冷熱源和水系統(tǒng)在圖書館暖通工程中的應(yīng)用

1、冷熱源和水系統(tǒng)在圖書館暖通工程中的應(yīng)用    冷熱源和水系統(tǒng)在圖書館暖通工程中的應(yīng)用 摘要介紹了該工程的空調(diào)冷熱源系統(tǒng)和水系統(tǒng)的設(shè)計,模擬了中庭分層空調(diào)和閱覽室地板送風(fēng)的室內(nèi)溫度場、速度場和氣流組織,論文范文根據(jù)模擬結(jié)果確定了中庭冬、夏季的送風(fēng)溫度和夏季的冷負(fù)荷。 關(guān)鍵詞圖書館 空調(diào) 模擬 地板送風(fēng)系統(tǒng) AbstractPresents the design of cold and heat source system and water system in this building.Simulates the indoo

2、r air temperature field, air velocity field and air distribution for the atrium with stratifiedair conditioning system and the reading room with under-floor air distribution system. Determines the supplyair temperature of the atrium in summer and winter and the cooling load of the atrium in summer.K

3、eywordslibrary, air conditioning, simulation, under-floor air distribution system 1工程概況該圖書館總建筑面積80 538 m2,地上5層,地下3層,建筑高度27 m,為一類高層公共建筑。地下2層和地下3層主要為密集書庫和設(shè)備機(jī)房,地下1層主要為數(shù)字圖書館用網(wǎng)絡(luò)管理中心、數(shù)據(jù)資源儲藏管理中心及四庫全書庫區(qū)和報紙、期刊中轉(zhuǎn)庫, 15層主要為各類閱覽室,建筑核心區(qū)域有一高約31 m的大中庭,如圖1所示。 2冷熱源和水系統(tǒng)本工程和原圖書館舊館合用冷源,制冷站單建。共設(shè)4 676 kW(1 330 r

4、t)和2 408 kW(685 rt)的離心式冷水機(jī)組各2臺,冷水進(jìn)出水溫度為6/11。因本工程和原圖書館舊館的冷水環(huán)路的阻力相差較大,故冷水系統(tǒng)采用二次泵系統(tǒng),二圖1大中庭全景次泵根據(jù)供回水末端的壓差進(jìn)行變頻控制。本工程的鍋爐房單建(二期獨(dú)用),設(shè)置2臺2 800 kW的真空鍋爐,提供60/50的空調(diào)熱水,熱水泵也實(shí)行變頻控制。 3空調(diào)設(shè)計圖書館內(nèi)部多為書庫、閱覽室等,房間面積較大,故一般均采用全空氣定風(fēng)量系統(tǒng)或全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)(靠外墻的衛(wèi)生間設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管,主要是出 于冬季夜間的防凍考慮,此外電梯廳也設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管)。為建筑物外區(qū)服務(wù)的空調(diào)系統(tǒng)在過渡季及為建筑物內(nèi)區(qū)服務(wù)的空調(diào)系統(tǒng)在過

5、渡季和冬季可以調(diào)節(jié)新風(fēng)量進(jìn)行“免費(fèi)冷卻”。此外,為維持室內(nèi)適當(dāng)正壓值,相應(yīng)地設(shè)計了空調(diào)季和過渡季用的排風(fēng)機(jī)。3.1大中庭送風(fēng)溫度選擇和CFD模擬大中庭從地下1層地上3層均有使用層面,應(yīng)設(shè)空調(diào),4,5層無使用層面,故不設(shè)空調(diào)。初步設(shè)計時地下1層地上2層擬采用噴口送風(fēng),3層采用地板送風(fēng)。在考慮了分層空調(diào)的因素后,對全室空調(diào)冷負(fù)荷進(jìn)行了一定的折減。各層空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度如下:地下1層為15.5,1層和2層為17.5,3層為21。為了驗(yàn)證各層送風(fēng)溫度的合理性,進(jìn)行了CFD模擬,模擬結(jié)果見圖2。從圖2可以看出,中庭下部地下1層和1層的房間溫度偏低,約為1921。于是對送風(fēng)方式和送風(fēng)溫度進(jìn)行了調(diào)整,改為格

