袁正軍

（中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣東 廣州511458）

本工程為陽(yáng)江某項(xiàng)目的配套圖書(shū)檔案館工程,檔案館內(nèi)存儲(chǔ)著大量文件與資料,其中的存儲(chǔ)光盤、縮微膠片及磁帶和射線膠片需要存儲(chǔ)在檔案館的特種介質(zhì)庫(kù)中,為了有利于其中資料文件的儲(chǔ)存,需要設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)對(duì)其溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

根據(jù)《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ25-2010 有關(guān)規(guī)定,各檔案庫(kù)房溫濕度要求如下：

表1 檔案館存放介質(zhì)溫濕度要求

在檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范4.2.13 中：母片庫(kù)不得設(shè)外窗。

由于特種介質(zhì)庫(kù)不設(shè)外窗,房間防火則需要設(shè)置風(fēng)機(jī)強(qiáng)排,以達(dá)到防火規(guī)范的要求。

在DA/T 15-1995《磁性載體檔案管理與保護(hù)規(guī)范》7.2 貯存中明確規(guī)定：

庫(kù)房溫濕度變化范圍：應(yīng)在15-27℃,相對(duì)濕度40～60%范圍內(nèi)選定一組值,一旦選定,在24 小時(shí)內(nèi)溫度不得超過(guò)±3℃,相對(duì)濕度變化不得超過(guò)5%

1 與深圳某項(xiàng)目特種介質(zhì)庫(kù)的空調(diào)設(shè)計(jì)方案比較

深圳某項(xiàng)目的檔案館特種介質(zhì)庫(kù)單間面積約為330m2,層高4.2m；

庫(kù)內(nèi)溫濕度具體要求見(jiàn)表2。

表2 深圳某項(xiàng)目的特種介質(zhì)庫(kù)溫濕度要求

每間特種介質(zhì)庫(kù)選用一臺(tái)低溫恒溫恒濕空調(diào)機(jī),具體參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 深圳某項(xiàng)目的特種介質(zhì)庫(kù)恒溫恒濕機(jī)具體參數(shù)

陽(yáng)江某項(xiàng)目的檔案館特種介質(zhì)庫(kù)單間面積135m2,層高3.9m。

溫濕度具體要求見(jiàn)表4。

表4 陽(yáng)江某項(xiàng)目的特種介質(zhì)庫(kù)溫濕度要求

每間特種介質(zhì)庫(kù)選用一臺(tái)低溫恒溫恒濕空調(diào)機(jī),具體參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 陽(yáng)江某項(xiàng)目的特種介質(zhì)庫(kù)恒溫恒濕機(jī)具體參數(shù)

表6 深圳和陽(yáng)江室外氣象參數(shù)對(duì)比表

對(duì)比深圳某項(xiàng)目和陽(yáng)江某項(xiàng)目的室外參數(shù)可知,陽(yáng)江夏季室外干球溫度較深圳低,陽(yáng)江某項(xiàng)目中的特種介質(zhì)庫(kù)面積僅為深圳項(xiàng)目的50%,特種介質(zhì)庫(kù)要求的設(shè)計(jì)溫度相同,但陽(yáng)江某項(xiàng)目中選用的恒溫恒濕空調(diào)制冷量比深圳項(xiàng)目中還要大,是否在設(shè)計(jì)上有差錯(cuò)？

下面以陽(yáng)江某項(xiàng)目為例,對(duì)特種介質(zhì)庫(kù)房進(jìn)行論證：

2 陽(yáng)江某項(xiàng)目特種介質(zhì)庫(kù)空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算

由于特種介質(zhì)庫(kù)房在失電、失去冷源的情況,庫(kù)內(nèi)溫度至少可以靜態(tài)維持24 小時(shí),所以在陽(yáng)江項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)的方案是庫(kù)房外墻、內(nèi)墻、地板、頂板外側(cè)均需加一層離心玻璃保溫層,保溫層厚度為30mm,容重≧75kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.033W/m。（詳見(jiàn)圖1 外墻結(jié)構(gòu)圖）

圖1 外墻結(jié)構(gòu)圖

由圖1 計(jì)算北外墻的傳熱系數(shù)K：

由于西面隔壁房間為紙質(zhì)檔案庫(kù),空調(diào)調(diào)節(jié)后溫度為24℃,所以要計(jì)算熱負(fù)荷；

內(nèi)墻的傳熱系數(shù)：

通過(guò)某軟件計(jì)算,特種介質(zhì)庫(kù)房最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在17:00,此時(shí)房間總冷負(fù)荷為23.37KW,主要冷負(fù)荷結(jié)果見(jiàn)表7。

3 陽(yáng)江某項(xiàng)目中特種介質(zhì)庫(kù)空調(diào)方案設(shè)計(jì)

3.1 工程概述

陽(yáng)江某項(xiàng)目中檔案館特種介質(zhì)庫(kù)房位于檔案館第3 層,共2 間,每間面積135m2。相較于深圳某項(xiàng)目,每間面積縮小了近50%。

3.2 系統(tǒng)方案

深圳某項(xiàng)目和陽(yáng)江某項(xiàng)目均采用屋頂式空調(diào)機(jī)組對(duì)特種介質(zhì)庫(kù)房進(jìn)行調(diào)節(jié)的,這種機(jī)組是一種單元整體式、自帶冷源、風(fēng)冷卻的中型空調(diào)設(shè)備,其制冷、送風(fēng)、加熱、加濕、空氣凈化、電氣控制等組裝于臥式箱體內(nèi)。

恒溫恒濕機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)作是通過(guò)三個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)：制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)。

