工程設(shè)計特點

01

農(nóng)生組團為一個建筑群，空調(diào)系統(tǒng)按學院劃分

①主樓(國家實驗室)為集中冷熱源、半集中式空調(diào)系統(tǒng)。辦公室和普通實驗室采用風機盤管加新風系統(tǒng)，潔凈實驗室采用全空氣系統(tǒng)。

②其他學院為自帶冷熱源的半集中式空調(diào)系統(tǒng)，新風集中處理;辦公室采用集中新風加分體空調(diào);普通實驗室采用集中新風加變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)。潔凈實驗室采用單元式直接蒸發(fā)空調(diào)機組(新風集中處理)。

02

潔凈實驗室凈化空調(diào)有多種形式

①全新風凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)三級過濾，采用頂送風下排風，排風出口設(shè)凈化處理裝置。

②循環(huán)風空調(diào)箱通過送風管，再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器將空氣送入潔凈室，氣流向下送入潔凈間，再經(jīng)豎直回風夾道進入吊頂回風?？諝舛啻芜M入循環(huán)風空調(diào)箱過濾，使用不同類型的中高效過濾器，提供了節(jié)約成本和使用能源的選擇。

03

分門別類排放

根據(jù)甲方提供的實驗室潔凈度、實驗內(nèi)容、污染性以及房間正負壓特性設(shè)計排風系統(tǒng)，并按類別排放廢氣。每個實驗室的排風系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，排風柜補風采用室外風，減少了空調(diào)負荷。

04

嚴格執(zhí)行環(huán)境保護法

嚴格執(zhí)行國家環(huán)境保護法，對有可能對環(huán)境造成污染的排風在排放前進行過濾處理，按排出氣體的成分采取吸附、過濾、凈化處理，使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。

05

采用DDC數(shù)字控制系統(tǒng)，提高樓宇智能化

表1主要房間的室內(nèi)空調(diào)供暖設(shè)計參數(shù)及通風換氣參數(shù)

特殊實驗室的(恒溫恒濕，無菌，凍干，超凈臺)溫濕度按校方要求，換氣次數(shù)為10~25 h- (無菌操作間按萬級，超凈臺按百級)。對溫、濕度無工藝要求時室溫為20～26℃，相對濕度小于70%。

空調(diào)負荷：主樓冷負荷6 616 kW，熱負荷2 043 kW;動物學院實驗樓冷負荷3 200 kW，熱負荷1 550 kW;農(nóng)學院實驗樓冷負荷4 060 kW，熱負荷2 230 kW;環(huán)資學院實驗樓冷負荷2 940 kW，熱負荷l 600 kW。

蒸汽用量：負擔主樓空調(diào)換熱用量約3.5t/h，用于所有空調(diào)機組加濕用量約2.9t/h，合計約6.4 t/h。

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

01

潔凈實驗室

潔凈實驗室空調(diào)采用帶有兩級過濾的凈化空調(diào)機組，粗效過濾器用易清洗更換的合成纖維過濾器，中效過濾器集中設(shè)置在空調(diào)機組的正壓段，處理后的送風在進入房間時由高效空氣過濾器或亞高效空氣過濾單元過濾。潔凈室應(yīng)維持一定的正壓。送風與排風管上安裝變風量(VAV)裝置，控制房間的壓力梯度，潔凈區(qū)與緩沖區(qū)之間的靜壓差不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的靜壓差不小于10 Pa。

02

超凈實驗室

布置有局部百級超凈實驗臺的個別實驗室采用小型空調(diào)凈化機組(吊頂內(nèi)安裝)和超小型凈化單元與潔凈層流罩的組合體。氣流組織采用局部工作區(qū)空氣凈化和全室空氣凈化相結(jié)合的形式。無菌室應(yīng)設(shè)有無菌操作間和緩沖間，無菌操作間潔凈度應(yīng)達到萬級，室內(nèi)溫度保持在20℃～24℃，相對濕度保持在45%～60%。超凈臺潔凈度應(yīng)達到百級。

03

溫濕度要求

對有恒溫、恒濕要求的實驗室，采用帶獨立冷源的風冷恒溫恒濕空調(diào)機組。機組設(shè)輔助電加熱器，或設(shè)移動式除濕機，滿足房間溫濕度及干燥度的要求。對恒溫恒濕要求不高的場所采用變制冷劑流量機組。空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備的選擇具有經(jīng)濟實用、使用靈活、技術(shù)先進等特性。萬級恒溫恒濕潔凈實驗室的空調(diào)機組可布置在機房或吊頂上，通常需要的冷熱量不是很大，系統(tǒng)的循環(huán)風量較大，可將回風分兩路.一部分經(jīng)盤管，另一部分與處理的空氣混合，經(jīng)過濾器送出。

