暖通空調系統(tǒng)設計與博物館工程的節(jié)能應用

1、<p>　　暖通空調系統(tǒng)設計與博物館工程的節(jié)能應用</p><p>　　【摘要】本文根據(jù)實際的工程，對博物館暖通空調的設計做了簡要的概述，并提出了節(jié)能的措施，使其在運營中取得了良好的效果。 </p><p>　　【關鍵詞】暖通空調博物館節(jié)能 </p><p>　　中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>&

2、lt;b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　某博物館內(nèi)部功能復雜、多樣，包括15345m2的地下各類文物庫房78間、總面積為64800m2的47個各類展廳，還包括學術報告廳、數(shù)碼影院、演播室、文物保護室、科研室、鑒賞用房和服務于觀眾的公共服務空間。本文就其暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計做了簡要的研究。 </p><p>　　二、暖通空調系統(tǒng)設計 </p>

3、<p><b>　　1、空調水系統(tǒng) </b></p><p>　　空調水系統(tǒng)采用兩管制機械循環(huán)，采用一次泵變流量系統(tǒng)，設計兩臺并聯(lián)運行的循環(huán)水泵，變頻控制。換熱站內(nèi)水系統(tǒng)的膨脹定壓采用變頻調速穩(wěn)壓補水設備，變頻補水泵一用一備。根據(jù)使用功能的不同，將水系統(tǒng)分為兩部分。博物館一至三層的展廳合用一個水系統(tǒng)，四層辦公室為單獨水系統(tǒng)，可實現(xiàn)辦公室水路系統(tǒng)的單獨控制。供回水水平主管道設在地

4、下一層梁下，水平管道共分出五組立管，供各層的新風機組、組合式空調機組和風機盤管等。整個系統(tǒng)為下供下回異程式系統(tǒng)?？紤]到展廳各區(qū)域的用途和使用時間的不同，在每個分區(qū)的分支管網(wǎng)裝設閘閥及手動調節(jié)閥，能幫助加強樓宇管理及達到更佳的節(jié)能效果。 </p><p><b>　　2、空調風系統(tǒng) </b></p><p>　　設備用房展廳、學術報告廳等位于博物館一至三層，展廳沿建筑四

5、周布置，中間由通廊和中廳連通。由于展廳面積較大，將每個展廳作為獨立的空調系統(tǒng)分區(qū)考慮，也方便了各展廳的獨立控制。為減少空調機房占用地上房間，一層展廳及二層生物廳的設備用房均設于地下。其它二三層的展廳及四層辦公室至地下設備房距離的過長，為節(jié)約空調送回風管道，減少管道阻力，方便各展廳館空調系統(tǒng)的獨立運行、控制，就近設置空調機房。 </p><p><b>　　3、地溝新風系統(tǒng) </b></

6、p><p>　　該建筑外立面為玻璃幕墻和裝飾石材，屋面為斜飄板，為了不破壞建筑屋面及外立面的整體感，該工程的大部分新風均取自于地下風溝，并配合周圍景觀設計新風風塔。地溝新風是利用外界空氣與土壤的溫差，使室外新風與地溝進行換熱，從而達到節(jié)能的目的。冬季時室外新風在土壤層充分吸收土壤熱，溫度升高;夏季時，新風溫度下降。此種新風預處理方式既節(jié)約了能源，又實現(xiàn)了外立面的美觀。 </p><p>　　三

7、、暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能技術措施 </p><p>　　1、被動設計減少能耗 </p><p>　　科學合理地確定博物館的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，為減少不必要的空調負荷奠定了基礎。為了減少室外氣候及其變化對文物庫房環(huán)境的影響，將文物庫房設置在－13m的地下室，極大地減少了文物庫房圍護結構的空調負荷。通過入口大廳西側的遮陽設計大幅減小了夏季輻射得熱。通過類似上述內(nèi)容的被動措施，使得有大量恒溫恒濕要求的博物

8、館夏季空調設計計算冷負荷降至21328kW，包括空調再熱負荷的冷負荷指標為111W/m2；空調設計計算熱負荷降至16000kW，熱負荷指標為83 W/m2；同一般公共建筑空調負荷相差不多。 </p><p>　　2、合理采用能源結構，提高能源效率 </p><p>　　熱源采用市政熱力，另設2臺蒸汽鍋爐(每臺蒸發(fā)量3t/h)用于空調加濕，蒸汽鍋爐在夏季可作為市政熱力的備用熱源以滿足熱力檢修

9、期間的再熱需求，從而提高了博物館熱源的可靠性。采用熱水再熱替代傳統(tǒng)恒溫恒濕空調的電再熱，采用干蒸汽加濕替代電熱加濕，避免電能再次轉化為熱能的低效能源利用。 </p><p><b>　　3、冰蓄冷冷源 </b></p><p>　　盡管文物庫房和展廳空調系統(tǒng)需要每天24 h運行，但夜間最大空調冷負荷僅有3920 kW，對整個博物館而言仍然存在較大的晝夜負荷差別，一般情

10、況下可以根據(jù)當?shù)氐姆謺r電價政策以及用電的負荷，設計日白天峰值冷負荷發(fā)生在14:00――15:00左右，夜間峰值冷負荷發(fā)生在6:00左右。 </p><p>　　設計采用了部分負荷蓄冰系統(tǒng)，4臺單臺制冷量為3165 kW(900 rt)的雙工況制冷主機位于系統(tǒng)上游并與蓄冰設備串聯(lián)。同時設置3臺總制冷量為4748kW(1350rt)的基載冷水機組滿足夜間空調供冷。制冷機配置容量減少了4748kW(1350 rt)，年

