自然博物館采暖通風系統設計分析

安秋蘭

摘要：博物館暖通工程具備設備管線復雜、系統繁多等特征，于實際施工設計時均存在一定難度，因此，本文從冷熱源方案比對、空調水系統、低溫制冷系統、通風系統、采暖系統及節能設計等角度出發對自然博物館采暖通風系統設計予以分析，并結合空間差異、功能差異，對空調系統裝設提出建議，除可滿足溫度、濕度需求外，還可實現資源節約。

關鍵詞：自然博物館；采暖通風系統；節能設計

伴隨民眾精神文明需求提升，近幾年博物館類建設項目逐年增多，因此類建筑物對建筑功能所提出要求較高，同時也對采暖通風設計提出更高要求。自然博物館除需滿足民眾參觀需求外，還應具備良好環境，不僅可提升民眾參觀體驗，也可對展品良好存放提供適宜環境，因此，本文對自然博物館采暖通風系統設計加以分析，望借此優化自然博物館現階段暖通設計。

1.冷熱源方案比對

因本工程建設位置具備穩定熱源。工程所處區域無可利用地表水，加之地下水完全回灌具備一定難度，無法選用水源熱泵方案。因場地條件受限，并未具備足夠地下換熱管道埋設空間，且因為限額設計，初投資受限嚴格，未采取地源熱泵此類雖環保節能，但高投資的冷熱源方案。經多種因素考量后，本工程選用熱源聯合電制冷冷熱源設計方案。此設計方案所具備優勢為熱源、供電可靠且安全，節約能源及提升能源利用率；電制冷為技術成熟且優質高效的一項制冷手段，具備廣泛應用范圍。本工程所選用冷水機組性能系數COP值可達5.86、5.93，可充分符合《公共建筑節能設計標準》中所設定數值。冷源構成如下：由3臺400B水冷冷水機組、1臺110B冷水機組負責7/12℃冷凍水供應。由R134a環保型制冷劑作為冷媒。本工程配備熱源，由2臺1.5T/h燃氣蒸汽鍋爐負責3T/h蒸汽供應；。空調系統總冷負荷為4505KW，總熱負荷大6700KW。冷卻塔結合冷水機組實行1：1設計，于室外設備用房屋面裝設，冷卻水供回水溫度控制于37/32℃。另設置一座冷卻水池，做為冷卻水調節使用。

蒸汽鍋爐由新風機組、新風機組加濕及恒溫恒濕空調機組等負責蒸汽供應。熱源僅負責冬季高溫熱水供應，于換熱后由空調系統及采暖系統負責熱水供應。熱回收冷水機組于過渡季、夏季為恒溫恒濕空調機組供應熱水，并為生活熱水供應熱量，借助閥門開關對兩種熱源加以切換。熱回收冷水機組將供熱為主，對運行情況予以調節。冷負荷升高時，啟動對應冷卻塔，對建筑物供熱、供冷需求予以充分滿足。除此之外，還應配置1臺汽水換熱機組，于機組，對重要房間、展區供熱連續性加以保障。恒溫恒濕空調機組總表最高冷量應控制于2650KW，當其中1臺產生故障無法正常運轉時，剩余2臺合計制冷量至少可為2978KW，對工藝制冷所提出要求予以充分滿足。

展廳、庫房等具備恒溫恒濕要求區域均應安設相應空調系統，為物品展覽、存放提供良好環境。若展品存在濕度、溫度要求應放置于恒溫恒濕箱中，對濕度、溫度予以獨立控制。此外，為將恒溫恒濕箱、展區二者間溫度差、濕度差縮至較小，展區處也需放置恒溫恒濕空調系統。夏季時，將空氣經新回風混合、過濾后行冷卻、除濕、再熱后向室內傳輸；冬季時將空氣經新回風混合、過濾后行加熱、干蒸汽加濕后向室內傳輸。結合季節差異，對庫房溫濕度予以適當調節，并對各段位工作狀態加以調節，送風溫差控制以6℃為宜。展廳空調機房設置在每一個展廳的旁邊，房間經過消音處理，主風管經消音處理后送入展區。此種安裝方式對空調使用有一定優勢，風壓，冷/熱量在輸送過程中損失較少，但空調機組運轉所產生的噪音需進行特別處理，將對展區造成的干擾降至較低。