04

低溫庫房

低溫庫房是實驗室的一部分，用于保存基礎(chǔ)種質(zhì)搜集品。有溫、濕度要求。采用分體式制冷機組，配除霜設(shè)備、恒溫控制器和高溫報警器。庫板為聚氨酯夾心板，蒸發(fā)器的風扇為低速風扇，風冷冷凝器安裝在屋頂上，在緩沖間、冷庫門口設(shè)風幕機。

05

通風量

普通實驗室新風量按40 m3/(人·h)確定，特殊實驗室按滿足工藝要求，滿足換氣(一般20 m3/(m2·h))以及壓力梯度要求確定。

通風系統(tǒng)

實驗室通風設(shè)計與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風設(shè)計是有區(qū)別的。實驗室通風設(shè)計有實驗用的通風柜排風和室內(nèi)平時排風兩種，通風柜排出實驗中產(chǎn)生的有害氣體(臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性氣體)。

以前通風柜是作為實驗臺的輔助設(shè)備，而目前實驗臺上進行的實驗逐漸轉(zhuǎn)移到了通風柜內(nèi)，使用臺數(shù)的日益增多，就要求通風柜具有最適于實驗使用的功能，要求通風柜具有排放功能、小倒流功能、隔離功能、補風功能等，不只是提供舒適的工作環(huán)境，減少人員暴露在危險空氣下的可能，還要保證工作人員的身體健康，不造成傷害。通風柜的類別很多，包括中央實驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜等，這些通風柜是實驗室設(shè)備中最重要的設(shè)備。但它并不是室內(nèi)唯一的排風裝置，實驗室還有平時排風口，布置在儀器室或產(chǎn)生危險物質(zhì)的儀器上方。

01

分開排放

實驗室通風系統(tǒng)的設(shè)置原則是有毒、無毒分開排放，有機物、無機物分開排放。根據(jù)各學院實驗室的實際情況，每個實驗室排風系統(tǒng)基本是單獨設(shè)置的，少部分實驗室排風系統(tǒng)是同層相同功能房間的多臺并聯(lián)系統(tǒng)。

02

共用系統(tǒng)

實驗室通風柜排風與室內(nèi)排風共用一套排風系統(tǒng)(風管及風機)。風機風速有三擋(或為變頻風機)，低速時為室內(nèi)平時排風(換氣次數(shù)見室內(nèi)設(shè)計參數(shù))，中速時為通風柜排風(1600m3/(臺· h))，高速為室內(nèi)平時排風加通風柜排風。風機設(shè)置在屋面，排風管為負壓，完全避免有害氣體在室內(nèi)泄露。

03

補風系統(tǒng)

各通風系統(tǒng)均配有排風補風系統(tǒng)。低速排風時的補風由室內(nèi)人員新風補充。通風柜補風量大，為避免大量抽用房間內(nèi)空氣，造成能源的浪費，采用了帶補風的通風柜，補風由室外直接供給。補風管設(shè)電動風閥，與通風柜排風聯(lián)動，通風柜排風時抽吸室外風補風。補風在柜內(nèi)循環(huán)后排排除室外，設(shè)計中大部分通風柜選用了上部排風和通風柜后側(cè)補風的形式。雖然在控制上復雜一些，但為今后使用提供了便利。圖2為實驗室排風與通風示意圖。

04

速度控制

對通風柜操作面的吸入風速進行控制，防止有害氣體逸出。對一般無毒的污染物風速控制為0.25~0.38m/s。對一般無毒的危險的有害物風速控制為0.4~0.5 m/s，劇毒或有少量放射性物質(zhì)風速控制為0.5~0.6m/s。為了確保通風順暢，排風機應(yīng)有必要的靜壓。另外，確定排風風速時還必須注意噪聲問題，通風管道內(nèi)流速以5~8m/s為限。

05

潔凈實驗室設(shè)計

① 對有潔凈等級要求的正壓實驗室、回風與經(jīng)過集中處理的新風混合后進入空調(diào)機組的潔凈實驗室，機組內(nèi)設(shè)中效過濾，房間送風口設(shè)高效送風口，回風口處設(shè)空氣阻尼層，氣流組織采用上送側(cè)回;通過調(diào)節(jié)回風阻尼層阻力調(diào)節(jié)回風量，以實現(xiàn)對潔凈室的正壓控制。在機組新風入口處設(shè)電動風閥，與潔凈空調(diào)機組聯(lián)鎖。潔凈實驗室送風量通過緩沖間壓出，在緩沖間外的實驗室房間常配有通風柜排風和房間排風，滿足各房間的壓力梯度。

