企業檔案館空調系統提升改造設計

杜建偉 王 濤

(1.黃河勘測規劃設計研究院有限公司,河南 鄭州 450003； 2.鄭州肯同商業管理集團有限公司,河南 鄭州 450001)

1 系統概況

該檔案館為科技型企業自建檔案館，始建于2003年，建筑面積為3 424 m2，庫房面積約為1 300 m2，框架結構，主要包括設備用房、辦公室、閱覽室以及檔案庫房，其中4層，5層為檔案庫房。夏季設計冷負荷為188 kW，冬季設計熱負荷為160 kW。

檔案館空調系統設計各層均采用一次回風全空氣調節方式，與院區北側科研大樓合用冷熱源，冷源為電制冷機組，熱源為市政供熱。

室內設計溫度：辦公部分冬季18 ℃～20 ℃左右，夏季26 ℃～28 ℃左右；庫房部分冬季15 ℃～17 ℃左右，夏季22 ℃～24 ℃左右。

2 運行分析

2.1 運行中的問題

檔案館空調系統自安裝完成投入使用以來，一直未能完全滿足設計要求，達到合理調節室內溫濕度的狀況。期間分別于2006年增設了二次增壓水泵，并于2015年隨科研大樓制冷機改造工程對檔案館室外管道進行了更換。局部調整后，雖然檔案館冬夏季溫濕度均有所調整，但無法完全達到管理和運行要求。

尤其在2009年該檔案館成功晉升國家一級檔案目標管理單位，這樣對檔案館空調系統運行提出了更高的要求。

檔案館室內外詳細的室內溫度記錄及氣象參數如下，其中室內溫度由檔案館提供，室外氣象參數根據鄭州市歷史氣象數據庫查詢得到：

1)夏季室內外溫度記錄見表1。

表1 夏季室內外溫度記錄

2)冬季室內外溫度記錄見表2。

從以上兩個年度冬夏兩季的檔案庫溫度可以看出，在2015年對檔案館室外空調管道更換后，檔案館庫房的冬夏季室內溫濕度均有一定的改善。雖然辦公用房在近年沒有專門的溫度記錄，但從庫房改善的趨勢以及管理人員的回饋來看，冬季辦公和檔案用房基本可以滿足要求，不過夏季庫房與國家標準JGJ 25—2010檔案館建筑設計規范中要求的14 ℃～24 ℃溫度仍有一定的差距。

表2 冬季室內外溫度記錄

同時檔案館管理人員普遍反映1層，2層辦公區域在連續的桑拿天夏季室內溫度較高，且與科研大樓、博士后樓環境存在較大差別。

2.2 問題分析

通過對檔案館冷熱負荷的校核計算以及實測數據的深入分析，夏季溫度偏高以及與企業其他建筑如科研大樓、博士后樓冷熱不均，主要考慮存在以下幾點因素：

1)所考察年份平均溫度均為新中國歷史最高值。根據中國氣象局2017年9月1日所公布的 2017年夏季全國天氣氣候特征，2016年、2017年、2013年夏季平均氣溫為1961年以來的第一高和第二高，其中2016年夏季平均氣溫為21.8 ℃，2017年和2013年并列為第二高，平均氣溫為21.7 ℃。因此在該類年份里，由于持續的高溫會導致空調系統處理效果下降。

2)檔案館與科研大樓空調水系統水力設計基準值不一致。經核算，檔案館空調系統共需水量約為40 m3/h，所選供水主管徑為DN80，比摩阻760 Pa，流速為2.18 m/s；科研大樓空調系統共需水量約為600 m3/h，所選供水主管徑為DN350。比摩阻僅81 Pa，流速為1.66 m/s。同時兩者空調水系統中各分系統主管道及末端設備供水支管所選定標準也存有一定的差異，而主、支管道這種差異必然導致各系統環路之間冷熱量分配出現差異。

3)末端空氣處理設備出力下降，且送風溫度偏高和送風量偏小。該檔案館與科研大樓、博士后樓所配置的設備容量有一定的差距。以實際運行效果較好的科研大樓5樓A座為例，空調面積共計約350 m2，裝修后吊頂下層高2.6 m，選定空氣處理末端為10 000 m3/h風量，換氣次數達10次/h，相比較檔案館辦公區僅為5次/h，庫房僅為3次/h，故兩者實際運行后出現很大的差別，且無法完全滿足檔案庫房的換氣次數要求。

3 提升改造方案

綜合現有可能性、經濟性及空調運行技術的可行性，提出以下整改措施來進一步完善、改進檔案館空調系統。

3.1 依據國家一級檔案管理要求重新配置空調機組

按照檔案館圍護結構及內部負荷組成，重新核算了冬夏季空調冷熱負荷，其結果為夏季設計冷負荷為166 kW，冬季設計熱負荷為190 kW，基本與原設計一致。

根據最新的JGJ 25—2010檔案館建筑設計規范和檔案館各功能房間的控制要求，辦公用房和庫房送風溫差分別按8 ℃和6 ℃計算送風量，夏季室內溫度分別為26 ℃和23 ℃。

按此標準，核算后各層空氣處理機參數調整見表3。

表3 核算后各層空氣處理機參數調整

3.2 根據現有風管風口和換氣次數復核新配置機組

在保證效果和盡可能不改造室內風管的前提下，風機風量不僅應滿足空氣處理的要求，還應滿足各區域現有風管、風口的送風要求。

各區域風管和風口復核情況見表4。

表4 各區域風管和風口復核情況

同時為確保各層功能房間的空調效果，進一步復核各區域的換氣次數，確保通風換氣效率。

各區域換氣次數復核情況見表5。

表5 各區域換氣次數復核情況

3.3 根據新配置機組調整機房內空調水系統

對各層空調機組調整后相對應需要同步增大機組所連接的空調水管道，包括立管和各機組支管。調整情況如下：總立管主管：DN150；地下1層機組：DN100；3層，4層機組：DN70；同時需要更換對應的閥門和管件。

4 建議和注意事項

根據現有的條件及技術可能性，提出了多種改造措施，但還有一些其他方面的建議和注意事項在實施中予以考慮：

1)由于電氣配置與設計有較大差別，在改造實施前應復核空調動力的總進線和各層的供電線路能否滿足要求。

2)各層空調機組在采購前均應確定能夠滿足現場的安裝尺寸(包括長、寬、高)要求。

3)改造中應對所有空調風管進行清洗，從而進一步確保室內空調效果。