首都博物館空調設計(恒溫恒濕空調)

首都博物館空調設計(恒溫恒濕空調)

　　首都博物館空調設計根據建筑功能及對室內溫濕度要求,文物庫和文物展廳采用恒溫恒濕空調,其他區域采用舒適性空調?？照{機房集中設置,排風(fēng)排至地下汽車(chē)庫,可充分利用排風(fēng)余熱。該工程設有樓宇自控系統,空調風(fēng)、水系統均實(shí)現自控。

　　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,北依長(cháng)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,館內設有展示廳、文物庫房、文物修復室、多功能廳、貴賓廳、禮儀大廳、餐廳、廚房、汽車(chē)庫、機電用房及庫房等,并在地下2層設有六級人防(戰時(shí)物資庫)。地下2層下面設有2.2m層高設備夾層,主要用于敷設設備管線(xiàn)。

　　2、空調冷熱源

　　該工程空調設計冷負荷8440kW,空調設計熱負荷7500kW,空調冷源為3臺電制冷冷水機組,其中2臺冷量為3165kW(900rt)的離心機組,1臺冷量為1759kW(500rt)的變頻離心機組。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。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℃二次空調用熱水。該工程另設2臺蒸發(fā)量為1t/h的燃氣蒸汽鍋爐,作為空調加濕及市政熱力管線(xiàn)檢修季時(shí)的生活熱水熱源。蒸汽壓力為0.8MPa。

　　3、室內設計參數

　　根據室內溫濕度要求,該工程空調分為恒溫恒濕空調和舒適性空調。文物庫房和文物展廳采用恒溫恒濕空調,其他類(lèi)房間采用舒適性空調。文物庫房和文物展廳不但對溫濕度有要求,而且對空氣含塵濃度、SOx濃度、NOx濃度也有要求,不同種類(lèi)的文物對環(huán)境的溫濕度、空氣含塵濃度、SOx濃度、NOx濃度要求不同,恒溫恒濕空調室內設計參數見(jiàn)表1。舒適性空調室內設計參數見(jiàn)表2,室內新風(fēng)及噪聲標準見(jiàn)表3。

　　4、周邊環(huán)境

　　筆者對項目所在地周邊環(huán)境室外有害物質(zhì)量濃度進(jìn)行了測定,結果見(jiàn)表4。

　　5、空調系統設計

　　5.1空調水系統

　　該工程空調水系統分兩種形式,舒適性空調水系統為兩管制,冷水溫度7℃/12℃,熱水溫度60℃/50℃;恒溫恒濕空調水系統為四管制(另設再熱管),冷水溫度7℃/12℃,熱水溫度60℃/50℃;空調冷熱水系統均為一次泵定流量、二次泵變流量系統。風(fēng)機盤(pán)管調節水閥采用電動(dòng)兩通閥,新風(fēng)機組、空調機組冷熱水調節閥為電動(dòng)調節閥。冷熱水總管處均設有壓差旁通調節閥。

　　5.2空調風(fēng)系統

　　為滿(mǎn)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)舒適性空調采用兩管制一次回風(fēng)全空氣雙風(fēng)機低速空調系統,小房間(如辦公室等)采用風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統;恒溫恒濕空調采用四管制、水電兩級再熱一次回風(fēng)全空氣雙風(fēng)機低速空調系統。由于絲織品、字畫(huà)等文物展柜內設有燈光,會(huì )產(chǎn)生照明冷負荷,所以又設有展柜空調,即大空調環(huán)境下套小空調。展柜空調采用四管制,電極加濕。

　　5.2.1恒溫恒濕空調

　　為達到設計要求,恒溫恒濕空調機組設有如下處理功能段: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)機段。

　　見(jiàn)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,達到送風(fēng)ε線(xiàn)上送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)參數后送入室內。為了準確控制室內相對濕度精度不大于5%,彌補再熱段熱水盤(pán)管熱惰性的不足,在送風(fēng)管道上加裝了空氣電再熱器,微調室內相對濕度。夏季空氣處理過(guò)程見(jiàn)圖2。

