某圖書館暖通空調(diào)設(shè)計(jì)分析

趙紅妮

（甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

現(xiàn)階段，圖書館建設(shè)理念已經(jīng)開始由“以書為本，以藏為主”向“以人為本”轉(zhuǎn)變。在此理念要求下，圖書館在實(shí)際設(shè)計(jì)建設(shè)過程中應(yīng)注意加強(qiáng)營造良好的閱讀環(huán)境的重視程度，具體工作過程中應(yīng)注意依托于現(xiàn)代技術(shù)以及設(shè)備，充分考慮人的生理特征、心理特征、閱讀體驗(yàn)等細(xì)節(jié)方面，努力形成聯(lián)系讀者、知識(shí)以及管理員的最優(yōu)交流環(huán)境。由此設(shè)計(jì)者將優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為當(dāng)前重點(diǎn)研究內(nèi)容。

1 圖書館暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 書庫、報(bào)告廳、自習(xí)室等空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，書庫、圖書館報(bào)告廳、自習(xí)室等全部采用全空氣一次回風(fēng)的集中式空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，部分地區(qū)受當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)影響，書庫區(qū)域部分夏季供冷空調(diào)系統(tǒng)使用率相對(duì)較低，這就使得此類設(shè)計(jì)既浪費(fèi)了資源，又無法發(fā)揮應(yīng)用的作用。且冷、熱源機(jī)房集中統(tǒng)一對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行工藝以及控制，但是考慮到上述區(qū)域?qū)嶋H應(yīng)用特征與閱覽區(qū)存在較大差異，同時(shí)現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中難以實(shí)現(xiàn)對(duì)單獨(dú)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立控制，這就使得部分不常用區(qū)域始終維持供應(yīng)狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致資源浪費(fèi)情況發(fā)生。

1.2 空調(diào)設(shè)備應(yīng)用設(shè)計(jì)不科學(xué)

目前我國圖書館所應(yīng)用的全空氣系統(tǒng)通常為定風(fēng)量單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中未設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，這就使得系統(tǒng)運(yùn)行過程中新風(fēng)量供應(yīng)不足的問題較為突出[1]。同時(shí)，現(xiàn)階段空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中并未融入完善的排風(fēng)系統(tǒng)，這就導(dǎo)致單風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中難以實(shí)現(xiàn)過渡季節(jié)全新風(fēng)的功能。

2 工程案例概述

案例工程為某地區(qū)圖書館暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化工程。本工程涉及的圖書館地上及地下建筑面積分別為27739.9m2以 及7378.9m2。建筑實(shí)際高度為34.8m，屬一類高層公共建筑。案例工程中暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括地上六層以及地下一層。地下一層設(shè)計(jì)有車庫（戰(zhàn)時(shí)屬甲類核六級(jí)人防物資庫）、制冷機(jī)房、熱換站、書庫等。地上部分涵蓋閱覽室、研究室、報(bào)告廳、辦公室等區(qū)域。

3 圖書館暖通系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 空調(diào)設(shè)備選擇優(yōu)化要點(diǎn)

案例工程在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要求系統(tǒng)冷源總量為10457kW，由此可以計(jì)算出建筑面積單位冷負(fù)荷值為154W/m2。其中依據(jù)不同類型系統(tǒng)所需冷量進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算可知，集中冷源以及恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)所需冷量設(shè)置分別為5150kW 以及2621kW，而多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)所需冷量為2686kW。在此基礎(chǔ)上，依照區(qū)域氣候情況以及工程投資量決定采用三臺(tái)離心式冷水機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組理論制冷量為1758kW。施工單位將設(shè)備安置于地下室內(nèi)，并對(duì)機(jī)組冷水供水溫度以及回水溫度進(jìn)行設(shè)定，前者為7℃，后者作為12℃。本系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過集分水器供應(yīng)各區(qū)域所需冷量。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，共設(shè)置四臺(tái)冷循環(huán)水泵，其中三臺(tái)用于實(shí)際運(yùn)行，一臺(tái)用于替換故障設(shè)備，空調(diào)水系統(tǒng)采用高位膨脹水箱方式進(jìn)行定壓和膨脹。冷水機(jī)組的冷卻水循環(huán)使用，每臺(tái)機(jī)組配備一臺(tái)超低噪聲冷卻塔和一臺(tái)冷卻水循環(huán)泵，并與冷水機(jī)組一一對(duì)應(yīng)[2]，進(jìn)入冷水機(jī)組的冷卻水溫度為32℃。出機(jī)組溫度為37℃。冷卻塔置于大樓屋面。并考慮水處理和軟水設(shè)備，以保證水質(zhì)達(dá)到使用要求，增加設(shè)備使用壽命。

3.2 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)

