某煙草實(shí)驗(yàn)室恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

高孟軍 劉 霄 丁驍捷

（云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 昆明 650228）

0 項(xiàng)目背景

本建筑為一類高層，地上二十層，地下兩層，功能屬性為辦公樓?，F(xiàn)把一層辦公室改造為恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室，一層原始改造面積452m2，原始層高為5.1m，現(xiàn)擬建設(shè)成331.5m2的煙葉樣品觀摩室和31.1m2煙葉樣品制備室，中央控制室、空調(diào)機(jī)房。

煙草實(shí)驗(yàn)室對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的要求高，且室內(nèi)環(huán)境溫濕度對(duì)煙草實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備及煙葉評(píng)析檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，卷煙的吸阻、硬度、通風(fēng)率、以及主流煙氣等項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)時(shí)須在溫濕度滿足測(cè)試試驗(yàn)的大氣條件下進(jìn)行，故確保恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫、濕度要求及精度和溫、濕度的波動(dòng)要求對(duì)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性有很大的影響。其中在溫和地區(qū)滿足工藝要求的前提下，如何運(yùn)行節(jié)能、控制投資、合理化配置等方面進(jìn)行綜合分析。

1 實(shí)驗(yàn)室的控制參數(shù)及氣候條件

（1）室內(nèi)溫濕度及精度

在《煙草實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境檢定規(guī)程》JJG（煙草）21-2010中對(duì)煙草恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室有溫濕度及精度規(guī)定，結(jié)合規(guī)范要求和本實(shí)驗(yàn)室的要求確定本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 煙草恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Tobacco constant temperature and humidity laboratory design parameters

（2）室外計(jì)算氣象參數(shù)

工程所在位置：云南昆明，海拔：1892.4米。緯度：北緯25°01′，經(jīng)度：東經(jīng)102°41′。

表2 室內(nèi)氣象參數(shù)Table 2 Indoor meteorological parameters

（3）樣品觀摩室和樣品制備室送風(fēng)量及負(fù)荷的確定

①樣品觀摩室

表3 K-1空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量及冷、熱量Table 3 K-1 air-conditioning system air volume and cold and heat

圖1 冬季處理過程Fig.1 Winter treatment process

圖2 夏季處理過程Fig.2 Summer treatment process

②樣品制備室

表4 K-2空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量及冷、熱量Table 4 K-2 air-conditioning system air volume and cold and heat

圖3 冬季處理過程Fig.3 Winter treatment process

2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及設(shè)備選型

2.1 空調(diào)冷熱源要點(diǎn)分析

目前恒溫恒濕空調(diào)主機(jī)有風(fēng)冷模塊恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組、直膨式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，對(duì)兩種空調(diào)系統(tǒng)比較如表5所示。

圖4 夏季處理過程Fig.4 Summer treatment process

表5 風(fēng)冷模塊恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組、直膨式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)比較Table 5 Comparison of air-conditioning systems of air-cooled module constant temperature and humidity air conditioning units and direct expansion constant temperature and humidity air conditioning units

（1）鑒于四管制機(jī)組投資高于兩管制機(jī)組，根據(jù)昆明的氣候特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室濕度控制范圍（相對(duì)溫度：50.0～80.0%）為高濕環(huán)境，除濕再熱量小，最終確定為兩管制風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組。（2）由于煙葉樣品制備室面積小（僅為31.1m2），樣品觀摩室面積大（331.5m2）；且兩房間的使用頻率不同，房間負(fù)荷差距大，如果共用一套系統(tǒng)會(huì)造成使用不合理，故樣品制備室采用一套直膨式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組。

2.2 組合式空調(diào)機(jī)組加濕方式要點(diǎn)分析

恒溫恒濕組合式空調(diào)機(jī)組段體有進(jìn)風(fēng)混合段，制冷段（制熱段）、再熱段、加濕段、風(fēng)機(jī)段。常用加濕方式有電極式，干蒸汽，高壓噴霧，濕膜氣化。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，人員密度大，換氣次數(shù)較高，由于新風(fēng)量大故加濕量較大，而且加濕的精度在±5.0%且波動(dòng)范圍≤2.5%，選擇一個(gè)合適的加濕方式對(duì)方案設(shè)計(jì)有較大影響。對(duì)幾種加濕方式比較如表6所示。