　　由圖2可知,在室內設計溫濕度精度范圍內,高相對濕度線(xiàn)和低溫度線(xiàn)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

　　恒溫恒濕空調房間基本為內區,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。恒溫恒濕空調冬季空氣處理過(guò)程見(jiàn)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。

　　由于展廳內溫濕度受參觀(guān)人數干擾很大,故將展品布置在展廳送風(fēng)區內,以確保展廳內溫濕度的穩定性。

　　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(zhuān)家、業(yè)主多次論證,報請北京市領(lǐng)導批準,最終采用可調送風(fēng)角度的中部噴口側送與下部單層百葉集中側送相結合的送風(fēng)方式。大廳設有2臺風(fēng)量為m3/h的空調機組,大門(mén)兩側各1個(gè)系統,每個(gè)系統北側設4個(gè)噴口。噴口最大射程35m,每個(gè)噴口送風(fēng)量5000m3/h,南側設1個(gè)單層百葉風(fēng)口,送風(fēng)量m3/h,噴口送風(fēng)參數見(jiàn)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

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

　　冷水機組、冷水泵、冷卻水泵,冷卻塔由冷水機組供應商提供群控,外留接口,接至DDC控制主機。根據負荷控制單機制冷量及運行臺數。

　　新風(fēng)機組由送風(fēng)溫濕度控制電動(dòng)調節水閥和蒸汽閥門(mén)開(kāi)度;舒適性空調機組由室內溫濕度控制電動(dòng)調節水閥、蒸汽閥門(mén)開(kāi)度;恒溫恒濕空調機組夏季由室內相對濕度控制冷水閥以控制機器露點(diǎn)溫度,由室內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室內相對濕度;冬季由室內溫度控制冷水閥和熱水閥,由室內相對濕度控制蒸汽閥。

　　6、工程設計特點(diǎn)

　　6.1集中設置空調機房,充分利用排風(fēng)余熱

　　由于建筑平、立面的特殊性,全空氣系統空調機房很難找到合適位置?？紤]到建筑物北立面外是下沉水景庭院,水景庭院外是地下車(chē)庫,因此在水景庭院下面的地下2層設置了一個(gè)長(cháng)條形集中空調機房,布置了16臺空調機組(占空調機組總臺數的45%),從水景庭院取新風(fēng),排風(fēng)排至汽車(chē)庫。既避免了排風(fēng)、取風(fēng)風(fēng)管過(guò)長(cháng)問(wèn)題,又可充分利用空調排風(fēng)的余冷余熱,使汽車(chē)庫有一個(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。

　　該工程全空氣空調機房共設3個(gè),空調機組總臺數為35臺。

　　6.2設有1臺冷量為1759kW(500rt)的變頻冷水機組,在較大冷負荷范圍內可實(shí)現冷水機組變頻調節,減少了部分冷負荷時(shí)的電力消耗。

　　6.3設有蒸汽鍋爐排污節能裝置,可降低排放水溫,回收余熱。

　　國內一般蒸發(fā)量小于4t/h的蒸汽鍋爐不設連續排污。該工程選用2臺蒸發(fā)量1t/h的國外蒸汽鍋爐,要求連續排污。連續排污降溫池傳統做法是加自來(lái)水降溫,既浪費水又浪費熱。該工程在軟水箱內設置了一組換熱盤(pán)管,鍋爐排污水經(jīng)換熱后溫度降至30℃排放,回收了余熱。

　　7、設計體會(huì )

　　7.1該工程的冷熱濕負荷計算較為準確,空調系統方式選擇較為合理。經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季運行考驗,各房間溫濕度等參數基本達到設計要求。

　　7.2將30個(gè)空調機組集中布置在3個(gè)大空調機房?jì)?其中有2個(gè)機房設置在地下2層,1個(gè)設置在展廳入口過(guò)道夾層內。節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)的變頻冷水機組,可在較大范圍內低電耗調節供冷量。

　　7.4蒸汽鍋爐排污節能裝置較好地解決了排污問(wèn)題。

　　7.5展柜空調方式合理,效果好。

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