论文部分内容阅读
摘要结合工程具體特点，介绍了某古遗址博物馆通风空调设计，并对设计思路和处理措施进行总结。
关键词古遗址 通风空调设计 节能
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
1.引言
某宫署遗址位于广州市区，保护面积约5.3万平方米，是发现年代最早，保存较完好的秦汉王家园林遗址，是广东省唯一一处被列入国家“十一五”期间重点保护的大遗址项目。该遗址保护博物馆总建筑面积7524.7平方米，主体高度12.5米。室内主要是由地下挖掘出土的一座大型石构小池(藩池)和一道长约160米的曲流石渠构成的园林景观，遗址上设置人行栈道。其主要平面布置图如下：
图1-1遗址保护大厅平面图
古遗址保护人工环境的通风空调设计是在工程实践中出现的一个较新颖的课题。首先、古遗址博物馆围护结构不同于普通建筑，室内地面是被保护的遗址，遗址为自然土壤，且该区域地下水较为丰富；室内环境的热湿环境设计计算不同于普通建筑。其次、该遗址博物馆位于闹市区，周围空间很有限。如何协调新建筑与现有建筑之间的矛盾，尽量减小新建筑的通风空调系统设备对周围环境的影响（包括噪音，震动等）。再次、遗址博物馆主要功能为满足保护、展示功能，为减少对遗址的破坏，建筑规模受到严格控制。因此、可供机电使用的设备用房很有限。故需进一步协调空调系统需求与建筑空间、立面之间的矛盾，并达到系统节能、安全设计等目的。
2设计参数及空调冷负荷
2.1 室外设计参数
2.3 空调系统夏季计算冷负荷为845KW，冬季不采暖。
3空调冷热源及水系统
遗址保护主楼集中空调装机容量为840KW (240RT)，空调冷源采用两台风冷螺杆式冷水机组(单台制冷量为420KW)；机组设置于屋顶，进风和排风均通过百叶围蔽。空调冷冻水供回水温度为7℃/12℃。空调冷冻水采用一级泵系统，冷源侧为定流量系统，末端侧为变流量系统，供回水总管设压差旁通装置；进行流量调节，以保持冷水机组流量不变。在屋顶水泵房设置3台冷冻水泵，其中一台作为备用，单台水泵流量为87 m3/h。冷水机组和水泵独立并联后采用共用集管连接；水泵与冷水机组连接方式采用压入式；空调冷冻水系统为水平同程、竖向异程。
图3-1 空调水系统流程图
4、空调通风系统
遗址保护主楼的遗址展厅0.000标高层为独立防火分区；采用全空气式集中处理、一次回风、低速送风空调系统；气流组织为上送下回，送风口采用旋流风口。0.000标高层共设置5台组合式空气处理机组：其中2台组合式空调器设置于首层的空调机房内，单台风量为20000 m3/h；3台组合式空调器设置于屋顶层空调机房内，单台风量为30000m3/h,； 遗址保护主楼的遗址展厅4.600标高层为独立防火分区,采用全空气式集中处理、一次回风、低速送风空调系统；气流组织为上送上回，送风口采用旋流风口。4.600标高层共设置2台组合式空气处理机组：其中一台组合式空调器 设置于屋顶层空调机房内，单台风量为20000 m3/h；一台柜式空调器设置于西展厅空调机房内，单台风量为14000m3/h;
组合式空气处理机组由以下主要功能段组成：混合段、粗效过滤段、表冷段、中效段、送风机等。遗址展厅夏季工况时，回风由百叶通过风管进入组合式空调机组混风箱，与新风在混风箱均匀混合后，经初效过滤→表冷器冷却除湿→中效过滤→风机加压送入室内；过渡季节可调节新、回风电动多叶调节阀， 实现全新风运行。
图4-1 10.35标高空调设备房布置平面图图4-2 空调机房剖面平面图
5、消防防排烟系统设计
5.1、所有楼梯间均采用自然排烟方式；
5.2、遗址保护主楼的遗址展厅,设置机械排烟、自然补风系统；排烟系统利用空调送风管进行反抽，排烟管与空调送风管共用；当有火灾信号时，关闭空调器出风管上的全自动防火调节阀、打开排烟管上的全自动防火调节阀，开启排烟风机，当烟气温度达到280℃时，全自动防火调节阀自动关闭输出联锁信号关闭排烟风机；排烟量按60m3/h.m2计算。
6、自控与监测
6.1空调制冷系统设群控系统，根据末端空调负荷的变化，经群控系统计算优化开机的台数，或根据室外空气状态的变化，群控系统自动改变冷水机组的运行工况，有效的节省空调运行能耗。