制冷劑循環(huán)系統(tǒng),蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑吸收空氣的熱量（空氣被降溫及除濕）并開(kāi)始蒸發(fā),最終制冷劑與空氣之間形成一定的溫度差,液態(tài)制冷劑完全蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài),被壓縮機(jī)吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,氣態(tài)制冷劑通過(guò)風(fēng)冷冷凝器（安裝于室外）吸收熱量,凝結(jié)成液體。通過(guò)膨脹閥（或毛細(xì)管）節(jié)流后變成低溫低壓制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器,完成制冷劑循環(huán)過(guò)程。

下面敘述幾個(gè)主要系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程。

（1）制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)是恒溫恒濕機(jī)的關(guān)鍵部分之一。制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷,機(jī)械制冷采用蒸汽壓縮式制冷,它們主要由壓縮機(jī),冷凝器,節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成。

（2）加熱系統(tǒng)：此次方案恒溫恒濕機(jī)采用電加熱系統(tǒng)。

（3）控制系統(tǒng)：溫、濕度控制是通過(guò)溫、濕度控制器,將回風(fēng)的溫濕度與用戶設(shè)定的溫濕作對(duì)比,自動(dòng)運(yùn)行壓縮機(jī)（降溫、除濕）,加濕器,電加熱（升溫）等元件,實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的自動(dòng)控制。

故障保護(hù)控制是通過(guò)壓力保護(hù)、延時(shí)器、繼電器、過(guò)載保護(hù)等相互組合達(dá)到,對(duì)壓縮機(jī),風(fēng)機(jī),加濕器等元件進(jìn)行故障保護(hù)的控制。

（4）濕度系統(tǒng)：溫度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個(gè)子系統(tǒng)。

圖2 恒溫恒濕機(jī)組制冷劑和空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖

表7 特種介質(zhì)庫(kù)主要冷負(fù)荷參數(shù)

加濕方式采用電熱式加濕法,即將水直接注入恒溫恒濕機(jī)組內(nèi)加濕。

除濕方式為機(jī)械制冷除濕。機(jī)械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下,使大于飽和含濕量的水汽凝結(jié)析出,這樣就降低了濕度。

（5）空氣循環(huán)系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)將空氣從回風(fēng)口吸入,空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器（降溫、除濕）,加濕器,電加熱器（升溫）后經(jīng)送風(fēng)口送到特種介質(zhì)庫(kù),送出的空氣與空間內(nèi)的空氣混合后回到回風(fēng)口,詳見(jiàn)圖2 恒溫恒濕機(jī)組制冷劑和空氣循環(huán)系統(tǒng)示意圖。

3.3 夏季空氣處理過(guò)程

（1）計(jì)算室內(nèi)熱濕比

經(jīng)某軟件計(jì)算得室內(nèi)冷負(fù)荷為∑Q=23.4KW,濕負(fù)荷為∑W=6.09kg/h=0.00169kg/s,恒溫恒濕機(jī)組內(nèi)空氣熱濕比為ε=∑Q/∑W=13846kJ/kg。

（2）確定送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)

過(guò)N 點(diǎn)做ε=13846 的直線與設(shè)定的φ=90%的曲線交得L'點(diǎn),取Δt0=3℃,得送風(fēng)點(diǎn)為：t0=11℃,i0=15.3kJ/kg。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,室內(nèi)狀態(tài)N 點(diǎn)參數(shù)為：干球溫度tN=14℃,

（3）求風(fēng)量：含濕量

查表得：空氣在10℃時(shí),ρ=1.24kg/m3,則G=7374m3/h。

（4）初步確認(rèn)空調(diào)機(jī)型

根據(jù)送風(fēng)量7374m3/h,選用機(jī)型HF65N,送風(fēng)量為10000m3/h,則其對(duì)應(yīng)的冷量為65.9kW,所以在方案設(shè)計(jì)上是正確的。

此次空氣處理過(guò)程在焓濕圖上處理過(guò)程如圖3 所示。

圖3 夏季空氣處理過(guò)程焓濕圖

其空氣處理過(guò)程：將室內(nèi)、外混合狀態(tài)C 的空氣經(jīng)空氣冷卻器冷卻減濕至L 點(diǎn)（L 點(diǎn)稱機(jī)器露點(diǎn),它一般位于φ=90%～95%線上）,再?gòu)腖 加熱到O 點(diǎn),然后送入房間,吸收房間的余熱和余濕后變?yōu)槭覂?nèi)狀態(tài)N,一部分室內(nèi)排氣直接排到室外,另一部分再回到空調(diào)室內(nèi)和新風(fēng)混合。

表8 夏季空氣處理過(guò)程各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)

由于陽(yáng)江市于回歸線以南,屬亞熱帶氣候,氣候溫和,恒溫恒濕機(jī)組在冬季足以滿足特種介質(zhì)庫(kù)的供熱要求,所以在此不再做冬季空氣處理分析。

4 結(jié)論

特種介質(zhì)庫(kù)房?jī)?nèi)需要保證24 小時(shí)恒溫恒濕,在投資和機(jī)組性能方面進(jìn)行方案必選,選擇直膨式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組,機(jī)組內(nèi)設(shè)置2 個(gè)表冷器,主要用于融霜時(shí)候進(jìn)行切換,并設(shè)計(jì)融霜盤管。在設(shè)備選型計(jì)算時(shí),主要利用送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)對(duì)制冷設(shè)備的冷卻能力及除濕能力進(jìn)行校核。恒溫恒濕項(xiàng)目的溫度和精度要求對(duì)投資成本及運(yùn)行費(fèi)用有極大的影響,送風(fēng)溫度要求越低,空調(diào)送風(fēng)量就越大,相應(yīng)地空調(diào)制冷量就越大,加濕器及加熱器的容量也越大,投資成本及運(yùn)行費(fèi)用將大幅上升。