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一、课题背景及意义 随着经济的快速发展，人们在物质生活得到满足之余，也开始追求精神生活的质量，各地逐渐出现很多大型文化类建筑，艺术馆就是该类建筑的典型代表。 作为艺术文化的象征所在，艺术馆主要用于展示以美术为主、影音为辅的艺术作品，因此艺术馆一般建筑规模较大，且对室内环境都有着较为严格的要求。艺术馆需要营造安静舒适的室内环境，不同功能的房间还可能会有着特殊要求，比如美术作品展厅还需要严格控制室内空气温湿度，以保证画作得到良好保存，因此整体需要考虑恒温恒湿设计、气流组织形式设计、消声减振措施等，故相较于一般公共建筑而言，艺术馆的暖通空调系统在进行设计时需要考虑的问题更为繁杂。[1]~[2] 本课题是以美术为主，兼有音乐、影视、培训等为一体的综合艺术中心，房间类型以及功能较多，画库、展厅、培训室、咖啡厅等不同房间对室内空气温湿度、送风要求都有着不同的标准。课题要求除设计合适的而空调系统作为建筑中的用能大户，在满足室内环境要求的同时，还应考虑节能减排措施，尽可能降低运行能耗，因此本次课题旨在为该艺术馆设计一个包括防排烟、通风及空调功能的系统，并在系统功能满足该艺术馆需求的同时，尽可能达到节能减排的要求。 |
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近年来随着经济的发展，全国各地都在不断新建或扩建大型公共建筑，艺术馆也是其中的一个典型代表，而随着人们对建筑环境的要求日益严格，公共建筑内的空调系统及相关工程也面临着日新月异的变化。 在空调的冷热源选择方面，早期的常用冷源选择大多是压缩式冷水机组，如离心式、螺杆式、涡旋式等，常用热源主要就是热水或蒸汽锅炉，而随着能源结构的变化以及建筑节能理念的提出，逐渐出现了更多的冷热源技术类型，例如吸收式冷热水机组，地源、水源、空气源热泵，水、冰蓄冷技术等。因此在进行大型公共建筑的冷热源方案设计时，我们将会有更多的选择，可以根据建筑所在地的周边环境、建筑自身特点及负荷要求，确定兼具实用性与节能性的方案。 热泵是一种既可以满足夏季制冷又可以满足冬季制热的装置，其冷却端不采用冷却塔形式，而是与空气、水源、土壤等自然资源直接进行换热，仅从原理上看其实并不复杂，热泵工作时就像水泵从低水位向高水位抽水一样，制冷时从低温的末端吸收热量并向室外的高温热源排放热量，制热时则通过换向阀门的切换使得冷媒逆向流动，从室外低温热源吸热以供给室内末端维持较高的温度，总之热泵就是一种从自然环境中吸收低位热能，通过电力做功将其转换为可供使用的高位热能的装置。采用热泵系统可实现一机多用，免去了冷水机组与锅炉分开设置造成的占地面积问题以及锅炉燃烧造成的环境问题和安全隐患，并且具有节能高效的特点，如建筑所处环境允许，在进行暖通系统设置时采用热泵系统作为冷热源是值得考虑的。另外值得提出的是，空调设备的间歇性用电会导致电网负荷峰谷差较大，这种效应在大型公共建筑中就更为明显，而空调蓄冷技术具有削峰填谷、平衡电力负荷的作用，正因如此，该技术在国内外均得到快速发展，但该技术需要单设冰蓄冷系统，占地面积较大，且运行效率会降低。考虑到冰蓄冷技术只能起到夏季制冷作用，而无法在冬季进行供暖，因此目前一些工程项目尝试将热泵技术与冰蓄冷技术运用于同一空调系统，联合运行，既能够满足供暖制冷要求，又能达到削峰填谷作用。[3]~[11] 在空调系统的设计上，首先需要根据功能进行区域划分，也因此水系统和风系统将分为若干条回路。大型公共建筑的水系统主要采用两管制的冷热水共用型空调水系统，由分集水器确保每条回路能够负担对应区域的负荷要求。而大型公共建筑的空调风系统也需要根据不同区域要求进行设计，对于艺术馆而言，展览区域属于高大空间，适合集中处理空气，且为保证展品不受空调水管的影响，往往采用全空气系统，并需要保证足够的新风量和换气次数，此外还要保持展厅内微正压，以避免展品受到外来空气污染。考虑到艺术品保存的恒温恒湿要求，所选用空调机组需要有较高的温湿度控制精度，可采用热回收、电加热等方式控制处理温度，采用湿膜加湿、电极加湿器等方式控制处理适度；且为保证展厅环境足够安静，空气处理机组需选择合适的安装场合，并要采取适当的消声减振措施。画库等特殊场所需满足恒温恒湿的环境要求，但不常有人员停留，故对于新风供给不作强制要求，可采用独立的恒温恒湿空调机。而咖啡厅、贵宾室、培训室等场所人员密集，空间又不如展厅开阔，大多采用风机盘管加新风的系统形式。当然，我们在进行系统设计时还需要结合建筑空间特点以及具体区域功能进行合理选择，以保证系统能够合理运行且满足各区域负荷要求。[12]~[15] 近年来，节能减排已经成为各行各业技术发展方向上的一大趋势，而暖通空调能耗又在建筑总能耗中占据着很大的比例。