南京市档案馆方志馆空调系统设计

2020-11-30顾奇峰

山西建筑 2020年23期

顾奇峰

(东南大学建筑设计研究院有限公司，江苏南京 210096)

1 工程概况

南京市档案馆、方志馆位于河西新城区中部地区，南邻梦都大街和奥体中心，西邻乐山路和地铁松花江路站。按照副省级一类档案馆标准进行设计，馆藏档案数量200万卷以上，属于甲级档案馆。地上9层，地下2层，总建筑面积40 312 m2，其中地面以上建筑面积26 882 m2，地下建筑面积13 430 m2(含消防水池)。地上由展厅、阅览、档案库房、方志资料库、办公、技术处理用房等组成，地下1层为展厅、报告厅，局部设有非机动车停车库，地下2层平时为汽车库、设备用房和员工食堂，食堂，战时汽车库部分为二等人员掩蔽所。建筑总高度38.70 m(含室内外高差0.60 m)，属于一类高层建筑(见图1)。

2 室内设计参数

室内设计参数见表1。

表1 室内设计参数

3 空调冷热源的选择

1)根据本项目建议书的要求及响应国家“节能环保减排”的政策号召，从节能、环保、低碳等方面综合考虑，本工程决定采用地源热泵冷热水机组作为空调系统的冷热源。但根据附近土壤热工情况及用地情况,本工程埋管用地面积仅限在建筑物地下2层建筑主体范围内，约7 000 m2，远不能满足本建筑全部冷热负荷的要求，可埋管数量有限，这就要合理划分可以利用地源热泵机组作为冷热源的空调区域。根据详细计算，本工程冷热负荷见表2。

2)因档案库区需要满足全年24 h不间断恒温恒湿要求，使用时间与其他区域不一致，根据表2情况，最终选定地下2层空调区域、地下1层～地上2层公共区域及地上7层～9层办公、技术用房室内空调冷热负荷由地源热泵机组负担。

表2 空调冷热负荷汇总表

3)根据土壤热工测试报告，本工程拟采用高密度HDPE100型DN25双U型管土壤换热器，夏季平均每米井深换热量为53 W,冬季平均每米井深换热量为40 W。根据计算，本工程土壤换热器有效孔深为100 m，孔径150 mm，平均间距4.5 m，地下换热器内流体介质为水，因埋管面积有限，本工程按冬季空调热负荷设计地埋管，总计钻井井位数量305个(实际钻井井位数量320个)。同时，在典型区域设置土壤测温井5口，监测土壤温升。地下换热器大样图见图2。

4)为了使地源热泵空调系统能实现长期利用地热源的目的，使土壤每年的取热和放热总量达到平衡，并综合投资与运行费用最节省，拟采用地源热泵复合式系统，本工程设计采用两台螺杆式地源热泵机组(额定工况下单机制冷量为：769 kW(7 ℃/12 ℃)，额定制热量为：759 kW(45 ℃/40 ℃)加一台螺杆式冷水机组(额定工况单机制冷量为879.5 kW)的冷热源型式，冷水机组配置一台200 m3/h开式冷却塔，冷却水温度为：32 ℃/37 ℃，冷却塔置于室外地面。

4 档案库区空调形式的选择

1)档案库房温湿度要求。本工程3层～7层档案库房按照副省级甲级档案库标准设计，对库区要求恒温恒湿，每昼夜波动幅度要求温度不得大于±2 ℃、相对湿度不得大于±5%，特别是母片库，更要求常年保持在(14±1)℃，湿度在(40±5)%这种低温低湿环境，且无法再利用地源热泵系统作为空调的冷热源。

2)档案库房空调系统的特点。建筑功能主要为贮藏，室内人数少，建筑空间多为内区或仅极少量的外窗，围护结构传热量小，显热冷负荷相对稳定，新风需求少，房间更重视湿度的控制。若采用传统的风冷型恒温恒湿机组，存在室外机难以找到合适位置，为保证空调精度和冬季制热、加湿的需要，需配置大功率电加热、电加湿等不节能的情况。而要实现母片库这种低温低湿的环境，必须通过蒸发器先对空气进行冷凝除湿，但蒸发器的表面温度不能低于0 ℃，否则蒸发器表面会结霜，所以传统空调不能满足母片库的除湿要求。风冷恒温恒湿机组原理图见图3。

3)根据现实情况，我们选择了热泵溶液调湿一体式空调机组(HVA-Ⅰ型)，机组内置热泵制冷系统，采用先进的溶液调湿、调温技术精确控制空气湿度和温度。室外新风与室内回风按一定比例混合后，进入HVA-Ⅰ机组，利用具有调湿功能的盐溶液降温除湿达到送风状态点。机组自带热泵循环系统，无需外接冷热源，独立运行即可满足全年要求，无需外接冷热水，方便实现分区控制，独立启停，一体化设计，无室外机，仅需依靠通过机组再生单元的新风带走热量和水蒸气并排出室外进行浓溶液再生。机组可直接将送风处理至要求状态，无需再热，避免了传统空调系统冷凝除湿—再热造成的能耗损失，相比传统空调系统节能30%～40%。母片库则采用了特制的热泵式溶液深度除湿机组，送风温度可低至9 ℃，含湿量可低于4 g/kg，完全可以满足母片库的温湿度要求。机组原理图见图4。