某市圖書(shū)館中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳婷++王艷春++尹新偉++李亞超++胡月龍

摘 要：該圖書(shū)館位于句容市，整個(gè)圖書(shū)館的建筑總面積（地下車庫(kù)和頂層不包含在內(nèi)）為18 309.8 m2，市政無(wú)冷熱源配套，建筑區(qū)域內(nèi)無(wú)獨(dú)立的設(shè)備機(jī)房。該設(shè)計(jì)為該市圖書(shū)館中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。精確地計(jì)算了建筑負(fù)荷，對(duì)比了兩種設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)所取方案的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了生命周期評(píng)價(jià)，給出了系統(tǒng)運(yùn)行的資源消耗清單和環(huán)境排放清單。

關(guān)鍵詞：圖書(shū)館空調(diào)系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)性分析 生命周期評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0121-02

該圖書(shū)館位于句容市，面積之大令人驚嘆，光藏書(shū)就有50萬(wàn)冊(cè)以上，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上與文化館相結(jié)合，所以，該圖書(shū)館不僅有書(shū)庫(kù)和閱覽室，還配備了展示廳（1 200 m2左右）、排練廳（500 m2）及書(shū)法、美術(shù)、音樂(lè)等各類培訓(xùn)室，可以同時(shí)滿足市民的多種文化需求。

1 工程概況

1.1 建筑信息

整個(gè)圖書(shū)館的建筑總面積（地下車庫(kù)和頂層不包含在內(nèi)）為18 309.8 m2，市政沒(méi)有冷熱源配套，建筑區(qū)域內(nèi)沒(méi)有獨(dú)立的設(shè)備機(jī)房?？照{(diào)建筑占地面積12 080 m2?？倢訑?shù)6層（含頂層），地下1層，各層房間大部分是辦公、研究室、閱覽室等。

1.2 空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

對(duì)于該市的冬夏兩季室外設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)查閱規(guī)范得知[3]：

夏季：日平均氣溫為31.2 ℃，干球溫度為34.8 ℃，濕球溫度為28.1 ℃。

冬季：采暖計(jì)算溫度為-1.8 ℃，空調(diào)計(jì)算溫度-4.1 ℃，通風(fēng)計(jì)算溫度-4.1 ℃。

參照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189-2005，確定各類型房間的設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所示。

2 負(fù)荷計(jì)算

設(shè)計(jì)中的負(fù)荷計(jì)算，采用天正暖通8.5，計(jì)算過(guò)程參考文獻(xiàn)[1-4]。

由于該建筑西南方向的墻面窗墻比大，使得室內(nèi)負(fù)荷中由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷占總負(fù)荷的比例較大。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出建筑總冷負(fù)荷為1 604 202 W，總熱負(fù)荷為818 281.9 W。該設(shè)計(jì)以冷負(fù)荷為準(zhǔn)。

3 空調(diào)系統(tǒng)方案確定

3.1 該建筑空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷及運(yùn)行特點(diǎn)

（1）通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，我們得知如下幾點(diǎn)。

①新風(fēng)熱濕負(fù)荷比重占總冷負(fù)荷的比例較大。

②夏季冷負(fù)荷較大，冬季熱負(fù)荷較小。

③新風(fēng)量大，總冷負(fù)荷中，新風(fēng)冷負(fù)荷占39.1%。

④閱覽室、排練室和會(huì)議室等都屬于大面積，人員流動(dòng)量也較大。

（2）運(yùn)行中的要求和特點(diǎn)如下。

①閱覽室等房間人員流動(dòng)量和數(shù)量變動(dòng)大，所以，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具備良好的調(diào)節(jié)能力才能穩(wěn)定冷負(fù)荷波動(dòng)。

②同時(shí)具備制冷和制熱功能，是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的基本要求。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)選擇策略及其可行性方案的比較與評(píng)價(jià)

優(yōu)化和提高空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案，我們可通過(guò)系統(tǒng)化的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析的方式實(shí)現(xiàn)。以下是擬定的兩種空調(diào)設(shè)計(jì)方案，對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，擇優(yōu)而取。

方案一：選取風(fēng)冷螺桿熱泵機(jī)組作為冷熱源，空調(diào)系統(tǒng)均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)。房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管用來(lái)負(fù)擔(dān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷及室內(nèi)負(fù)荷。新風(fēng)負(fù)荷由新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)。

