南京江北圖書館空調系統(tǒng)設計

朱崢彧 鄧錦良

1 南京江北新區(qū)建設工程設計施工圖審查中心

2 南京長江都市建筑設計股份有限公司

南京江北圖書館定位為國家一級圖書館，集傳統(tǒng)閱覽與新媒體功能于一體，內含視聽室、報告廳、會議室、書庫、典藏、閱覽、檢索等功能分區(qū)。建成后將成為南京建筑面積最大的圖書館，江北新區(qū)新文化地標，是新區(qū)科技、人文、經濟、社會發(fā)展的合作和交流載體。

1 工程概況

江北圖書館（圖1），位于南京市浦口區(qū)頂山街道，石佛大街與萬壽路交界處北側，由南京市江北新區(qū)公共工程建設中心建設開發(fā)。建筑用地面積19473.8 m2，總建筑面積73696 m2，其中地上建筑面積38514 m2，地下建筑面積35182 m2。地下兩層，其中地下二層局部為人防。地上八層，建筑高度45.7 m，主要功能：圖書館、媒體中心。

圖1 江北圖書館效果圖

2 室內設計參數(shù)

表1 室內設計計算參數(shù)

3 空調負荷匯總

表2 空調負荷匯總表

4 空調冷熱源設計

1）地下一層網絡機房用于放置服務器，恒溫恒濕，本設計僅提供風冷室外機的放置場所。

2）采編工作區(qū)距離其它空調區(qū)較遠，不便接入大系統(tǒng)，故單獨設置多聯(lián)機系統(tǒng)。

3）特藏書庫的使用時間、設計要求等與其它區(qū)域不同，采用具備獨立能源的溶液調濕機組，以保證書庫溫濕度能夠控制在標準要求的范圍內。

書庫設置兩臺溶液調濕機組，單臺機組承擔大于80%的負荷，兩臺機組聯(lián)合運行，電動風門與機組同開同關，確保備用性。

特藏書庫是收藏珍善本圖書、音像資料、電子出版物等重要文獻資料以及對保存條件有特殊要求的圖書書庫，而儲藏環(huán)境的溫濕度，空氣質量和光照條件，是影響文獻保存壽命的重要因素，因此設計中需保證特藏書庫的溫濕度保持穩(wěn)定，溫度日較差不大于2 ℃，相對濕度日較差不大于5%，同時，書庫還設置溫濕度監(jiān)測儀器，全年監(jiān)測和記錄溫濕度的變化情況。

4）新風系統(tǒng)采用熱泵式熱回收型溶液調濕新風機組，高效、節(jié)能。

5）除網絡機房、采編工作區(qū)、特藏書庫之外的區(qū)域均接入空調水系統(tǒng)，通過板換機組接駁區(qū)域能源站的江水源熱泵系統(tǒng)，承擔空調系統(tǒng)負荷的78%左右。板換機組的容量，在大樓空調冷熱負荷的基礎上，扣除了采編區(qū)、特藏書庫的負荷之外，還扣除了溶液熱回收新風機組承擔的新風負荷。

《南京江北新區(qū)中心區(qū)區(qū)域供冷供熱技術規(guī)定》（2017 年） 載明能源站夏季空調冷水供水溫度為5.5～6.0 ℃，夏季冷水回水溫度為11.0～11.5 ℃。冬季空調熱水供水溫度為45.0～46.0 ℃，冬季熱水回水溫度為40.0～41.0 ℃。

能源站通過一套板換機組（HE-1）向本工程供冷供熱，板換機組內含兩臺板換，三臺變頻水泵及自動控制系統(tǒng)，三臺水泵自動輪換運行。也可一臺板換、一臺水泵運行。板換機組設有室外氣溫傳感器，依據(jù)室外氣溫控制供熱溫度。

板換機組設有室外氣溫傳感器，依據(jù)室外氣溫控制供熱溫度，供水、回水溫度等參數(shù)如下：①總供熱量：夏季5340 kW，冬季2852 kW。②一次側介質：水，一次側進出溫度（夏季5.5/11 ℃，冬季46/41 ℃）。一次側壓力降70 kPa。一次側承壓能力1.6 MPa。③二次側介質：水，二次側進出溫度（夏季12/7 ℃，冬季40/45 ℃）。二次側壓力降70 kPa。二次側承壓能力1.6 MPa。④自控模式：供冷供熱自動切換。⑤水泵設計流量551 m3/h，水泵設計揚程34 m，水泵設計工況效率74.9%。⑥服務范圍：B1F～8F，系統(tǒng)靜壓47.2 m，安裝位置B1F。

