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【摘要】本文根据实际的工程，对博物馆暖通空调的设计做了简要的概述，并提出了节能的措施，使其在运营中取得了良好的效果。
【关键词】暖通空调博物馆节能
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某博物馆内部功能复杂、多样，包括15345m2的地下各类文物库房78间、总面积为64800m2的47个各类展厅，还包括学术报告厅、数码影院、演播室、文物保护室、科研室、鉴赏用房和服务于观众的公共服务空间。本文就其暖通空调系统的节能设计做了简要的研究。
二、暖通空调系统设计
1、空调水系统
空调水系统采用两管制机械循环，采用一次泵变流量系统，设计两台并联运行的循环水泵，变频控制。换热站内水系统的膨胀定压采用变频调速稳压补水设备，变频补水泵一用一备。根据使用功能的不同，将水系统分为两部分。博物馆一至三层的展厅合用一个水系统，四层办公室为单独水系统，可实现办公室水路系统的单独控制。供回水水平主管道设在地下一层梁下，水平管道共分出五组立管，供各层的新风机组、组合式空调机组和风机盘管等。整个系统为下供下回异程式系统。考虑到展厅各区域的用途和使用时间的不同，在每个分区的分支管网装设闸阀及手动调节阀，能帮助加强楼宇管理及达到更佳的节能效果。
2、空调风系统
设备用房展厅、学术报告厅等位于博物馆一至三层，展厅沿建筑四周布置，中间由通廊和中厅连通。由于展厅面积较大，将每个展厅作为独立的空调系统分区考虑，也方便了各展厅的独立控制。为减少空调机房占用地上房间，一层展厅及二层生物厅的设备用房均设于地下。其它二三层的展厅及四层办公室至地下设备房距离的过长，为节约空调送回风管道，减少管道阻力，方便各展厅馆空调系统的独立运行、控制，就近设置空调机房。
3、地沟新风系统
该建筑外立面为玻璃幕墙和装饰石材，屋面为斜飘板，为了不破坏建筑屋面及外立面的整体感，该工程的大部分新风均取自于地下风沟，并配合周围景观设计新风风塔。地沟新风是利用外界空气与土壤的温差，使室外新风与地沟进行换热，从而达到节能的目的。冬季时室外新风在土壤层充分吸收土壤热，温度升高;夏季时，新风温度下降。此种新风预处理方式既节约了能源，又实现了外立面的美观。
三、暖通空调系统的节能技术措施
1、被动设计减少能耗
科学合理地确定博物馆的室内环境参数，为减少不必要的空调负荷奠定了基础。为了减少室外气候及其变化对文物库房环境的影响，将文物库房设置在－13m的地下室，极大地减少了文物库房围护结构的空调负荷。通过入口大厅西侧的遮阳设计大幅减小了夏季辐射得热。通过类似上述内容的被动措施，使得有大量恒温恒湿要求的博物馆夏季空调设计计算冷负荷降至21328kW，包括空调再热负荷的冷负荷指标为111W/m2；空调设计计算热负荷降至16000kW，热负荷指标为83 W/m2；同一般公共建筑空调负荷相差不多。
2、合理采用能源结构，提高能源效率
热源采用市政热力，另设2台蒸汽锅炉(每台蒸发量3t/h)用于空调加湿，蒸汽锅炉在夏季可作为市政热力的备用热源以满足热力检修期间的再热需求，从而提高了博物馆热源的可靠性。采用热水再热替代传统恒温恒湿空调的电再热，采用干蒸汽加湿替代电热加湿，避免电能再次转化为热能的低效能源利用。
3、冰蓄冷冷源
尽管文物库房和展厅空调系统需要每天24 h运行，但夜间最大空调冷负荷仅有3920 kW，对整个博物馆而言仍然存在较大的昼夜负荷差别，一般情况下可以根据当地的分时电价政策以及用电的负荷，设计日白天峰值冷负荷发生在14:00——15:00左右，夜间峰值冷负荷发生在6:00左右。