表6 幾種加濕方式比較Table 6 Comparison of several humidification methods

鑒于本實(shí)驗(yàn)室的加濕精度要求較高，考慮到本項(xiàng)目沒有蒸汽源，綜合考慮后使用電極加濕（配套軟化水裝置）可滿足加濕精度的要求，且控制簡(jiǎn)單方便。

2.3 氣流組織的要點(diǎn)分析

考慮到該實(shí)驗(yàn)室為改造項(xiàng)目，為保證氣流組織的均勻性，送風(fēng)形式為上送風(fēng)，下側(cè)回風(fēng)的形式。其中上送風(fēng)的方式有散流器送風(fēng)和孔板送風(fēng)。對(duì)兩種送風(fēng)形式比較如表7所示。

表7 散流器送風(fēng)和孔板送風(fēng)比較Table 7 Comparison of diffuser air supply and orifice plate air supply

鑒于本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，二層下來的排水管及其他管線較多，吊頂空間圍合形成送風(fēng)靜壓箱后，大量裸露的金屬件需要保溫，施工安裝困難且投資較高。同時(shí)送風(fēng)孔板需要直接設(shè)置在人員工作區(qū)正上方，與吊頂上部的燈具布置有一定的沖突；綜上所述使用傳統(tǒng)的散流器送風(fēng)方式。

2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)分析

根據(jù)《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019-2015的要求，工藝性空氣調(diào)節(jié)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大傳熱系數(shù)K[W/（m2·℃）]限值需滿足表8要求。

表8 工藝性空氣調(diào)節(jié)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大傳熱系數(shù)Table 8 The maximum heat transfer coefficient of the envelope structure of the process air conditioning zone

墻體材料為200mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊墻+75mm厚巖棉保溫，熱工計(jì)算如圖5所示。傳熱系數(shù)K=0.371（W/m2·K），熱惰性D=4.812。

圖5 熱工計(jì)算圖Fig.5 Thermal calculation diagram

頂棚材料為40mm酚醛保溫板，熱工計(jì)算如圖6所示。傳熱系數(shù)K=0.712（W/m2·K）；熱惰性D=2.252。

圖6 熱工計(jì)算圖Fig.6 Thermal calculation diagram

通過對(duì)墻體和頂棚增加保溫材料后，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)滿足規(guī)范要求，在后期使用中對(duì)溫度的調(diào)控增加了保障。

2.5 消聲減震的要點(diǎn)分析

該實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)主機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組（落地安裝）、水泵等會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)的設(shè)備均增加混泥土基礎(chǔ)和減震器，吊頂?shù)目照{(diào)機(jī)組增加彈簧減震器，風(fēng)機(jī)采用噪音小的電機(jī)。空調(diào)機(jī)房墻壁敷設(shè)吸音棉，防止噪音傳入室內(nèi)。風(fēng)管出機(jī)房位置增加消聲器（減少5～8分貝噪音）。

2.6日常維護(hù)與管理的要點(diǎn)分析

該恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室使用頻率成周期性波動(dòng)，新風(fēng)入口處安裝電控調(diào)節(jié)閥，避免冬季機(jī)組未使用時(shí)冷空氣進(jìn)入機(jī)組凍壞設(shè)備。吊頂式空調(diào)機(jī)組預(yù)留空調(diào)檢修口，方便平時(shí)維護(hù)檢修。吊頂式空調(diào)機(jī)組制冷盤管段下方設(shè)置不銹鋼集水盤，避免設(shè)備漏水對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備造成破壞。

3 結(jié)束語

綜上所述，在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)時(shí)，首先需明確室內(nèi)溫濕度要求及波動(dòng)范圍，其次選擇合適的空調(diào)主機(jī)、空氣加濕方式和氣流組織方式，還需考慮實(shí)驗(yàn)室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)及設(shè)備和風(fēng)管的消聲減震處理方式，以后日常維護(hù)檢修的空間。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮各個(gè)方面的因素，選擇一個(gè)合理經(jīng)濟(jì)的方案，使設(shè)計(jì)結(jié)果更加合理全面。