下面以一个教室房间夏季供冷为例进行风机盘管的选择计算，对应的处理过程见图地区夏季的湿球温度为27.7℃，室设计状态点为：
Tn=26±1℃，φ=50±10%
送风状态点O的确定：
本设计中房间均为舒适性空调，可以采用温差送风，取热湿比为1500，则ε=15000线与t=18℃线交点即为所求送风状态点O，对应的=43.5kJ/kg干空气。
新风量和负荷的计算
1、按照满足卫生要求选取新风量
===847.8kg/s=1017.4/h
需要的新风量，
Z为室产生的CO2量安静时，一个人19.5g/h
人周期性的停留地方CO2允许的浓度1.75g/kg
室外的新风的浓度0.6g/kg
2、按照正压要求的新风量
为防止外界未经处理的空气渗入房间，空调房间的正压不应大于50pa
按这一原则选取的空气的伸出速度：
v===10.206m/s
房间的正压为50pa
阻力系数
为空气的密度
新风量为：
Gw=3600*v*δ*l=3600*10.206*0.02*2=1469.7m/s
δ为缝隙的宽度
l为缝隙的总长度
经过综合：
新风量已经大于10%，基本满足要求了.
取教室的新风量:
=1500/h
教师办公室为：
=300/h
每一层新风处理机组总的新风量：
=1500*4+300=6300/h
这样就可以在焓湿图上找到室、外的焓值，他们的焓值差为新风处理的焓差。
查i-d图可得=53kJ/kg，所以：
△h=-=88-53=25kJ/kg
这样就可以计算出新风负荷，由前面的计算表中可以得到：
新风负荷计算公式：
=*（-）
单个教室的负荷：
=*（-）=1500/1.2*（88-53）=43750kJ/h
单个办公室的负荷：
=*（-）=300/1.2*6*（88-53）=8750kJ/h
新风总负荷=*（-）=1500/1.2*（53-39.5）*4*6+300/1.2*6*（88-53）=1102500kJ/h
送风量和负荷的计算
空调房间的总送风量确定方法如下：
由房间热湿比ε和选定送风温差△t确定送风状态O点，然后算出室状态点N和送风状态点O点之间的焓差（in-io），再用空调房间的室负荷除以以上算出的焓差即得空调房间的总风量G。
总风量G减去新风量Gw即为空调房间风机盘管的风量Gh。
风量的计算：
由tn=26℃，φ=50%查焓湿图得in=53kJ/kg干空气，那么送风焓差：
△i=in-io=53-43.5=9.5kJ/kg干空气
计算系统需要的总风量：
单个教室的风量：
G===1.19kg/s=5140/h
单个教师办公室的风量：
G1===0.237kg/s=1000/h
总送风量G=5140*4*6+1000*6=129000/h
D、风机旁管的进风量和负荷计算
风机旁管回风处理点M的确定：
Gh/Gw=（in-io）/（io-代入算得=39.6kj/kg
连接O和L两点与等焓线=39.6kj/kg点交点
进风量：
单个教室Gh=G-Gw=5140-1500=3640/h
教师办公室Gh=G-Gw=1000-300=700/h
新风负荷：
单个教室Qm=Gh*（in-im）=3640/1.2*（53-39.5）=40950kJ/kg
教师办公室Qm=Gh*（in-im）=700/1.2*（53-39.5）=7875kJ/kg
风机旁管总负荷Qm=Gh*（in-im）=3640/1.2*（53-39.5）*4*6+700/1.2*（53-39.5）=1030000kJ/kg
排风量计算
为了及时排出废气以及防止室正压过高，应设置排风机进行排风：
取教室的新风量:
Gp=Gw=1500m3/h
教师办公室为：
Gp=Gw=300m3/h
整栋楼的负荷为教室负荷与教师办公室负荷之和，即：
Q=（43750+40950）*24+（8750+7875）*6=592.375kW
