淺談實驗室通(tōng)風空(kōng)調係(xì)統設(shè)計

通風係統(tǒng)引(yǐn)起(qǐ)的空(kōng)調(tiáo)補風(fēng)能(néng)耗在實(shí)驗室空調能耗中占(zhān)較大(dà)比例，是(shì)實(shí)驗(yàn)室節(jié)能(néng)潛(qián)力(lì)的(dí)部分。按照(zhào)我國現(xiàn)實國情，從各地項目(mù)的經濟條(tiáo)件出(chū)發(fā)，選用(yòng)合理的實驗(yàn)室空調通風設計標準，采(cǎi)取(qǔ)靈活(huó)適(shì)用(yòng)的(dí)空調(tiáo)冷熱(rè)源方案(àn)，研(yán)究實(shí)驗室變風量通風係統(tǒng)的(dí)設計(jì)方案(àn)，是較大(dà)幅(fú)度(dù)地減(jiǎn)少(shǎo)實驗室新風能耗的(dí)一(yī)些方法，目的是(shì)從(cóng)總體上(shàng)降低(dī)實驗室空調能(néng)耗。同時(shí)，排(pái)風(fēng)櫃自(zì)循(xún)環過濾係(xì)統(tǒng)的應用，相比傳統(tǒng)的排風(fēng)櫃形(xíng)式(shì)，其(qí)在新(xīn)風能(néng)耗方麵的節能潛力優(yōu)勢明顯(xiǎn)，值得進一步(bù)研究(jiū)及推廣(guǎng)。

有資料表(biǎo)明，一個實驗(yàn)室(shì)規範及人員(yuán)舒(shū)適性要求的(dí)實驗(yàn)室，其(qí)單位(wèi)麵積的(dí)空調(tiáo)負荷明(míng)顯大於(yú)一(yī)般(bān)的辦公室需求(qiú)，有些實驗(yàn)室的空(kōng)調負荷(製(zhì)冷)實(shí)際需求(qiú)甚(shèn)至超過 300w/m2，遠(yuǎn)大於甲級辦公樓(lóu)的負(fù)荷(hé)值。因此，如(rú)何在工(gōng)程設計上(shàng)有效(xiào)降(jiàng)低實驗(yàn)室空調能(néng)耗，為用(yòng)戶(hù)帶來客觀(guān)的運行(háng)費用節省，有其探(tàn)討價(jià)值。

環(huán)境要(yào)求(qiú)

本(běn)建(jiàn)築內質量(liáng)實驗室(shì)，車(chē)間實驗(yàn)室，化學(xué)室位於2層，環保(bǎo)實驗(yàn)室，樣(yàng)品室(shì)位(wèi)於3層(céng)，室內布置(zhì)有(yǒu)台式(shì)通(tōng)風櫃，萬象(xiàng)抽氣罩，安(ān)全櫃及(jí)烤箱(xiāng)架等需(xū)要(yào)通風的實(shí)驗設施;根(gēn)據(jù)業主(zhǔ)方(fāng)的(dí)要(yào)求，實驗室及樣品(pǐn)室(shì)的濕度均(jūn)要求在50%，質(zhì)量實驗室(shì)，車間實驗(yàn)室及(jí)環保(bǎo)實(shí)驗室(shì)有(yǒu)恒(héng)溫要(yào)求。實驗室(shì)及(jí)樣品室(shì)均要求(qiú)為室內負(fù)壓(yā)，負壓(yā)數值(zhí)無需(xū)準確(què)控製(zhì)。

實(shí)驗(yàn)室通(tōng)風(fēng)係(xì)統設計(jì)原則(zé)

