某檢化驗(yàn)中心大樓通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文福 杜然 舒剛 周紀(jì)帥 卜萃文

中冶南方工程技術(shù)有限公司

1 工程概述

該項(xiàng)目為越南地區(qū)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)檢化驗(yàn)中心大樓工程。包括實(shí)驗(yàn)樓和辦公樓，中間通過連廊連接，總建筑面積約22000 m2。其中實(shí)驗(yàn)大樓建筑面積約13000 m2，地上4 層，包含儀器校正、表面檢測(cè)、化學(xué)分析、物理分析、樣本前處理等多種功能的實(shí)驗(yàn)室。

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境需求，其室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)可歸結(jié)為以下幾種類型（表1）：

表1 實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)環(huán)境需求參數(shù)

2 排風(fēng)凈化系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)劃分

為滿足各實(shí)驗(yàn)室排煙試驗(yàn)柜、抽氣罩等工藝需要，設(shè)置排風(fēng)凈化系統(tǒng)。本項(xiàng)目排風(fēng)凈化系統(tǒng)按所排除氣體的性質(zhì)劃分，具體分為：腐蝕性廢氣排氣凈化系統(tǒng)、有機(jī)廢氣排氣凈化系統(tǒng)和抽氣罩排風(fēng)系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 排風(fēng)系統(tǒng)流程圖

腐蝕性廢氣排氣凈化系統(tǒng)針對(duì)各實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)柜和藥品柜中產(chǎn)生酸性或堿性氣體，通過管道系統(tǒng)集中收集、洗滌塔集中凈化，達(dá)標(biāo)后排放至室外大氣環(huán)境。其中產(chǎn)生高氯酸氣體（強(qiáng)氧化性）的實(shí)驗(yàn)柜，單獨(dú)收集、單獨(dú)凈化后排放，避免與其它氣體混合后引起燃燒爆炸。排風(fēng)機(jī)葉輪、機(jī)殼采用玻璃鋼材質(zhì)，管道采用 PPH管（難燃型）。

有機(jī)性廢氣排氣凈化系統(tǒng)針對(duì)各實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)柜和藥品柜中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），通過管道系統(tǒng)集中收集、干式吸附凈化器集中凈化，達(dá)標(biāo)后排放至室外大氣環(huán)境。排風(fēng)機(jī)葉輪、機(jī)殼采用不銹鋼材質(zhì)，管道采用PPH 管（難燃型）。

高溫爐、試驗(yàn)臺(tái)等處產(chǎn)生的小范圍熱氣、揮發(fā)性氣體等通過萬(wàn)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(huán)境。排風(fēng)機(jī)葉輪、機(jī)殼采用不銹鋼材質(zhì)，排風(fēng)主管道采用 PPH 管（難燃型），與高溫爐金屬排氣罩相接的排風(fēng)支管采用不銹鋼材質(zhì)。

2.2 排風(fēng)量計(jì)算

各排風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量按試驗(yàn)柜和排風(fēng)罩的工藝需求確定：本項(xiàng)目各點(diǎn)排風(fēng)量按排煙試驗(yàn)柜 1380～1260 m3/h、藥品柜 360 m3/h、金屬抽氣罩 600～120 m3/h、萬(wàn)向排氣罩180 m3/h 計(jì)算。

由于系統(tǒng)排風(fēng)點(diǎn)較多，例如：大型化學(xué)分析二室共設(shè)有 3 臺(tái)耐酸堿排煙試驗(yàn)柜、3 臺(tái)耐有機(jī)排煙試驗(yàn)柜、2 臺(tái)藥品柜、18 個(gè)萬(wàn)向排氣罩，各排風(fēng)點(diǎn)不會(huì)同時(shí)工作，為避免系統(tǒng)風(fēng)量選取過大，系統(tǒng)總風(fēng)量計(jì)算時(shí)需乘以各排風(fēng)點(diǎn)的最大同時(shí)使用系數(shù)。本項(xiàng)目相同性質(zhì)排風(fēng)點(diǎn)最大同時(shí)使用系數(shù)取0.7。

2.3 自控系統(tǒng)

各排風(fēng)點(diǎn)配電動(dòng)閥，需要排風(fēng)時(shí)與工藝設(shè)施連鎖或手動(dòng)開啟，實(shí)驗(yàn)完畢后關(guān)閉。排風(fēng)機(jī)配變頻控制柜、DDC 控制箱，排風(fēng)主管設(shè)壓差測(cè)量及信號(hào)變送裝置，通過檢測(cè)排風(fēng)總管內(nèi)的負(fù)壓值調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，維持系統(tǒng)所系的總排風(fēng)量。

3 新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

為滿足各實(shí)驗(yàn)室環(huán)境壓力要求，設(shè)置新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。室外新風(fēng)經(jīng)機(jī)組處理后送至各實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)，補(bǔ)償各實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)（試驗(yàn)柜、抽氣罩等）和維持室內(nèi)微正壓或微負(fù)壓的環(huán)境所需的滲漏風(fēng)量，同時(shí)滿足人員衛(wèi)生需求。

3.1 新風(fēng)量的確定

本工程室內(nèi)微正壓取值按5～10 Pa 設(shè)計(jì)[1]，微負(fù)壓取值按-5～-10 Pa 設(shè)計(jì)，滿足室內(nèi)外環(huán)境壓差所需風(fēng)量按換氣次數(shù)法取1.5～2 次/h[2]，系統(tǒng)新風(fēng)量按補(bǔ)償排風(fēng)與保持室內(nèi)環(huán)境壓差所需風(fēng)量之和、人員衛(wèi)生所需新風(fēng)量?jī)身?xiàng)較大值選取[1]。