风机盘管选型：
由于风机盘管的作用是处理回风，根据回风量选择风机盘管型号。
教室布置两台风机盘管，为FP-204，风量为2040/h制冷量10800W
教室办公室设置一台风机盘管，为FP-85，风量为850/h制冷量4700W
三、冷源方案选择
电制冷冷水机组概论
电制冷冷水机组为冷源，配以末端风机旁管和新风机组，需水处理设备、水泵、冷却塔等附属设备，要建机房。
就目前市场的情况，分为离心式、螺杆式、和活塞式、水源和溴化锂冷水机组。
选取原则如下：
选用电力驱动冷水机组时，当制冷量Q>1160KW时，宜选用离心式；当Q=580~1160KW时，宜选用离心式或螺杆式；当Q<580KW时宜选用活塞式。
冷水机组一般以2~4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型选用4台，冷水机组一般不设备用，并与负荷变化情况及运行调节相适应。
有合适热源，特别是有余热和废热可以利用，以及电力不足时，宜用溴化锂吸收式冷水机组。
进行技术经济比较后，宜有限采用能量调节自动化程度比较高的冷水机组，活塞式机组宜采用多台压缩机自动联控机组，以及变频可调的冷水机组。
电力驱动的压缩时冷水机组宜根据单机空调制冷量在额定工况下的能效比参照下表优先选用活塞式，螺杆式或离心式冷水机组。
冷水机组选择方式
单机容量（KW）
适用的机型
能效比
<116
活塞式
>3.6
116~349
活塞式
>3.8
螺杆式
>3.9
350~581
活塞式
>3.9
螺杆式
>:
4.0
582~1163
离心式
>4.4
螺杆式
>4.1
>1163
离心式
>4.4
通过对比：
1选用电制冷技术，溴化锂式和天然冷源不予考虑。
电制冷技术已有较长的历史技术成熟，机组寿命长，对水质的要求比较低，能效比较高，目前市场中的故障比较小。
溴化锂吸收式冷水机组使用寿命比压缩式短，节电不节能，耗汽量大，热效率低。
机组长期在真空下运行，外气容易侵入，若空气侵入，造成冷量衰减，故要求严格密封，给制造和使用带来不便。
机组排热负荷大，对冷却水水质要求较高溴化锂溶液对碳钢具有强烈的腐蚀性，影响机组寿命和性能。
水源热泵机组取水困难,机组多数暗装于吊顶，给维修带来一定难度,机组噪声较大
2活塞式水冷机组零部件多，易损件多，维修复杂，频繁，维护费用高，压缩比低，单机制冷量小，单机头部分负荷下调节性能差，卸缸调节，不能无级调节，属上下往复运动，振动较大，在本设计中冷量较大，不予考虑。
3离心式叶轮转速高，输气量大，单机容量大，易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，但在单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，“喘振”会增大机组的震动和噪声，严重时有可能损坏机器。
当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快，离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险。
本设计中冷量较大，但由于离心式风机缺点较多也不予考虑。
4而最后根据制冷量大小选择的是螺杆式冷水机组。
其结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长。
圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小。
调节方便，可在10%~100%围无级调节，部分负荷时效率高，节电显著。
体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组。
对湿冲程不敏感。
属正压运行，不存在外气侵入腐蚀问题。