實驗室的(dí)通風(fēng)設計(jì)應滿足實驗室的安全(quán)性，經(jīng)濟(jì)性，技術*性與(yǔ)安裝(zhuāng)使用維護(hù)的便利。實驗室通風(fēng)必(bì)須保證(zhèng)工(gōng)作人員的安(ān)全(quán)和健(jiàn)康(kāng)，即需保證(zhèng)排(pái)風櫃入(rù)口(kǒu)合適的(dí)麵風速，送(sòng)排風閥的快(kuài)速啟(qǐ)動及風機風量(liáng)的匹(pǐ)配，實(shí)驗室(shì)內相對於(yú)建築(zhù)其(qí)他(tā)區域一定為負壓(yā)，回風不(bù)可利用，全新(xīn)風(fēng)，並保(bǎo)證室內最(zuì)小的換氣(qì)次(cì)數(shù)。據(jù)以上原則(zé)，本項目(mù)實驗樓(lóu)根據樓(lóu)層(céng)布局采用獨(dú)立(lì)的空調(tiáo)新風(fēng)送風(fēng)係統和獨立的排(pái)風係統(tǒng)。實(shí)驗室每(měi)個(gè)排(pái)風櫃為變風量排(pái)風(fēng)，保(bǎo)持其入(rù)口平均麵風(fēng)速隨(suí)著(zhuó)櫃門開度的變化(huà)快速反應(yīng)。在安(ān)全(quán)櫃等排(pái)風(fēng)設(shè)備為(wéi)定(dìng)風(fēng)量排風。根據實驗室的具(jù)體情況，可(kě)能配置(zhì)變風(fēng)量(liáng)或定(dìng)風量室(shì)內(nèi)輔(fǔ)助排風閥(fá)從吊(diào)頂上排風。通過這些排風控(kòng)製閥(fá)，既保證(zhèng)了(liǎo)通風(fēng)設(shè)備(bèi)的(dí)正常(cháng)工(gōng)作(zuò)，又能滿(mǎn)足室(shì)內(nèi)換氣次(cì)數(shù)的要求。

考慮(lǜ)實驗室的(dí)實(shí)際需要和使(shǐ)用情況，配置有(yǒu)變風量(liáng)閥的(dí)通風(fēng)櫃(guì)的實驗(yàn)室設(shè)置2個開關:緊(jǐn)急(jí)排風工(gōng)況開關(guān)和(hé)夜(yè)間(jiān)工況開關(guān)。在緊(jǐn)急(jí)排風(fēng)工況時(shí)，排(pái)風(fēng)櫃的(dí)排(pái)風量始(shǐ)終(zhōng)保(bǎo)持(chí)最大排風量(liáng)，而(ér)無論(lùn)櫃(guì)門處於什麼(mó)樣的位(wèi)置(zhì)。當實驗(yàn)室有藥(yào)品試劑打翻(fān)等緊(jǐn)急(jí)情(qíng)況下(xià)，或某(mǒu)台排風(fēng)櫃需(xū)要大(dà)量排(pái)風(fēng)時，可(kě)以置於(yú)此(cǐ)種工(gōng)況(kuàng)。當晚(wǎn)上(shàng)下班後可(kě)置於(yú)夜間工況(kuàng)，關閉房間(jiān)送風及排(pái)風櫃的排風，維持(chí)實驗室最小(xiǎo)風量排風(fēng)，節(jié)約能(néng)耗(hào)。

實驗室通風(fēng)量確定(dìng)

下麵以車間(jiān)實(shí)驗室(shì)為例(lì)進行說明實(shí)驗室(shì)風量的確(què)定。車間(jiān)實驗室內有2台排風(fēng)櫃(guì)，1台(tái)安(ān)全(quán)櫃(guì)(排風量為 180m3/h)

1）實驗(yàn)室負(fù)壓(yā)控(kòng)製

為防止(zhǐ)實(shí)驗室(shì)的氣體擴散到周圍(wéi)區(qū)域，實(shí)驗室(shì)內需保(bǎo)持負壓(yā)，也就(jiù)是(shì)說(shuō)實驗(yàn)室內總排(pái)風量應(yīng)始終(zhōng)大於送風量(liáng)。實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓就由2台通風(fēng)櫃排(pái)風，1台安全櫃排風(fēng)，1台(tái)房間送(sòng)風閥(fá)送(sòng)風和(hé)自(zì)然滲透(tòu)風(fēng)之(zhī)間的平衡來保證(zhèng)。根(gēn)據工(gōng)程(chéng)經(jīng)驗，當送排風(fēng)量差為2次換(huàn)氣次數(shù)對應的風量(liáng)時(shí)，室內負壓約為-5Pa。該(gāi)實(shí)驗室麵積(jī)為 25m2，層高為(wéi) 3m，2 次(cì)換氣次(cì)數對應(yīng)的風(fēng)量為:ΔV=25x3x2=150m3/h。室(shì)內送(sòng)排風量(liáng)差(chà)確(què)定為 150m3/h 時，門(mén)窗關閉時室(shì)內負壓通過自然滲透可(kě)維(wéi)持在(zài)-5Pa左右(yòu)。實際上(shàng)由於門窗的縫(féng)隙和吊(diào)頂(dǐng)的密(mì)封性以及吊頂(dǐng)上(shàng)房(fáng)間與走廊(láng)的(dí)隔牆的密(mì)封(fēng)性(xìng)差(chà)異，維持-5Pa的負(fù)壓可能需要(yào)不同於(yú)150m3/h 的(dí)風(fēng)量差，這個(gè)問題可以(yǐ)在(zài)調試(shì)時再根據實(shí)際情況(kuàng)來確(què)定風量差加(jiā)以(yǐ)解決(jué)。

