暖通空調(diào)過濾器在大學(xué)圖書館的應(yīng)用
主要從暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方面給學(xué)校圖書館的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計作了一個簡單的設(shè)計介紹，其中包括圖書館的空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及防排煙系統(tǒng)的設(shè)計。
1、圖書館簡介
該圖書館位于五食堂斜對面，建筑面積約4萬平米，藏書100余萬冊，各類期刊雜志2000余種，地下1層，地上4層，建筑高度約20m。地下1層為設(shè)備機房，地上共4層，1層為網(wǎng)絡(luò)管理室，音響室，部分辦公室等；2層為第一，第二，第三，第四閱覽室，計算機機房和自習(xí)室等；3層為讀者信息服務(wù)中心，官長辦公室，技術(shù)部，資源管理部等；4層為流通部，新聞報刊閱覽室等。圖書館面向所有在校師生，市廣大讀者服務(wù)，是市藏書最多，最齊全的圖書館。
2、設(shè)計內(nèi)容
考慮到圖書館的工作性質(zhì)和服務(wù)對象，對空氣濕度，噪聲，火災(zāi)等要求很高，因此此次中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容除了包括常規(guī)的空調(diào)、通風(fēng)、防火及消防系統(tǒng)外，還考慮了在空氣濕度，噪聲和排煙方面的特殊要求，雖然只是簡單的作了一些設(shè)計考慮與介紹而已，但是對整個暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計全面性來講應(yīng)該具有著一定的引導(dǎo)性和參照性。
3、空調(diào)系統(tǒng)
根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)對象，圖書館設(shè)計的暖通空調(diào)系統(tǒng)屬于舒適性空調(diào)系統(tǒng)，其目的是為讀者創(chuàng)造一個舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境，室內(nèi)空氣計算參數(shù)主要是根據(jù)滿足人體熱舒適的需求確定，而對空調(diào)系統(tǒng)本身的精度沒有嚴(yán)格的要求。此外，考慮到圖書館是安靜之處，對噪聲的要求比較高，因此我采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，把空調(diào)系統(tǒng)中的所有空氣處理設(shè)備，包括風(fēng)機，冷卻器，加熱器，加濕器，過濾器等都設(shè)置在一個集中的空調(diào)系統(tǒng)房里，空氣經(jīng)處理集中后，再送各個空調(diào)房間，并且將機房定為地下一層，這樣管理維修方便，而且對噪聲的控制比較好，消聲和防振也比較容易。此外，也可根據(jù)季節(jié)的變化調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量，節(jié)約運行費用，使用壽命長，初投資和運行費用比較小。
3.1在一個空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)量的多少與室內(nèi)空氣質(zhì)量有關(guān)。使用的新風(fēng)量越少，處理空氣所需要的冷熱量就越少，空氣品質(zhì)就越差。如果長時間停留在沒有新風(fēng)供給的空調(diào)房間里會使人產(chǎn)生悶氣，頭痛等癥狀，使人們的健康受到損害。但是如果新風(fēng)量過大，系統(tǒng)耗能就越多，因此根據(jù)圖書館室內(nèi)所允許的二氧化碳濃度，即根據(jù)室內(nèi)二氧化碳的允許濃度，室外空氣中二氧化碳的含量和人們在各種活動狀態(tài)下所呼出的二氧化碳量，按照空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范全面通風(fēng)量計算方法求出所需要的新風(fēng)量，對圖書館新風(fēng)量的要求為最小新風(fēng)量是每人17m3/h。在計算機房和自習(xí)室由于人口密度大，所以對新風(fēng)量的要求還要高一些，在人們能接受的條件下應(yīng)盡量增大新風(fēng)量，從而提高學(xué)習(xí)和工作的效率。