2.空調系統

結合功能、空間差異，開展針對性氣流、送風組織形式，如將球形噴口側送應用至自然展廳、公共區域等高大空間中，將旋流風口下送應用至展廊及報告廳等空間，一臺螺桿機組行電制冷系統方式應用至行政辦公及業務科研等空間，此區域空間小、空高較低，將風機盤管應用至辦公等空間，將雙層百葉風口側送應用至庫房等空間。

2.1空調水系統

空調水系統設計四管制，熱水供回管、冷凍水供回管為管道設計兩種主要分類，恒溫恒濕空調機組水系統設計為熱水加熱段符合再加熱段，結合季節差異，切換機組熱水加工需求。熱水供回水溫度控制為60/50℃，冷凍水供回水溫度控制為7/12℃，經機組制定再熱熱水供回溫度控制于45/40℃。將兩管制應用至風機盤管空調水系統中，于夏季時負責供冷，將冷凍水供回水溫度控制于7/12℃，于冬季負責供熱，將熱水供回水溫度控制于60/50℃間。新風機組及空調機組于冷熱水回水管處應安設動態平衡電動調節閥，負責調節系統、平衡系統等工作。同時，還應將靜態流量平衡閥設計加入風機盤管分支環路回水干管中。此外，還應將立式氣壓罐定壓應用至冷凍水系統中，設計冷凍水補水泵為空調系統予以補水。冷卻水系統及冷凍水補水供給均借助全自動軟化水裝置開展水質處理，對補水供給行防腐、防垢、殺菌及超凈過濾。

2.2低溫制冷及通風系統

制冷均為組合式空調器連接風管，由風管供應冷熱風。其中需注意的為冷熱風出風口位置盡量避開展品，可安裝至行人游覽區域，展區低溫制冷系統由三臺螺桿機組采用電制冷，供布展區域及公共區域，單臺制冷量可達1392KW，采用R134a制冷劑，-20℃為蒸發溫度，-13℃為回液溫度，此展區內設置3臺空氣處理裝置，以電加熱融霜，同3臺螺桿機組組共同構成完全獨立的制冷、控制系統，制冷系統間可自動實現交替使用、同時使用及互為備用等功能。通風系統即熏蒸室廢氣行凈化處理后經高空排放，全體通風孔洞均設置防蟲及防鼠裝置。

2.3采暖系統

兩臺燃氣真空鍋爐采用天然氣制熱，供布展區域及公共區域供暖，一臺真空燃氣鍋爐采用天然氣制熱，供辦公區供暖，采暖系統與制冷系統公用一套管網和末端設備進行內部空間供暖，在換季時通過閥門調節實現切換。

3.節能設計

空調水系統均采用一次泵變流量系統，部分負荷時可借助變頻水泵對流量加以調整，節約部分電能。低溫制冷機組中借助變蒸發壓力及變冷凝壓力控制技術，可實現制冷系統節能運轉。此外，將分層空調應用至公共大廳等高大空間中，于低位設置送風噴口可將空調機組送風量降至較低，實現能源節約。熱回收冷水機組所供應的45/40℃熱水，于過渡季、夏季時可為恒溫恒濕空調機組供應再熱熱量，也可為生活熱水供應換熱熱水，可有效提升能源利用率。

結束語：

綜上所述，本文針對自然博物館暖通設計展開分析，于滿足環境需求同時，實現資源節約。本工程設計中所使冷卻水池，可將冷水機組于運行過程中所產生的熱量予以調節，可于一定程度上節約冷卻塔運行成本，減少噪聲污染。借此，也可優化自然博物館暖通設計，實現可持續發展。

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（作者單位：重慶自然博物館）