设计采用了部分负荷蓄冰系统，4台单台制冷量为3165 kW(900 rt)的双工况制冷主机位于系统上游并与蓄冰设备串联。同时设置3台总制冷量为4748kW(1350rt)的基载冷水机组满足夜间空调供冷。制冷机配置容量减少了4748kW(1350 rt)，年节省空调运行费用132万元，约4年时间可收回增加的蓄冰设备的投入。同时冰蓄冷可作为市电故障时的应急冷源，配合柴油发电机和水泵的工作，为博物馆提供短时间的备用冷源。主机入口冷冻液温度为10.55℃，主机出口冷冻液温度为5.5℃，蓄冰槽出口冷冻液温度为3.95℃。
4、低水温、大温差的空调冷水系统
博物馆采用四管制空调水系统，空调热水供回水设计温度为60℃/50℃。空调冷水供回水由于采用冰蓄冷而设计为5℃/12℃。较低的水温为除湿提供了强有力的保证，而较大的温差则减少了冷水流量近28%，不仅管径小了，阻力低了，水泵小了，管道占据的吊顶空间也相应减小。冷水泵配电容量的减小相应弥补了蓄冰系统增加的冷冻液循环泵的配电容量，使得博物馆应用蓄冰系统的优势更加突出。
5、冷却塔制冷与用户冷却水系统
由于博物馆空调需要常年不间断地提供空调冷水，在冬季除去以新风消除室内余热的舒适性空调外，仍然还有制冷量约2554 kW的恒温恒湿空调系统需要冷水供应。博物馆的冷却塔制冷系统考虑到可能的除湿需求，负荷侧的冷水供水温度并不能像一般舒适性空调那样高至10℃以上。兼顾除湿要求，考虑冷却塔冷幅(冷却塔出水水温与室外湿球温度之差)1.5℃、换热温差损失1.5℃，确定当室外湿球温度低至5℃时，博物馆冷却水供冷系统可制备负荷侧8℃的冷水供水。供回水温差则依内区负荷和原有冷却水泵和冷水泵的循环流量确定为一次冷源侧3℃，二次负荷侧5℃。
6、用户冷却水系统
虽然博物馆工程全年有不间断的冷水供应，但是考虑业主的使用方便和以后可能的改造，为保证博物馆所有外立面和屋顶不出现任何空调风冷室外机，设置了变流量的用户冷却水系统，根据负荷侧投入的设备数量和水温调节冷却水流量，为计算机房、网络数据机房、消防和安防值班室、厨房等的制冷设备提供冷却条件。
受屋顶整洁和美观的限制，冷却塔采用了下沉式布置。为保证冷却塔的通风效果和冬季运行防冻，对冷却塔通风散热进行了CFD模拟分析，确定了冷却塔的摆放方式、距障碍物间距和采用逆流形式的冷却塔，避免了冷却塔出风局部回流而影响其通风散热效果。
四、空调系统的自动控制
空调系统的控制纳入楼宇自动控制系统，空调系统所有排风机均设就地控制和楼宇集中控制，可做到远程开关或就地开关。所有空调室内机和室外机在空调控制站内均有运行情况、故障情况显示。中央控制站内可以在下班和节假日对空调系统作统一管理。空调及供热系统设独立的计费系统，对一次水冷热网作单独计费。换热站内换热器、水泵等设置自动控制系统，对设备的运行情况及故障情况做到有显示报警。组合式空调机组的风机设变频控制，可根据室外温度实现机组送风量的控制;机组的袋式过滤器设压差报警装置，当两侧压差超过120Pa时控制装置显示信号，以便于对过滤器的及时清理。四層办公室室内风机盘管设独立的控制系统，风机盘管设三档调速开关，可就地控制室内温度和风机运行状态。所有新风机组设防冻保护，在新风入口处设电动两通风量调节阀，当新风机组关闭时，调节阀连锁关闭。
结束语
从被动设计优先的角度出发，通过建筑设计的手段减小博物馆空调系统的负荷需求，是空调系统节能的第一步。科学、合理地确定博物馆各种文物库房、各类展厅的室内设计参数，不仅是保证文物安全、兼顾文物保护和为参观者提供舒适环境的需要，也是博物馆节能运行的前提和基础。冷热源和空调系统形式则因地制宜，结合具体建筑物空间功能和特点以及空调的制冷、除湿、再热、加热、加湿、能量输送等要求，力争空调系统综合能效最大。
参考文献
[1] 刘燕军,刘继兴,宋孝春,孙淑萍. 大同博物馆空调设计[J]. 暖通空调. 2011(10)
[2] 王江涛,蒋俐颖,徐霞. 陕西省某县级行政中心剧场暖通空调设计[J]. 制冷空调与电力机械. 2011(03)