6、柵風(fēng)口送風(fēng),重新模擬時的送風(fēng)溫度如下:地下1層為17,1層和2層為19,3層為21,模擬結(jié)果如圖3所示。可以看出,3層以下使用層面的溫度約為2425,且在室內(nèi)形成了穩(wěn)定的溫度分層,貼近大玻璃頂?shù)臏囟冗_(dá)31。進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析表明,工作區(qū)的空調(diào)冷負(fù)荷約為全室未折減時空調(diào)冷負(fù)荷的63%,說明了分層空調(diào)的節(jié)能性。大中庭基本處于建筑的內(nèi)區(qū),僅有大玻璃頂與室外接觸,對中庭下部使用層面冬季時應(yīng)送冷風(fēng)還是熱風(fēng)很難判斷。初步設(shè)計認(rèn)為其使用層面為內(nèi)區(qū),冬季應(yīng)按夏季的送風(fēng)參數(shù)送風(fēng),但CFD模擬的結(jié)果如圖4所示,室內(nèi)溫度偏低,約為17左右。因此決定冬季按外區(qū)系統(tǒng)設(shè)計,提高送風(fēng)溫度,將地下1層地上3層各系統(tǒng)的送風(fēng)溫度調(diào)

7、整到2122,模擬結(jié)果如圖5所示,室溫基本在20左右,未出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象。分析認(rèn)為這主要是由于中庭中部的熱空氣上升到大玻璃頂被冷卻后沿中庭四周下沉,形成了自然對流,使室內(nèi)空氣溫度趨于均勻。模擬實(shí)驗(yàn)也表明,玻璃頂(其傳熱系數(shù)為2.2 W/(m2·K)沒有出現(xiàn)表面結(jié)露現(xiàn)象。 大中庭基本處于建筑的內(nèi)區(qū),僅有大玻璃頂與室外接觸,對中庭下部使用層面冬季時應(yīng)送冷風(fēng)還是熱風(fēng)很難判斷。初步設(shè)計認(rèn)為其使用層面為內(nèi)區(qū),冬季應(yīng)按夏季的送風(fēng)參數(shù)送風(fēng),但CFD模擬的結(jié)果如圖4所示,室內(nèi)溫度偏低,約為17左右。因此決定冬季按外區(qū)系統(tǒng)設(shè)計,提高送風(fēng)溫度,將地下1層地上3層各系統(tǒng)的送風(fēng)溫度調(diào)整到2122,模擬結(jié)果如

8、圖5所示,室溫基本在20左右,未出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象。分析認(rèn)為這主要是由于中庭中部的熱空氣上升到大玻璃頂被冷卻后沿中庭四周下沉,形成了自然對流,使室內(nèi)空氣溫度趨于均勻。模擬實(shí)驗(yàn)也表明,玻璃頂(其傳熱系數(shù)為2.2 W/(m2·K)沒有出現(xiàn)表面結(jié)露現(xiàn)象。 3.2閱覽室地板送風(fēng)3層層高為8.8 m,其中閱覽區(qū)域面積約為3 200 m2?？紤]到系統(tǒng)節(jié)能與熱舒適性,空調(diào)采用地板送風(fēng)。位于地下室?guī)в懈咧行н^濾器的組合式空調(diào)箱通過送風(fēng)管道將處理后的空氣送入3層地板下。3.2.1送風(fēng)溫度選擇與溫度場閱覽室夏季設(shè)計溫度為26。由于閱覽時人體的姿態(tài)是坐姿,頭部離地面較近,故要求地面風(fēng)口的送風(fēng)溫度較高。以某閱

9、覽室為例,該閱覽室的計算冷負(fù)荷為22 kW,一次風(fēng)送風(fēng)量計算公式為 式中L1為一次風(fēng)計算送風(fēng)量,m3/s;Q為室內(nèi)冷負(fù)荷,kW;為空氣密度,取1.2 kg/m3;h為送風(fēng)比焓差,kJ/kg。若從減少空調(diào)器送風(fēng)量的角度出發(fā),取h=10.1 kJ/kg,送風(fēng)溫差t=8.3,送風(fēng)量L1=1.8 m3/s(6 480 m3/h),空調(diào)器的送風(fēng)溫度t1=17.7。如按此溫度直接送入室內(nèi),會給讀者造成冷感。因此,設(shè)計采用帶混風(fēng)的地板送風(fēng)裝置,使溫度較低的一次風(fēng)(空調(diào)器送風(fēng))與室內(nèi)二次風(fēng)(室內(nèi)空氣)混合。如按PMV-PPD指標(biāo),末端裝置的送風(fēng)溫度ts可取21;如按下送風(fēng)舒適性研究結(jié)果,人體腳到頭部的溫差不大于3,則送