但是价格比活塞式高。
综合选取：
螺杆式冷水机组
由系统所需冷量选择冷水机组型号，搜查相关数据，确定所选冷水机组为40STD—700WS2
冷水机组部分参数如下：
名义制冷量699.7kW；输入功率150.5kW；压缩机功率150.5*1kW
四、气流组织计算
1、空气分布又称气流组织，也就是设计者要组织合理的空气流动。
用途不同的房间对气流分布有不同要求。
对气流分布的要求主要是针对“工作区”而言。
所谓工作区一班是指距离地面2m以下，工艺空调视具体要求而定。
常用评价指标：
温度梯度：
在舒适区围，按照ISO7730标准，在工作区的地面上方1.1m和0.1m之间的温差不超过3℃；美国ASHTAE55-92标准建议1.8m和0.1m之间的温差不超过3℃。
工作区风速：
我国规要求，舒适性空调夏季不应大于0.3m/s，我们取0.25m/s。
2、常用空调气流组织方式
国常用空调的气流组织方式，按照特点可归纳为侧送、孔板送风、散流器送风、条缝送风格和喷口送风。
对室温允许波动围有要求的空调房间的气流组织常用前三种。
对于本工程而言，采用每个房间设立的风机盘管，送风方式为侧送下回，风从风机旁管出来后直接侧向吹入室，在送风口同侧房间的下部回风。
3、气流组织计算
根据风口风量和推荐的出风口出风速度3.5m/s及回风口吸风速度4m/s以下。
基本的参数：
v=3.5m/sA=9.6mB=7.2mH=3.3m△t=8°C
1）选定送风口型式为三层的活动百叶窗型送风口，稳流系数a=0.16，风口布置在房间的长度方向上，气流组织才会均匀。
射程x=9.6-0.5=9.1m
2）选定的送风温差△t=8°C，G=5140m3/h
n===22.5次/h>10次/h，满足要求
3）确定送风速度
假设送风速度v=3.5m/s，
=53.17=53.17=9
V=0.36*=.36*9=3.24
接近于设计的风速，且在防止风口噪声的流速2~5m/s之，所以满足要求。
4）确定送风口的数目N
考虑到要求空调的精度较高，因而轴心温差△tx却为空调精度的0.6倍，即
△tx=0.6*1=0.6°C
*=*9=0.675
查得无因次距离x·=0.35代入得送风口数目
N===1.83
取整N=2个
5）确定送风口的尺寸为：
F===0.2m2
当量直径d===0.505m
6）经校核满足要求
4、排风口设为一个，则排风的口气流组织参数和送风口一致。
五、水力计算
1.风系统水力计算
通风道的设计原则：
通风管道的设计应保证使用效果的前提下使用其投资和运行费用最低。
同时还应该和建筑设计密切配合，做到协调和美观。
在本设计中，风系统水力计算主要包括以下几个方面：
<1>定风管和风口的位置，校核风口的气流组织形式。
<2>风管尺寸选择及校核风口大小。
<3>计算风管的水力损失，计算各支管的阻力平衡，以及风管的沿程损失，校核风机能否将风送到各个风管的尽头。
2通风管道的选择
<1>通风管道的选择
在风管的选择上，圆风管的强度虽大，耗钢量虽小，但占有有效空间较大，不易布置且不美观。
矩形风管由于容易布置，多用于明装和管道布置复杂的地点。
矩形风管中，方形风管阻力小，耗钢量小。
采用矩形风管时，宽高比应小于4为宜。
风管材料应考虑适合经济，部光滑，易于安装，就地取材等因素。
在本设计中，选用镀锌钢板制作的矩形风管。
风管尺寸以外径为标准。
<2>通风管道的制作
风管用镀锌钢板制作，其厚度参照《通风与空调工程施工及验收规》（GB50243-97）的要求选取。
由于矩形风管占有效空间比较小，易于布置，明装较美观等特点，故采用矩形风管。
新风管路布置以及其水力计算：
风机选型：
由风量和管路阻力选择风机型号为YWF6T-400两台并联，全压为400pa，风量为3200/h转速为920r/min
水系统的布置：