[3] 关文吉,张力,蔡玲,宋玫,李冬冬. 首都博物馆空调设计[J]. 暖通空调. 2007(06)
【关键词】暖通空调博物馆节能
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某博物馆内部功能复杂、多样，包括15345m2的地下各类文物库房78间、总面积为64800m2的47个各类展厅，还包括学术报告厅、数码影院、演播室、文物保护室、科研室、鉴赏用房和服务于观众的公共服务空间。本文就其暖通空调系统的节能设计做了简要的研究。
二、暖通空调系统设计
1、空调水系统
空调水系统采用两管制机械循环，采用一次泵变流量系统，设计两台并联运行的循环水泵，变频控制。换热站内水系统的膨胀定压采用变频调速稳压补水设备，变频补水泵一用一备。根据使用功能的不同，将水系统分为两部分。博物馆一至三层的展厅合用一个水系统，四层办公室为单独水系统，可实现办公室水路系统的单独控制。供回水水平主管道设在地下一层梁下，水平管道共分出五组立管，供各层的新风机组、组合式空调机组和风机盘管等。整个系统为下供下回异程式系统。考虑到展厅各区域的用途和使用时间的不同，在每个分区的分支管网装设闸阀及手动调节阀，能帮助加强楼宇管理及达到更佳的节能效果。
2、空调风系统
设备用房展厅、学术报告厅等位于博物馆一至三层，展厅沿建筑四周布置，中间由通廊和中厅连通。由于展厅面积较大，将每个展厅作为独立的空调系统分区考虑，也方便了各展厅的独立控制。为减少空调机房占用地上房间，一层展厅及二层生物厅的设备用房均设于地下。其它二三层的展厅及四层办公室至地下设备房距离的过长，为节约空调送回风管道，减少管道阻力，方便各展厅馆空调系统的独立运行、控制，就近设置空调机房。
3、地沟新风系统
该建筑外立面为玻璃幕墙和装饰石材，屋面为斜飘板，为了不破坏建筑屋面及外立面的整体感，该工程的大部分新风均取自于地下风沟，并配合周围景观设计新风风塔。地沟新风是利用外界空气与土壤的温差，使室外新风与地沟进行换热，从而达到节能的目的。冬季时室外新风在土壤层充分吸收土壤热，温度升高;夏季时，新风温度下降。此种新风预处理方式既节约了能源，又实现了外立面的美观。
三、暖通空调系统的节能技术措施
1、被动设计减少能耗
科学合理地确定博物馆的室内环境参数，为减少不必要的空调负荷奠定了基础。为了减少室外气候及其变化对文物库房环境的影响，将文物库房设置在－13m的地下室，极大地减少了文物库房围护结构的空调负荷。通过入口大厅西侧的遮阳设计大幅减小了夏季辐射得热。通过类似上述内容的被动措施，使得有大量恒温恒湿要求的博物馆夏季空调设计计算冷负荷降至21328kW，包括空调再热负荷的冷负荷指标为111W/m2；空调设计计算热负荷降至16000kW，热负荷指标为83 W/m2；同一般公共建筑空调负荷相差不多。
2、合理采用能源结构，提高能源效率
热源采用市政热力，另设2台蒸汽锅炉(每台蒸发量3t/h)用于空调加湿，蒸汽锅炉在夏季可作为市政热力的备用热源以满足热力检修期间的再热需求，从而提高了博物馆热源的可靠性。采用热水再热替代传统恒温恒湿空调的电再热，采用干蒸汽加湿替代电热加湿，避免电能再次转化为热能的低效能源利用。
3、冰蓄冷冷源
尽管文物库房和展厅空调系统需要每天24 h运行，但夜间最大空调冷负荷仅有3920 kW，对整个博物馆而言仍然存在较大的昼夜负荷差别，一般情况下可以根据当地的分时电价政策以及用电的负荷，设计日白天峰值冷负荷发生在14:00——15:00左右，夜间峰值冷负荷发生在6:00左右。
