浅谈某疾控中心空调及通风系统设计

【摘要】介绍了某疾控中心空调通风系统设计方案，总结了系统设计与施工和使用过程中出现的矛盾以及笔者的相关设计经验。

【关键词】空调冷、热源、实验室通风、通风柜、生物安全柜、变频风机

1 引言

笔者于2006年参与完成了某疾控中心的暖通空调项目的设计，现该工程已完工并交付使用一年。现对该工程设计方案予以简单介绍，并对在配合该工程施工、验收及使用的过程中出现的问题以及最终的解决办法予以总结，以期对以后的工程设计做以参考。

2 设计简介

2.1 工程概况

该疾控中心项目总建筑面积41528平方米。分为综合业务楼、预防医学门诊楼、食堂与餐厅、理化实验楼、微生物实验楼、动物实验楼，共六栋单体，建筑高度均不超过24米。其中综合业务楼及理化实验室地下一层平时为停车库、设备用房。本工程设计内容包含：预防医学门诊楼、综合业务楼、餐厅与食堂的通风及夏季空调系统；理化楼、动物楼、微生物楼的通风及冬、夏季空调系统；地下室通风系统；消防排烟系统。

2.2 空调冷、热源系统

由于本项目有部分实验室要求24小时空调，从空调系统保障性以及节能方面考虑，夏季制冷采用冰蓄冷系统。当空调主机出现故障时，可以利用蓄冰装置融冰提供冷冻水，以保障空调系统能够连续运行。冰蓄冷系统双工况螺杆主机和蓄冰装置为串联方式。系统配备空调工况制冷容量为460RT、制冰工况为328RT的双工况螺杆冷水主机三台。蓄冰装置蓄冰量为6480RTH，双工况主机可分别在空调和制冰两种工况下运行，制冷主机设于综合业务楼地下一层制冷机房内。冬季由一台循环流量为120m3/h的常压燃气热水锅炉提供空调热水，锅炉设于综合业务楼地下一层锅炉房内。制冷主机为本项目六栋单体提供夏季空调冷冻水，锅炉为三栋试验室（理化楼、微生物楼、动物楼）提供冬季空调热水以及理化楼和动物楼部分空调机组的夏季除湿加热热水。

另外，动物实验楼四层为动物实验室，建筑面积约1300平米，按屏障环境设计，实验室全年设采用洁净空调。为保障动物实验室空调系统的连续运行，设计时主冷热源采用了制冷主机及锅炉提供的冷、热水，同时另外设计了一套风冷热泵机组作为辅助冷、热源，当制冷主机或锅炉故障时启动该风冷热泵，风冷热泵机组设于动物楼四层屋顶。

2.3 空调冷、热水系统

由于本项目内单体较多，空调系统各环路之间阻力较大，各单体的使用功能也不同，因此空调冷冻水系统采用了分区二次泵变流量水系统，其中一次泵水系统为定流量系统，二次泵水系统为变流量系统。二次泵水系统流量的变化根据末端负荷的变化，通过二次水泵变频实现。热水系统冬季供热采用一次泵定流量水系统，热水供回水温度为60℃/50℃；夏季除湿再热的热源供水温度为60℃/53℃，由热水循环水泵根据供回水温度变频供给。

2.4 空调风系统

1）预防医学门诊楼、综合业务楼、餐厅与食堂由于使用功能为办公性质，且建筑布局大部分为一些小开间办公室，因此空调系统采用普通的风机盘管加新风系统或全空气系统。

2）理化楼、微生物楼、动物楼为科研实验楼，室内设有通风柜、生物安全柜、万象罩等实验设备。实验室虽都为小开间，但考虑到实验室有滋生细菌的危险，而且部分实验室为洁净室，故未采用吊顶机组。综合各方面考虑，最终在三栋实验楼设置了设备夹层。由于不同的生物安全实验室所进行的实验可能不同，实验类型不同的实验室的回风不可以相互混合，必须单独回风。所以所有实验类型不同的实验室的空调系统是相互独立的。实验室按各房间划分空调系统，每个空调系统均设置独立的组合式空调箱作为其空调设备。空调机组统一放置于设备夹层或屋顶机房内，通过竖井以及风管送入各房间，设计时考虑了机组的布置尽量缩短风管送风距离。

2.5 实验室风系统

1）实验楼按照楼层每层设置集中送、排风系统。排风系统为实验室提供必要的通风换气，维持所需的负压；新风系统一方面作为排风的补风，同时要满足实验区工作人员的新风标准，并在特定区域维持必要的正压。排风系统与新风系统连锁运行，正压时新风系统先启后停，排风系统先停后启；负压时新风系统先停后启，排风系统先启后停。排风机集中设置在屋顶。新风机组设置在实验楼设备层内，新风通过设备层侧墙的建筑百页直接取得。新风经过初效过滤、中效过滤、冷却/加热、再热除湿处理。有负压要求时，新风送风口设在实验室、走廊等区域，集中排风的排风口设置在实验室内，气流从公共区经过门缝隙或吊顶上的连通管道，流向实验室内，满足实验室的新风、换气及微负压要求。

2）实验室内循环空气均经初效过滤、中效过滤及冷却/加热、再热除湿处理，再经过不锈钢微穿孔板式消声器（有净化要求）或阻抗复合型消声器（无净化要求）送入房间，以满足室内的温湿度要求。当实验室有洁净度要求时，该实验室的空调系统在上述基础上增加高效过滤送风口。洁净度五级以下的空调送、回风口以及集中排风口设置在顶部，气流组织形式为混合流。洁净度五级以上的空调送回风采用侧送侧回的单向流气流组织方式。

