红色文化建筑(11):中国人民革命军事博物馆改扩建工程暖通空调设计
项目名称:中国人民革命军事博物馆展览大楼加固改造工程(扩建建筑)
项目地点:北京市
建筑面积:总建筑面积150 000m2,其中扩建建筑面积117 000 m2,保留建筑面积33 000 m2
建筑高度:52 m
建筑层数:地下2层、地上4层(保留建筑局部7层)
设计时间:2011年10月至2016年5月
建成时间:2017年4月28日
建设单位:中国人民革命军事博物馆
设计单位:中南建筑设计院股份有限公司
暖通专业设计负责人:马友才、王春香
暖通专业设计参加人:高刚、曹晓庆、刘华斌
空调总冷负荷:13 719 kW
空调总热负荷:12 141 kW
冷负荷指标:106 W/m2
热负荷指标:87 W/m2

建筑概况:

中国人民革命军事博物馆位于北京天安门西面的长安街延长线上,是中国唯一的大型综合性军事历史博物馆,是第二批中国20世纪建筑遗产。中国人民革命军事博物馆(以下简称军博)作为国庆十周年首都十大建筑之一,是很多来京游客的必到一站,也是大小军迷必光顾之地,是我国首批爱国主义教育示范基地、国防教育基地和科普教育基地。2011年,军博启动展览大楼改扩建工程,历经7年,展览大楼建筑面积增加至15万m2,陈列面积达到6万m2,基础设施及展陈均发生了巨大的变化。
作为特大型博物馆,其总建筑面积150 000 m2,其中扩建建筑面积117 000 m2,保留建筑面积33 000 m2,主要功能为文物储藏和展览,地下2层、地上4层(保留建筑局部7层),建筑主体最高点距地面52 m。地下2层为藏品库及设备用房,其中藏品库分为库区及库前区,层高5.5 m;地下1层为武器大厅、3D影院、多功能厅、展厅等,层高9 m;1层为中央兵器大厅(东西长105 m,南北进深61.5 m,高度31.6 m)、展厅(层高8 m);2~4层为展厅,层高8 m(其中4层局部夹层为办公)。其功能布局复杂,在同类建筑中也具有代表意义。


军博扩建工程的暖通空调设计采用了大量节能绿色技术:1)复合式温湿度独立控制系统;2)大温差水系统,空调水循环泵变频运行;3)采用部分热回收冷水机组用于再热;4)全热回收系统,回收排风能量;5)高大空间采用分层空调,冬季结合地板辐射供暖;6)空调系统设有完备的自控系统;7)采用高效的空调设备及优质材料。以上技术的运用使该项目成为绿色、节能、环保的标志性建筑。通过以上节能绿色技术的运用,产生了良好的节能环保示范效益,成为该标志性建筑的一大突出亮点。