设计采用了部分负荷蓄冰系统，4台单台制冷量为3165 kW(900 rt)的双工况制冷主机位于系统上游并与蓄冰设备串联。同时设置3台总制冷量为4748kW(1350rt)的基载冷水机组满足夜间空调供冷。制冷机配置容量减少了4748kW(1350 rt)，年节省空调运行费用132万元，约4年时间可收回增加的蓄冰设备的投入。同时冰蓄冷可作为市电故障时的应急冷源，配合柴油发电机和水泵的工作，为博物馆提供短时间的备用冷源。主机入口冷冻液温度为10.55℃，主机出口冷冻液温度为5.5℃，蓄冰槽出口冷冻液温度为3.95℃。
4、低水温、大温差的空调冷水系统
博物馆采用四管制空调水系统，空调热水供回水设计温度为60℃/50℃。空调冷水供回水由于采用冰蓄冷而设计为5℃/12℃。较低的水温为除湿提供了强有力的保证，而较大的温差则减少了冷水流量近28%，不仅管径小了，阻力低了，水泵小了，管道占据的吊顶空间也相应减小。冷水泵配电容量的减小相应弥补了蓄冰系统增加的冷冻液循环泵的配电容量，使得博物馆应用蓄冰系统的优势更加突出。
5、冷却塔制冷与用户冷却水系统
由于博物馆空调需要常年不间断地提供空调冷水，在冬季除去以新风消除室内余热的舒适性空调外，仍然还有制冷量约2554 kW的恒温恒湿空调系统需要冷水供应。博物馆的冷却塔制冷系统考虑到可能的除湿需求，负荷侧的冷水供水温度并不能像一般舒适性空调那样高至10℃以上。兼顾除湿要求，考虑冷却塔冷幅(冷却塔出水水温与室外湿球温度之差)1.5℃、换热温差损失1.5℃，确定当室外湿球温度低至5℃时，博物馆冷却水供冷系统可制备负荷侧8℃的冷水供水。供回水温差则依内区负荷和原有冷却水泵和冷水泵的循环流量确定为一次冷源侧3℃，二次负荷侧5℃。
6、用户冷却水系统
虽然博物馆工程全年有不间断的冷水供应，但是考虑业主的使用方便和以后可能的改造，为保证博物馆所有外立面和屋顶不出现任何空调风冷室外机，设置了变流量的用户冷却水系统，根据负荷侧投入的设备数量和水温调节冷却水流量，为计算机房、网络数据机房、消防和安防值班室、厨房等的制冷设备提供冷却条件。
受屋顶整洁和美观的限制，冷却塔采用了下沉式布置。为保证冷却塔的通风效果和冬季运行防冻，对冷却塔通风散热进行了CFD模拟分析，确定了冷却塔的摆放方式、距障碍物间距和采用逆流形式的冷却塔，避免了冷却塔出风局部回流而影响其通风散热效果。
四、空调系统的自动控制
空调系统的控制纳入楼宇自动控制系统，空调系统所有排风机均设就地控制和楼宇集中控制，可做到远程开关或就地开关。所有空调室内机和室外机在空调控制站内均有运行情况、故障情况显示。中央控制站内可以在下班和节假日对空调系统作统一管理。空调及供热系统设独立的计费系统，对一次水冷热网作单独计费。换热站内换热器、水泵等设置自动控制系统，对设备的运行情况及故障情况做到有显示报警。组合式空调机组的风机设变频控制，可根据室外温度实现机组送风量的控制;机组的袋式过滤器设压差报警装置，当两侧压差超过120Pa时控制装置显示信号，以便于对过滤器的及时清理。四層办公室室内风机盘管设独立的控制系统，风机盘管设三档调速开关，可就地控制室内温度和风机运行状态。所有新风机组设防冻保护，在新风入口处设电动两通风量调节阀，当新风机组关闭时，调节阀连锁关闭。
结束语
从被动设计优先的角度出发，通过建筑设计的手段减小博物馆空调系统的负荷需求，是空调系统节能的第一步。科学、合理地确定博物馆各种文物库房、各类展厅的室内设计参数，不仅是保证文物安全、兼顾文物保护和为参观者提供舒适环境的需要，也是博物馆节能运行的前提和基础。冷热源和空调系统形式则因地制宜，结合具体建筑物空间功能和特点以及空调的制冷、除湿、再热、加热、加湿、能量输送等要求，力争空调系统综合能效最大。
参考文献
[1] 刘燕军,刘继兴,宋孝春,孙淑萍. 大同博物馆空调设计[J]. 暖通空调. 2011(10)
[2] 王江涛,蒋俐颖,徐霞. 陕西省某县级行政中心剧场暖通空调设计[J]. 制冷空调与电力机械. 2011(03)
[3] 关文吉,张力,蔡玲,宋玫,李冬冬. 首都博物馆空调设计[J]. 暖通空调. 2007(06)