某檢化驗中心大樓通風空調系統設計

文福 杜然 舒剛 周紀帥 卜萃文

中冶南方工程技術有限公司

1 工程概述

該項目為越南地區某大型鋼鐵聯合企業檢化驗中心大樓工程。包括實驗樓和辦公樓，中間通過連廊連接，總建筑面積約22000 m2。其中實驗大樓建筑面積約13000 m2，地上4 層，包含儀器校正、表面檢測、化學分析、物理分析、樣本前處理等多種功能的實驗室。

根據各實驗室的環境需求，其室內設計參數可歸結為以下幾種類型（表1）：

表1 實驗室室內環境需求參數

2 排風凈化系統

2.1 系統劃分

為滿足各實驗室排煙試驗柜、抽氣罩等工藝需要，設置排風凈化系統。本項目排風凈化系統按所排除氣體的性質劃分，具體分為：腐蝕性廢氣排氣凈化系統、有機廢氣排氣凈化系統和抽氣罩排風系統（見圖1）。

圖1 排風系統流程圖

腐蝕性廢氣排氣凈化系統針對各實驗室試驗柜和藥品柜中產生酸性或堿性氣體，通過管道系統集中收集、洗滌塔集中凈化，達標后排放至室外大氣環境。其中產生高氯酸氣體（強氧化性）的實驗柜，單獨收集、單獨凈化后排放，避免與其它氣體混合后引起燃燒爆炸。排風機葉輪、機殼采用玻璃鋼材質，管道采用 PPH管（難燃型）。

有機性廢氣排氣凈化系統針對各實驗室實驗柜和藥品柜中產生的揮發性有機化合物（VOCs），通過管道系統集中收集、干式吸附凈化器集中凈化，達標后排放至室外大氣環境。排風機葉輪、機殼采用不銹鋼材質，管道采用PPH 管（難燃型）。

高溫爐、試驗臺等處產生的小范圍熱氣、揮發性氣體等通過萬向排氣罩或金屬抽氣罩集中收集后直接排放至室外大氣環境。排風機葉輪、機殼采用不銹鋼材質，排風主管道采用 PPH 管（難燃型），與高溫爐金屬排氣罩相接的排風支管采用不銹鋼材質。

2.2 排風量計算

各排風點的風量按試驗柜和排風罩的工藝需求確定：本項目各點排風量按排煙試驗柜 1380～1260 m3/h、藥品柜 360 m3/h、金屬抽氣罩 600～120 m3/h、萬向排氣罩180 m3/h 計算。

由于系統排風點較多，例如：大型化學分析二室共設有 3 臺耐酸堿排煙試驗柜、3 臺耐有機排煙試驗柜、2 臺藥品柜、18 個萬向排氣罩，各排風點不會同時工作，為避免系統風量選取過大，系統總風量計算時需乘以各排風點的最大同時使用系數。本項目相同性質排風點最大同時使用系數取0.7。

2.3 自控系統

各排風點配電動閥，需要排風時與工藝設施連鎖或手動開啟，實驗完畢后關閉。排風機配變頻控制柜、DDC 控制箱，排風主管設壓差測量及信號變送裝置，通過檢測排風總管內的負壓值調整風機轉速，維持系統所系的總排風量。

3 新風空調系統

為滿足各實驗室環境壓力要求，設置新風空調系統。室外新風經機組處理后送至各實驗室室內，補償各實驗室排風（試驗柜、抽氣罩等）和維持室內微正壓或微負壓的環境所需的滲漏風量，同時滿足人員衛生需求。

3.1 新風量的確定

本工程室內微正壓取值按5～10 Pa 設計[1]，微負壓取值按-5～-10 Pa 設計，滿足室內外環境壓差所需風量按換氣次數法取1.5～2 次/h[2]，系統新風量按補償排風與保持室內環境壓差所需風量之和、人員衛生所需新風量兩項較大值選取[1]。

3.2 新風處理過程

由于本項目位于夏熱冬暖地區，無需考慮冬季加熱，機組由進風段、中效過濾段、表冷段、送風段組成。新風空調機組將室外新風過濾后處理至室內設計干球溫度，不承擔室內冷負荷，新風部分濕負荷由室內風機盤管承擔。新風處理機組所需的冷凍水由集中制冷站提供。

3.3 送風形式和自控系統

室外新風經機組處理后通過送風支管分別送至實驗室吊頂下部工作空間和吊頂上部封閉空間。兩路新風送風管支管上均設電動調節閥，室內工作空間和吊頂上部封閉空間均設壓力傳感器。通過檢測實驗室工作空間內環境壓力值，調節吊頂下部工作空間送風支管電動調節閥開度，調整室外新風的送入量，維持室內工作區所需的環境壓力。送至吊頂上部封閉空間的新風主要用于補充排煙試驗柜的部分排風（見圖 2），通過檢測吊頂上部封閉空間內環境壓力值，調節吊頂上部封閉空間送風支管電動調節閥開度，調整室外新風的送入量，維持排煙試驗柜所需的排風補風量。

風機配變頻控制柜、DDC 控制箱，新風送風主管設壓差測量及信號變送裝置，通過檢測新風總管內的正壓值調整風機轉速，維持系統所系的總新風送入量。通過設置在送風主管的溫度傳感器和冷水管路的兩通調節閥控制空調機組出風干球溫度。

圖2 新風系統流程圖

4 其它空調系統

4.1 恒溫恒濕柜式空調系統

為滿足校正室、水平儀室、天平室等室內溫度波動≤±1 ℃的溫度需求，室內設置風冷恒溫恒濕柜式空調，室外機集中布置在實驗樓屋面上。其中校正室、水平儀室等對室內氣流擾動比較敏感的房間，室內氣流組織采用地板（孔板）下送風方式。室內溫濕度通過溫、濕度控制器，將回風的溫濕度與設定的溫濕作對比，自動運行壓縮機（降溫、除濕），加濕器，電加熱（升溫）等元件，實現室內恒溫恒濕的自動控制。

4.2 風機盤管空調系統

在室內溫度要求 23±5 ℃的實驗室房間設置風機盤管式空調系統，承擔室內熱濕負荷和部分新風濕負荷，風機盤管所需的冷凍水（供 7 ℃/回 12 ℃）由集中制冷站提供。由設于房間的帶三速開關的溫度控制器控制設于回水支管上的兩通電動閥動作，以實現房間溫度控制在設定的基準上。

對于X 衍射實驗室、XRF 室、金相實驗室等相對濕度要求＜40%房間，還設置了工業除濕機，以進一步降低濕度，滿足室內環境濕度要求。

5 節能措施

本項目節能措施有：

1）各排風點考慮最大同時使用系數，降低總設計排風量和新風補風量。

2）新風系統和排風系統設置變頻控制、壓力檢測、電動調節閥等，根據實際需求情況調節風機轉速。

3）排煙試驗柜采用吊頂上部補風的形式，降低吊頂下部工作空間新風送入量，減少風機盤管負荷。

4）空調風管及冷水管道采取保溫措施，空調房間維護結構采取保溫措施，采光窗采用LOW-E 玻璃。

6 結語

本項目已投入使用，各實驗室室內的環境參數均達到要求。本文僅對實驗大樓內排風系統、新風系統和空調系統進行了介紹，實際項目中還應考慮集中制冷站冷水系統根據用戶實際需求的變流量控制，以實現最大的節能效果。同時變風量系統風管電動調節閥與壓力傳感器連鎖使用的適用性、經濟性等問題還值得繼續探討。