（台州市城乡规划设计研究院 浙江 台州 318000）
【摘 要】本文通过对阿拉尔市博物馆及青少年科技馆的暖通系统的分析，对新疆寒冷干旱地区的博物馆性质建筑暖通空调系统设计作一个探讨，以求得对该地区该种性质建筑的暖通空调系统的一套可行的解决方案。
【关键词】蒸发冷凝式制冷机组；水冷多联机；闭式冷却塔；空调加湿
【中图分类号】TU832 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）22-0200-02
1.工程概况
阿拉尔市博物馆及青少年科技馆位于阿拉尔市市民广场核心区，基地南临塔里木大道，用地东侧为幸福路。本工程为一个包括博物馆、青少年科技馆两大功能的公共建筑，地下1层，地上3层，总建筑面积28971.77m2，其中地上27703.53m2（博物馆总建筑面积：11876.45m2，青少年科技馆总建筑面积：15827.08m2），地下建筑面积为1268.24m2。建筑总高度为22.75m。
2.设计方案
鉴于博物馆建筑对室内环境的高要求（包括采光、照明、声学及室内空气等），在设计过程中，先后去往台州市博物馆、台州市科技馆及宁波市博物馆考察走访，同时与浙江省博物馆设计单位作技术交流。在这个过程中得到了一些启示，也得到了一些以往该类型项目设计过程中的一些经验，最终确定下来暖通空调设计方案如下：
（1）冷源采用蒸发冷凝式冷水机组，热源通过板式换热器和板式换热机组将高温市政热源转换成空调热源。同时为科技馆的会议厅单独设置一台风冷热泵作为冷源。
（2）办公区域、藏品库房、教学区域、技术用房和信息中心采用多联机空调系统，利于节能。
（3）展厅、大会议厅、大堂和过道休息厅采用全空气中央空调系统。
（4）卫生间、展馆的附属用房及楼梯间采用风机盘管系统。
（5）恒温恒湿柜辅助冷源采用闭式冷却塔，辅助热源为板式换热器。
（6）采用机械排烟为整个场馆的消防安全提供有力保障。
3.方案分析
（1）本工程所在地周边有完善的市政热网，故冬季空调热源采用了板式换热器和板式换热机组，将市政95℃供水，70℃回水的高温热水转换成可供空调系统使用的60℃供水，50℃回水的低温热水。根据计算，本工程水系统空调热负荷为2502kw，故选用两台额定换热量为1500kw的板式换热机组（自带循环水泵和定压罐），博物馆和青少年科技馆合用一套系统。
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（2）本工程所处的地点在新疆阿克苏地区，夏季空气中湿度较低，故采用蒸发冷凝式制冷机组可以很好解决本工程的冷源问题，同时该机组自带了闭式冷却塔作为标配冷却塔，从而很好解决了阿拉尔市风沙较大，容易造成制冷机组冷凝器堵塞的问题。出于需要考虑到电费的计量和场馆开房时间上的差别，故本工程博物馆和青少年科技馆冷源分开设置。根据计算，本工程水系统空调博物馆空调夏季冷负荷综合最大值为1319kw，青少年科技馆水系统空调夏季冷负荷综合最大值为2131kw。故博物馆选用一台额定制冷量为1427kw的蒸发冷凝式制冷机组，青少年科技馆选用一台额定制冷量为2247kw的蒸发冷凝式制冷机组。
（3）考虑到青少年科技馆的会议厅存在非空调时间段内需要单独开启供会议厅使用的情况，故对该会议厅单独设置一台风冷热泵空调机组（自带水力模块）作为辅助冷源，以便更好达到节能减排的目的。
（4）办公区域、藏品库房、教学区域、技术用房和信息中心采用多联机空调是符合节能要求的。由于工程地处阿克苏地区，其空气特点为夏季室外通风干球温度不低，相对湿度较低，冬季室外通风干球温度较低，采用传统的风冷热泵型的多联机空调存在冬季制热衰减量大的弊端。由于本工程专门为恒温恒湿柜设置了闭式冷却塔，加大闭式冷却塔的循环冷却水量为采用水冷多联机提供辅助冷源是一个可行的方案，故本工程多联机采用了水冷多联机。夏季辅助冷源为闭式冷却塔。冬季辅助热源采用板式换热器，将市政热网的热水转换成50℃供水，40℃回水的低温热水，用于辅助多联机空调制热可以很好避免由于室外制热工况恶劣造成的容量衰减，可以很好起到节能的作用。藏品库房内，由于考虑藏品放置在恒温恒湿柜中，多联机空调只为库房提供冷暖，水冷多联机和恒温恒湿柜合用了辅助冷热源，共用了资源，起到了节约初投资的效益。
