首都博物館空調(diào)設(shè)計(jì)(恒溫恒濕空調(diào))

　　首都博物館空調(diào)設(shè)計(jì)根據(jù)建筑功能及對(duì)室內(nèi)溫濕度要求,文物庫(kù)和文物展廳采用恒溫恒濕空調(diào),其他區(qū)域采用舒適性空調(diào)。空調(diào)機(jī)房集中設(shè)置,排風(fēng)排至地下汽車庫(kù),可充分利用排風(fēng)余熱。該工程設(shè)有樓宇自控系統(tǒng),空調(diào)風(fēng)、水系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)自控。

　　1、工程概況

　　首都博物館新館于于2005年12月正式落成。該館位于北京市西城區(qū),北依長(zhǎng)安街,東臨白云路,占地面積m2,建筑面積m2,建筑高度36.4m,地上5層,地下2層,館內(nèi)設(shè)有展示廳、文物庫(kù)房、文物修復(fù)室、多功能廳、貴賓廳、禮儀大廳、餐廳、廚房、汽車庫(kù)、機(jī)電用房及庫(kù)房等,并在地下2層設(shè)有六級(jí)人防(戰(zhàn)時(shí)物資庫(kù))。地下2層下面設(shè)有2.2m層高設(shè)備夾層,主要用于敷設(shè)設(shè)備管線。

　　2、空調(diào)冷熱源

　　該工程空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷8440kW,空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷7500kW,空調(diào)冷源為3臺(tái)電制冷冷水機(jī)組,其中2臺(tái)冷量為3165kW(900rt)的離心機(jī)組,1臺(tái)冷量為1759kW(500rt)的變頻離心機(jī)組。冷水泵及冷卻水泵各為三用一備(備用泵為小泵)。冷卻塔3臺(tái)。市政熱力管網(wǎng)提供的110℃/70℃一次市政熱水經(jīng)換熱器后換成60℃/50℃二次空調(diào)用熱水。該工程另設(shè)2臺(tái)蒸發(fā)量為1t/h的燃?xì)庹羝仩t,作為空調(diào)加濕及市政熱力管線檢修季時(shí)的生活熱水熱源。蒸汽壓力為0.8MPa。

　　3、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　根據(jù)室內(nèi)溫濕度要求,該工程空調(diào)分為恒溫恒濕空調(diào)和舒適性空調(diào)。文物庫(kù)房和文物展廳采用恒溫恒濕空調(diào),其他類房間采用舒適性空調(diào)。文物庫(kù)房和文物展廳不但對(duì)溫濕度有要求,而且對(duì)空氣含塵濃度、SOx濃度、NOx濃度也有要求,不同種類的文物對(duì)環(huán)境的溫濕度、空氣含塵濃度、SOx濃度、NOx濃度要求不同,恒溫恒濕空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2,室內(nèi)新風(fēng)及噪聲標(biāo)準(zhǔn)見表3。

　　4、周邊環(huán)境

　　筆者對(duì)項(xiàng)目所在地周邊環(huán)境室外有害物質(zhì)量濃度進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果見表4。

　　5、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　5.1空調(diào)水系統(tǒng)

　　該工程空調(diào)水系統(tǒng)分兩種形式,舒適性空調(diào)水系統(tǒng)為兩管制,冷水溫度7℃/12℃,熱水溫度60℃/50℃;恒溫恒濕空調(diào)水系統(tǒng)為四管制(另設(shè)再熱管),冷水溫度7℃/12℃,熱水溫度60℃/50℃;空調(diào)冷熱水系統(tǒng)均為一次泵定流量、二次泵變流量系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)盤管調(diào)節(jié)水閥采用電動(dòng)兩通閥,新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組冷熱水調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。冷熱水總管處均設(shè)有壓差旁通調(diào)節(jié)閥。

　　5.2空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

　　為滿足不同功能房間的空氣質(zhì)量要求,大空間(如禮儀大廳、多功能廳等)舒適性空調(diào)采用兩管制一次回風(fēng)全空氣雙風(fēng)機(jī)低速空調(diào)系統(tǒng),小房間(如辦公室等)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng);恒溫恒濕空調(diào)采用四管制、水電兩級(jí)再熱一次回風(fēng)全空氣雙風(fēng)機(jī)低速空調(diào)系統(tǒng)。由于絲織品、字畫等文物展柜內(nèi)設(shè)有燈光,會(huì)產(chǎn)生照明冷負(fù)荷,所以又設(shè)有展柜空調(diào),即大空調(diào)環(huán)境下套小空調(diào)。展柜空調(diào)采用四管制,電極加濕。

