某檔案館特種介質庫空調系統設計

袁正軍

（中鐵隧道勘察設計研究院有限公司,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庫中,為了有利于其中資料文件的儲存,需要設置恒溫恒濕空調系統對其溫濕度進行調節。

根據《檔案館建筑設計規范》JGJ25-2010 有關規定,各檔案庫房溫濕度要求如下：

表1 檔案館存放介質溫濕度要求

在檔案館建筑設計規范4.2.13 中：母片庫不得設外窗。

由于特種介質庫不設外窗,房間防火則需要設置風機強排,以達到防火規范的要求。

在DA/T 15-1995《磁性載體檔案管理與保護規范》7.2 貯存中明確規定：

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

1 與深圳某項目特種介質庫的空調設計方案比較

深圳某項目的檔案館特種介質庫單間面積約為330m2,層高4.2m；

庫內溫濕度具體要求見表2。

表2 深圳某項目的特種介質庫溫濕度要求

每間特種介質庫選用一臺低溫恒溫恒濕空調機,具體參數見表3。

表3 深圳某項目的特種介質庫恒溫恒濕機具體參數

陽江某項目的檔案館特種介質庫單間面積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庫溫濕度要求

每間特種介質庫選用一臺低溫恒溫恒濕空調機,具體參數見表5。

表5 陽江某項目的特種介質庫恒溫恒濕機具體參數

表6 深圳和陽江室外氣象參數對比表

對比深圳某項目和陽江某項目的室外參數可知,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庫面積僅為深圳項目的50%,特種介質庫要求的設計溫度相同,但陽江某項目中選用的恒溫恒濕空調制冷量比深圳項目中還要大,是否在設計上有差錯？

下面以陽江某項目為例,對特種介質庫房進行論證：

2 陽江某項目特種介質庫空調冷負荷計算

由于特種介質庫房在失電、失去冷源的情況,庫內溫度至少可以靜態維持24 小時,所以在陽江項目中,設計的方案是庫房外墻、內墻、地板、頂板外側均需加一層離心玻璃保溫層,保溫層厚度為30mm,容重≧75kg/m3,導熱系數為0.033W/m。（詳見圖1 外墻結構圖）

圖1 外墻結構圖

由圖1 計算北外墻的傳熱系數K：

由于西面隔壁房間為紙質檔案庫,空調調節后溫度為24℃,所以要計算熱負荷；

內墻的傳熱系數：

通過某軟件計算,特種介質庫房最大冷負荷出現在17:00,此時房間總冷負荷為23.37KW,主要冷負荷結果見表7。

3 陽江某項目中特種介質庫空調方案設計

3.1 工程概述

陽江某項目中檔案館特種介質庫房位于檔案館第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 系統方案

深圳某項目和陽江某項目均采用屋頂式空調機組對特種介質庫房進行調節的,這種機組是一種單元整體式、自帶冷源、風冷卻的中型空調設備,其制冷、送風、加熱、加濕、空氣凈化、電氣控制等組裝于臥式箱體內。

恒溫恒濕機系統的運作是通過三個相互聯系的系統：制冷劑循環系統、空氣循環系統、電氣自控系統。

制冷劑循環系統,蒸發器中的液態制冷劑吸收空氣的熱量（空氣被降溫及除濕）并開始蒸發,最終制冷劑與空氣之間形成一定的溫度差,液態制冷劑完全蒸發變為氣態,被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,氣態制冷劑通過風冷冷凝器（安裝于室外）吸收熱量,凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管）節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器,完成制冷劑循環過程。

下面敘述幾個主要系統的工作原理和工作過程。

（1）制冷系統：制冷系統是恒溫恒濕機的關鍵部分之一。制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷,機械制冷采用蒸汽壓縮式制冷,它們主要由壓縮機,冷凝器,節流機構和蒸發器組成。

（2）加熱系統：此次方案恒溫恒濕機采用電加熱系統。

（3）控制系統：溫、濕度控制是通過溫、濕度控制器,將回風的溫濕度與用戶設定的溫濕作對比,自動運行壓縮機（降溫、除濕）,加濕器,電加熱（升溫）等元件,實現恒溫恒濕的自動控制。

故障保護控制是通過壓力保護、延時器、繼電器、過載保護等相互組合達到,對壓縮機,風機,加濕器等元件進行故障保護的控制。

（4）濕度系統：溫度系統分為加濕和除濕兩個子系統。

圖2 恒溫恒濕機組制冷劑和空氣循環系統示意圖

表7 特種介質庫主要冷負荷參數

加濕方式采用電熱式加濕法,即將水直接注入恒溫恒濕機組內加濕。

除濕方式為機械制冷除濕。機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析出,這樣就降低了濕度。

（5）空氣循環系統：風機負責將空氣從回風口吸入,空氣經過蒸發器（降溫、除濕）,加濕器,電加熱器（升溫）后經送風口送到特種介質庫,送出的空氣與空間內的空氣混合后回到回風口,詳見圖2 恒溫恒濕機組制冷劑和空氣循環系統示意圖。

3.3 夏季空氣處理過程

（1）計算室內熱濕比

經某軟件計算得室內冷負荷為∑Q=23.4KW,濕負荷為∑W=6.09kg/h=0.00169kg/s,恒溫恒濕機組內空氣熱濕比為ε=∑Q/∑W=13846kJ/kg。

（2）確定送風狀態點

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

根據設計要求,室內狀態N 點參數為：干球溫度tN=14℃,

（3）求風量：含濕量

查表得：空氣在10℃時,ρ=1.24kg/m3,則G=7374m3/h。

（4）初步確認空調機型

根據送風量7374m3/h,選用機型HF65N,送風量為10000m3/h,則其對應的冷量為65.9kW,所以在方案設計上是正確的。

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、外混合狀態C 的空氣經空氣冷卻器冷卻減濕至L 點（L 點稱機器露點,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為室內狀態N,一部分室內排氣直接排到室外,另一部分再回到空調室內和新風混合。

表8 夏季空氣處理過程各狀態點參數

由于陽江市于回歸線以南,屬亞熱帶氣候,氣候溫和,恒溫恒濕機組在冬季足以滿足特種介質庫的供熱要求,所以在此不再做冬季空氣處理分析。

4 結論

特種介質庫房內需要保證24 小時恒溫恒濕,在投資和機組性能方面進行方案必選,選擇直膨式恒溫恒濕空調機組,機組內設置2 個表冷器,主要用于融霜時候進行切換,并設計融霜盤管。在設備選型計算時,主要利用送風狀態點對制冷設備的冷卻能力及除濕能力進行校核。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,送風溫度要求越低,空調送風量就越大,相應地空調制冷量就越大,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。