11、節(jié)省空調運行費用132萬元，約4年時間可收回增加的蓄冰設備的投入。同時冰蓄冷可作為市電故障時的應急冷源，配合柴油發(fā)電機和水泵的工作，為博物館提供短時間的備用冷源。主機入口冷凍液溫度為10.55℃，主機出口冷凍液溫度為5.5℃，蓄冰槽出口冷凍液溫度為3.95℃。 </p><p>　　4、低水溫、大溫差的空調冷水系統(tǒng) </p><p>　　博物館采用四管制空調水系統(tǒng)，空調熱水供回水設計溫度為

12、60℃/50℃?？照{冷水供回水由于采用冰蓄冷而設計為5℃/12℃。較低的水溫為除濕提供了強有力的保證，而較大的溫差則減少了冷水流量近28%，不僅管徑小了，阻力低了，水泵小了，管道占據(jù)的吊頂空間也相應減小。冷水泵配電容量的減小相應彌補了蓄冰系統(tǒng)增加的冷凍液循環(huán)泵的配電容量，使得博物館應用蓄冰系統(tǒng)的優(yōu)勢更加突出。 </p><p>　　5、冷卻塔制冷與用戶冷卻水系統(tǒng) </p><p>　　由于

13、博物館空調需要常年不間斷地提供空調冷水，在冬季除去以新風消除室內(nèi)余熱的舒適性空調外，仍然還有制冷量約2554 kW的恒溫恒濕空調系統(tǒng)需要冷水供應。博物館的冷卻塔制冷系統(tǒng)考慮到可能的除濕需求，負荷側的冷水供水溫度并不能像一般舒適性空調那樣高至10℃以上。兼顧除濕要求，考慮冷卻塔冷幅(冷卻塔出水水溫與室外濕球溫度之差)1.5℃、換熱溫差損失1.5℃，確定當室外濕球溫度低至5℃時，博物館冷卻水供冷系統(tǒng)可制備負荷側8℃的冷水供水。供回水溫差則依

14、內(nèi)區(qū)負荷和原有冷卻水泵和冷水泵的循環(huán)流量確定為一次冷源側3℃，二次負荷側5℃。 </p><p>　　6、用戶冷卻水系統(tǒng) </p><p>　　雖然博物館工程全年有不間斷的冷水供應，但是考慮業(yè)主的使用方便和以后可能的改造，為保證博物館所有外立面和屋頂不出現(xiàn)任何空調風冷室外機，設置了變流量的用戶冷卻水系統(tǒng)，根據(jù)負荷側投入的設備數(shù)量和水溫調節(jié)冷卻水流量，為計算機房、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)機房、消防和安防值班

15、室、廚房等的制冷設備提供冷卻條件。 </p><p>　　受屋頂整潔和美觀的限制，冷卻塔采用了下沉式布置。為保證冷卻塔的通風效果和冬季運行防凍，對冷卻塔通風散熱進行了CFD模擬分析，確定了冷卻塔的擺放方式、距障礙物間距和采用逆流形式的冷卻塔，避免了冷卻塔出風局部回流而影響其通風散熱效果。 </p><p>　　四、空調系統(tǒng)的自動控制 </p><p>　　空調系統(tǒng)的

16、控制納入樓宇自動控制系統(tǒng)，空調系統(tǒng)所有排風機均設就地控制和樓宇集中控制，可做到遠程開關或就地開關。所有空調室內(nèi)機和室外機在空調控制站內(nèi)均有運行情況、故障情況顯示。中央控制站內(nèi)可以在下班和節(jié)假日對空調系統(tǒng)作統(tǒng)一管理。空調及供熱系統(tǒng)設獨立的計費系統(tǒng)，對一次水冷熱網(wǎng)作單獨計費。換熱站內(nèi)換熱器、水泵等設置自動控制系統(tǒng)，對設備的運行情況及故障情況做到有顯示報警。組合式空調機組的風機設變頻控制，可根據(jù)室外溫度實現(xiàn)機組送風量的控制;機組的袋式過濾器設

17、壓差報警裝置，當兩側壓差超過120Pa時控制裝置顯示信號，以便于對過濾器的及時清理。四層辦公室室內(nèi)風機盤管設獨立的控制系統(tǒng)，風機盤管設三檔調速開關，可就地控制室內(nèi)溫度和風機運行狀態(tài)。所有新風機組設防凍保護，在新風入口處設電動兩通風量調節(jié)閥，當新風機組關閉時，調節(jié)閥連鎖關閉。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　從被動設計優(yōu)先的角度出發(fā)，

18、通過建筑設計的手段減小博物館空調系統(tǒng)的負荷需求，是空調系統(tǒng)節(jié)能的第一步?？茖W、合理地確定博物館各種文物庫房、各類展廳的室內(nèi)設計參數(shù)，不僅是保證文物安全、兼顧文物保護和為參觀者提供舒適環(huán)境的需要，也是博物館節(jié)能運行的前提和基礎。冷熱源和空調系統(tǒng)形式則因地制宜，結合具體建筑物空間功能和特點以及空調的制冷、除濕、再熱、加熱、加濕、能量輸送等要求，力爭空調系統(tǒng)綜合能效最大。 </p><p><b>　　參考文

19、獻 </b></p><p>　　[1] 劉燕軍,劉繼興,宋孝春,孫淑萍. 大同博物館空調設計[J]. 暖通空調. 2011(10) </p><p>　　[2] 王江濤,蔣俐穎,徐霞. 陜西省某縣級行政中心劇場暖通空調設計[J]. 制冷空調與電力機械. 2011(03) </p><p>　　[3] 關文吉,張力,蔡玲,宋玫,李冬冬. 首都博物館空調設