針對(duì)辦公室、休息廳等區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，在充分考量區(qū)域功能性、使用特征等因素前提下做出風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。小型通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、盤管設(shè)備是構(gòu)成風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的逐漸部件，其實(shí)際運(yùn)行過程中，冷凍水以及熱水在經(jīng)由盤管流動(dòng)過程中可以與管外空氣進(jìn)行作用，進(jìn)而達(dá)成冷卻初始或加熱條件功能。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中將溫控器設(shè)置在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)，進(jìn)而為使用者依據(jù)自身需求對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，在人員離開區(qū)域后，可以自行關(guān)閉房間內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，這就使得該系統(tǒng)滿足節(jié)能性要求。由于該系統(tǒng)可以根據(jù)使用者的需求對(duì)溫度進(jìn)行靈活調(diào)整，因此，該系統(tǒng)也得到廣泛應(yīng)用。

依據(jù)本工程實(shí)際應(yīng)用要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工過程中確保風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)滿足以下要求：

第一，結(jié)構(gòu)滿足先進(jìn)性要求，具備較高的性能以及低能耗特征，符合安全環(huán)保要求，同時(shí)可以為后續(xù)安裝流程提供便利條件。

第二，本工程設(shè)計(jì)需滿足使用電源220V±5%的要求，電壓允許波動(dòng)值應(yīng)控制在5%以下，且接地電阻控制在0.5Ω。

第三，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中冷凍水供回水溫應(yīng)控制在7/12℃，而設(shè)備水側(cè)承壓應(yīng)控制在1.2MPa以上。

第四，工程風(fēng)機(jī)盤管應(yīng)注意對(duì)靜壓進(jìn)行控制，具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為50pa。盤管制造過程中，其銅管以及翅片原料應(yīng)使用磷脫氧銅以及鍍膜鋁箔，通過機(jī)械脹管原理即可實(shí)現(xiàn)永久可靠結(jié)合。在對(duì)風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)應(yīng)確保其承壓性能可以滿足1.2MPa 要求，在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意利用實(shí)際承壓標(biāo)準(zhǔn)的1.2 倍進(jìn)行。

3.3 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工過程中需要確保機(jī)房內(nèi)溫度以及濕度始終處于恒定狀態(tài)，進(jìn)而滿足機(jī)房設(shè)備運(yùn)行以及散熱要求，避免機(jī)房設(shè)備死機(jī)[3]。在針對(duì)機(jī)房部分空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中決定采用恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，滿足室內(nèi)外環(huán)境溫度在-20℃～45℃區(qū)間條件下滿足正常制冷、加熱要求。具體設(shè)計(jì)過程中，充分滿足以下條件要求：

第一，機(jī)組工作環(huán)境確保室內(nèi)溫度在0℃～45℃范圍內(nèi)，室外溫度在-20℃～45℃條件下正常運(yùn)行。同時(shí)將區(qū)域內(nèi)濕度始終控制在95%RH以下。

第二，在濕度、溫度控制性能方面。在區(qū)域內(nèi)安置兩臺(tái)空調(diào)，單臺(tái)設(shè)備總冷量控制在29.2kW 以上，顯冷量以及電加熱分別控制在25.9kW 以及6kW 標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備風(fēng)量控制在7800m/h，加濕量控制在4.5g/h標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備用電量以及靜壓應(yīng)滿足17kW以及150Pa標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備運(yùn)行方式采取風(fēng)管上送風(fēng)、前回風(fēng)方式。

設(shè)計(jì)及施工過程中，依據(jù)機(jī)房區(qū)域應(yīng)用特征，為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度功能，并設(shè)計(jì)出除濕、漏水警報(bào)功能。除此以外，為確保機(jī)房區(qū)域安全性，技術(shù)人員對(duì)溫度、濕度波動(dòng)超限警報(bào)信號(hào)進(jìn)行設(shè)定，確保機(jī)房溫度始終控制在17℃～32℃區(qū)間范圍內(nèi)，溫度控制精度達(dá)到±1℃標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)房內(nèi)溫度變化幅度應(yīng)控制在每小時(shí)5℃以下。在相對(duì)濕度控制方面，技術(shù)人員設(shè)定在40%～70%區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)，控制精度應(yīng)控制在±5%RH。

第三，為了保障機(jī)組運(yùn)行的可靠性，本項(xiàng)目專用空調(diào)采用單制冷循環(huán)系統(tǒng)。需保證空調(diào)系統(tǒng)在365天24 小時(shí)的全時(shí)運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行的無故障時(shí)間MTBF≥10 萬小時(shí)，因此要求機(jī)房專用空調(diào)具備高能效比，且考慮節(jié)能要求。同時(shí)要求其高顯熱比≥0.9。

4 總結(jié)

綜上所述，空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中可以有效確保圖書館內(nèi)溫度、濕度等維持在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升讀者閱讀體驗(yàn)的目的，因此，相關(guān)部門在實(shí)際工作過程中應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)相關(guān)問題的研究力度，優(yōu)化設(shè)計(jì)以提升圖書館品質(zhì)。