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

1、暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與博物館工程的節(jié)能應(yīng)用 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與博物館工程的節(jié)能應(yīng)用 【摘要】本文根據(jù)實際的工程，對博物館暖通空調(diào)的設(shè)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。 【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)博物館節(jié)能 中圖分類號：TE08 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 一、工程概況 某博物館內(nèi)部功能復(fù)雜、多樣，包括15345m2的地下各類文物庫房78間、總面積為64800m2的47個各類展廳，還包括學(xué)術(shù)報告廳、數(shù)碼影院、演播室、文物保護室、科研室、鑒賞用房和效勞于觀眾的公共效勞空間。本文就其暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計做了簡要的研究。 二、暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 1、空調(diào)水系統(tǒng) 空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管

2、制機械循環(huán)，采用一次泵變流量系統(tǒng)，設(shè)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(diào)速穩(wěn)壓補水設(shè)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)分為兩局部。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(shè)在地下一層梁下，水平管道共分出五組立管，供各層的新風(fēng)機組、組合式空調(diào)機組和風(fēng)機盤管等。整個系統(tǒng)為下供下回異程式系統(tǒng)。考慮到展廳各區(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(shè)閘閥及手動調(diào)節(jié)閥，能幫助加強樓宇管理及到達更佳的節(jié)能效果。 2、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng) 設(shè)備用房展廳、學(xué)術(shù)報告廳等位于博物館一至三層，展廳沿

3、建筑四周布置，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(diào)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(diào)機房占用地上房間，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)備房距離的過長，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)的獨立運行、控制，就近設(shè)置空調(diào)機房。 3、地溝新風(fēng)系統(tǒng) 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，該工程的大局部新風(fēng)均取自于地下風(fēng)溝，并配合周圍景觀設(shè)計新風(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)與地溝進行換熱，從而到達節(jié)能的目的。冬季時室外新風(fēng)在土

4、壤層充分吸收土壤熱，溫度升高;夏季時，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，又實現(xiàn)了外立面的美觀。 三、暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)措施 1、被動設(shè)計減少能耗 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)負荷奠定了根底。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(shè)置在13m的地下室，極大地減少了文物庫房圍護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負荷。通過入口大廳西側(cè)的遮陽設(shè)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館夏季空調(diào)設(shè)計計算冷負荷降至21328kW，包括空調(diào)再熱負荷的冷負荷指標(biāo)為111W/m2；空調(diào)設(shè)計計算熱負荷降至16000kW，熱負荷指標(biāo)為83

5、 W/m2；同一般公共建筑空調(diào)負荷相差不多。 2、合理采用能源結(jié)構(gòu)，提高能源效率 熱源采用市政熱力，另設(shè)2臺蒸汽鍋爐(每臺蒸發(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，防止電能再次轉(zhuǎn)化為熱能的低效能源利用。 3、冰蓄冷冷源 盡管文物庫房和展廳空調(diào)系統(tǒng)需要每天24 h運行，但夜間最大空調(diào)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異，一般情況下可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆謺r電價政策以及用電的負荷，設(shè)計日白天峰值冷負荷發(fā)生在14:0015

6、:00左右，夜間峰值冷負荷發(fā)生在6:00左右。 設(shè)計采用了局部負荷蓄冰系統(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(shè)備串聯(lián)。同時設(shè)置3臺總制冷量為4748kW(1350rt)的基載冷水機組滿足夜間空調(diào)供冷。制冷機配置容量減少了4748kW(1350 rt)，年節(jié)省空調(diào)運行費用132萬元，約4年時間可收回增加的蓄冰設(shè)備的投入。同時冰蓄冷可作為市電故障時的應(yīng)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。 4、低水溫、大溫差的空調(diào)冷水系統(tǒng) 博物館

7、采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)，空調(diào)熱水供回水設(shè)計溫度為60/50?？照{(diào)冷水供回水由于采用冰蓄冷而設(shè)計為5/12。較低的水溫為除濕提供了強有力的保證，而較大的溫差那么減少了冷水流量近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)勢更加突出。 5、冷卻塔制冷與用戶冷卻水系統(tǒng) 由于博物館空調(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)需要冷水供給。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(cè)的冷水供水溫度并

8、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，博物館冷卻水供冷系統(tǒng)可制備負荷側(cè)8的冷水供水。供回水溫差那么依內(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(cè)3，二次負荷側(cè)5。 6、用戶冷卻水系統(tǒng) 雖然博物館工程全年有不間斷的冷水供給，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，設(shè)置了變流量的用戶冷卻水系統(tǒng)，根據(jù)負荷側(cè)投入的設(shè)備數(shù)量和水溫調(diào)節(jié)冷卻水流量，為計算機房、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)機房、消防和安防值班室、廚房等的制冷設(shè)備提供冷卻條件。

9、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)效果和冬季運行防凍，對冷卻塔通風(fēng)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，防止了冷卻塔出風(fēng)局部回流而影響其通風(fēng)散熱效果。 四、空調(diào)系統(tǒng)的自動控制 空調(diào)系統(tǒng)的控制納入樓宇自動控制系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)所有排風(fēng)機均設(shè)就地控制和樓宇集中控制，可做到遠程開關(guān)或就地開關(guān)。所有空調(diào)室內(nèi)機和室外機在空調(diào)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(diào)系統(tǒng)作統(tǒng)一管理。空調(diào)及供熱系統(tǒng)設(shè)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(shè)置自動控制系統(tǒng)，對設(shè)備的運行情況及故障

10、情況做到有顯示報警。組合式空調(diào)機組的風(fēng)機設(shè)變頻控制，可根據(jù)室外溫度實現(xiàn)機組送風(fēng)量的控制;機組的袋式過濾器設(shè)壓差報警裝置，當(dāng)兩側(cè)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(fēng)機盤管設(shè)獨立的控制系統(tǒng)，風(fēng)機盤管設(shè)三檔調(diào)速開關(guān)，可就地控制室內(nèi)溫度和風(fēng)機運行狀態(tài)。所有新風(fēng)機組設(shè)防凍保護，在新風(fēng)入口處設(shè)電動兩通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)新風(fēng)機組關(guān)閉時，調(diào)節(jié)閥連鎖關(guān)閉。 結(jié)束語 從被動設(shè)計優(yōu)先的角度出發(fā)，通過建筑設(shè)計的手段減小博物館空調(diào)系統(tǒng)的負荷需求，是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的第一步。科學(xué)、合理地確定博物館各種文物庫房、各類展廳的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)，不僅是保證文物平安、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)能運行的前提和根底。冷熱源和空調(diào)系統(tǒng)形式那么因地制宜，結(jié)合具體建筑物空間功能和特點以及空調(diào)的制冷、除濕、再熱、加熱、加濕、能量輸送等要求，力爭空調(diào)系統(tǒng)綜合能效