6.2冷冻水系统在总供回水管上设比例式电控压差旁通控制装置。旁通比例式电动二通阀由压差控制器根据各冷水机组允许的流通最小压差自动调节，以实现保持冷水机组最小水量。
6.3遗址保护主楼空调机组采用机电一体化控制系统；遗址展厅空气处理器送风机设置变频控制系统。 空调机组的温度控制器 根据室内温度的变化自动调节流量与开度具有等百分比特性的浮点式电动二通球阀（常闭型，关闭压差≥0.4MPa）来调节冷冻水流量, 从而实现对房间温度控制；可编程控制器根据室内空气的二氧化碳含量的变化自动调节新、回风阀的开度，实施变新回风比的控制；另外可编程控制器可根据室内外空气焓差的变化自动调节至全新风运行状态。
6.4消防系统自动控制：当发生火警时，立即关闭所有的空调通风设备电源、关闭相应的电动阀；当有火灾信号时，关闭空调器出风管上的全自动防火调节阀、打开排烟管上的带280℃自动关闭输出联锁关闭排烟风机的全自动防火调节阀，开启排烟风机；当烟气温度大于280℃，设于排烟风机前的排烟防火阀应按要求自动关闭，并输出关闭信号，关闭相应的 排烟风机。以上所有动作均要有信号反馈至消防控制中心。
7、设计思路和处理措施
7.1 与建筑的协调设置主要空调设备用房与进出风百叶。空调机房的布置遵循与环境协调、与建筑协调、减少输送能耗和节约用地资源的原则。主要空调用房设置在屋面层，机房与遗址展厅之间设有机电夹层，减少空调设备对遗址展厅的影响。风冷机组设置在屋面，利用底部夹层内部空腔风道作为进风通道，风道侧面设置进风百叶，风冷机组顶部设置防雨百叶，减少对建筑屋面景观的影响，尽量满足建筑专业对于屋面——第五立面的效果控制要求。
7.2 、因应节能环保绿色建筑的时代要求，本项目在空调冷热源、水系统、空调风系统等方面运用了一系列行之有效的节能新技术[1]。1、空调制冷系统设群控系统，根据末端空调负荷的变化，经群控系统计算优化开机的台数，或根据室外空气状态的变化，群控系统自动改变风冷热泵机组的运行工况，有效的节省空调运行能耗。2、遗址展厅空气处理器送风机设置变频控制系统，以降低风机运行能耗；3、遗址展厅排风引至风冷冷水主机处，对制冷剂进行冷却，回收排风余热，有效提高制冷主机的性能系数；4、遗址展厅在过渡季节可调节新、回风电动多叶调节阀，实现全新风运行，节省空调能耗；
7.3、 为减少通风空调系统设备对周围环境及室内环境的影响[2]，本项目消声减震方面做了如下设计：（1）、选用高效低噪声通风、空调设备；（2）、选用低噪声风冷冷水机组；设置在屋顶的风冷冷水机组四面围墙均贴附消声材料，屋顶除留出必要的进排风面积外，其余区域均贴附消声材料；进风则通过夹层风道和室内空调排风进行补风；最大限度的减少对外开口面积，以降低机组噪声对环境的影响。风冷冷水机组排风口加消声装置。
图7-1 风冷冷水机组平面示意图 图7-2 风冷冷水机组剖面示意图
（3）、遗址保护主楼的风冷冷水机组及水泵均设置于浮筑地台上，并设置减振台架；（4）、风机吊装时采用弹簧减振支座，空气处理机、风机座地安装时采用橡胶减震垫。（5）、冷水机组、水泵、空气处理器的进出水管均设置橡胶软接；（6）、空气处理机、新风机及风机进出风管上设柔性软接；(7)、空气处理器、平时运行的大型风机根据计算的需要，送、回（排）风管上设阻抗复合式 消声器或阻抗复合式消声弯头。
7.4、通过借鉴水利学中潜水蒸发量的计算方式及成熟的相关经验数据，提出了人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算方式 [3]。从设计效果来看，该计算方式的精度能较好的满足工程实际的需求。由于室内土壤的复杂性，其土壤质地未能完全符合相关经验数据的实际测量情况。若需得出更高精度的结果，则必须通过实验方式测量，并通过相关公式求得实际土壤潜水蒸发系数。另外，由于潜水埋深受到多方面的影响，有必要对全年的土壤潜水埋深进行监测，以提供更详细的计算依据。
8、 总结
本文尝试通过具体项目来阐述古遗址博物馆空调通风系统的设计特点；并总结了该类型建筑通风空调系统在建筑协调、室内外环境控制、空调系统节能等几个方面的设计理念，并提出了人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算方式，可供以后类似工程作为借鉴及参考。
参考文献
[1] GB50189-2005, 公共建筑节能设计标准[S].