3）当实验室有生物安全柜或通风柜时，空调系统按以下两种情况设置：第一：当实验室空调送风量接近或大于生物安全柜（或通风柜）的排风量时，空调箱兼做生物安全柜（或通风柜）的补风机组，空调箱定风量运行，当生物安全柜（或通风柜）不开时，新风量为满足人员或保证正压的所需的风量；当生物安全柜（或通风柜）需要启动时，该空调机组通过阀门调节新风量的大小，为生物安全柜（或通风柜）的排风提供补风。第二：当该实验室空调送风量小于生物安全柜（或通风柜）的排风量时，空调箱兼做生物安全柜（或通风柜）的补风机组，空调箱变风量运行，当生物安全柜（或通风柜）不开时，新风量为满足人员或保证正压的所需的风量；当生物安全柜（或通风柜）开启时，该空调机组通过阀门切换到全新风工况，为生物安全柜（或通风柜）的排风提供补风。除了前述的工况转换外，由于通风柜运行时为变风量，则通风柜排风机选用变频风机或通过调节排风柜通风管路上的电动调节阀，以满足通风柜的变风量要求并保持房间的风量平衡。

4）各实验室内的排风设备均独立设置排风机组，排风机组统一设置在各栋楼的屋顶层。同时对排放无机废气的排风系统设置洗涤塔进行处理，对排放有机废气的排风系统采用UV+O3联合处理。考虑到各实验室内的排风设备的非同时运行，因此在各排风机组上设置了变频装置，以实现有效的节能。

3 设计总结

3.1冷、热源设计

1）本工程在动物房的冷、热源设计时主冷热源采用了制冷主机及锅炉提供的冷、热水，同时另外设计了一套风冷热泵机组作为辅助冷、热源。但在实际使用过程中，业主想将动物房是作为一个单独的空调系统独立运行管理，因此提出希望单独采用动物楼四层的风冷热泵机组作为其空调系统冷、热源。这样使用对系统设计没有大的影响，只是对中央空调系统来说，由于主机设计时考虑了这部分冷量，因此存在着一个能源浪费的问题。

2）部分实验室空调机组设置了夏季热水再热系统，热源采用的是地下热水锅炉。但在使用过程中业主反映每月的燃气费用较高，希望能将动物房的空调再热热水系统单独设置。此处为设计时未详细了解业主的使用要求导致，后变更设计选择了一台风冷热泵机组放置在动物楼屋面代替锅炉运行，改造完毕后锅炉的每月燃气费用显著下降。

3.2设备夹层的设置

前面方案中已提到过，在三栋实验楼中设置了设备夹层。但在暖通专业向建筑专业提出要求之后，建筑专业为了使其不占用的建筑面积，将设备夹层的高度设为了2.2米。由于设备夹层空调设备及风管都较多，这就为施工带来了很大的难度，施工单位曾不止一次的抱怨。另外在设备维护检修时夹层内几乎很难行走，大部分都是经空调水管爬上爬下，导致现在只使用了一年不到，已经有多处保温棉破损。笔者认为设置设备夹层的思路是正确的，但层高应加大以方便后期施工安装以及检修。

3.3 实验室空调、排风系统净化处理

1）设计时在实验室的空调风柜回风口上均设计了电子消毒净化装置，但由于设计完成后受造价的控制，将此部分的电子消毒净化装置全部取消。笔者也认为实验室由于本身已设计了初、中效过滤，洁净室另设了高效过滤，再设置此装置的必要性不大，因此同意取消。

2）在设计完成之前，业主一直未能对设计提供各实验室的排放气体种类，因此在设计时仅在设计说明中注明了无机废气处理采用活性碳，有机废气处理采用电子消毒净化装置，并未明确是在哪个机组上设置。后来施工单位为了赶进度所有排风都未安装净化装置。后为了迎接环保验收，才又组织人力物力对原系统进行改造，加装废气处理装置。笔者总结，在设计此类项目时，实验室的废气处理一定要作为重点考虑，而不能一笔带过，且在设计之初，一定要同业主明确各实验室的废气排放种类，根据不同的废气排放种类采用不同的处理方式。

3.4 变频风机的设置

在实验室排风系统设计时，考虑到节能，通风柜按变风量设计，对应的排风机选用了变频风机。可是业主在设备定货时，并未跟设计沟通，也未了解设计意图，而采购了定风量的通风柜。这对系统设计没有影响，可是却让排风机上的变频装置成了摆设。因此笔者认为在做此类设计时应提前与业主沟通设计意图，以免设计浪费。

3.5自控系统

由于实验室的空调及通风系统需要联动，因此对空调自控系统提出了较高的要求，同时也要求各系统上的阀门要有良好的性能。但在此工程中发现由于采用了质量较差的阀门，经常有阀门坏掉或者不动作或者不反馈信号，导致空调自控调试无法正常进行。甚至出现了由于动物房热水阀门坏掉导致房间温度过高，从而热死试验动物的状况。目前该项目的调试工作仍在进行。笔者认为，实验室空调、通风系统上的电动阀门一定要选用优质阀门，因为其需要经常开启和关闭，对质量要求较高。另外要求弱电自控厂家一定要有强大的设计编程能力才能承担此类项目。