（5）供暖系统常常会让人体感觉到干燥，且对展厅室内的加湿需要设置专门的加湿器，会影响到展厅流线的布置，也无法满足《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）中展厅冬季室内相对湿度达到35%~50%的要求。同时供暖系统的存在势必会造成室内存在大量的供暖热水管道，与规范对展厅提出的要求“藏品保存场所的室内不应有与其无关的管线穿越”[1]不符。综上，本工程展厅采用全空气中央空调系统，符合规范的要求也可以满足展厅使用的要求，同时还能避免由于供暖管道漏水对展品造成的损害的风险。
（6）展厅的空调末端考虑采用组合式空调机组，功能段为新风混合段、板式过滤段（初效）、袋式过滤段（中效）、盘管换热段、雾化换热加湿段、风机段。规范对展厅的要求，夏季相对湿度必须在45%~60%，冬季相对湿度必须在35%~50%这个范围内，而阿克苏地区为相对湿度较低的地区，根据室外气象参数查焓湿图，夏季室外空气的含湿量为14.048g/kg•干空气，冬季室外空气的含湿量为0.694g/kg•干空气。夏季室内设计参数干球温度为26℃，相对湿度为45%，冬季室内设计参数干球温度为20℃，相对湿度为35%。查焓湿图可知，夏季设计参数下室内空气含湿量为10.965g/kg•干空气，冬季设计参数下室内空气含湿量为5.877g/kg•干空气，为了满足规范的要求，必须对室内空气进行加湿。若采用传统加湿，夏季对经过冷却盘管的空气进行加湿是一件比较难的事情，要满足加湿必须要对经过冷却盘管的空气进行再加热。虽然在功能段上增加电极加湿段可以很好解决这个问题，但冷却之后的空气又进行重新加热，这种方式与节能设计的精神相违背，场馆的运营成本会大幅度增加。由于工程所在地周边没有市政蒸汽管网提供饱和蒸汽，专门为加湿设置蒸汽锅炉也有点不合算，故考虑采用雾化换热加湿段对室内空气进行保护性加湿到夏季室内空气相对湿度45%，冬季室内空气相对湿度35%，既能防止人体由于干燥产生大量的静电，满足规范的要求，又能降低运营单位的运营成本，是一个比较好的解决方案。本工程考虑对进入室内的新风加湿到室内相对湿度作为全空气系统空调加湿量的核算标准。
（7）大会议厅、大堂和过道休息厅等区域由于没有对室内空气的湿度提出很高的要求，末端仅采用柜式空调机组可以满足使用的要求，本次设计仅在出风口处设置湿膜加湿段为冬季室内空气作的保护性加湿。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中的附表中阿克苏地区的室外设计参数，查焓湿图可知在阿克苏地区室外夏季空气焓值约为50KJ/KG•干空气，在过渡季节采用全新风工况运行，可以很好节约能耗。但由于场馆内对湿度有要求，以上区域，特别是大堂和过道休息厅等区域在过渡季节采用全新风工况运行时，室内的湿度会降低，从而影响到展厅的湿度，造成湿度的大范围波动，故本工程设计不考虑过渡季节采用全新风工况运行。
（8）由于阿克苏地区出于供暖区域，卫生间、过道等区域会存在一定的水管，若不进行供暖会造成在极端天气里设置在该区域的水管结冰冻裂，出于考虑防冻的要求，在这些区域设置风机盘管空调机组，同时也为建筑热舒适性提供一定的保障。楼梯间里设置一台立式明装风机盘管，使楼梯间温度保证在5℃左右，代替在楼梯间设置传统暖气片，这样可以不必为楼梯间单独设置一个供回水环路，又能提高建筑使用热舒适度。
4.设计反思
在设计过程中其实也可以考虑为两个中庭高大空间设置一定的地板采暖作为辅助供暖。因为空调供暖时，热空气会出现聚集在顶棚的现象，人员活动区域空调效果不佳。对中庭这样的高大空间设置地板辐射供暖，不但符合人体热舒适性，同时也可以降低冬季空调供暖的热负荷。
5.结语
博物馆文物保存场所的温度、湿度、空气污染区、噪声、微振动、生物损害等方面都需要严格控制，温度和相对湿度的控制是暖通设计的要点和难点所在[2]。因此博物馆空调系统属于半舒适性半工艺性的空调系统，其工艺性主要体现在空气加湿方面。在新疆等干旱地区，夏季空调需要设置加湿就显得与其他地区特别不同。在设计过程中，应该考虑加湿的方式的选择，尽量避免不经济的加湿方式，保证热舒适性和工艺的双重需求的同时还应该考虑节能减排，这样才能符合建筑节能设计的要求。
参考文献
[1]《博物馆建筑设计标准》（JGJ66-2015）[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[2]肖武.成都博物馆新馆空调设计方案分析[J].暖通空调，2012，42(11):38-42.
论文作者:杨鸿儒
论文发表刊物:《建筑知识》2017年22期
论文发表时间:2017/12/29
标签：空调论文; 博物馆论文; 相对湿度论文; 空气论文; 机组论文; 阿克苏论文; 夏季论文; 《建筑知识》2017年22期论文;