板換機組可分解運輸，通過地下室的開口或者車道進入地下室，其余風機、空氣處理機組、油煙凈化裝置等中小型設備通過貨梯、汽車坡道運輸?shù)轿弧?/p>

若能源站的實際運行參數(shù)發(fā)生變化，則需重新核算板換機組的交換能力。

板換機組控制流程圖詳見圖2。

圖2 板換機組控制流程圖

5 空調水系統(tǒng)

1）空調水系統(tǒng)為兩管制，空調水系統(tǒng)異程布置。

2）風機盤管各層支管管路通過壓力無關型電動調節(jié)閥監(jiān)測管路流量、溫差，收集歷史數(shù)據(jù)以確定工作飽和點，杜絕過流和小溫差現(xiàn)象，實現(xiàn)節(jié)能運行。

3）空調機組依據(jù)回風溫度與設定溫度之間的溫差來控制水流量，通過壓力無關型電動兩通調節(jié)閥提供穩(wěn)定、精確的水量，避免小溫差現(xiàn)象發(fā)生。

4）風機盤管供回水支管上各設不銹鋼金屬軟接一個，銅球閥一只，回水管上均設電動兩通雙位閥一只，供水管上另設水過濾器一只。

5）空調器供、回水支管上各設不銹鋼金屬軟接一只，蝶閥一只，溫度計、壓力表各一只，回水管上設壓力無關型電動兩通調節(jié)閥一只，供水管上另設水過濾器一只，冷凝水出口設水封一只。

6）空調水系統(tǒng)采用帶有自動排氣功能的閉式膨脹水箱定壓補水，采用化學自動加藥裝置作為水處理裝置，自來水作為補水水源。空調水系統(tǒng)圖詳見圖3。

圖3 空調水系統(tǒng)圖

6 空調方式

1）整幢建筑的新風由設置在屋面的12 臺熱泵式熱回收型溶液調濕新風處理機組提供，夏季降溫降濕，冬季加溫加濕。每兩臺機組與豎向總管之間均設有電動風門，此風門與機組聯(lián)鎖啟停，因此可以實現(xiàn)任一臺機組運行，以便節(jié)能，并確保備用性。新風機組的送風機和排風機均采用變頻控制，可手動設定頻率，也可依據(jù)壓差自動運行。新風機組除設有板式初過濾外，溶液換熱模塊也有凈化作用。

屋面熱泵式熱回收型溶液調濕新風機組，每兩臺機組為一個系統(tǒng)，共分為6 個新風系統(tǒng)，分別通過6 組新風立管送至各個空調區(qū)域，樓層新風、回風總管與豎向總管連接處設有定風量閥，通過再設定可靈活調整風量，方便節(jié)能運行。新風系統(tǒng)圖詳見圖4。

圖4 新風系統(tǒng)圖

2）閱覽區(qū)、公共空間等區(qū)域采用單風道全空氣系統(tǒng)，新風由屋面熱回收型溶液調濕新風處理機組提供，每個空調區(qū)域單獨設風口，便于靈活運行。每個空調區(qū)域附近的空調機房內設置一臺或兩臺空氣處理機組，機組承擔圍護結構、人體散熱、照明散熱等除新風負荷外的所有負荷，機組變頻控制，便于節(jié)能運行，也可用于控制室內噪聲。

由于圖書館每層空間高度均為5 m，層高較高，故采用旋流風口頂送風，風口角度可調，在機房部位集中下側回風，力求各個季節(jié)送風均勻，保證空調效果。

3）一層南，北門廳及二層咨詢服務區(qū)，中庭天橋等區(qū)域為高大空間，采用分層空調形式，僅對空間的下部人員活動區(qū)域空調送風，以節(jié)約能量。

在設計中采用地面送風全空氣系統(tǒng)，結合空間的特點，南門廳巧妙地利用臺階側面作為送風口，美觀實用，很好的實現(xiàn)了空間送風口與裝潢的完美結合。而除南門廳之外的送風口則采用含過濾網的卷簾格柵風口，回風口集中布置。

4）多功能廳屬于大空間，采用單風道全空氣系統(tǒng)，送風口采用側噴口，最大送風溫差10 ℃，噴口分上下兩排，上排負責遠距離區(qū)域，風口中心高度為9.9 m。下排負責近距離區(qū)域，風口中心高度為8.4 m，回風口集中布置在多功能廳底部，有效地保證了多功能廳的空調效果。噴口安裝示意圖詳見圖5。

