孟登居，秦振春

（1.江蘇省教育建筑設(shè)計研究院，江蘇 南京 210024；2.江蘇省城市規(guī)劃設(shè)計研究院，江蘇 南京 210024）

1 工程概況

阿勒泰市博物館，總建筑面積17159.91m2，其中地下建筑面積346.80m2，地上建筑面積16813.11m2(含機(jī)動車庫面積2615.31m2)。地下1層，地上3層。建筑總高度23.3m。項目選址位于新疆阿勒泰市團(tuán)結(jié)南路東側(cè)，由博物館、城市規(guī)劃館和非遺中心組成。主要建筑功能為文物交流大廳、隕石展示廳、文物庫房、民俗展廳、非遺展廳、歷史文化展廳、阿勒泰千里旅游畫廊展廳等。博物館內(nèi)各展廳及庫房設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，并設(shè)地板輻射供暖系統(tǒng)，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組室外機(jī)置于3層屋面，供暖系統(tǒng)的熱源為城市供熱管網(wǎng)。博物館建筑結(jié)構(gòu)形式采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，阿勒泰市博物館建筑效果圖如圖1所示。

2 設(shè)計參數(shù)

2.1 室外氣象參數(shù)

新疆阿勒泰市地理位置：北緯47.44°，東經(jīng)88.05°，氣候分區(qū)為嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》室外空氣計算參數(shù)[1]如表1所示

阿勒泰市室外空氣計算參數(shù)表 表1

2.2 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)

設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的文物庫房、展廳，根據(jù)冬夏季節(jié)的不同，將室內(nèi)溫度控制在20℃～26℃，對于庫房和展廳文物藏品對空氣濕度的變化率有一定的要求[2]，宜控制晝夜間的相對濕度差不大于5%?？照{(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表2所示。

空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)表 表2

3 空調(diào)冷熱源

3.1 空調(diào)冷源

博物館交流大廳、庫房、民俗展廳、歷史文化展廳、千里旅游畫廊展廳等區(qū)域設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)負(fù)荷計算，本棟建筑需設(shè)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的房間內(nèi)空調(diào)夏季冷負(fù)荷為518kW，圖1為夏季逐時冷負(fù)荷分布圖，本項目采用了10臺恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，需設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)的場所按不同區(qū)域設(shè)置恒溫恒濕機(jī)組，采用低速風(fēng)道全空氣系統(tǒng)，考慮到博物館建筑層高比較高，氣流組織采用上送風(fēng)下回風(fēng)形式，旋流風(fēng)口均布送風(fēng)，下部集中回風(fēng)。恒溫恒濕機(jī)組為單冷機(jī)組+雙熱源（電加熱+空氣/水加熱器）+電加濕器。夏季電制冷，并結(jié)合機(jī)組內(nèi)電加熱微調(diào)，來控制室內(nèi)溫度達(dá)到規(guī)定要求。

3.2 空調(diào)熱源

恒溫恒濕機(jī)組采用雙熱源（電加熱+空氣/水加熱器），為確保使用效果并減少運(yùn)行費(fèi)用，在冬季供暖期使用空氣/水加熱器供暖，并結(jié)合地板輻射供暖系統(tǒng)，電加熱微調(diào)。以使室內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到規(guī)定要求。經(jīng)負(fù)荷計算，本棟建筑(含辦公、車庫等)冬季熱負(fù)荷為935.3kW。熱源為城市供熱管網(wǎng)，供回水溫度為50/40℃。

4 空調(diào)系統(tǒng)

4.1 空調(diào)形式

博物館交流大廳、庫房、民俗展廳、歷史文化展廳、千里旅游畫廊展廳等區(qū)域設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組并配以余熱回收式的轉(zhuǎn)輪新風(fēng)換氣機(jī)，新風(fēng)經(jīng)轉(zhuǎn)輪新風(fēng)換氣機(jī)回收排風(fēng)冷熱量，送至恒溫恒濕機(jī)組處理后送至室內(nèi)。過渡季節(jié)可適當(dāng)加大新風(fēng)量達(dá)到節(jié)能的目的。冬季工況，為了防止全熱交換器結(jié)霜，新風(fēng)入口風(fēng)道內(nèi)設(shè)溫濕度傳感器，當(dāng)檢查檢測到新風(fēng)入口溫度達(dá)到易結(jié)霜溫度時，自動啟動風(fēng)道電加熱器對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。

