暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與博物館工程的節(jié)能應(yīng)用

1、<p>　　暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與博物館工程的節(jié)能應(yīng)用</p><p>　　【摘要】本文根據(jù)實(shí)際的工程，對(duì)博物館暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)做了簡(jiǎn)要的概述，并提出了節(jié)能的措施，使其在運(yùn)營(yíng)中取得了良好的效果。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)博物館節(jié)能 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>&

2、lt;b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　某博物館內(nèi)部功能復(fù)雜、多樣，包括15345m2的地下各類文物庫(kù)房78間、總面積為64800m2的47個(gè)各類展廳，還包括學(xué)術(shù)報(bào)告廳、數(shù)碼影院、演播室、文物保護(hù)室、科研室、鑒賞用房和服務(wù)于觀眾的公共服務(wù)空間。本文就其暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)做了簡(jiǎn)要的研究。 </p><p>　　二、暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p>

3、<p><b>　　1、空調(diào)水系統(tǒng) </b></p><p>　　空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制機(jī)械循環(huán)，采用一次泵變流量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)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(diào)速穩(wěn)壓補(bǔ)水設(shè)備，變頻補(bǔ)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(gè)水系統(tǒng)，四層辦公室為單獨(dú)水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)辦公室水路系統(tǒng)的單獨(dú)控制。供回水水平主管道設(shè)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(fēng)機(jī)組、組合式空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤(pán)管等。整個(gè)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(shí)間的不同，在每個(gè)分區(qū)的分支管網(wǎng)裝設(shè)閘閥及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，能幫助加強(qiáng)樓宇管理及達(dá)到更佳的節(jié)能效果。 </p><p><b>　　2、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng) </b></p><p>　　設(shè)備用房展廳、學(xué)術(shù)報(bào)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(gè)展廳作為獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)考慮，也方便了各展廳的獨(dú)立控制。為減少空調(diào)機(jī)房占用地上房間，一層展廳及二層生物廳的設(shè)備用房均設(shè)于地下。其它二三層的展廳及四層辦公室至地下設(shè)備房距離的過(guò)長(zhǎng)，為節(jié)約空調(diào)送回風(fēng)管道，減少管道阻力，方便各展廳館空調(diào)系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行、控制，就近設(shè)置空調(diào)機(jī)房。 </p><p><b>　　3、地溝新風(fēng)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(fēng)均取自于地下風(fēng)溝，并配合周?chē)坝^設(shè)計(jì)新風(fēng)風(fēng)塔。地溝新風(fēng)是利用外界空氣與土壤的溫差，使室外新風(fēng)與地溝進(jìn)行換熱，從而達(dá)到節(jié)能的目的。冬季時(shí)室外新風(fēng)在土壤層充分吸收土壤熱，溫度升高;夏季時(shí)，新風(fēng)溫度下降。此種新風(fēng)預(yù)處理方式既節(jié)約了能源，又實(shí)現(xiàn)了外立面的美觀。 </p><p>　　三

7、、暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)措施 </p><p>　　1、被動(dòng)設(shè)計(jì)減少能耗 </p><p>　　科學(xué)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(diào)負(fù)荷奠定了基礎(chǔ)。為了減少室外氣候及其變化對(duì)文物庫(kù)房環(huán)境的影響，將文物庫(kù)房設(shè)置在－13m的地下室，極大地減少了文物庫(kù)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷。通過(guò)入口大廳西側(cè)的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)大幅減小了夏季輻射得熱。通過(guò)類似上述內(nèi)容的被動(dòng)措施，使得有大量恒溫恒濕要求的博物

8、館夏季空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算冷負(fù)荷降至21328kW，包括空調(diào)再熱負(fù)荷的冷負(fù)荷指標(biāo)為111W/m2；空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算熱負(fù)荷降至16000kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為83 W/m2；同一般公共建筑空調(diào)負(fù)荷相差不多。 </p><p>　　2、合理采用能源結(jié)構(gòu)，提高能源效率 </p><p>　　熱源采用市政熱力，另設(shè)2臺(tái)蒸汽鍋爐(每臺(tái)蒸發(fā)量3t/h)用于空調(diào)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(diào)的電再熱，采用干蒸汽加濕替代電熱加濕，避免電能再次轉(zhuǎn)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(kù)房和展廳空調(diào)系統(tǒng)需要每天24 h運(yùn)行，但夜間最大空調(diào)冷負(fù)荷僅有3920 kW，對(duì)整個(gè)博物館而言仍然存在較大的晝夜負(fù)荷差別，一般情

