南京江北图书馆空调系统设计

朱峥彧 邓锦良

1 南京江北新区建设工程设计施工图审查中心

2 南京长江都市建筑设计股份有限公司

南京江北图书馆定位为国家一级图书馆，集传统阅览与新媒体功能于一体，内含视听室、报告厅、会议室、书库、典藏、阅览、检索等功能分区。建成后将成为南京建筑面积最大的图书馆，江北新区新文化地标，是新区科技、人文、经济、社会发展的合作和交流载体。

1 工程概况

江北图书馆（图1），位于南京市浦口区顶山街道，石佛大街与万寿路交界处北侧，由南京市江北新区公共工程建设中心建设开发。建筑用地面积19473.8 m2，总建筑面积73696 m2，其中地上建筑面积38514 m2，地下建筑面积35182 m2。地下两层，其中地下二层局部为人防。地上八层，建筑高度45.7 m，主要功能：图书馆、媒体中心。

图1 江北图书馆效果图

2 室内设计参数

表1 室内设计计算参数

3 空调负荷汇总

表2 空调负荷汇总表

4 空调冷热源设计

1）地下一层网络机房用于放置服务器，恒温恒湿，本设计仅提供风冷室外机的放置场所。

2）采编工作区距离其它空调区较远，不便接入大系统，故单独设置多联机系统。

3）特藏书库的使用时间、设计要求等与其它区域不同，采用具备独立能源的溶液调湿机组，以保证书库温湿度能够控制在标准要求的范围内。

书库设置两台溶液调湿机组，单台机组承担大于80%的负荷，两台机组联合运行，电动风门与机组同开同关，确保备用性。

特藏书库是收藏珍善本图书、音像资料、电子出版物等重要文献资料以及对保存条件有特殊要求的图书书库，而储藏环境的温湿度，空气质量和光照条件，是影响文献保存寿命的重要因素，因此设计中需保证特藏书库的温湿度保持稳定，温度日较差不大于2 ℃，相对湿度日较差不大于5%，同时，书库还设置温湿度监测仪器，全年监测和记录温湿度的变化情况。

4）新风系统采用热泵式热回收型溶液调湿新风机组，高效、节能。

5）除网络机房、采编工作区、特藏书库之外的区域均接入空调水系统，通过板换机组接驳区域能源站的江水源热泵系统，承担空调系统负荷的78%左右。板换机组的容量，在大楼空调冷热负荷的基础上，扣除了采编区、特藏书库的负荷之外，还扣除了溶液热回收新风机组承担的新风负荷。

《南京江北新区中心区区域供冷供热技术规定》（2017 年） 载明能源站夏季空调冷水供水温度为5.5～6.0 ℃，夏季冷水回水温度为11.0～11.5 ℃。冬季空调热水供水温度为45.0～46.0 ℃，冬季热水回水温度为40.0～41.0 ℃。

能源站通过一套板换机组（HE-1）向本工程供冷供热，板换机组内含两台板换，三台变频水泵及自动控制系统，三台水泵自动轮换运行。也可一台板换、一台水泵运行。板换机组设有室外气温传感器，依据室外气温控制供热温度。

板换机组设有室外气温传感器，依据室外气温控制供热温度，供水、回水温度等参数如下：①总供热量：夏季5340 kW，冬季2852 kW。②一次侧介质：水，一次侧进出温度（夏季5.5/11 ℃，冬季46/41 ℃）。一次侧压力降70 kPa。一次侧承压能力1.6 MPa。③二次侧介质：水，二次侧进出温度（夏季12/7 ℃，冬季40/45 ℃）。二次侧压力降70 kPa。二次侧承压能力1.6 MPa。④自控模式：供冷供热自动切换。⑤水泵设计流量551 m3/h，水泵设计扬程34 m，水泵设计工况效率74.9%。⑥服务范围：B1F～8F，系统静压47.2 m，安装位置B1F。

板换机组可分解运输，通过地下室的开口或者车道进入地下室，其余风机、空气处理机组、油烟净化装置等中小型设备通过货梯、汽车坡道运输到位。

若能源站的实际运行参数发生变化，则需重新核算板换机组的交换能力。

板换机组控制流程图详见图2。

图2 板换机组控制流程图

5 空调水系统

1）空调水系统为两管制，空调水系统异程布置。

2）风机盘管各层支管管路通过压力无关型电动调节阀监测管路流量、温差，收集历史数据以确定工作饱和点，杜绝过流和小温差现象，实现节能运行。

3）空调机组依据回风温度与设定温度之间的温差来控制水流量，通过压力无关型电动两通调节阀提供稳定、精确的水量，避免小温差现象发生。

4）风机盘管供回水支管上各设不锈钢金属软接一个，铜球阀一只，回水管上均设电动两通双位阀一只，供水管上另设水过滤器一只。

5）空调器供、回水支管上各设不锈钢金属软接一只，蝶阀一只，温度计、压力表各一只，回水管上设压力无关型电动两通调节阀一只，供水管上另设水过滤器一只，冷凝水出口设水封一只。

6）空调水系统采用带有自动排气功能的闭式膨胀水箱定压补水，采用化学自动加药装置作为水处理装置，自来水作为补水水源。空调水系统图详见图3。

图3 空调水系统图

6 空调方式

1）整幢建筑的新风由设置在屋面的12 台热泵式热回收型溶液调湿新风处理机组提供，夏季降温降湿，冬季加温加湿。每两台机组与竖向总管之间均设有电动风门，此风门与机组联锁启停，因此可以实现任一台机组运行，以便节能，并确保备用性。新风机组的送风机和排风机均采用变频控制，可手动设定频率，也可依据压差自动运行。新风机组除设有板式初过滤外，溶液换热模块也有净化作用。

