顧 奇 峰

(東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

1 工程概況

南京市檔案館、方志館位于河西新城區(qū)中部地區(qū)，南鄰夢都大街和奧體中心，西鄰樂山路和地鐵松花江路站。按照副省級(jí)一類檔案館標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，館藏檔案數(shù)量200萬卷以上，屬于甲級(jí)檔案館。地上9層，地下2層，總建筑面積40 312 m2，其中地面以上建筑面積26 882 m2，地下建筑面積13 430 m2(含消防水池)。地上由展廳、閱覽、檔案庫房、方志資料庫、辦公、技術(shù)處理用房等組成， 地下1層為展廳、報(bào)告廳，局部設(shè)有非機(jī)動(dòng)車停車庫，地下2層平時(shí)為汽車庫、設(shè)備用房和員工食堂，食堂，戰(zhàn)時(shí)汽車庫部分為二等人員掩蔽所。建筑總高度38.70 m(含室內(nèi)外高差0.60 m)，屬于一類高層建筑(見圖1)。

2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

3 空調(diào)冷熱源的選擇

1)根據(jù)本項(xiàng)目建議書的要求及響應(yīng)國家“節(jié)能環(huán)保減排”的政策號(hào)召，從節(jié)能、環(huán)保、低碳等方面綜合考慮，本工程決定采用地源熱泵冷熱水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。但根據(jù)附近土壤熱工情況及用地情況,本工程埋管用地面積僅限在建筑物地下2層建筑主體范圍內(nèi)，約7 000 m2，遠(yuǎn)不能滿足本建筑全部冷熱負(fù)荷的要求，可埋管數(shù)量有限，這就要合理劃分可以利用地源熱泵機(jī)組作為冷熱源的空調(diào)區(qū)域。根據(jù)詳細(xì)計(jì)算，本工程冷熱負(fù)荷見表2。

2)因檔案庫區(qū)需要滿足全年24 h不間斷恒溫恒濕要求，使用時(shí)間與其他區(qū)域不一致，根據(jù)表2情況，最終選定地下2層空調(diào)區(qū)域、地下1層～地上2層公共區(qū)域及地上7層～9層辦公、技術(shù)用房室內(nèi)空調(diào)冷熱負(fù)荷由地源熱泵機(jī)組負(fù)擔(dān)。

表2 空調(diào)冷熱負(fù)荷匯總表

3)根據(jù)土壤熱工測試報(bào)告，本工程擬采用高密度HDPE100型DN25雙U型管土壤換熱器，夏季平均每米井深換熱量為53 W,冬季平均每米井深換熱量為40 W。根據(jù)計(jì)算，本工程土壤換熱器有效孔深為100 m，孔徑150 mm，平均間距4.5 m，地下?lián)Q熱器內(nèi)流體介質(zhì)為水，因埋管面積有限，本工程按冬季空調(diào)熱負(fù)荷設(shè)計(jì)地埋管，總計(jì)鉆井井位數(shù)量305個(gè)(實(shí)際鉆井井位數(shù)量320個(gè))。同時(shí)，在典型區(qū)域設(shè)置土壤測溫井5口，監(jiān)測土壤溫升。地下?lián)Q熱器大樣圖見圖2。

4)為了使地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)長期利用地?zé)嵩吹哪康?，使土壤每年的取熱和放熱總量達(dá)到平衡，并綜合投資與運(yùn)行費(fèi)用最節(jié)省，擬采用地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)，本工程設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)螺桿式地源熱泵機(jī)組(額定工況下單機(jī)制冷量為：769 kW(7 ℃/12 ℃)，額定制熱量為：759 kW(45 ℃/40 ℃)加一臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組(額定工況單機(jī)制冷量為879.5 kW)的冷熱源型式，冷水機(jī)組配置一臺(tái)200 m3/h開式冷卻塔，冷卻水溫度為：32 ℃/37 ℃，冷卻塔置于室外地面。

4 檔案庫區(qū)空調(diào)形式的選擇

1)檔案庫房溫濕度要求。本工程3層～7層檔案庫房按照副省級(jí)甲級(jí)檔案庫標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對(duì)庫區(qū)要求恒溫恒濕，每晝夜波動(dòng)幅度要求溫度不得大于±2 ℃、相對(duì)濕度不得大于±5%，特別是母片庫，更要求常年保持在(14±1)℃，濕度在(40±5)%這種低溫低濕環(huán)境，且無法再利用地源熱泵系統(tǒng)作為空調(diào)的冷熱源。

2)檔案庫房空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)。建筑功能主要為貯藏，室內(nèi)人數(shù)少，建筑空間多為內(nèi)區(qū)或僅極少量的外窗，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量小，顯熱冷負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，新風(fēng)需求少，房間更重視濕度的控制。若采用傳統(tǒng)的風(fēng)冷型恒溫恒濕機(jī)組，存在室外機(jī)難以找到合適位置，為保證空調(diào)精度和冬季制熱、加濕的需要，需配置大功率電加熱、電加濕等不節(jié)能的情況。而要實(shí)現(xiàn)母片庫這種低溫低濕的環(huán)境，必須通過蒸發(fā)器先對(duì)空氣進(jìn)行冷凝除濕，但蒸發(fā)器的表面溫度不能低于0 ℃，否則蒸發(fā)器表面會(huì)結(jié)霜，所以傳統(tǒng)空調(diào)不能滿足母片庫的除濕要求。風(fēng)冷恒溫恒濕機(jī)組原理圖見圖3。

3)根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，我們選擇了熱泵溶液調(diào)濕一體式空調(diào)機(jī)組(HVA-Ⅰ型)，機(jī)組內(nèi)置熱泵制冷系統(tǒng)，采用先進(jìn)的溶液調(diào)濕、調(diào)溫技術(shù)精確控制空氣濕度和溫度。室外新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)按一定比例混合后，進(jìn)入HVA-Ⅰ機(jī)組，利用具有調(diào)濕功能的鹽溶液降溫除濕達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。機(jī)組自帶熱泵循環(huán)系統(tǒng)，無需外接冷熱源，獨(dú)立運(yùn)行即可滿足全年要求，無需外接冷熱水，方便實(shí)現(xiàn)分區(qū)控制，獨(dú)立啟停，一體化設(shè)計(jì)，無室外機(jī)，僅需依靠通過機(jī)組再生單元的新風(fēng)帶走熱量和水蒸氣并排出室外進(jìn)行濃溶液再生。機(jī)組可直接將送風(fēng)處理至要求狀態(tài)，無需再熱，避免了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)冷凝除濕—再熱造成的能耗損失，相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%～40%。母片庫則采用了特制的熱泵式溶液深度除濕機(jī)組，送風(fēng)溫度可低至9 ℃，含濕量可低于4 g/kg，完全可以滿足母片庫的溫濕度要求。機(jī)組原理圖見圖4。

5 結(jié)語

工程于2014年上半年建成投入使用至今，使用單位認(rèn)為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)功能完善，設(shè)計(jì)內(nèi)容環(huán)保、綠色、節(jié)能，合理的利用了可再生能源，滿足了用戶對(duì)不同環(huán)境功能的需求，大大提高了工作效率，受到用戶及社會(huì)好評(píng)。