本设计采用两管制，闭式，水平异程，一次泵，变流量系统。
两管制系统优缺点：
两管制水系统是采用同一套供回水管路。
冬季供热水，夏季供冷水。
由运行人员根据多数房间的需求决定，实行供热与供冷的转换。
两管系统具有管理方便，一次性投资较小等优点。
本设计对空调精度要求不是很高，故采用两管制。
而三管制是共用一根回水管，因此冷热有混合损失，运行效率不高，而且系统水力工况复杂，难以运行。
四管制初投资较高且多占空间。
闭式系统的优点
水泵扬程仅需克服循环阻力，与楼层无关，仅取决于管路长度和阻力。
循环水不易受污染。
管路腐蚀情况比开始系统小。
不需要设置回水池，但要设置一个膨胀水箱。
膨胀水箱尽量接至水泵入口
同程和异程系统的选择
同程系统的特点是通过各个环路的管路的总长度都相等。
由于通过最近立管的循环环路与通过最远立管的循环环路的总长度相等，故压力损失易于平衡。
但同程系统的管材消耗量要多些。
异程系统的特点是通过各个立管的循环环路总长度不相等。
由于异程系统供，回水干管的总长度短，故节省管材。
但在机械循环中，由于作用半径大，连接立管多，因此通过各个立管环路的压力损失较难平衡。
初调节不当时，就出现近立管流量超过要求而远立管流量不足，即水平失调。
另外，对于异程系统，往往出现前端用户的水利稳定性极好而末端用户水平稳定性很差的情况。
但对于同程系统，如果设计合理，可以避免前后端用户水力稳定性相差悬殊的问题。
与异程系统的不同时，同程系统水利稳定性最差的用户往往出现在网络中部，这也是同程系统有时会出现中部用户供热空调差甚至出现倒流的原因。
由于大楼层面积较大，水平管路布置采用异程式。
立管采用同程式便于达到水力平衡。
一次泵系统的选择依据
一次泵系统的特点是直接把从空调主机出来的空调水通过管道输送到各末端装置后再回到空调主机，如此循环流动。
其流量控制可以通过供，回水总管的旁通管来保持空调主机侧的定流量而让用户侧处于变流量运行。
一次泵系统比较简单，控制元件少，且本设计中水泵扬程大约在25m，一般水泵都能满足要求，所以在本设计中采用一次泵系统。
二次泵系统虽然能节省冷冻水泵的耗电量，但初投资比较大，自控要求比较高，而且占地面积也大些。
定流量和变流量系统
定流量系统中循环水量为定值，负荷变化时，减少制冷量或供热量改变供回水温度系统。
定水量系统简单，不要变水量定压控制，用户采用三通阀，改变表冷器的水量，但总管路中水量始终按照最大负荷运行，使水泵无效能耗很大。
定水量系统一般适应间歇性降温和空调面积小，只有一台冷冻机和水泵的系统。
定流量系统中末端大部分采用双位三通阀进行调节。
变流量系统，是保持供水温度在一定的围，当负荷变化时，改变供水量的系统。
便水量系统水泵能耗随负荷减少而降低，但需要采用供，回水压差进行台数和流量的控制，采用变频泵调节水泵流量。
便水量系统适应于大面积空调全年运行的系统。
便水量系统各用户的流量采用自动控制，负荷侧常采用双瞳调节进行控制。
六、冷冻水泵选择
本设计中，水系统采用双管制，本设计中阻力损失主要集中在末端设备上，故采用异层制，为了实现水力平衡，在每层的水平管处设调节阀进行水量调节。
冷冻水量的计算：
L=Q/cρ（th-tj）=2132550/4.18/1000/（14-7）=76.29/h
所需水泵扬程：
H=（82039*6+59870）/（9.8*1000）+6*3.6=77.9m
由冷冻水流量和所需扬程，确定水泵型号为IH100-65-250流量为100/h扬程为80m转速为2900r/min功率为37KW
七、冷却塔选择
冷却塔根据冷却水量和冷却水供回水温度和温差选择。
冷水塔的水流量=冷却水系统水量*1.2，冷却水量取决于冷却水机组冷凝器的散热量和冷却水供回水温差按热平衡公式计算如下：
W=3600Q/（1000Δt·c）
