文献综述
研究背景和意义:
随着国民经济的快速发展,人们对居住条件的要求越来越高,这也对暖通空调设计提出了新的要求。不同类型的建筑物具有不同的要求,针对图书馆这类特殊的建筑物,其建设越来越受到人们的重视。即从“以书为本、藏书为主”的传统模式,转向“以人为本、服务读者”的现代图书馆运营模式。在现代化技术手段和设备的支持下,力求为读者创造良好的阅读环境,为馆员提供舒适的工作场所。暖通空调技术就是实现这一模式的重要保障,适宜的温度、湿度,清新的空气,安静的阅读空间对启迪思维、调节情绪、提高学习效率等方面至关重要。
本工程设计的对象是厦门市某图书馆。该设计应完成图书馆整幢楼的负荷计算、冷热源方案与冬夏季空调方案的确定、空调送风量的计算、暖通空调系统设备的选型与布置、风系统与水系统管路的水力计算、必要的通风与防排烟设计以及相应的工程图纸绘制,要求能够比较完整地完成了该图书馆的暖通空调系统设计。该课题综合性、实用性较强,工作量大,具有一定的代表性和工程实践训练价值。通过此次暖通设计培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本专业技能解决工程技术问题的初步能力,提高计算、工程绘图和查阅文献资料(包括规范、手册、标准图等)的能力。通过毕业设计的学习和训练,能够更好的融会贯通本科期间所学的知识,同时为毕业以后能够更快的投入到工作打好坚实的基础。
国内外研究现状
国内外对于图书馆建筑暖通空调设计有着较为丰富的研究,从人员负荷分析与计算、冷热源选择、水系统设计到通风设计布置,都有着不同的分析、计算和设计方法。
在暖通空调设计过程中,主要依据 GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》进行设计。然而对于图书馆项目还有其他规范需遵守。李明【1】在之江文化中心项目的暖通设计中指出,在图书馆暖通设计中, JGJ 38—2015《图书馆建筑设计规范》、GB/T 30227—20227—2013《图书馆古籍书库基本要求》此类规范,是区别于普通的公共建筑,专门对图书馆建筑作出的一些特殊规定,较易被忽视。
陈涛【2】在厦门会展中心项目中提出了自然通风的模拟方法,采用通风模型与热计算程序耦合求解的方法对建筑的自然通风状况进行模拟,结合厦门市地理特征条件,对自然通风效果的影响因素进行研究。 其中通风模型使用CONTAMW 软件建立。展厅为建筑的主要区域,对其开口面积比例为20%~100%的情况进行分析,模拟不同开启面积下自然通风的通风量,并结合设计冷负荷进行耦合计算,计算室内的自然通风温度分布。
陈婷【3】在句容市一座图书馆设计中提出了传统的空调系统设计方案评价,通常采用的是技术经济分析,比较重视系统的初投资和运行费用,而对整个生命周期内能源排放对周围环境的影响考虑不周。提出了空调系统生命周期评价的方法,并做了解释:是用于评价某一产品或服务相关的环境因素和潜在的环境影响的方法,它通过编制某一系统相关的投入与产出的清单,找出与这些投入与产出有相关的潜在的环境影响,进而对清单和存在的环境影响进行分析以指导产品的开发和应用。
厦门大学建筑设计研究院的张奕昌【4】老师对图书馆空调设备的噪声处理提出了自己的观点:作为校区的图书馆,噪声要求比较严格,将噪声较大的排风机设置到屋顶,图书馆的风管宜采用玻璃棉直接风管,水泵选用低噪声型循环泵,减少室内噪声影响,并选用无风型冷却塔,同时考虑到噪声及飘水的影响,将塔放置在距离建筑较远的位置。
对于冷水管网的敷设方案,厦门市建筑设计院的黄成根【5】设计师分析了直埋管和管沟敷设两种形式,直埋具有安装造价低,施工简单、快速,容易与室外地形结合起来等优点;缺点是检修不方便、管道要考虑承受地面压力以及防潮、防腐。管沟敷设优点是检修较方便、防潮防腐比较好做,由管沟顶板承压;缺点是施工复杂、速度慢,不易与室外地形相结合,要考虑管沟的排水系统,造价高。
关于图书馆建筑的能耗分析部分,可参考杨延平【6】教授在广州高校图书馆节能分析部分的案例。同为建筑立面采用大面积玻璃的建筑,杨教授首先分析:由于该图书馆建筑立面采用了大面积的玻璃、中庭屋顶全部为玻璃且为普通白玻璃,在夏季形成了一个明显的温室效应,东西向外窗没有有效的遮阳,严重加大了空调能耗。周国祥【7】采用VE能耗软件分析模拟的方法,提出了解决办法:当前的图书馆类建筑,高度多在 30 m 以下,单层面积大多在 2000 ~ 4000 m2,这样的建筑很适宜利用竖井来通风和采光,把室外的风引进来,形成一定的烟囱效应,实现热压下的自然通风。或者采取敞开式中庭设计,将平面拆分为若干小的面积,各部分之间通过中庭、连廊等形式融为一体。这种方式与封闭的中庭相比,利于在建筑内形成自然通风的风道; 屋顶还可与太阳能光伏发电方式相结合。
中庭【8】是大型建筑物中一个重要的区域,也是暖通空调系统需要重点保障其环境参数的重点部位之一。张国强【9】教授对图书馆中庭进行了分类,照开敞形式可以区分为内庭院与外庭院.外庭院通风效果较好,可以有效的利用热压来促进空气流通;内庭院一般在顶部突出屋面,两侧设置通风天窗,形成竖向通风腔体,也可有效组织建筑内部自然通风.而本设计高校图书馆内庭院顶部为封闭式玻璃顶,导致不能充分利用热压通风,达不到理想的通风效果。对于大空间部分的热舒适问题,Wang lihui【11】等人探讨了中庭下的自然通风对人体热舒适的影响,赖庆林【12】等人研提出:中庭、回廊及周围场所3个空间的排烟设施宜独立设置,特别是中庭与周围场所在建筑空间形态、火灾危险性、排烟量计算及排烟系统启动时间等方面都存在较大差异,故它们的排烟设施应分别独立设置。
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