　　5.2.1恒溫恒濕空調(diào)

　　為達(dá)到設(shè)計(jì)要求,恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組設(shè)有如下處理功能段:混合粗效過(guò)濾段、加熱段、表冷段、加濕段、再熱段、活性炭過(guò)濾段、靜電除塵中效過(guò)濾段、風(fēng)機(jī)段。

　　見圖1:

　　5.2.1.1除塵過(guò)濾處理

　　粗效過(guò)濾段效率一般可達(dá)到95%,靜電除塵段過(guò)濾效率一般為80%左右,經(jīng)粗、中效過(guò)濾段過(guò)濾后空調(diào)送風(fēng)含塵質(zhì)量濃度為:0.3916mg/m3×(1-95%×80%)=0.094mg/m3,其中0.3916mg/m3為室外空氣含塵質(zhì)量濃度。

　　空調(diào)送風(fēng)含塵質(zhì)量濃度(0.094mg/m3)小于表1所要求的0.15mg/m3含塵質(zhì)量濃度值。

　　5.2.1.2夏季空氣處理過(guò)程

　　新、回風(fēng)混合后經(jīng)表冷段處理到露點(diǎn)溫度經(jīng)再熱段再熱,達(dá)到送風(fēng)ε線上送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)后送入室內(nèi)。為了準(zhǔn)確控制室內(nèi)相對(duì)濕度精度不大于5%,彌補(bǔ)再熱段熱水盤管熱惰性的不足,在送風(fēng)管道上加裝了空氣電再熱器,微調(diào)室內(nèi)相對(duì)濕度。夏季空氣處理過(guò)程見圖2。

　　由圖2可知,在室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度精度范圍內(nèi),高相對(duì)濕度線和低溫度線交點(diǎn)處再熱溫差最大,但不大于2℃,因此確定空氣電再熱器再熱溫差為2℃。

　　5.2.1.3冬季空氣處理過(guò)程

　　恒溫恒濕空調(diào)房間基本為內(nèi)區(qū),冬季熱濕處理過(guò)程特點(diǎn)是冷卻加濕。新、回風(fēng)混合后經(jīng)表冷段等濕降溫、等溫蒸汽加濕再送入室內(nèi)。恒溫恒濕空調(diào)冬季空氣處理過(guò)程見圖3。

　　5.2.2氣流組織形式

　　吊頂高度低于4.6m的空間采用百葉上送或散流器上送,上回風(fēng)方式;吊頂高度高于4.6m的空間采用旋流風(fēng)口上送,上回風(fēng)方式。

　　由于展廳內(nèi)溫濕度受參觀人數(shù)干擾很大,故將展品布置在展廳送風(fēng)區(qū)內(nèi),以確保展廳內(nèi)溫濕度的穩(wěn)定性。

　　禮儀大廳建筑面積1865m2,由于建筑的特殊性,其送風(fēng)方式成為一大難題,經(jīng)專家、業(yè)主多次論證,報(bào)請(qǐng)北京市領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn),最終采用可調(diào)送風(fēng)角度的中部噴口側(cè)送與下部單層百葉集中側(cè)送相結(jié)合的送風(fēng)方式。大廳設(shè)有2臺(tái)風(fēng)量為m3/h的空調(diào)機(jī)組,大門兩側(cè)各1個(gè)系統(tǒng),每個(gè)系統(tǒng)北側(cè)設(shè)4個(gè)噴口。噴口最大射程35m,每個(gè)噴口送風(fēng)量5000m3/h,南側(cè)設(shè)1個(gè)單層百葉風(fēng)口,送風(fēng)量m3/h,噴口送風(fēng)參數(shù)見表5。大廳采用集中下回風(fēng)方式。圖4為禮儀大廳送回風(fēng)示意圖。