选用逆流式冷却水塔，逆流式冷却水塔按水的冷却温差，可分为低温差（5°C）及中温差（10°C）两种。
中央空调用的各种电制冷设备（活塞式、螺杆式、离心式、涡轮式等），其冷凝器冷却水的进出口水温差约为5°C，故采用低温差逆流式冷水塔。
由于没有冷凝器散热量，依据此法无法选择冷却水塔型号，因此改为由房间总负荷即冷却水管总冷量来计算冷却水量。
因此冷却水量W=73/h
冷却塔的水流量=1.2W=1.2*73=87.6/h
因此选择NASER系列低温标准逆流式水冷却塔1台
型号NCT125;
流量：
97.56/h
电机功率：
2.25kW
外形尺寸高度（H）2875mm外径（D）2495mm
八、卫生间的排风设计
卫生间的排风主要是使其处于负压状态，使卫生间的臭气不往房间外串而能够及时排掉。
取其换气次数为12次/h，公共卫生间的排风设计在外窗上的墙上，直接把卫生间里的气流引到外面去，排风量选择G=200/h，参照有关文献选择天花板管道换气扇，其型号为BP14-4DF，每个单独的卫生间分别设置。
九、管道保温
为了减少管道的能量损失，防止空调管路表面结露及保证进入空调设备和末端空调机组的供水温度，管道及其应采取保温措施。
一般情况下，需保温的管道设备有：
冷水的供回水管道，管道附件，空调器，空调的送、回风机，冷热水箱，不再空调房间的送回风管，可能在外表面结露的新风管，制冷机组相应管道。
1、保温材料的选择
保温材料应根据因地制宜，就地取材的原则，选取来源广泛价格低廉保温性能好、易于施工、耐用的材料。
2、风管的保温设计
按防止结露的保温层设计公式为：
δ=λ[]/
对于在空调房间的风管，其保温层为：
δ=0.*[（19-18）/（26-19）]/7=4.4mm
对于不在空调房间的风管，其保温层为：
δ=0.[（27.7-18）/（33.2-27）]/7=7.8mm
由于在空调房间的风管在刚刚启动空调系统时，保温层外的参数依然未达到设计参，容易产生凝结水，为了在空调系统刚刚启动时也能满足要求，应该取以上两个公式计算的最大值，即
冷冻水管的保温设计
计算公式为：
（d+2δ）ln[（d+2δ）/d]=2λ[/（）]
计算得：
（160+2*δ）ln[（160+2*δ）/160]=2*0.047[（27.7-7）/（33.2-27.7）]/6
3、施工工程注意事项
施工中，立管保温每隔3m左右设置保温重托环，其宽度为保温厚度的2/3
冷冻水管的保温结构中设置一层，防止大气中蒸汽和空气一起进入保温层并渗透而出现凝结水，破坏保温材料绝热性能
保护层选用镀锌铁皮，室厚度δ=0.5mm，室外保护层δ=0.8mm
十、系统消声
水冷螺杆机组运行产生的噪声。
空调送回风管道的阀门、弯管、三通、渐扩、渐缩管，送回风机等构件使气流产生湍流的噪声。
较高流速气流喷射入室静止空气中产生湍流的噪声。
另外，通风机、水泵、风冷热泵等机械设备运行产生振动，通过建筑围护结构和固体构件传送到室而引起空气振动产生噪声。
1、消除或减弱噪声需采取以下措施：
通风机，组合式空调器与风管用长100—150mm的帆布，人造革接头连接。
水泵与水管等用橡胶或球形橡胶接头等柔性连接。
选用高效率、低噪声风机，风机在最高效率点附近运行，否则，效率降低噪声会很大。
风道和水管穿墙壁和楼板时要在管道与洞壁间用柔性材料填充，，以减少振动和隔音。
弯头及三通等气流急剧转弯处，安装导叶片。
消声器与风管连接处应该装设渐扩管或渐缩管。
阀门、三通等部件需采用较厚的钢板制作，风管及部件应有足够的强度。
阀门、风口等可调节部件应紧固，连接紧密不颤动。
在送风管路中装消声器，消声弯头等消声构件，以使系统噪声降低，使房间的噪声达到标准。
2、消声装置的选择
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