屋面热泵式热回收型溶液调湿新风机组，每两台机组为一个系统，共分为6 个新风系统，分别通过6 组新风立管送至各个空调区域，楼层新风、回风总管与竖向总管连接处设有定风量阀，通过再设定可灵活调整风量，方便节能运行。新风系统图详见图4。

图4 新风系统图

2）阅览区、公共空间等区域采用单风道全空气系统，新风由屋面热回收型溶液调湿新风处理机组提供，每个空调区域单独设风口，便于灵活运行。每个空调区域附近的空调机房内设置一台或两台空气处理机组，机组承担围护结构、人体散热、照明散热等除新风负荷外的所有负荷，机组变频控制，便于节能运行，也可用于控制室内噪声。

由于图书馆每层空间高度均为5 m，层高较高，故采用旋流风口顶送风，风口角度可调，在机房部位集中下侧回风，力求各个季节送风均匀，保证空调效果。

3）一层南，北门厅及二层咨询服务区，中庭天桥等区域为高大空间，采用分层空调形式，仅对空间的下部人员活动区域空调送风，以节约能量。

在设计中采用地面送风全空气系统，结合空间的特点，南门厅巧妙地利用台阶侧面作为送风口，美观实用，很好的实现了空间送风口与装潢的完美结合。而除南门厅之外的送风口则采用含过滤网的卷帘格栅风口，回风口集中布置。

4）多功能厅属于大空间，采用单风道全空气系统，送风口采用侧喷口，最大送风温差10 ℃，喷口分上下两排，上排负责远距离区域，风口中心高度为9.9 m。下排负责近距离区域，风口中心高度为8.4 m，回风口集中布置在多功能厅底部，有效地保证了多功能厅的空调效果。喷口安装示意图详见图5。

图5 喷口安装示意图

5）小空间场合采用风机盘管加新风系统，商铺采用风机盘管加新风，新风通过定风量阀来提供稳定的风量。

6）采编工作区采用变频多联机系统，室内机采用四出风卡嵌机。

7）特藏书库位于建筑的7 层，空调送风和回风由8层屋面空调机房的两台HVA-I-06-EF-0.6 溶液调湿机组提供。机组送风量为6000 m3/h，新风量为600 m3/h，制冷量35 kW，除湿量20 kg/h，制热量20 kW，电热功率20 kW，加湿量4 kg/h，风机配变频器。特藏书库采用顶送顶回的形式，送风经24 只TDF-R-600 圆形旋流风口均匀送至书库每个角落，回风通过集中设置的四只卷帘格栅风口（含金属过滤网）送回至机组。

7 监测控制及能耗计量系统

本工程设置数字化自动化控制系统来统一协调空调通风系统及设备运行，以实现高效、节能、便捷的运行效果。空调自动控制可以纳入BA 系统，实现在BA 平台上的综合运行管理。主要设备控制和系统控制要求如下：

1）风机盘管：风机盘管回水管上均设电动两通双位阀，依据带有三速开关的温度控制器自动控制阀门的启停。

2）热泵式热回收型溶液调湿新风机组：远程启停、定时启停。依据压差自动调整风机频率。依据设定值自动调整送风状态。切除故障机组，关闭其相应的电动风阀。

3）特藏书库溶液机组：定时切换主运行机组。依据压差自动调整风机频率。依据设定值自动调整送风状态。切除故障机组，关闭其相应的电动风阀。

4）柜式空调机组：依据回风温度控制压力无关型电动调节阀调节冷（热）水流量。新风入口处电动风门与机组联锁，同时开和关。

5）板式换热机组：依据二次水出水温度控制一次侧冷（热）水流量。依据二次水回水压力，变频自动调节循环水泵的流量。

6）其他重要设备的启停控制、故障报警和状态显示：重要的通风机。重要的电动风阀、电动定风量阀。水系统中水处理装置、加药装置、主要的电动水阀。空调供暖循环水泵。

7）空调水系统：板换机组二次侧采用变频控制，依据系统压差进行转速调节，同时依据变频水泵的最小流量设置压差旁通阀。当任一水泵故障时，备用水泵自动加入运转。各水泵均接入运行，并平均各台水泵的实际运转时间。

8）多联机系统：多联机系统具有完整的自动控制系统，室内机可分别控制温度和开启方式，该系统也可接入BA 系统，以监测该系统的运行。

9）能耗计量系统：地下一层计量室设有本项目的空调冷热量计量系统，其数据用于与能源站的经济结算。空调系统的补水设置水表。

8 冷热源，输配系统，末端设备节能控制及运行模式

1）输配系统控制方式和运行模式:水系统采用变频调速变流量加压差旁通系统。

2）全空气空调系统最大可调新风比大于50%。

3）末端设备控制方式：风机盘管设温控器，提供冷/热选择开关，三段变速及开关控制，根据室内温度控制冷/热水阀的开关，实现各空调房间的独立控制。单风机空调机组，根据室内温度控制冷/热水阀的开度，实现各空调房间的温度稳定。

4）地下车库设置CO 浓度监控。

5）设有全空气空调系统的人员密集场所设置CO2浓度监控。

9 结语

图书馆建筑除了传统的馆藏、阅览功能外，还有诸如餐饮、新媒体等新的功能，暖通空调系统需根据其特点相应设置。特藏书库及其阅览室，其恒温恒湿系统与一般意义上的恒温恒湿有所区别，应合理划分空调系统，选择恰当的温湿度。