2）實驗(yàn)室總(zǒng)排(pái)風量(liáng)的確定

排(pái)風(fēng)櫃(guì)最大排風量:排(pái)風(fēng)櫃(guì)規(guī)格為(wéi)(麵(miàn)長x高度x深(shēn)度(dù)):xx。櫃前有人(rén)操(cāo)作時麵(miàn)風速(sù)可(kě)選(xuǎn)/s，櫃(guì)門(mén)拉起(qǐ)開(kāi)度取，此(cǐ)時為排(pái)風(fēng)櫃最大(dà)排(pái)風量(liáng)。

櫃門(mén)最(zuì)大(dà)開(kāi)口淨(jìng)麵積(jī)為:A排=x=。

排風櫃(guì)最(zuì)大排風(fēng)量(liáng):V櫃(guì)max=A排xx3600=1512m3/h.

排風(fēng)櫃(guì)最(zuì)小排(pái)風(fēng)量:V 櫃(guì) min=300m3/h。

室內排(pái)風(fēng)量除(chú)了(liǎo)要(yào)考慮實驗(yàn)室排風設備(bèi)的(dí)需要(yào)，還要(yào)考慮實(shí)驗室日(rì)間(jiān)工作工況(kuàng)最(zuì)小換(huàn)氣(qì)次數 12 次(cì)/h的(dí)室內排(pái)風(fēng)量要求(qiú)。

室內(nèi)排風設(shè)備(bèi)最大排(pái)風量(liáng):V室(shì) max=2x1512+180=3204m3/h。

室(shì)內排風設(shè)備最(zuì)小(xiǎo)排(pái)風(fēng)量(liáng):V室min=2x300+180=780m3/h。

室內夜間工況排風量:V室 reduce=25x3x2=150m3/h。

室內(nèi)日間工(gōng)作工況(kuàng)，按照室(shì)內(nèi)最(zuì)小(xiǎo)換(huàn)氣次數 12 次/h確(què)定(dìng)排(pái)風量(liáng)，最小排(pái)風量為(wéi) 900m3/h。當(dāng)通風(fēng)櫃處(chǔ)於最(zuì)小(xiǎo)排(pái)風量時，房間的(dí)總排(pái)風量780m3/h，不能(néng)滿足(zú)最小(xiǎo)換(huàn)氣(qì)次數的要求(qiú)，需要(yào)加裝(zhuāng)室內(nèi)輔(fǔ)助(zhù)排(pái)風(fēng)，輔助(zhù)排風量設為(wéi) 120m3/h。

加設輔助排(pái)風(fēng)後室內最(zuì)大排(pái)風量:

Vmax=2x1512+180+120=3324m3/h。

加設輔助(zhù)排風後室內(nèi)最小(xiǎo)排風(fēng)量(liáng):Vmin=2x300+180+120=900m3/h。

室內夜間工(gōng)況，關閉(bì)輔(fǔ)助排(pái)風及(jí)通(tōng)風櫃排風，保留(liú)安全櫃排風，用以保(bǎo)證室(shì)內負(fù)壓，因此室(shì)內夜(yè)間工況(kuàng)排(pái)風量(liáng):Vreduce=180m3/h。

3）實驗(yàn)室(shì)送(sòng)風量的確(què)定(dìng)

此(cǐ)係(xì)統(tǒng)為變(biàn)風量(liáng)送風係統，送(sòng)風量應根據(jù)室(shì)內總排風(fēng)量(liáng)確定，為(wéi)維持(chí)室內(nèi)負壓，本(běn)實(shí)驗室(shì)取(qǔ)送(sòng)排(pái)風量差為(wéi) 150m3/h。

室(shì)內日(rì)間(jiān)工(gōng)作工(gōng)況時(shí)，根(gēn)據送(sòng)排(pái)風量差，確定(dìng)送(sòng)風量為:

室(shì)內(nèi)最(zuì)大(dà)送(sòng)風(fēng)量:V送(sòng)max=3324-150=3174m3/h。

室內(nèi)最小送(sòng)風(fēng)量:V送 min=900-150=750m3/h。

室內夜間(jiān)工(gōng)況時，根據(jù)送(sòng)排風(fēng)量(liáng)差，確定(dìng)送風(fēng)量(liáng)為:

