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某市图书馆中央空调系统设计

2017-04-21陈婷王艳春尹新伟李亚超

科技资讯 2016年36期

陈婷++王艳春++尹新伟++李亚超++胡月龙

摘 要:该图书馆位于句容市,整个图书馆的建筑总面积(地下车库和顶层不包含在内)为18 309.8 m2,市政无冷热源配套,建筑区域内无独立的设备机房。该设计为该市图书馆中央空调系统设计。精确地计算了建筑负荷,对比了两种设计方案的经济性,并对所取方案的空调系统进行了生命周期评价,给出了系统运行的资源消耗清单和环境排放清单。

关键词:图书馆空调系统 经济性分析 生命周期评价

中图分类号:TU831 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)12(c)-0121-02

该图书馆位于句容市,面积之大令人惊叹,光藏书就有50万册以上,因为在设计上与文化馆相结合,所以,该图书馆不仅有书库和阅览室,还配备了展示厅(1 200 m2左右)、排练厅(500 m2)及书法、美术、音乐等各类培训室,可以同时满足市民的多种文化需求。

1 工程概况

1.1 建筑信息

整个图书馆的建筑总面积(地下车库和顶层不包含在内)为18 309.8 m2,市政没有冷热源配套,建筑区域内没有独立的设备机房。空调建筑占地面积12 080 m2。总层数6层(含顶层),地下1层,各层房间大部分是办公、研究室、阅览室等。

1.2 空调设计参数

对于该市的冬夏两季室外设计参数,通过查阅规范得知[3]:

夏季:日平均气温为31.2 ℃,干球温度为34.8 ℃,湿球温度为28.1 ℃。

冬季:采暖计算温度为-1.8 ℃,空调计算温度-4.1 ℃,通风计算温度-4.1 ℃。

参照《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005,确定各类型房间的设计参数,如表1所示。

2 负荷计算

设计中的负荷计算,采用天正暖通8.5,计算过程参考文献[1-4]。

由于该建筑西南方向的墙面窗墙比大,使得室内负荷中由建筑围护结构的冷负荷占总负荷的比例较大。经过计算得出建筑总冷负荷为1 604 202 W,总热负荷为818 281.9 W。该设计以冷负荷为准。

3 空调系统方案确定

3.1 该建筑空调系统负荷及运行特点

(1)通过负荷计算,我们得知如下几点。

①新风热湿负荷比重占总冷负荷的比例较大。

②夏季冷负荷较大,冬季热负荷较小。

③新风量大,总冷负荷中,新风冷负荷占39.1%。

④阅览室、排练室和会议室等都属于大面积,人员流动量也较大。

(2)运行中的要求和特点如下。

①阅览室等房间人员流动量和数量变动大,所以,空调系统应具备良好的调节能力才能稳定冷负荷波动。

②同时具备制冷和制热功能,是对空调系统的基本要求。

3.2 空调系统选择策略及其可行性方案的比较与评价

优化和提高空调系统的技术方案,我们可通过系统化的技术及经济分析的方式实现。以下是拟定的两种空调设计方案,对两种方案进行比较,择优而取。

方案一:选取风冷螺杆热泵机组作为冷热源,空调系统均采用风机盘管加新风系统。房间内的风机盘管用来负担围护结构负荷及室内负荷。新风负荷由新风机组承担。

方案二:采用多联机+新风处理机组的系统。室外灵活机置于屋顶或阳台,房间负荷由室内机承担,新风负荷由新风处理机承担。

(1)利用建筑特点比较方案的優缺点。

方案一:安装复杂,施工周期长。需安装水泵、集水器和分水器等繁琐附属设备,还设置了专门制冷机房,加大了费用。

方案二:安装方便,施工周期较短。

(2)空调系统的技术经济评估。

针对上述两个空调方案,计算出了初投资和运行费用,也进行了技术经济评价,而由于实际数据不全,此计算均为估算,如表2所示。

4 空调系统生命周期的评价

传统的空调系统设计方案评价,通常采用的是技术经济分析,比较重视系统的初投资和运行费用,而对整个生命周期内能源排放对周围环境的影响考虑不周。以下我们就以上问题提供几个评价方法。

4.1 空调系统生命周期评价含义

生命周期评价,国际标准化组织(ISO)对此进行定义:是用于评价某一产品或服务相关的环境因素和潜在的环境影响的方法,它通过编制某一系统相关的投入与产出的清单,找出与这些投入与产出有相关的潜在的环境影响,进而对清单和存在的环境影响进行分析以指导产品的开发和应用。因实际数据不全,因此该设计的评价范围,暂且由机组部分代替。

4.2 调查空调机组的全年的各项能耗

4.2.1 机组运行情况

南京冬冷夏热,一年内的制冷期为120 d,制热期为90 d,剩余为过渡期。空调一年的工作天数为180 d。在冬季和夏季,办公室和研究室的日常运行8 h/d计算,过渡季节不运行。多媒体和电子阅览室等则日常需运行12 h/d,周末8 h/d。

4.2.2 机组全年运行能耗计算

室内机、室外机和新风处理机是该空调系统电能消耗的主要来源。各机组的电能消耗量可依据各机组的额定功率和运行时间计算得出:室内机总年耗电量为43 776度; 室外机年耗电量为1 016 179.4度,新风处理机的年耗电量为30 240度;冬夏两季该建筑的空调耗电量合计为1 090 195.4度,折合3 924 703.4 MJ。

4.3 清单分析

参照文献[5]中的数据,得出我国生产1 MJ电力的能量输入与输出。根据计算得出的空调年耗电量1 090 195.4度(3 924 703.4 MJ),进行空调系统全年的能耗清单和排放清单分析。

资源消耗清单如表3所示。环境排放清单如表4所示。

5 结语

满足室内人员舒适性要求,是该次设计的总体设计理念,提高空调系统运行经济性的同时,提高空调系统的能源利用率,达到中央空调系统节能运行的目的。

该建筑采用多联机加新风处理机的空调系统,新风部分的负荷完全由新风处理机承担,虽然初投资相比传统空调系统高出了33%,但全年的运行费用却节省了26%。通过分析该空调生命周期的环境排放得出其所产生的CO2年排放量在1 244 130 kg。

参考文献

[1] GB 50736-2012,民用采暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004.

[2] 住房和城乡建设部和国家质量监督检查检疫总局.GB 50019-2011,民用建筑采暖通风与空气调节设计规范(征求意见稿)[S].

[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.

[4] 陆亚俊,马最良,邹平华.暖通空调[M].2版.北京:中国建筑工业出版,2010.

[5] 杨建新,徐成.王如松,等.产品生命周期评价方法及应用[M].北京:气象出版社,2002.