4.2 氣流組織

博博物館交流大廳、庫房、民俗展廳、歷史文化展廳、千里旅游畫廊展廳等高大空間采用旋流風(fēng)口送風(fēng)的方式?；仫L(fēng)統(tǒng)一從建筑下部集中回風(fēng)，這樣可以避免空氣短路，保證室內(nèi)溫濕度均勻分布。冬季除了恒溫恒濕機(jī)組送熱風(fēng)外，還輔助地板輻射采暖，避免熱氣流始終在建筑上部，室內(nèi)上熱下冷的問題。

5 自動控制

恒溫恒濕空調(diào)室內(nèi)控制參數(shù)及控制精度為：夏季24±2℃、50±5%；冬季20±2℃、50±5%。恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)控制原理圖如圖3所示。夏季電制冷、冬季內(nèi)置水加熱盤管結(jié)合地板輻射聯(lián)合供暖，電加熱微調(diào)。濕度由電加濕器調(diào)節(jié)。風(fēng)道溫濕度傳感器檢測送回風(fēng)溫濕度，送至控制器與設(shè)定值比較。夏季工況：依據(jù)能量結(jié)算結(jié)果卸載調(diào)節(jié)冷媒供應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫濕度，電加熱器、電加濕器輔助調(diào)節(jié)，達(dá)到控制室內(nèi)溫濕度的要求；冬季工況：啟用空氣-水加熱器結(jié)合地板輻射聯(lián)合供暖，電加熱器、電加濕器輔助調(diào)節(jié)，達(dá)到室內(nèi)溫度的控制要求?？諝?水加熱器的回水管上設(shè)置動態(tài)平衡電動平衡閥，調(diào)節(jié)供熱量。冬季工況，為了防止全熱交換器結(jié)霜，風(fēng)道溫濕度傳感器檢測到新風(fēng)入口溫度低于0℃，自動啟動風(fēng)道電加熱器對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱至2℃以上，當(dāng)加熱器滿負(fù)荷運(yùn)行，新風(fēng)入口溫度仍然不能滿足2℃以上的要求時，通過調(diào)節(jié)新風(fēng)入口電動風(fēng)閥直至溫度達(dá)到要求。

夏季、冬季新風(fēng)經(jīng)全熱交換器回收排風(fēng)冷熱量，送至恒溫恒濕機(jī)組處理后送至室內(nèi)。夏季工況：電動調(diào)節(jié)閥1、2、3、4打開，電動調(diào)節(jié)閥5關(guān)閉，風(fēng)機(jī)FAN1、FAN2打開。冬季工況：電動調(diào)節(jié)閥1、2、3、4打開，電動調(diào)節(jié)閥5關(guān)閉，風(fēng)機(jī)FAN1、FAN2打開。過度季節(jié)全新風(fēng)工況：電動調(diào)節(jié)閥1、3、5打開，電動調(diào)節(jié)閥2、4關(guān)閉，風(fēng)機(jī)FAN1、FAN2打開。由于新疆地區(qū)沙塵天氣較多，新風(fēng)入口裝防沙用電子除塵器，沙塵嚴(yán)重天氣，新風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，電動調(diào)節(jié)閥4打開，電動調(diào)節(jié)閥1、2、3、5關(guān)閉，風(fēng)機(jī)FAN2打開，風(fēng)機(jī)FAN1關(guān)閉。電動調(diào)節(jié)閥1與風(fēng)機(jī)FAN2連鎖，當(dāng)切斷風(fēng)機(jī)FAN2電源時，電動調(diào)節(jié)閥1聯(lián)鎖關(guān)閉。

6 結(jié) 語

對于博物館這類高大空間、有特殊要求的建筑內(nèi)在嚴(yán)寒地區(qū)如何運(yùn)用氣流組織使室內(nèi)的溫濕度場達(dá)到所需的要求；如何通過控制系統(tǒng)達(dá)到恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能、安全運(yùn)行目的；嚴(yán)寒地區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)如何防止全熱交換器結(jié)霜以及過渡季節(jié)采用全新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行等都是我們設(shè)計中需要考慮的問題。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，我們在設(shè)計中采用了包括：上送風(fēng)、下部集中回風(fēng)的方式以滿足室內(nèi)均勻的溫濕度場的要求；并在冬季采用了恒溫恒濕機(jī)組自帶空氣—水換熱器送熱風(fēng)并結(jié)合地板輻射供暖，實(shí)現(xiàn)冬季系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行；帶熱回收的全熱交換器過渡季節(jié)直接引入室外空氣全新風(fēng)運(yùn)行；冬季對引入新風(fēng)溫度進(jìn)行監(jiān)控預(yù)熱及新風(fēng)量調(diào)節(jié)等手段以防止全熱交換器結(jié)露。

[1] GB50736-2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] JGJ66-1991,博物館建筑設(shè)計規(guī)范[S].