因此公共建筑的暖通空调系统设计中，节能措施的采取已经成为衡量一个项目水平与质量的标准之一。为控制暖通空调本身的能耗比例，整体思路无非两种，即控制水量和控制风量。变水量系统需要用到变频调速技术，但尚未得到普及。目前国内外发展较快的变风量系统则已经在不少公共建筑中得到了应用。当总风量不变时，可通过调节末端送风装置来适应不同区域的送风变化，当系统总风量需求改变时，则通过调节空调机组的风量来适应整体的变化。此外常被提出的节能技术还有热回收系统，主要回收排风热与冷凝热，但考虑到艺术馆内需要保持微正压，故是否进行排风热回收还须进行详细计算与讨论。此外，对于大型公共建筑的全空气系统，可考虑在过渡季节采用全新风运行模式，利用过渡季节室外焓值较低且有可能低于室内的特点直接采用新风，而不需要启用空调机组，这也是一种值得应用的节能技术。[16]~[19] 我们的生活已经离不开空调，而空调发展至今，不只是满足于制冷和供暖的要求，而是需要综合建筑特点、室内环境要求、前沿技术等多方面因素，尽可能设计出舒适、多样、节能的暖通空调系统。 参考文献： [1]查万里.武汉市美术馆暖通空调设计[J].暖通空调HV＆AC，2009，39(6)：106-108. [2]刘旭.珠海艺术馆暖通空调设计[J].建筑工程技术与设计，2017，3：866. [3]和彩凤，祝健，徐东海.水源热泵与冰蓄冷空调系统联合运行的优越性及应用[J].暖通空调HV＆AC，2009，39(10):116-119. [4]张军.地表水源热泵的发展现状以及面临问题[J].制冷空调与电力机械，2007(6):73-77. [5]张晋阳，端木琳，舒海文.三工况热泵机组利用冰蓄冷进行空调运行的经济评价方法[J].制冷空调与电力机械，2004(6):57-59. [6]王宝龙，石文星，李先庭.空调蓄冷技术在我国的研究进展[J].暖通空调HV＆AC，2004(6):57-59. [7]晷立昆.关于冰蓄冷技术在空调系统中的应用[J].技术探讨，2015（3）：5-9. [8]Arif Hepbasli，Yildiz Kalinci. A review of heat pump water heating system[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1211-1229. [9]C.W. Chan，J. Ling-Chin，A.P. Roskilly. A review of chemical heat pumps，thermodynamic cycles and thermal energy storage technologies for low grade heat utilization[J]. Applied Thermal Engineering 50(2013)1257-1273. [10]Young-Jin Baik，Minsung Kim，Ki-Chang Chang，Young-Soo Lee，Ho-Sang Ra.Potential to enhance performance of seawter-source heat pump by series operation[J].Renewable Energy 65(2014)236-244. [11]刘悦，张云辉.热泵原理及其国内外发展[J].科技信息，2008，32(5)：257~258. [12]芦岩，吴永乐，王砚.天津美术馆空调系统设计探讨[J].暖通空调HV＆AC，2011，41(10)：10-14. [13]赵磊，吴玲红，虞霞，马伟骏.东方艺术中心空调设计[J].暖通空调HV＆AC，2008，38(6):46-49. [14] 刘燕军，韩亚征，路娜，徐俊杰.从大同美术馆谈美术馆空调通风设计特点[J].暖通空调HV＆AC，2015(45):81-84. [15]孟海.梅溪湖文化艺术中心艺术馆溶液调湿空调系统应用分析[J].制冷与空调，2015，15(7):59-62. [16]王振宇.论公共建筑暖通空调系统节能措施[J].建筑工程技术与设计，2015(4):2342. [17]刘世平.建筑工程项目暖通空调节能设计的相关问题[J].建材发展导向，2014(13):191-192. [18]张伟鹏.大型公共建筑空调系统节能优化措施探析[J].建筑工程技术与设计，2015(10):2087. [19]张健.建筑节能中热泵应用的分析[J].甘肃科技，2015，31(4)：128-136. |
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资料编号：[557130]
