博物馆暖通空调节能设计分析

博物馆暖通空调节能设计分析摘要：博物馆作为一种特殊的公共建筑，对温度和相对湿度的要求较高。近年来，我国博物馆暖通空调设计在满足温湿度的前提下，利用水源热泵，地源热泵、以及冰蓄冷系统等先进的技术达到节能环保的目的。本文通过对博物馆暖通空调国内外发展现状进行调研，结合博物馆暖通空调设计特点，总结出一些利用新型技术减少博物馆空调使用能耗。关键词：博物馆；节能；冰蓄冷；地源热泵；太阳能一、引言现如今随着经济的发展，人们节能环保的意识也越来越强烈，暖通空调作为当今耗能很高的行业，节能是我们设计的重中之重。现如今，暖通设计师们条件允许的情况下大都使用冰蓄冷技术以及地源、水源热泵来最大程度的节能。[9]国外暖通空调技术与国内暖通空调技术相比，相对比较成熟，他们善于利用建筑本身的形式和维护结构的保温性能来节约能耗，同时，他们也善于利用天然能源来减少不可再生能源的消耗。二、博物馆暖通空调设计特点博物馆的功能包括文物保管、文化教育宣传和科学研究。文物是博物馆一切活动的基础，保护文物是博物馆的重点工作。博物馆文物保存场所的温度、相对湿度、空气污染物、噪声、微振动、生物损害等方面都需要严格控制，温度和相对湿度的控制是暖通设计的要点和难点所在。[1]三、博物馆的暖通空调节能措施博物馆建筑暖通空调系统不同于其他建筑，它既要充分保护文物对环境温湿度需要，也要考虑节能环保的要求。在分析了许多博物馆暖通空调系统设计之后，总结出我国博物馆中央空调主要节能方式：（1）制定合理的冷热源方案（2）蓄冷技术的应用；（3）太阳能节能技术的应用；（4）地源热泵技术的应用；（5）自然通风技术的应用（6）精确的冷热负荷计算；（7）充分利用自动控制系统。（一）合理的冷热源方案合理利用冷热源方案是节约能源节省投资的一个重要方法，我们在进行空调冷热源方案设计时，应该根据建筑周围环境和建筑功能设计多种冷热源方案，然后通过经济分析，选择一个符合要求最节能最环保的方案作为建筑的最终方案。不同的冷热源方案的经济效益和节能程度会大有不同，当每一个方案都能满足建筑的供冷供热要求时，我们选择一个最经济的冷热源方案可以更好的达到节能的效果。[2]（二）蓄冷技术的应用蓄冷技术是一种优化资源配置、保护环境的节能环保技术，其工作原理主要是在夜间用电处于低谷阶段时进行制冷作业，将冰或冷水形式的冷能量储存在蓄冷设备中，这样在用电高峰时期，可以通过将蓄冷设备中冷能量的释放，将这些冷能量用到空调运行过程中，从而有效转移用电高峰，缓解电力紧缺压力，为电力用户节省了大量的用电费用，达到节约用电、减少环境污染的效果。[3]另外，蓄冷技术还可以优化社会资源配置，提高能源资源的利用率，降低消耗。（三）太阳能节能技术的应用由于目前火力发电产生的发电量不能满足人们日常生活用电和工业用电，造成电力压力较大的发展形势，而作为一种高效节能环保的新型能源资源，太阳能可以转化为人们需要的热能，减少空调系统的热负荷，在建筑施工中通过在屋顶设置太阳能供暖装置，通过集热设备收集取之不竭的太阳光热量，再利用热导循环系统导入换热中心，这样既可以为人们提供热水，而且还能够将热气导入室内地板采暖系统，利用电子控制仪器来调整室内的水温，还可以利用太阳能供暖装置中的燃气锅炉等加热设备，极大增加人们日常生活的热水补充资源，满足人们取暖和热水的需求。