某檔案館特種介質(zhì)庫空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

袁正軍

（中鐵隧道勘察設(shè)計研究院有限公司,廣東 廣州511458）

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

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

表1 檔案館存放介質(zhì)溫濕度要求

在檔案館建筑設(shè)計規(guī)范4.2.13 中：母片庫不得設(shè)外窗。

由于特種介質(zhì)庫不設(shè)外窗,房間防火則需要設(shè)置風(fēng)機(jī)強排,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：

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

1 與深圳某項目特種介質(zhì)庫的空調(diào)設(shè)計方案比較

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

庫內(nèi)溫濕度具體要求見表2。

表2 深圳某項目的特種介質(zhì)庫溫濕度要求

每間特種介質(zhì)庫選用一臺低溫恒溫恒濕空調(diào)機(jī),具體參數(shù)見表3。

表3 深圳某項目的特種介質(zhì)庫恒溫恒濕機(jī)具體參數(shù)

陽江某項目的檔案館特種介質(zhì)庫單間面積135m2,層高3.9m。

溫濕度具體要求見表4。

表4 陽江某項目的特種介質(zhì)庫溫濕度要求

每間特種介質(zhì)庫選用一臺低溫恒溫恒濕空調(diào)機(jī),具體參數(shù)見表5。

表5 陽江某項目的特種介質(zhì)庫恒溫恒濕機(jī)具體參數(shù)

表6 深圳和陽江室外氣象參數(shù)對比表

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

下面以陽江某項目為例,對特種介質(zhì)庫房進(jìn)行論證：

2 陽江某項目特種介質(zhì)庫空調(diào)冷負(fù)荷計算

由于特種介質(zhì)庫房在失電、失去冷源的情況,庫內(nèi)溫度至少可以靜態(tài)維持24 小時,所以在陽江項目中,設(shè)計的方案是庫房外墻、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。（詳見圖1 外墻結(jié)構(gòu)圖）

圖1 外墻結(jié)構(gòu)圖

由圖1 計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,空調(diào)調(diào)節(jié)后溫度為24℃,所以要計算熱負(fù)荷；

內(nèi)墻的傳熱系數(shù)：

通過某軟件計算,特種介質(zhì)庫房最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在17:00,此時房間總冷負(fù)荷為23.37KW,主要冷負(fù)荷結(jié)果見表7。

3 陽江某項目中特種介質(zhì)庫空調(diào)方案設(shè)計

3.1 工程概述

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

3.2 系統(tǒng)方案

深圳某項目和陽江某項目均采用屋頂式空調(diào)機(jī)組對特種介質(zhì)庫房進(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)的運作是通過三個相互聯(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)制冷劑通過風(fēng)冷冷凝器（安裝于室外）吸收熱量,凝結(jié)成液體。通過膨脹閥（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)過程。

下面敘述幾個主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程。

（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)定的溫濕作對比,自動運行壓縮機(jī)（降溫、除濕）,加濕器,電加熱（升溫）等元件,實現(xiàn)恒溫恒濕的自動控制。

故障保護(hù)控制是通過壓力保護(hù)、延時器、繼電器、過載保護(hù)等相互組合達(dá)到,對壓縮機(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,送出的空氣與空間內(nèi)的空氣混合后回到回風(fēng)口,詳見圖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 夏季空氣處理過程

（1）計算室內(nèi)熱濕比

經(jīng)某軟件計算得室內(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

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

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

（3）求風(fēng)量：含濕量

查表得：空氣在10℃時,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,則其對應(yīng)的冷量為65.9kW,所以在方案設(shè)計上是正確的。

此次空氣處理過程在焓濕圖上處理過程如圖3 所示。

圖3 夏季空氣處理過程焓濕圖

其空氣處理過程：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（L 點稱機(jī)器露點,它一般位于φ=90%～95%線上）,再從L 加熱到O 點,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 夏季空氣處理過程各狀態(tài)點參數(shù)

由于陽江市于回歸線以南,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)庫房內(nèi)需要保證24 小時恒溫恒濕,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 個表冷器,主要用于融霜時候進(jìn)行切換,并設(shè)計融霜盤管。在設(shè)備選型計算時,主要利用送風(fēng)狀態(tài)點對制冷設(shè)備的冷卻能力及除濕能力進(jìn)行校核。恒溫恒濕項目的溫度和精度要求對投資成本及運行費用有極大的影響,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,投資成本及運行費用將大幅上升。