[2] 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力2009
[3] 胡晨炯，邓辉炼. 人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算 .暖通空调 第6期2012
☆邓辉炼：男，1982年4月生，硕士研究生硕士研究生，工程师
关键词古遗址 通风空调设计 节能
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
1.引言
某宫署遗址位于广州市区，保护面积约5.3万平方米，是发现年代最早，保存较完好的秦汉王家园林遗址，是广东省唯一一处被列入国家“十一五”期间重点保护的大遗址项目。该遗址保护博物馆总建筑面积7524.7平方米，主体高度12.5米。室内主要是由地下挖掘出土的一座大型石构小池(藩池)和一道长约160米的曲流石渠构成的园林景观，遗址上设置人行栈道。其主要平面布置图如下：
图1-1遗址保护大厅平面图
古遗址保护人工环境的通风空调设计是在工程实践中出现的一个较新颖的课题。首先、古遗址博物馆围护结构不同于普通建筑，室内地面是被保护的遗址，遗址为自然土壤，且该区域地下水较为丰富；室内环境的热湿环境设计计算不同于普通建筑。其次、该遗址博物馆位于闹市区，周围空间很有限。如何协调新建筑与现有建筑之间的矛盾，尽量减小新建筑的通风空调系统设备对周围环境的影响（包括噪音，震动等）。再次、遗址博物馆主要功能为满足保护、展示功能，为减少对遗址的破坏，建筑规模受到严格控制。因此、可供机电使用的设备用房很有限。故需进一步协调空调系统需求与建筑空间、立面之间的矛盾，并达到系统节能、安全设计等目的。
2设计参数及空调冷负荷
2.1 室外设计参数
2.3 空调系统夏季计算冷负荷为845KW，冬季不采暖。
3空调冷热源及水系统
遗址保护主楼集中空调装机容量为840KW (240RT)，空调冷源采用两台风冷螺杆式冷水机组(单台制冷量为420KW)；机组设置于屋顶，进风和排风均通过百叶围蔽。空调冷冻水供回水温度为7℃/12℃。空调冷冻水采用一级泵系统，冷源侧为定流量系统，末端侧为变流量系统，供回水总管设压差旁通装置；进行流量调节，以保持冷水机组流量不变。在屋顶水泵房设置3台冷冻水泵，其中一台作为备用，单台水泵流量为87 m3/h。冷水机组和水泵独立并联后采用共用集管连接；水泵与冷水机组连接方式采用压入式；空调冷冻水系统为水平同程、竖向异程。
图3-1 空调水系统流程图
4、空调通风系统
遗址保护主楼的遗址展厅0.000标高层为独立防火分区；采用全空气式集中处理、一次回风、低速送风空调系统；气流组织为上送下回，送风口采用旋流风口。0.000标高层共设置5台组合式空气处理机组：其中2台组合式空调器设置于首层的空调机房内，单台风量为20000 m3/h；3台组合式空调器设置于屋顶层空调机房内，单台风量为30000m3/h,； 遗址保护主楼的遗址展厅4.600标高层为独立防火分区,采用全空气式集中处理、一次回风、低速送风空调系统；气流组织为上送上回，送风口采用旋流风口。4.600标高层共设置2台组合式空气处理机组：其中一台组合式空调器 设置于屋顶层空调机房内，单台风量为20000 m3/h；一台柜式空调器设置于西展厅空调机房内，单台风量为14000m3/h;
组合式空气处理机组由以下主要功能段组成：混合段、粗效过滤段、表冷段、中效段、送风机等。遗址展厅夏季工况时，回风由百叶通过风管进入组合式空调机组混风箱，与新风在混风箱均匀混合后，经初效过滤→表冷器冷却除湿→中效过滤→风机加压送入室内；过渡季节可调节新、回风电动多叶调节阀， 实现全新风运行。
图4-1 10.35标高空调设备房布置平面图图4-2 空调机房剖面平面图
5、消防防排烟系统设计
5.1、所有楼梯间均采用自然排烟方式；
5.2、遗址保护主楼的遗址展厅,设置机械排烟、自然补风系统；排烟系统利用空调送风管进行反抽，排烟管与空调送风管共用；当有火灾信号时，关闭空调器出风管上的全自动防火调节阀、打开排烟管上的全自动防火调节阀，开启排烟风机，当烟气温度达到280℃时，全自动防火调节阀自动关闭输出联锁信号关闭排烟风机；排烟量按60m3/h.m2计算。
6、自控与监测
6.1空调制冷系统设群控系统，根据末端空调负荷的变化，经群控系统计算优化开机的台数，或根据室外空气状态的变化，群控系统自动改变冷水机组的运行工况，有效的节省空调运行能耗。
6.2冷冻水系统在总供回水管上设比例式电控压差旁通控制装置。旁通比例式电动二通阀由压差控制器根据各冷水机组允许的流通最小压差自动调节，以实现保持冷水机组最小水量。