3.2考慮到圖書館對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求較高，為了能給讀者提供一個舒適的閱讀環(huán)境，我們將冷負(fù)荷指標(biāo)確定為150w/m2,因此全圖書館中央空調(diào)系統(tǒng)總耗冷量為6000kw，水系統(tǒng)為一次泵變水量雙管制下供下回異程系統(tǒng)。夏季空調(diào)用冷源由設(shè)于地下1層的冷凍機房提供，供水溫度為7℃，設(shè)計回水溫度為12℃。該圖書館地下只有1層，主要用來滿足的柴油機發(fā)電機房、變配電間、水泵房、熱力站、冷凍機房等，機房的安排比較緊湊。這種情況下決定設(shè)2臺冷水機組及相應(yīng)的冷水泵和冷卻水泵各3臺（其中1臺備用）。由于該圖書館僅對白天8：00到22：30開放，晚上并無加班人員，而且也無特殊部分，為了使系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)滿足空調(diào)要求，設(shè)計時選用了一臺螺桿機組就可以了（具體可參考：http://m.chaopingtech.com/）
3.3圖書館高度不高，單層面積不也算大，約8000平方米，故每層只設(shè)一個機房，位于中間部位，且走道內(nèi)各專業(yè)設(shè)備較多，各層的水系統(tǒng)很難設(shè)計成同程系統(tǒng)，故采用異程系統(tǒng)；而異程系統(tǒng)管線較長，空調(diào)末端風(fēng)機盤管啟停變化大，會出現(xiàn)流量分配偏離設(shè)計狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)水力失調(diào)，流量的偏差會使近端的空調(diào)出現(xiàn)太涼或太熱，遠(yuǎn)端的空調(diào)出現(xiàn)不涼或不熱的現(xiàn)象，不但不能保證使用功能，還造成了能源的浪費。基于以上因素，我們可以在每臺風(fēng)機盤管的回水管上設(shè)置了動態(tài)平衡電動兩通閥，對運行進行動態(tài)調(diào)節(jié)，以使流量始終保持為設(shè)計流量。另外在空調(diào)機、新風(fēng)機的回水管上設(shè)動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，此閥為比例積分調(diào)節(jié)閥與動態(tài)平衡閥的組合，自控系統(tǒng)指令使電動閥停留在某一開度，相當(dāng)于設(shè)定一流量，動態(tài)平衡閥保持此流量不變，當(dāng)指令改變時電動閥開度改變，設(shè)定新的流量值，平衡閥再保持新流量不變，這樣可不受外界影響，而保持機組的流量不變，使系統(tǒng)調(diào)節(jié)比較穩(wěn)定。
3．4為了節(jié)約水資源，設(shè)計是采用冷卻塔把在冷凝器中升溫后的冷卻水重新冷卻，再送入冷凝器中重復(fù)使用。由于為能更好更有效的通風(fēng)，我們采用機械通風(fēng)冷卻塔，就是使水和空氣上下對流，溫度較高的冷卻水通過與空氣的溫差傳遞，以及部分冷卻水的蒸發(fā)吸熱，使冷卻水的溫度降低。為了保證冷卻水系統(tǒng)安全可靠地運行，設(shè)計是將冷卻塔設(shè)在冷凝器上方，此外考慮到圖書館對噪聲的要求比較高，為了減少噪聲對讀者的影響和便于維修，設(shè)計時把冷卻塔設(shè)在了頂樓，考慮到服務(wù)面積比較大，因此選用了兩個冷卻塔。