　　5.2.3自動(dòng)控制

　　該工程設(shè)有一套樓宇自控系統(tǒng),空調(diào)自控為樓宇自控系統(tǒng)的一部分,冷水機(jī)組、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔、空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、蒸汽鍋爐及給水泵、風(fēng)機(jī)、系統(tǒng)電控閥件等均納入DDC空調(diào)自控系統(tǒng)。

　　冷水機(jī)組、冷水泵、冷卻水泵,冷卻塔由冷水機(jī)組供應(yīng)商提供群控,外留接口,接至DDC控制主機(jī)。根據(jù)負(fù)荷控制單機(jī)制冷量及運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

　　新風(fēng)機(jī)組由送風(fēng)溫濕度控制電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥和蒸汽閥門開度;舒適性空調(diào)機(jī)組由室內(nèi)溫濕度控制電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥、蒸汽閥門開度;恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組夏季由室內(nèi)相對(duì)濕度控制冷水閥以控制機(jī)器露點(diǎn)溫度,由室內(nèi)溫度控制再熱水閥以控制送風(fēng)溫度,由回風(fēng)溫度控制電再熱器以微調(diào)室內(nèi)相對(duì)濕度;冬季由室內(nèi)溫度控制冷水閥和熱水閥,由室內(nèi)相對(duì)濕度控制蒸汽閥。

　　6、工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　6.1集中設(shè)置空調(diào)機(jī)房,充分利用排風(fēng)余熱

　　由于建筑平、立面的特殊性,全空氣系統(tǒng)空調(diào)機(jī)房很難找到合適位置。考慮到建筑物北立面外是下沉水景庭院,水景庭院外是地下車庫(kù),因此在水景庭院下面的地下2層設(shè)置了一個(gè)長(zhǎng)條形集中空調(diào)機(jī)房,布置了16臺(tái)空調(diào)機(jī)組(占空調(diào)機(jī)組總臺(tái)數(shù)的45%),從水景庭院取新風(fēng),排風(fēng)排至汽車庫(kù)。既避免了排風(fēng)、取風(fēng)風(fēng)管過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題,又可充分利用空調(diào)排風(fēng)的余冷余熱,使汽車庫(kù)有一個(gè)冬暖夏涼的舒適環(huán)境。其不足是風(fēng)管沿程阻力損失及冷熱損失大。

　　該工程全空氣空調(diào)機(jī)房共設(shè)3個(gè),空調(diào)機(jī)組總臺(tái)數(shù)為35臺(tái)。

　　6.2設(shè)有1臺(tái)冷量為1759kW(500rt)的變頻冷水機(jī)組,在較大冷負(fù)荷范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)冷水機(jī)組變頻調(diào)節(jié),減少了部分冷負(fù)荷時(shí)的電力消耗。

　　6.3設(shè)有蒸汽鍋爐排污節(jié)能裝置,可降低排放水溫,回收余熱。

　　國(guó)內(nèi)一般蒸發(fā)量小于4t/h的蒸汽鍋爐不設(shè)連續(xù)排污。該工程選用2臺(tái)蒸發(fā)量1t/h的國(guó)外蒸汽鍋爐,要求連續(xù)排污。連續(xù)排污降溫池傳統(tǒng)做法是加自來(lái)水降溫,既浪費(fèi)水又浪費(fèi)熱。該工程在軟水箱內(nèi)設(shè)置了一組換熱盤管,鍋爐排污水經(jīng)換熱后溫度降至30℃排放,回收了余熱。

　　7、設(shè)計(jì)體會(huì)

　　7.1該工程的冷熱濕負(fù)荷計(jì)算較為準(zhǔn)確,空調(diào)系統(tǒng)方式選擇較為合理。經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季運(yùn)行考驗(yàn),各房間溫濕度等參數(shù)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　7.2將30個(gè)空調(diào)機(jī)組集中布置在3個(gè)大空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi),其中有2個(gè)機(jī)房設(shè)置在地下2層,1個(gè)設(shè)置在展廳入口過(guò)道夾層內(nèi)。節(jié)省了寸土寸金的建筑面積,且可有效利用排風(fēng)。

　　7.3選擇冷量為1759kW(500rt)的變頻冷水機(jī)組,可在較大范圍內(nèi)低電耗調(diào)節(jié)供冷量。

　　7.4蒸汽鍋爐排污節(jié)能裝置較好地解決了排污問(wèn)題。

　　7.5展柜空調(diào)方式合理,效果好。

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