3.2 新風(fēng)處理過程

由于本項(xiàng)目位于夏熱冬暖地區(qū)，無(wú)需考慮冬季加熱，機(jī)組由進(jìn)風(fēng)段、中效過濾段、表冷段、送風(fēng)段組成。新風(fēng)空調(diào)機(jī)組將室外新風(fēng)過濾后處理至室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度，不承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷，新風(fēng)部分濕負(fù)荷由室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)。新風(fēng)處理機(jī)組所需的冷凍水由集中制冷站提供。

3.3 送風(fēng)形式和自控系統(tǒng)

室外新風(fēng)經(jīng)機(jī)組處理后通過送風(fēng)支管分別送至實(shí)驗(yàn)室吊頂下部工作空間和吊頂上部封閉空間。兩路新風(fēng)送風(fēng)管支管上均設(shè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，室內(nèi)工作空間和吊頂上部封閉空間均設(shè)壓力傳感器。通過檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室工作空間內(nèi)環(huán)境壓力值，調(diào)節(jié)吊頂下部工作空間送風(fēng)支管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)整室外新風(fēng)的送入量，維持室內(nèi)工作區(qū)所需的環(huán)境壓力。送至吊頂上部封閉空間的新風(fēng)主要用于補(bǔ)充排煙試驗(yàn)柜的部分排風(fēng)（見圖 2），通過檢測(cè)吊頂上部封閉空間內(nèi)環(huán)境壓力值，調(diào)節(jié)吊頂上部封閉空間送風(fēng)支管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)整室外新風(fēng)的送入量，維持排煙試驗(yàn)柜所需的排風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量。

風(fēng)機(jī)配變頻控制柜、DDC 控制箱，新風(fēng)送風(fēng)主管設(shè)壓差測(cè)量及信號(hào)變送裝置，通過檢測(cè)新風(fēng)總管內(nèi)的正壓值調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，維持系統(tǒng)所系的總新風(fēng)送入量。通過設(shè)置在送風(fēng)主管的溫度傳感器和冷水管路的兩通調(diào)節(jié)閥控制空調(diào)機(jī)組出風(fēng)干球溫度。

圖2 新風(fēng)系統(tǒng)流程圖

4 其它空調(diào)系統(tǒng)

4.1 恒溫恒濕柜式空調(diào)系統(tǒng)

為滿足校正室、水平儀室、天平室等室內(nèi)溫度波動(dòng)≤±1 ℃的溫度需求，室內(nèi)設(shè)置風(fēng)冷恒溫恒濕柜式空調(diào)，室外機(jī)集中布置在實(shí)驗(yàn)樓屋面上。其中校正室、水平儀室等對(duì)室內(nèi)氣流擾動(dòng)比較敏感的房間，室內(nèi)氣流組織采用地板（孔板）下送風(fēng)方式。室內(nèi)溫濕度通過溫、濕度控制器，將回風(fēng)的溫濕度與設(shè)定的溫濕作對(duì)比，自動(dòng)運(yùn)行壓縮機(jī)（降溫、除濕），加濕器，電加熱（升溫）等元件，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)恒溫恒濕的自動(dòng)控制。

4.2 風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)

在室內(nèi)溫度要求 23±5 ℃的實(shí)驗(yàn)室房間設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管式空調(diào)系統(tǒng)，承擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷和部分新風(fēng)濕負(fù)荷，風(fēng)機(jī)盤管所需的冷凍水（供 7 ℃/回 12 ℃）由集中制冷站提供。由設(shè)于房間的帶三速開關(guān)的溫度控制器控制設(shè)于回水支管上的兩通電動(dòng)閥動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)房間溫度控制在設(shè)定的基準(zhǔn)上。

對(duì)于X 衍射實(shí)驗(yàn)室、XRF 室、金相實(shí)驗(yàn)室等相對(duì)濕度要求＜40%房間，還設(shè)置了工業(yè)除濕機(jī)，以進(jìn)一步降低濕度，滿足室內(nèi)環(huán)境濕度要求。

5 節(jié)能措施

本項(xiàng)目節(jié)能措施有：

1）各排風(fēng)點(diǎn)考慮最大同時(shí)使用系數(shù)，降低總設(shè)計(jì)排風(fēng)量和新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量。

2）新風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置變頻控制、壓力檢測(cè)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，根據(jù)實(shí)際需求情況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

3）排煙試驗(yàn)柜采用吊頂上部補(bǔ)風(fēng)的形式，降低吊頂下部工作空間新風(fēng)送入量，減少風(fēng)機(jī)盤管負(fù)荷。

4）空調(diào)風(fēng)管及冷水管道采取保溫措施，空調(diào)房間維護(hù)結(jié)構(gòu)采取保溫措施，采光窗采用LOW-E 玻璃。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目已投入使用，各實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)均達(dá)到要求。本文僅對(duì)實(shí)驗(yàn)大樓內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，實(shí)際項(xiàng)目中還應(yīng)考慮集中制冷站冷水系統(tǒng)根據(jù)用戶實(shí)際需求的變流量控制，以實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果。同時(shí)變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與壓力傳感器連鎖使用的適用性、經(jīng)濟(jì)性等問題還值得繼續(xù)探討。