3．5由于圖書館的層高不高，而且對溫度的要求比較嚴(yán)格，尤其是藏書室對溫度的恒溫要求很高，所以在設(shè)計送風(fēng)口類型的時候，將其設(shè)計成散流器形式，把它安裝在吊頂上，其送風(fēng)氣流從風(fēng)口向四周呈輻射狀送出，此外為了使讀者能更好的接受送風(fēng)環(huán)境，把散流器設(shè)計為流線型送風(fēng)口。整個空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管采用鍍鋅鋼板，即耐用又便于安裝，主風(fēng)道風(fēng)速設(shè)計為6m/s，支管風(fēng)速設(shè)計為3m/s,送風(fēng)口風(fēng)速設(shè)計為0.8m/s。
3．6圖書館是需要安靜的地方，對聲音的要求比較高，所以設(shè)計是應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]消聲和減振設(shè)計，在消聲方面設(shè)置一些消聲彎頭和消聲靜壓箱。但是空調(diào)系統(tǒng)的噪聲除了通過空氣傳播，還可以通過建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)進行傳播。例如，風(fēng)機和水泵在運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的振動先傳遞給基礎(chǔ)，然后以彈性波的形式從運行設(shè)備的基礎(chǔ)沿著建筑結(jié)構(gòu)傳遞到其他房間，再以噪聲的形式出現(xiàn)，這種噪聲為固體噪聲。因此為了減少固體噪聲，設(shè)計時在振動設(shè)備和它的基礎(chǔ)之間設(shè)置彈性構(gòu)件，如彈簧，橡膠，軟木等，來消除振動設(shè)備和基礎(chǔ)之間的剛性連接。此外，為了防止連接管路的振動傳遞，設(shè)計時在風(fēng)機，水泵，壓縮機等運轉(zhuǎn)設(shè)備的進出口管路上設(shè)置隔振軟管，在管道的支吊架，穿墻處做隔振處理，比如設(shè)置一些減振墊，減振器，橡膠，木楔墊片等。
4、供暖系統(tǒng)
根據(jù)設(shè)計規(guī)范，把圖書館的單位面積供暖熱熱指設(shè)計為60w/m2,那么圖書館冬季系統(tǒng)總耗熱量為2400kw，供暖系統(tǒng)的水溫為設(shè)計為95℃/70℃。為了盡可能減少室內(nèi)明裝供暖管道，利于室內(nèi)裝修，供暖系統(tǒng)各環(huán)路均采用水平雙管同程式系統(tǒng)，為每層服務(wù)的水平干管設(shè)于該層樓板下層的吊頂內(nèi)。為了防止雙管系統(tǒng)的水力失調(diào)，在每層水平供水干管上設(shè)置定流量閥。
圖書館多數(shù)為藏書之用，所以對空氣濕度的要求很高，所以不便早掉頂內(nèi)布置供水干管，因此采用機械循環(huán)下供下回式系統(tǒng)，從而將供水干管和回水干管敷設(shè)在底層散熱器下面，即在地下室布置供水干管，管路直接散熱給地下室，無效熱損失小；在施工中，每安裝好一層散熱器即可供熱，但是系統(tǒng)中空氣的排除比較困難。
5、消防系統(tǒng)
學(xué)校圖書館藏書愈100萬冊，所以對火災(zāi)和消防系統(tǒng)的設(shè)計一定要謹(jǐn)慎而且要高效快捷。為此，設(shè)計為自動噴水滅火系統(tǒng)。由于涉及到圖書館中的藏書對空氣濕度的要求很高，因此設(shè)計為預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)，此系統(tǒng)為噴頭常閉的滅火系統(tǒng)，噴頭的作用直徑設(shè)計為2m，為了使其滅火效率提高，設(shè)計過程中噴頭應(yīng)盡量不要設(shè)置在柱子和墻壁邊緣，管網(wǎng)中平時不充水（無壓），這樣就可以排除因為噴頭噴口處封口松動泄漏的滴水而引起書籍的發(fā)霉，腐蝕等?；馂?zāi)發(fā)生時，火災(zāi)探測器報警后，自動控制系統(tǒng)控制閘門排氣，充水，由干式變?yōu)闈袷较到y(tǒng)。只有當(dāng)著火點溫度到達開啟閉式噴頭時，才開始噴水滅火，報警閥設(shè)計為雨淋報警閥，離地面的高度為1.2m。這樣對書籍的潮濕變腐很有抵制作用，而且滅火效率也很高，很及時，的確不失為一種對圖書館既實用又巧妙的滅火系統(tǒng)。