暖通空调系统形式和主要设备介绍:
1 冷热源
1)本建筑空调采用集中冷热源,其中地下2层藏品库恒温恒湿空调冷热源采用热回收冷水机组+市政热水。设计理念是采用夏季湿度优先控制,采用热回收冷水机组冷水进行降温除湿,再通过热回收机组产生的热水或市政热水控温,热回收冷水机组在夏季及过渡季可为藏品库恒温恒湿空调机组提供再热热量。冬季采用市政热水控温,若湿度不足,采用电加湿。
2)大楼各展厅均采用复合式温湿度独立控制系统,利用高温水冷水机组处理空调显热负荷,调节室内温度,以常温水冷水机组及热回收新风机组处理室内潜热,调节室内湿度,大部分湿负荷由新风承担,空气处理机组只承担小部分湿负荷及室内显热负荷。
3)地下2层藏品库和库前区集中冷热源采用电力驱动的水冷冷水机组(带冷凝热回收)+城市热网的方式,电力驱动的水冷冷水机组提供空调冷水,城市热网提供冬季空调热水;电力驱动的水冷冷水机组(带冷凝热回收)提供夏季和过渡季节空调再热热水。夏季空调配机制冷量1 806 kW,空调再热制热量608 kW。
4)常温冷水系统集中冷热源采用电力驱动的水冷冷水机组+城市热网的方式;电力驱动的水冷冷水机组提供空调冷水,城市热网提供冬季空调热水。夏季空调配机制冷量7 736 kW。
5)高温冷水系统集中冷热源采用电力驱动的水冷冷水机组+城市热网的方式;电力驱动的水冷冷水机组提供空调冷水,城市热网提供冬季空调热水。夏季空调配机制冷量4 310 kW。
2 水系统
1)本工程热源采用市政热网,空调水系统采用两管制一级泵变流量(冷水机组变流量), 两管制异程系统。空调水系统采用大温差技术,夏季藏品库系统供回水温度5 ℃/12 ℃,常温水系统供回水温度6 ℃/13 ℃,温差7 ℃;高温水系统供回水温度12 ℃/18 ℃,温差6 ℃;与常规空调水系统(5 ℃温差)相比,空调水流量减少了28.5%和20%,循环泵功耗相应减少了28.5%和20%,水管管径相应减少,占用建筑空间减少。
2)考虑到部分藏品库的湿度要求为40%,为保证藏品库湿度要求,夏季空调供回水温度为5 ℃/12 ℃。
3)空调水系统设有平衡及控制设备,保证系统按需供水,空调冷热水泵变频运行,空调水循环泵功耗减少约30%。
4)分集水器间设置压差旁通,确保末端设备低水量需求时系统的正常运行。空调水系统均采用落地式膨胀水箱定压,系统补水为软化水。
3 空调末端
1)藏品库设置恒温恒湿空气处理机组,热水盘管(少量要求高的藏品保存库增设电加热)再热和加热,电加湿,顶送风、顶回风;新风系统分区域设置,送至恒温恒湿空气处理机组回风处;藏品库空调末端设满足藏品要求的净化过滤装置。每个系统设置2台恒温恒湿空气处理机组,单台容量为总容量的65%。
2)库前区采用风机盘管加新风系统,新风系统为全热回收系统。
3)3D影院设置二次回风全空气空调系统,座椅送风,集中回风,夏季送风温度20 ℃。
4)门厅、多功能厅、地下报告厅、地下报告厅舞台、服务区等设置一次回风全空气空调系统,旋流风口顶送风,集中回风;与室外相通的大门处,设条型送风口形成气幕。
5)展厅采用温湿度分控空调系统。独立新风系统采用组合式热回收新风处理机组;全回风全空气空调系统采用干式空气处理机组。
6)地下1层武器大厅、1层兵器大厅采用分层空调系统,周边采用旋流风口顶送风,中间采用喷口侧送风,风口感知温度的变化,自动调整送风角度,从而调整送风方向和送风距离,集中回风。
7)除藏品库新风系统外,其他新风系统、全空气空调系统均采用高压微雾加湿器加湿,全空气处理机组均设静电除尘净化装置。
8)本工程展厅面积占总建筑面积的70%左右,展厅人员较多,空调新风及排风量需求较大,若直接将室内空气排出能量浪费较大,各展厅均采用了组合式全热回收新风机组,夏季新风冷负荷约占总冷负荷的25%,冬季新风热负荷约占总热负荷的45%,显热回收效率>70%,全热回收效率>60%,夏季节省空调冷量15%以上,冬季节省空调热量22%以上。减少了空调冷热源的消耗,节省了运行费用。
4 空调自控系统

空调系统设置完备的自动控制系统,对相关的温度、湿度、压力等自动检测并相应地控制,确保使用要求,实现经济节能运行,对相关的设备自动监测,确保设备正常、高效运行。
5 空调设备及材料
设计选用高效率的风机、水泵等运转设备,减少运行功耗;采用隔热效果好的闭孔橡塑保温材料对空调风管及水管保温隔热,减少能耗,采用气密性良好的空调送风管道,减少空调系统漏风量;采用低阻力的系统过滤设备,减少系统阻力,降低输送能耗。

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