[4]（四）地源热泵技术的应用在绿色节能建筑不断发展的同时，我国能源资源面临着紧缺的严峻形势，而地源热泵技术的工作原理主要是利用土壤作为蓄热体，实现储存和释放热量效果的过程，地源热泵技术主要包括水源热泵技术和土壤源热泵技术两种，而且这两种技术的应用都具有可限制的使用条件，其蓄热功能的实现需要面积较大的地下空间、冷热均衡，一旦在蓄热不均衡就会扩大电力消耗，增加建筑施工工程造价，影响施工工期和质量，因而，在建筑施工中要结合施工规模和设计方案来合理选用适宜的水源热泵技术和土壤源热泵技术，从而充分发挥地源热泵技术的蓄热功能，满足人们用暖、生活热水的需要，提高人们的生活质量。[5]（五）自然通风技术的应用通风、空气调节是暖通空调设计的重要组成部分，也是现代绿色建筑施工的重要任务，自然通风技术主要是利用计算流体力学软件和能耗分析软件，优化建筑通风设计方案，自然通风技术的工作原理主要是在季节过度时期进行空气的调节，不需要启动空调，这样可以为建筑室内提供新鲜的空气，调节室内的温度，降低空调能量消耗。[6]首先，可以采用双层玻璃，遮挡太阳辐射，在高温季节进行夜间自然通风，有效减少建筑物围护结构和居民家用设备的蓄热量，调节室内的温度，另外，也可以设置烟囱，通过利用烟囱在间层内进行通风，带走间层内的热空气，这样可以改善室内的小气候，保持室内的温度湿度稳定，提高居民的生活质量，不断提高绿色建筑空调系统施工技术和质量。（六）冷热负荷计算方式由于博物馆的形状复杂，如果按普通的负荷计算方法，费时且准确性较差，结果偏差也较大，因此，在现在的空调负荷计算中，多采用destlauncher软件或者Bech负荷计算软件来计算建筑负荷，使计算数据更加准确，负荷更接近实际值。（七）充分利用自动控制系统随着科学技术的发展，中央空调的运行多采用自动控制系统，通过传感器感知外界环境温湿度的变化来控制系统工作的变化，这样可以更加快速的感知到外界环境的变化，使系统工作作出相应改变，来达到节能的目的。四、结论设计方案对暖通空调系统在使用中是否节能关系重大，因此，进行节能设计时需要考虑以下三方面：1.暖通空调能耗分三部分:冷热源能耗、末端设备能耗和辅助设备能耗(如水泵),冷热源设备能耗占暖通空调能耗的大部分。由此可见，降低冷热源能耗使得暖通空调系统能耗大幅下降，达到公共建筑节能的目的。[7]具体方式为利用地源热泵系统和冰蓄冷技术有机结合，使系统保持各自经济技术优势的同时，有效克服各自的缺点。2.应认真进行设计计算。根据工程具体情况对夏季运行工况、冬季运行工况进行分析计算，将最不利状态点找出并解决。选设备、管道时，要合理地确定系统冷、热负荷，以及风管、水管的阻力，再猜选择合适的冷、热源设备和水泵、风机、末端装置，确保所选择的设备在系统最不利工况时能正常运行，避免盲目放大设备型号、数量，造成设备一直在低效状态运行。[8]3.选择合适的运行方案。不同公共建筑，其房间功能差异较大，有着不同的负荷需求，将相同功能、相同运行时间的房间进行划分集合，对暖通空调系统设备的运行方式、运行时间，起到至关重要的作用。参考文献：[1]肖武.成都博物馆新馆空调设计方案分析[J][2]吴婷婷.江西自然科学博物馆空调冷热源方案的技术经济分析[J][3]中国建筑设计研究院.大同博物馆空调设计[J]暖通空调，2011年第41卷第10期[4]阳勇.关于博物馆中央空调系统的几点思考[J][5]中国建筑科学研究院.清华大学艺术博物馆暖通空调设计[J].建筑热能通风空调，2013年第32卷第5期[6]高阳洋.乌兰察布博物馆空调设计[C].第5届全国建筑环境与设备技术交流大会文集[7]中国建筑研究设计院.无锡鸿山遗址`博物馆空调系统设计[