室(shì)內夜(yè)間工況送風(fēng)量(liáng):V送reduce=0m3/h。

係統(tǒng)功能介紹

變(biàn)風量通(tōng)風係統(tǒng)安(ān)裝(zhuāng)這些設備後，可(kě)分(fēn)成(chéng)日間工(gōng)作(zuò)工況變風(fēng)量運行(háng)，緊(jǐn)急運行(háng)工況及(jí)夜間(jiān)運(yùn)行(háng)工(gōng)況定(dìng)風量運行。在(zài)實(shí)驗室工(gōng)作(zuò)時間，排風櫃排風控(kòng)製器保(bǎo)證(zhèng)排風櫃合(hé)適的麵風(fēng)速，能(néng)迅速跟蹤排風櫃(guì)門(mén)位置(zhì)和(hé)門(mén)前空氣(qì)流(liú)動(dòng)阻擋物自(zì)動調整排風量。室內(nèi)安全櫃排風及輔助排風采(cǎi)用開(kāi)啟(qǐ)，定風(fēng)量運行，保證(zhèng)實驗(yàn)室最(zuì)小(xiǎo)換氣次數不低於 12t/h。室內送風(fēng)量始終保持比(bǐ)排風量少 150m3/h，送風係統能根(gēn)據控製係(xì)統獲(huò)得所有排風設(shè)備(bèi)的(dí)排(pái)風量(liáng)，通(tōng)過風量(liáng)差(chà)限定計(jì)算(suàn)送風(fēng)量，在 1s 內跟隨排風(fēng)櫃(guì)排風(fēng)量(liáng)相應(yīng)調整送風量(liáng)，從(cóng)而保證室內負壓(yā)的穩(wěn)定。

實驗室(shì)空(kōng)調(tiáo)設(shè)計(jì)

1溫(wēn)度(dù)控(kòng)製

質量(liáng)實(shí)驗室及樣(yàng)品(pǐn)室均采用獨(dú)立全新(xīn)風空調(tiáo)送(sòng)風係統及獨立排(pái)風(fēng)係(xì)統，質量(liáng)實驗室，車間實驗室(shì)同(tóng)時選(xuǎn)用一(yī)套多聯(lián)機(jī)空調係(xì)統(tǒng)負擔室(shì)內冷熱負荷(hé)。環保實驗(yàn)室采用一台(tái)分體空(kōng)調(tiáo)器(qì)負(fù)拍(pāi)室內(nèi)冷(lěng)熱負荷。新(xīn)風送風(fēng)係(xì)統采用(yòng)組(zǔ)合空(kōng)調(tiáo)機組，在主風(fēng)管上(shàng)設溫(wēn)度傳感器，送(sòng)風溫(wēn)度為(wéi)室內溫(wēn)度(23+1)℃。送(sòng)風溫(wēn)度控製通(tōng)過(guò)控(kòng)製(zhì)冷熱盤管的冷熱(rè)水(shuǐ)進管上(shàng)的(dí)電動(dòng)二(èr)通閥(fá)開度(dù)調整冷熱(rè)水量實現(xiàn)。實驗室獨(dú)立(lì)全(quán)新風送(sòng)風係統的(dí)冷(lěng)熱(rè)源采用風冷熱(rè)泵機(jī)組(zǔ)，機(jī)組設(shè)在(zài)實(shí)驗室(shì)的(dí)屋(wū)頂(dǐng)上，夏季供(gōng)回(huí)水(shuǐ)溫(wēn)度為 7℃~12℃，冬(dōng)季供回(huí)水溫度為(wéi)40℃~45℃。室(shì)內維護(hù)結(jié)構(gòu)及設(shè)備人發(fā)熱的冷熱(rè)負荷由多聯(lián)空調係統及分。體(tǐ)空調器負擔，根(gēn)據(jù)計算，選(xuǎn)用合(hé)適的機(jī)型(xíng)。

2濕(shī)度(dù)控製

實(shí)驗室內人(rén)員不(bù)多(duō)，且無大量散(sàn)濕(shī)設備，因(yīn)此室內(nèi)主要濕負荷(hé)為新風(fēng)濕(shī)負(fù)荷，當(dāng)新(xīn)風(fēng)處(chǔ)理到送風溫(wēn)度(dù)時的相對(duì)濕(shī)度(dù)不(bù)小(xiǎo)於(yú) 50%時，新風由新風(fēng)空調機組設有的(dí)表冷段進(jìn)行(háng)減濕(shī)處理。當新(xīn)風處理到送(sòng)風(fēng)溫度(dù)時的相對(duì)濕(shī)度小。於 50%時(shí)，根據(jù)主要(yào)求(室(shì)內相對(duì)濕度(dù)不(bù)大於(yú) 50%)，因(yīn)此不需要加(jiā)減(jiǎn)濕(shī)處理。