10、況下可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆謺r(shí)電價(jià)政策以及用電的負(fù)荷，設(shè)計(jì)日白天峰值冷負(fù)荷發(fā)生在14:00――15:00左右，夜間峰值冷負(fù)荷發(fā)生在6:00左右。 </p><p>　　設(shè)計(jì)采用了部分負(fù)荷蓄冰系統(tǒng)，4臺(tái)單臺(tái)制冷量為3165 kW(900 rt)的雙工況制冷主機(jī)位于系統(tǒng)上游并與蓄冰設(shè)備串聯(lián)。同時(shí)設(shè)置3臺(tái)總制冷量為4748kW(1350rt)的基載冷水機(jī)組滿足夜間空調(diào)供冷。制冷機(jī)配置容量減少了4748kW(1350 rt)，年

11、節(jié)省空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用132萬(wàn)元，約4年時(shí)間可收回增加的蓄冰設(shè)備的投入。同時(shí)冰蓄冷可作為市電故障時(shí)的應(yīng)急冷源，配合柴油發(fā)電機(jī)和水泵的工作，為博物館提供短時(shí)間的備用冷源。主機(jī)入口冷凍液溫度為10.55℃，主機(jī)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(diào)冷水系統(tǒng) </p><p>　　博物館采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)，空調(diào)熱水供回水設(shè)計(jì)溫度為

12、60℃/50℃。空調(diào)冷水供回水由于采用冰蓄冷而設(shè)計(jì)為5℃/12℃。較低的水溫為除濕提供了強(qiáng)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(yīng)減小。冷水泵配電容量的減小相應(yīng)彌補(bǔ)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(yīng)用蓄冰系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)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(diào)需要常年不間斷地提供空調(diào)冷水，在冬季除去以新風(fēng)消除室內(nèi)余熱的舒適性空調(diào)外，仍然還有制冷量約2554 kW的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)需要冷水供應(yīng)。博物館的冷卻塔制冷系統(tǒng)考慮到可能的除濕需求，負(fù)荷側(cè)的冷水供水溫度并不能像一般舒適性空調(diào)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(dāng)室外濕球溫度低至5℃時(shí)，博物館冷卻水供冷系統(tǒng)可制備負(fù)荷側(cè)8℃的冷水供水。供回水溫差則依

14、內(nèi)區(qū)負(fù)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(cè)3℃，二次負(fù)荷側(cè)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(yīng)，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(diào)風(fēng)冷室外機(jī)，設(shè)置了變流量的用戶冷卻水系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)荷側(cè)投入的設(shè)備數(shù)量和水溫調(diào)節(jié)冷卻水流量，為計(jì)算機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)機(jī)房、消防和安防值班

15、室、廚房等的制冷設(shè)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(fēng)效果和冬季運(yùn)行防凍，對(duì)冷卻塔通風(fēng)散熱進(jìn)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(fēng)局部回流而影響其通風(fēng)散熱效果。 </p><p>　　四、空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制 </p><p>　　空調(diào)系統(tǒng)的

16、控制納入樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)所有排風(fēng)機(jī)均設(shè)就地控制和樓宇集中控制，可做到遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)或就地開(kāi)關(guān)。所有空調(diào)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)在空調(diào)控制站內(nèi)均有運(yùn)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(duì)空調(diào)系統(tǒng)作統(tǒng)一管理?？照{(diào)及供熱系統(tǒng)設(shè)獨(dú)立的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，對(duì)一次水冷熱網(wǎng)作單獨(dú)計(jì)費(fèi)。換熱站內(nèi)換熱器、水泵等設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況及故障情況做到有顯示報(bào)警。組合式空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)設(shè)變頻控制，可根據(jù)室外溫度實(shí)現(xiàn)機(jī)組送風(fēng)量的控制;機(jī)組的袋式過(guò)濾器設(shè)

17、壓差報(bào)警裝置，當(dāng)兩側(cè)壓差超過(guò)120Pa時(shí)控制裝置顯示信號(hào)，以便于對(duì)過(guò)濾器的及時(shí)清理。四層辦公室室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)三檔調(diào)速開(kāi)關(guān)，可就地控制室內(nèi)溫度和風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。所有新風(fēng)機(jī)組設(shè)防凍保護(hù)，在新風(fēng)入口處設(shè)電動(dòng)兩通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)新風(fēng)機(jī)組關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)閥連鎖關(guān)閉。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　從被動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)先的角度出發(fā)，

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

19、獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 劉燕軍,劉繼興,宋孝春,孫淑萍. 大同博物館空調(diào)設(shè)計(jì)[J]. 暖通空調(diào). 2011(10) </p><p>　　[2] 王江濤,蔣俐穎,徐霞. 陜西省某縣級(jí)行政中心劇場(chǎng)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)[J]. 制冷空調(diào)與電力機(jī)械. 2011(03) </p><p>　　[3] 關(guān)文吉,張力,蔡玲,宋玫,李冬冬. 首都博物館空調(diào)設(shè)