方案二：采用多聯(lián)機(jī)+新風(fēng)處理機(jī)組的系統(tǒng)。室外靈活機(jī)置于屋頂或陽(yáng)臺(tái)，房間負(fù)荷由室內(nèi)機(jī)承擔(dān)，新風(fēng)負(fù)荷由新風(fēng)處理機(jī)承擔(dān)。

（1）利用建筑特點(diǎn)比較方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

方案一：安裝復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)。需安裝水泵、集水器和分水器等繁瑣附屬設(shè)備，還設(shè)置了專門(mén)制冷機(jī)房，加大了費(fèi)用。

方案二：安裝方便，施工周期較短。

（2）空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估。

針對(duì)上述兩個(gè)空調(diào)方案，計(jì)算出了初投資和運(yùn)行費(fèi)用，也進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，而由于實(shí)際數(shù)據(jù)不全，此計(jì)算均為估算，如表2所示。

4 空調(diào)系統(tǒng)生命周期的評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)，通常采用的是技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，比較重視系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，而對(duì)整個(gè)生命周期內(nèi)能源排放對(duì)周圍環(huán)境的影響考慮不周。以下我們就以上問(wèn)題提供幾個(gè)評(píng)價(jià)方法。

4.1 空調(diào)系統(tǒng)生命周期評(píng)價(jià)含義

生命周期評(píng)價(jià)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)此進(jìn)行定義：是用于評(píng)價(jià)某一產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素和潛在的環(huán)境影響的方法，它通過(guò)編制某一系統(tǒng)相關(guān)的投入與產(chǎn)出的清單，找出與這些投入與產(chǎn)出有相關(guān)的潛在的環(huán)境影響，進(jìn)而對(duì)清單和存在的環(huán)境影響進(jìn)行分析以指導(dǎo)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。因?qū)嶋H數(shù)據(jù)不全，因此該設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)范圍，暫且由機(jī)組部分代替。

4.2 調(diào)查空調(diào)機(jī)組的全年的各項(xiàng)能耗

4.2.1 機(jī)組運(yùn)行情況

南京冬冷夏熱，一年內(nèi)的制冷期為120 d，制熱期為90 d，剩余為過(guò)渡期?？照{(diào)一年的工作天數(shù)為180 d。在冬季和夏季，辦公室和研究室的日常運(yùn)行8 h/d計(jì)算，過(guò)渡季節(jié)不運(yùn)行。多媒體和電子閱覽室等則日常需運(yùn)行12 h/d，周末8 h/d。

4.2.2 機(jī)組全年運(yùn)行能耗計(jì)算

室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)和新風(fēng)處理機(jī)是該空調(diào)系統(tǒng)電能消耗的主要來(lái)源。各機(jī)組的電能消耗量可依據(jù)各機(jī)組的額定功率和運(yùn)行時(shí)間計(jì)算得出：室內(nèi)機(jī)總年耗電量為43 776度； 室外機(jī)年耗電量為1 016 179.4度，新風(fēng)處理機(jī)的年耗電量為30 240度；冬夏兩季該建筑的空調(diào)耗電量合計(jì)為1 090 195.4度，折合3 924 703.4 MJ。

4.3 清單分析

參照文獻(xiàn)[5]中的數(shù)據(jù)，得出我國(guó)生產(chǎn)1 MJ電力的能量輸入與輸出。根據(jù)計(jì)算得出的空調(diào)年耗電量1 090 195.4度（3 924 703.4 MJ），進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)全年的能耗清單和排放清單分析。

資源消耗清單如表3所示。環(huán)境排放清單如表4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

滿足室內(nèi)人員舒適性要求，是該次設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)理念，提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，提高空調(diào)系統(tǒng)的能源利用率，達(dá)到中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的。

該建筑采用多聯(lián)機(jī)加新風(fēng)處理機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)部分的負(fù)荷完全由新風(fēng)處理機(jī)承擔(dān)，雖然初投資相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)高出了33%，但全年的運(yùn)行費(fèi)用卻節(jié)省了26%。通過(guò)分析該空調(diào)生命周期的環(huán)境排放得出其所產(chǎn)生的CO2年排放量在1 244 130 kg。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50736-2012，民用采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局.GB 50019-2011，民用建筑采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）[S].

[3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[4] 陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，2010.

[5] 楊建新，徐成.王如松，等.產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2002.