圖5 噴口安裝示意圖

5）小空間場合采用風機盤管加新風系統(tǒng)，商鋪采用風機盤管加新風，新風通過定風量閥來提供穩(wěn)定的風量。

6）采編工作區(qū)采用變頻多聯(lián)機系統(tǒng)，室內機采用四出風卡嵌機。

7）特藏書庫位于建筑的7 層，空調送風和回風由8層屋面空調機房的兩臺HVA-I-06-EF-0.6 溶液調濕機組提供。機組送風量為6000 m3/h，新風量為600 m3/h，制冷量35 kW，除濕量20 kg/h，制熱量20 kW，電熱功率20 kW，加濕量4 kg/h，風機配變頻器。特藏書庫采用頂送頂回的形式，送風經24 只TDF-R-600 圓形旋流風口均勻送至書庫每個角落，回風通過集中設置的四只卷簾格柵風口（含金屬過濾網）送回至機組。

7 監(jiān)測控制及能耗計量系統(tǒng)

本工程設置數(shù)字化自動化控制系統(tǒng)來統(tǒng)一協(xié)調空調通風系統(tǒng)及設備運行，以實現(xiàn)高效、節(jié)能、便捷的運行效果?？照{自動控制可以納入BA 系統(tǒng)，實現(xiàn)在BA 平臺上的綜合運行管理。主要設備控制和系統(tǒng)控制要求如下：

1）風機盤管：風機盤管回水管上均設電動兩通雙位閥，依據(jù)帶有三速開關的溫度控制器自動控制閥門的啟停。

2）熱泵式熱回收型溶液調濕新風機組：遠程啟停、定時啟停。依據(jù)壓差自動調整風機頻率。依據(jù)設定值自動調整送風狀態(tài)。切除故障機組，關閉其相應的電動風閥。

3）特藏書庫溶液機組：定時切換主運行機組。依據(jù)壓差自動調整風機頻率。依據(jù)設定值自動調整送風狀態(tài)。切除故障機組，關閉其相應的電動風閥。

4）柜式空調機組：依據(jù)回風溫度控制壓力無關型電動調節(jié)閥調節(jié)冷（熱）水流量。新風入口處電動風門與機組聯(lián)鎖，同時開和關。

5）板式換熱機組：依據(jù)二次水出水溫度控制一次側冷（熱）水流量。依據(jù)二次水回水壓力，變頻自動調節(jié)循環(huán)水泵的流量。

6）其他重要設備的啟停控制、故障報警和狀態(tài)顯示：重要的通風機。重要的電動風閥、電動定風量閥。水系統(tǒng)中水處理裝置、加藥裝置、主要的電動水閥?？照{供暖循環(huán)水泵。

7）空調水系統(tǒng)：板換機組二次側采用變頻控制，依據(jù)系統(tǒng)壓差進行轉速調節(jié)，同時依據(jù)變頻水泵的最小流量設置壓差旁通閥。當任一水泵故障時，備用水泵自動加入運轉。各水泵均接入運行，并平均各臺水泵的實際運轉時間。

8）多聯(lián)機系統(tǒng)：多聯(lián)機系統(tǒng)具有完整的自動控制系統(tǒng)，室內機可分別控制溫度和開啟方式，該系統(tǒng)也可接入BA 系統(tǒng)，以監(jiān)測該系統(tǒng)的運行。

9）能耗計量系統(tǒng)：地下一層計量室設有本項目的空調冷熱量計量系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)用于與能源站的經濟結算?？照{系統(tǒng)的補水設置水表。

8 冷熱源，輸配系統(tǒng)，末端設備節(jié)能控制及運行模式

1）輸配系統(tǒng)控制方式和運行模式:水系統(tǒng)采用變頻調速變流量加壓差旁通系統(tǒng)。

2）全空氣空調系統(tǒng)最大可調新風比大于50%。

3）末端設備控制方式：風機盤管設溫控器，提供冷/熱選擇開關，三段變速及開關控制，根據(jù)室內溫度控制冷/熱水閥的開關，實現(xiàn)各空調房間的獨立控制。單風機空調機組，根據(jù)室內溫度控制冷/熱水閥的開度，實現(xiàn)各空調房間的溫度穩(wěn)定。

4）地下車庫設置CO 濃度監(jiān)控。

5）設有全空氣空調系統(tǒng)的人員密集場所設置CO2濃度監(jiān)控。

9 結語

圖書館建筑除了傳統(tǒng)的館藏、閱覽功能外，還有諸如餐飲、新媒體等新的功能，暖通空調系統(tǒng)需根據(jù)其特點相應設置。特藏書庫及其閱覽室，其恒溫恒濕系統(tǒng)與一般意義上的恒溫恒濕有所區(qū)別，應合理劃分空調系統(tǒng)，選擇恰當?shù)臏貪穸取?/p>