某档案馆特种介质库空调系统设计

袁正军

（中铁隧道勘察设计研究院有限公司,广东 广州511458）

本工程为阳江某项目的配套图书档案馆工程,档案馆内存储着大量文件与资料,其中的存储光盘、缩微胶片及磁带和射线胶片需要存储在档案馆的特种介质库中,为了有利于其中资料文件的储存,需要设置恒温恒湿空调系统对其温湿度进行调节。

根据《档案馆建筑设计规范》JGJ25-2010 有关规定,各档案库房温湿度要求如下：

表1 档案馆存放介质温湿度要求

在档案馆建筑设计规范4.2.13 中：母片库不得设外窗。

由于特种介质库不设外窗,房间防火则需要设置风机强排,以达到防火规范的要求。

在DA/T 15-1995《磁性载体档案管理与保护规范》7.2 贮存中明确规定：

库房温湿度变化范围：应在15-27℃,相对湿度40～60%范围内选定一组值,一旦选定,在24 小时内温度不得超过±3℃,相对湿度变化不得超过5%

1 与深圳某项目特种介质库的空调设计方案比较

深圳某项目的档案馆特种介质库单间面积约为330m2,层高4.2m；

库内温湿度具体要求见表2。

表2 深圳某项目的特种介质库温湿度要求

每间特种介质库选用一台低温恒温恒湿空调机,具体参数见表3。

表3 深圳某项目的特种介质库恒温恒湿机具体参数

阳江某项目的档案馆特种介质库单间面积135m2,层高3.9m。

温湿度具体要求见表4。

表4 阳江某项目的特种介质库温湿度要求

每间特种介质库选用一台低温恒温恒湿空调机,具体参数见表5。

表5 阳江某项目的特种介质库恒温恒湿机具体参数

表6 深圳和阳江室外气象参数对比表

对比深圳某项目和阳江某项目的室外参数可知,阳江夏季室外干球温度较深圳低,阳江某项目中的特种介质库面积仅为深圳项目的50%,特种介质库要求的设计温度相同,但阳江某项目中选用的恒温恒湿空调制冷量比深圳项目中还要大,是否在设计上有差错？

下面以阳江某项目为例,对特种介质库房进行论证：

2 阳江某项目特种介质库空调冷负荷计算

由于特种介质库房在失电、失去冷源的情况,库内温度至少可以静态维持24 小时,所以在阳江项目中,设计的方案是库房外墙、内墙、地板、顶板外侧均需加一层离心玻璃保温层,保温层厚度为30mm,容重≧75kg/m3,导热系数为0.033W/m。（详见图1 外墙结构图）

图1 外墙结构图

由图1 计算北外墙的传热系数K：

由于西面隔壁房间为纸质档案库,空调调节后温度为24℃,所以要计算热负荷；

内墙的传热系数：

通过某软件计算,特种介质库房最大冷负荷出现在17:00,此时房间总冷负荷为23.37KW,主要冷负荷结果见表7。

3 阳江某项目中特种介质库空调方案设计

3.1 工程概述

阳江某项目中档案馆特种介质库房位于档案馆第3 层,共2 间,每间面积135m2。相较于深圳某项目,每间面积缩小了近50%。

3.2 系统方案

深圳某项目和阳江某项目均采用屋顶式空调机组对特种介质库房进行调节的,这种机组是一种单元整体式、自带冷源、风冷却的中型空调设备,其制冷、送风、加热、加湿、空气净化、电气控制等组装于卧式箱体内。

恒温恒湿机系统的运作是通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电气自控系统。

制冷剂循环系统,蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发,最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差,液态制冷剂完全蒸发变为气态,被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加）,气态制冷剂通过风冷冷凝器（安装于室外）吸收热量,凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器,完成制冷剂循环过程。

下面叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。

（1）制冷系统：制冷系统是恒温恒湿机的关键部分之一。制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷,机械制冷采用蒸汽压缩式制冷,它们主要由压缩机,冷凝器,节流机构和蒸发器组成。

（2）加热系统：此次方案恒温恒湿机采用电加热系统。

（3）控制系统：温、湿度控制是通过温、湿度控制器,将回风的温湿度与用户设定的温湿作对比,自动运行压缩机（降温、除湿）,加湿器,电加热（升温）等元件,实现恒温恒湿的自动控制。

故障保护控制是通过压力保护、延时器、继电器、过载保护等相互组合达到,对压缩机,风机,加湿器等元件进行故障保护的控制。

（4）湿度系统：温度系统分为加湿和除湿两个子系统。

图2 恒温恒湿机组制冷剂和空气循环系统示意图

表7 特种介质库主要冷负荷参数

加湿方式采用电热式加湿法,即将水直接注入恒温恒湿机组内加湿。

除湿方式为机械制冷除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下,使大于饱和含湿量的水汽凝结析出,这样就降低了湿度。

（5）空气循环系统：风机负责将空气从回风口吸入,空气经过蒸发器（降温、除湿）,加湿器,电加热器（升温）后经送风口送到特种介质库,送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口,详见图2 恒温恒湿机组制冷剂和空气循环系统示意图。

3.3 夏季空气处理过程

（1）计算室内热湿比

经某软件计算得室内冷负荷为∑Q=23.4KW,湿负荷为∑W=6.09kg/h=0.00169kg/s,恒温恒湿机组内空气热湿比为ε=∑Q/∑W=13846kJ/kg。

（2）确定送风状态点

过N 点做ε=13846 的直线与设定的φ=90%的曲线交得L'点,取Δt0=3℃,得送风点为：t0=11℃,i0=15.3kJ/kg。

根据设计要求,室内状态N 点参数为：干球温度tN=14℃,

（3）求风量：含湿量

查表得：空气在10℃时,ρ=1.24kg/m3,则G=7374m3/h。

（4）初步确认空调机型

根据送风量7374m3/h,选用机型HF65N,送风量为10000m3/h,则其对应的冷量为65.9kW,所以在方案设计上是正确的。

此次空气处理过程在焓湿图上处理过程如图3 所示。

图3 夏季空气处理过程焓湿图

其空气处理过程：将室内、外混合状态C 的空气经空气冷却器冷却减湿至L 点（L 点称机器露点,它一般位于φ=90%～95%线上）,再从L 加热到O 点,然后送入房间,吸收房间的余热和余湿后变为室内状态N,一部分室内排气直接排到室外,另一部分再回到空调室内和新风混合。

表8 夏季空气处理过程各状态点参数

由于阳江市于回归线以南,属亚热带气候,气候温和,恒温恒湿机组在冬季足以满足特种介质库的供热要求,所以在此不再做冬季空气处理分析。

4 结论

特种介质库房内需要保证24 小时恒温恒湿,在投资和机组性能方面进行方案必选,选择直膨式恒温恒湿空调机组,机组内设置2 个表冷器,主要用于融霜时候进行切换,并设计融霜盘管。在设备选型计算时,主要利用送风状态点对制冷设备的冷却能力及除湿能力进行校核。恒温恒湿项目的温度和精度要求对投资成本及运行费用有极大的影响,送风温度要求越低,空调送风量就越大,相应地空调制冷量就越大,加湿器及加热器的容量也越大,投资成本及运行费用将大幅上升。