② 對有潔凈等級要求的負壓實驗室，如動科院寄生蟲實驗室的細胞培養(yǎng)室，既要保證潔凈，又要保持負壓。送入潔凈間的風量為此房間排風量的70%~80%，并加定風量閥鎖定送風量。排風機與空調(diào)機聯(lián)鎖運行，排風口處加定風量閥，以滿足實驗室壓力梯度的要求。另外，與正壓實驗室不同的是負壓潔凈實驗室外的房間內(nèi)仍要保證為同潔凈等級，因此潔凈空調(diào)其余20%~30%的風量送至實驗室輔助房間、非實驗區(qū)域，使氣流流向從安全區(qū)到產(chǎn)生危險物質(zhì)的實驗房間，既保證污染源不泄漏，又保證了實驗室的潔凈等級。

06

排風變頻

一些有特殊排風要求的實驗室(例如有藥品柜、安全柜的實驗室)，其排風機配置變頻器，實現(xiàn)24小時不間斷排放。而一般實驗室房間排風均為負壓，壓差約5Pa。

07

防腐功能

有的通風柜內(nèi)需要安置電爐，有的實驗產(chǎn)生的大量酸堿有害有毒氣體具有極強的腐蝕性，通風柜的臺面、襯板、側(cè)板都應(yīng)具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氫氟酸等強酸的場合，還要求通風柜的整體材料必須防酸堿，須采用不銹鋼或玻璃鋼材料制造。風柜內(nèi)襯板材質(zhì)采用環(huán)氧樹脂板。

08

噪聲限值

實驗室的A聲級噪聲限制值為50dB，增加管道截面尺寸可以降低噪聲，考慮到管道的經(jīng)費和施工問題，大部分風量為1600m3/h的通風柜與實驗室房間的管道、有平時排風要求的豎井的截面尺寸多數(shù)為350×400mm。

09

凈化處理

實驗室排出的有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體會對環(huán)境造成污染，在排入大氣前根據(jù)氣體的成分采取吸取、過濾等措施對其進行凈化處理，使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。例如動物房的氣體經(jīng)過粗效和中效過濾后，直接排入大氣，排出口應(yīng)高出頂部3m以上。

10

燃氣

對需要氫氣、乙炔和燃氣的實驗室，要作好房間內(nèi)的通風。當實驗房間沒有可開啟外窗時還要設(shè)置燃氣泄漏報警裝置(防爆型)和事故排風(換氣次數(shù)為12 h-)，控制開關(guān)設(shè)在實驗室便于操作的地點。

11

能耗

整個實驗室雖然設(shè)置通風柜多達550臺以上。但資料和經(jīng)驗表明100臺通風柜中99%的時間只有18個或更少的在使用，尤其是當實驗室不同時使用或?qū)W校放假期間，使用數(shù)量會更少，所以，不用擔心通風柜帶來巨大的能耗。

12

溫度

對豎向設(shè)置的發(fā)熱量較大的網(wǎng)絡(luò)機房設(shè)豎向集中排風，可有效控制服務(wù)器機房的溫度。

氣體輸送系統(tǒng)

01

氣體種類

實驗室需用氣體種類繁多，集中供應(yīng)的氣體有壓縮空氣、氮氣、蒸汽等。其余氣體分散瓶裝供應(yīng)。但潔凈房間使用的氣體均通過管道進入，在潔凈室預留進房間的管道，氣瓶放置在潔凈室外。

02

輸入標題

地下室動力機房有空壓機、制氮機、真空泵及配套設(shè)備等設(shè)備機房，壓縮空氣取風來自進風井(確?？諝鉂崈?，真空泵排氣經(jīng)水箱過濾及消毒排至安全處。氣體管道經(jīng)過濾器至各實驗室入口。

03

管理系統(tǒng)

空壓站配置遠程通訊管理系統(tǒng)，可實時了解空壓機的運行信息，并根據(jù)用氣量隨時重新設(shè)置參數(shù)，及時加載/卸載并監(jiān)控能耗。