6、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)
也是因為圖書館藏書量很大，超過100萬冊，特意將自動報警系統(tǒng)設(shè)計為集中報警系統(tǒng)。在系統(tǒng)中設(shè)置必要的消防聯(lián)動控制輸出，輸入接點或輸出，輸入模塊，用于控制有關(guān)消防設(shè)備，并接收其反饋信號，設(shè)計后在集中火災(zāi)報警控制器或通用火災(zāi)報警控制器上能顯示火災(zāi)報警部位信號和控制信號，并能進行聯(lián)動控制。而且為了便于管理，保證系統(tǒng)可靠運行，設(shè)計時將集中報警控制器設(shè)置在有專人值班的消防控制室或消防值班室內(nèi)，決不能安裝在其他值班室內(nèi)由其他值班人員代管，集中火災(zāi)報警控制器安裝在墻上，其底邊距地面的高度設(shè)計為1.4m，其靠近門軸的側(cè)面距墻設(shè)計為0.8m，正面操作距離設(shè)計為1.5m，此外集中火災(zāi)報警控制器所連接的區(qū)域火災(zāi)報警控制器設(shè)計也滿足區(qū)域報警控制系統(tǒng)的要求。
7、防排煙系統(tǒng)
而對于一般的暖通空調(diào)設(shè)計來講，還應(yīng)考慮建筑的排煙系統(tǒng)，但是對于圖書館來說，是學(xué)習(xí)之地，神圣的地方，規(guī)定是不允許吸煙的，而且整個圖書館建筑中并沒有餐廳，廚房等，所以一般情況下幾乎沒有其他特殊的煙氣排放，但是圖書館的人口聚集密度大，二氧化碳的濃度當(dāng)然也相當(dāng)?shù)拇?，因此由于二氧化碳的濃度高而對人體本身產(chǎn)生的抑制作用，會是讀者頭暈，還有可能昏迷，呼吸困難甚至失去知覺，從而大大影響學(xué)習(xí)和工作效率。此外，在火災(zāi)中，具有關(guān)調(diào)查顯示人員除了直接被燒死或者跳樓死亡外，其他的死亡原因大都是和煙氣有關(guān)的。煙氣中的一氧化碳，二氧化碳和其他有毒氣體都對人體有很大的危害，嚴(yán)重的危及生命乃至死亡，所以必須設(shè)計排煙系統(tǒng)。
在一般情況下可以利用火災(zāi)時產(chǎn)生的熱煙氣流的浮力和外部風(fēng)力的作用，通過建筑物的對外開口把煙氣排至室外的自然排煙就可以了。但是圖書館的藏書量大，一旦發(fā)生火災(zāi)，那煙氣是相當(dāng)?shù)拇?，靠自然排煙系統(tǒng)根本無法得以很好的排煙。圖書管的中庭體積超過了17000平方立米，按規(guī)范要求其排煙量不應(yīng)小于102000m3/h,排煙量非常的大。而且考慮到如果發(fā)生火災(zāi)或某層失火后，煙氣可能在自然送風(fēng)系統(tǒng)的壓力下也不易排放，所以應(yīng)設(shè)計為機械加壓送風(fēng)排煙系統(tǒng)，而且設(shè)計每層采用獨立控制的方式，一旦某層失火后，該層及上一層加壓送風(fēng)閥同時打開，疏散樓梯間均采用加壓方式，隔層設(shè)置自垂百葉風(fēng)口。這樣的排煙系統(tǒng)設(shè)計對圖書館的煙氣排放是既有效又是最恰當(dāng)?shù)摹?/p>
8、結(jié)束語
該圖書館建筑面積大，藏書量大，每天的讀者上完人，人流量大，但其所有功能比較簡單，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計比較一般化，使整個暖通空調(diào)系統(tǒng)運行起來比較順暢。在加上合理的空調(diào)系統(tǒng)，供暖系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計，而且設(shè)計時加以對空氣濕度，噪聲的考慮，設(shè)計了消聲和減振裝置，進一步使暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計全面化，為讀者提供了良好的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境。