6.3遗址保护主楼空调机组采用机电一体化控制系统；遗址展厅空气处理器送风机设置变频控制系统。 空调机组的温度控制器 根据室内温度的变化自动调节流量与开度具有等百分比特性的浮点式电动二通球阀（常闭型，关闭压差≥0.4MPa）来调节冷冻水流量, 从而实现对房间温度控制；可编程控制器根据室内空气的二氧化碳含量的变化自动调节新、回风阀的开度，实施变新回风比的控制；另外可编程控制器可根据室内外空气焓差的变化自动调节至全新风运行状态。
6.4消防系统自动控制：当发生火警时，立即关闭所有的空调通风设备电源、关闭相应的电动阀；当有火灾信号时，关闭空调器出风管上的全自动防火调节阀、打开排烟管上的带280℃自动关闭输出联锁关闭排烟风机的全自动防火调节阀，开启排烟风机；当烟气温度大于280℃，设于排烟风机前的排烟防火阀应按要求自动关闭，并输出关闭信号，关闭相应的 排烟风机。以上所有动作均要有信号反馈至消防控制中心。
7、设计思路和处理措施
7.1 与建筑的协调设置主要空调设备用房与进出风百叶。空调机房的布置遵循与环境协调、与建筑协调、减少输送能耗和节约用地资源的原则。主要空调用房设置在屋面层，机房与遗址展厅之间设有机电夹层，减少空调设备对遗址展厅的影响。风冷机组设置在屋面，利用底部夹层内部空腔风道作为进风通道，风道侧面设置进风百叶，风冷机组顶部设置防雨百叶，减少对建筑屋面景观的影响，尽量满足建筑专业对于屋面——第五立面的效果控制要求。
7.2 、因应节能环保绿色建筑的时代要求，本项目在空调冷热源、水系统、空调风系统等方面运用了一系列行之有效的节能新技术[1]。1、空调制冷系统设群控系统，根据末端空调负荷的变化，经群控系统计算优化开机的台数，或根据室外空气状态的变化，群控系统自动改变风冷热泵机组的运行工况，有效的节省空调运行能耗。2、遗址展厅空气处理器送风机设置变频控制系统，以降低风机运行能耗；3、遗址展厅排风引至风冷冷水主机处，对制冷剂进行冷却，回收排风余热，有效提高制冷主机的性能系数；4、遗址展厅在过渡季节可调节新、回风电动多叶调节阀，实现全新风运行，节省空调能耗；
7.3、 为减少通风空调系统设备对周围环境及室内环境的影响[2]，本项目消声减震方面做了如下设计：（1）、选用高效低噪声通风、空调设备；（2）、选用低噪声风冷冷水机组；设置在屋顶的风冷冷水机组四面围墙均贴附消声材料，屋顶除留出必要的进排风面积外，其余区域均贴附消声材料；进风则通过夹层风道和室内空调排风进行补风；最大限度的减少对外开口面积，以降低机组噪声对环境的影响。风冷冷水机组排风口加消声装置。
图7-1 风冷冷水机组平面示意图 图7-2 风冷冷水机组剖面示意图
（3）、遗址保护主楼的风冷冷水机组及水泵均设置于浮筑地台上，并设置减振台架；（4）、风机吊装时采用弹簧减振支座，空气处理机、风机座地安装时采用橡胶减震垫。（5）、冷水机组、水泵、空气处理器的进出水管均设置橡胶软接；（6）、空气处理机、新风机及风机进出风管上设柔性软接；(7)、空气处理器、平时运行的大型风机根据计算的需要，送、回（排）风管上设阻抗复合式 消声器或阻抗复合式消声弯头。
7.4、通过借鉴水利学中潜水蒸发量的计算方式及成熟的相关经验数据，提出了人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算方式 [3]。从设计效果来看，该计算方式的精度能较好的满足工程实际的需求。由于室内土壤的复杂性，其土壤质地未能完全符合相关经验数据的实际测量情况。若需得出更高精度的结果，则必须通过实验方式测量，并通过相关公式求得实际土壤潜水蒸发系数。另外，由于潜水埋深受到多方面的影响，有必要对全年的土壤潜水埋深进行监测，以提供更详细的计算依据。
8、 总结
本文尝试通过具体项目来阐述古遗址博物馆空调通风系统的设计特点；并总结了该类型建筑通风空调系统在建筑协调、室内外环境控制、空调系统节能等几个方面的设计理念，并提出了人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算方式，可供以后类似工程作为借鉴及参考。
参考文献
[1] GB50189-2005, 公共建筑节能设计标准[S].
[2] 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力2009
[3] 胡晨炯，邓辉炼. 人工环境下无覆盖土壤的散湿量计算 .暖通空调 第6期2012
☆邓辉炼：男，1982年4月生，硕士研究生硕士研究生，工程师