結(jié)論與建議

01、設(shè)計前期，要對甲方資料進行整理，詳細了解實驗室工藝要求，需收集的資料有：實驗室類型，潔凈級別，安全性，是否有通風柜，是否有平時排風;做實驗時，哪些辦公室與實驗室同時使用，是否為正壓、負壓或普通試驗室;工作時段(按8h/d，12h/d，24h/d)，不能間斷工作的實驗室，實驗室使用間隔時間;哪些是屬正常工作時間段的行政辦公室，一般辦公室，會議室;細致了解實驗人員的要求，必要時進行參觀與調(diào)研。

這些資料與負荷有關(guān)，與新風量計算有關(guān)，與系統(tǒng)分類、系統(tǒng)分區(qū)有關(guān)，與機組的功能段、外形尺寸、機房位置、過濾器的級別有關(guān)，與風量、風壓等有關(guān)，便于設(shè)計時按功能、運行時段對系統(tǒng)進行劃分。

02、了解實驗室通風柜的功能，按排放氣體和實驗室進行通風系統(tǒng)設(shè)計。對實驗室房間內(nèi)通風的安全性要足夠重視。通風柜的集塵捕捉能力要符合現(xiàn)行標準和規(guī)定，保證一定數(shù)量的換氣次數(shù)，讓送風氣流流向?qū)嶒炇?，保持實驗室負壓。另外，為實驗人員創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境，降低噪聲。系統(tǒng)要容易控制，易于管理，能穩(wěn)定、低能耗運行。

03、在計算房間空調(diào)負荷時，應(yīng)考慮由于排風及室外風作為補風所帶來的能耗損失。因此，空調(diào)房間內(nèi)通風柜數(shù)量必須考慮。

04、有潔凈要求的空調(diào)機組，粗效空氣過濾器不能用浸油式，中效過濾器集中設(shè)置在空氣調(diào)機組的正壓段，在凈化房問設(shè)高效過濾進風口。選擇時中效及高效空氣過濾器按額定風量選擇，阻力、效率相近的高效空氣過濾器設(shè)置在同一潔凈室內(nèi)，高效空氣過濾器的安裝應(yīng)簡便可靠，宜于檢漏和更換。潔凈空調(diào)機組的送風機要按凈化空調(diào)系統(tǒng)的總送風量和總阻力值進行選擇。

中效、高效空氣過濾器的阻力按其初阻力的2倍考慮取值。設(shè)計凈化空調(diào)系統(tǒng)時還要注意：回、排風口風速≤1m/s，回、排風支管風速≤3m/s，回風總管風速≤3～4 m/s;表冷器的迎面風速空凋機組≤2.2m/s，新風機組≤2.5m/s;對送風裝置，高效過濾器送風口實際風量應(yīng)小于樣本給出的風量值;選用定風量控制器時，應(yīng)注意同一位置上只能使用同一規(guī)格的定風量控制器。

05、通風柜運行時與周圍的環(huán)境會相互影響。選擇通風柜時，要考慮實驗室的空間、通風柜的擺放，根據(jù)實驗內(nèi)容選擇其外形尺寸，體積太大造成浪費，過小則影響使用。通風柜還要遠離空氣擾動大的地方，遠離送風口，避免造成能源浪費。排風管道的沒計原則是管內(nèi)為負壓，防止管道廢氣泄漏，排風管長度越短越好，而且一臺風機連接的通風柜越少越好。排風通道盡可能豎直布置，通道越高越好。如需改變風道風速.則應(yīng)配置相應(yīng)的變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)。注意排風通道的末端應(yīng)避開補風管道送氣口。

06、通風柜也有其標準。通風柜的選擇除滿足排風和捕捉能力外，還要能根據(jù)調(diào)節(jié)門開度改變排風量，維持表面風速恒定在0.5m/s;在安裝調(diào)試時應(yīng)按柜門位移為信號來確定排風量，接受調(diào)節(jié)門感應(yīng)器信號后可以計算調(diào)節(jié)門開啟面積(風量)，送風量跟隨排風量即刻變化。實驗室內(nèi)壓力梯度控制和最小通風量的控制也是很關(guān)鍵的，否則也會導致通風柜排風不穩(wěn)定。

07、實驗室有空調(diào)時，盡量選用有補風的通風柜，從節(jié)能角度應(yīng)推廣。

08、電氣系統(tǒng)的選擇要考慮規(guī)格型號、電壓大小、防爆性、耐用性。

09、確定排風機的功率時應(yīng)考慮室外排風過濾裝置的阻力。

10、除對辦公層按規(guī)定設(shè)置衛(wèi)生問排風外，還要根據(jù)各層及全樓風平衡，在各層公共區(qū)域(如走道)設(shè)置必要的集中排風系統(tǒng)。