上海市实验楼的空调工程设计方案
导读：
项目概况
本实验楼位于上海市，占地面积约1500m2，建筑面积约4500m2，共三层，主要功能为化学医药研发实验室和研发办公。
空调设计从实验室空间规划时就开始参与。为了避免外窗对实验室的干扰，且能够最大限度地利用空间，增大实验室面积利用率，实验室被布置在内区，办公室布置在外区，实验室和办公区用参观走廊从功能上分隔。每层均相似布置，便于上下各种管线的接驳。
3．空调设计
3.1室外空气设计参数（上海市）
夏季空调室外计算干球温度：34℃
夏季空调室外计算湿球温度：28.2℃
冬季空调室外计算干球温度：-4℃
冬季空调室外计算相对湿度：75%
3.2 室内空气设计参数
夏 季 冬 季 新风量
温度 ℃ 湿度 % 温度 ℃ 湿度 %
实验室区域 26 <65 20 >30 25m3/m2.h
办公室区域 26 <65 20 >30 30 m3/h.p
3.3 空调冷热源及水系统
本实验楼空调冷负荷为1300kW，空调热负荷为900kW。由于建筑物空间有限，无机房位置，故选用了两台风冷热泵，单台制冷量720kW（标准工况），制冷剂选用环保冷媒R407C。鉴于本工程新风量较大，考虑到上海地区夏季气温日渐炎热，所以风冷热泵的出力需根据实际情况做出适当修正，本项目按环境温度40℃对主机做出修正。
冷热水系统为同程两管制系统。空调末端均设置了电动二通调节阀，分集水器之间安装了自动压差旁通装置。
3.4 热回收系统
由于实验室采用全新风系统，能耗巨大，需考虑热回收装置。目前热回收装置主要分为三种，其各项功能列表如下：
转轮全热交换器 板式全热交换器 中间热媒式热交换器
热回收效率 >80% >60% >50%
设备费 较高 中等 较低
维护保养 中等 易 易
漏风率 3~5% <1% 无
由于实验室的排风含有有毒气体，为了保证科研人员的安全，热回收装置选用了漏风率为零的中间热媒式热交换器。
能量回收为 Q=Gxcx/3.6*E*(t1-t2) (W)
Gx:进入热交换器的空气质量(kg/h)
Gx:空气的比热容(kJ/kg.℃)
E:热回收效率(按50%考虑)
t1:热风进热交换器的温度(℃)
t2:冷风进热交换器的温度(℃)
本项目实验区内总新风量约85000m3/h。夏季冷量回收为：Q=85000*
1.2/3.6*0.5*(34-26)=113000W=113kW冬季热量回收为：Q=85000*
1.2/3.6*0.5*(20-(-4))=340000W=340kW
3.5 实验区域空调风系统
3.5.1 通风系统的设计参数及目标：
1）控制通风柜的面风速在合理的范围内，以保证排风柜排风效率。由于我国在这方面目前还没有成熟的规范，本项目参照美国和欧洲标准，选用较为经济合理的数值0.35m/s。本项目选用宽度为1800mm的标准通风柜，柜门最大开启高度为600mm，单台通风柜最大排风量为Q=1.6*0.6*0.35*3600=1210m3/h，柜门最小开启高度为100mm，单台通风柜最小排风量为Q=1.6*0.1*0.35
*3600=210m3/h。[page]
2)实验室空调系统采用全新风系统。每层分为南北两个风系统。每个系统负担约20个标准通风柜，同时使用系数选取0.6。每个系统的最大设计排风量为Q=1210*0.6*20=14520m3/h。送排风机组之间设置了间接热回收装置。
3)维持实验室恒定的负压，不会由于门的暂时开启引起实验室内气体向外溢出。参观走廊内设置新风送风系统，实验室的每个外门的补风量按150m3/h考虑。
4)室内换气率能有效控制，室内空气应充分置换，保证其新鲜度。本项目参照欧洲标准，选用了数值25m3/m2。
5)控制实验室内的温湿度，为工作人员提供舒适的环境。
3.5.2 每间实验室的送风干管上设置了风管式再冷盘管和风管式电加热器，以保证温湿度在设计范围内。
3.5.3 送风处理流程：
室外新风→热回收→表冷（加热）→变频风机→加湿→中效→再热（再冷）→送入室内
3.5.4排风处理流程：
室内排风→热回收→变频风机→高空排放
3.6 空调控制系统
3.6.1 风量控制：
1)目标是通风柜相对实验室其他区域为负压；实验室相对走廊为负压。
2)每只通风柜配置独立的变风量排风阀，根据通风柜柜门的开度和恒定的面风速自动调节排风量。总排风机根据排风干管的静压来调节变频风机的频率。
3)每个实验室的送风支管上设置了变风量补风阀，根据实验室内外压差来调节补风量，保持恒定的压差。总送风机根据送风干管的静压来调节变频风机的频率。
3.6.2 温湿度控制：
1）实验室内的风管式再冷盘管均带有温度传感器，根据室内温度调节进入盘管的冷冻（热）水量。
2）实验室内的电加热器均带有温度传感器，根据室内温度调节再热量，以保证一个相对合理的湿度。
3）室外新风先通过组合式空调机组的表冷器处理到合适的露点温度。当实验室房间处于最大排风量时，新风通过电加热器再热后送入房间。随着排风量的减小，再热量也随着减小以保证合适的湿度。当排风量继续降低时，这时需要加大送风温差，电加热器停止工作，新风通过再冷盘管处理后送入房间，以保证合适的温度。
4．结论
4.1 通风柜需选用变风量通风柜，且需配置变风量调节阀，可以大大降低整个系统排风量，以节约能耗。
4.2 全新风系统需设置热回收系统，尤其是在北方地区，冬季的室内外空气温差大，可以节约能耗。
4.3 全新风系统风冷热泵主机选用时需考虑环境温度修正。
4.4 由于实验室排风量大，换气次数较大，送风温差小，需设置再热装置，以控制湿度。同时由于送风量变化，送风温差随之变化，需考虑再冷措施。
5．仍需改进和解决的问题
5.1 通风柜面风速的选取，需根据已有的实验室实测数据做出修正。
5.2 通风柜的同时使用系数的选取,需根据已有的实验室实测数据做出修正。
5.3 补风阀根据实验室内外压差控制，灵敏度较低，且受围护结构的密封性影响较大。变频送风机反应时间较长。
5.4 为能很好地控制温湿度，需设置四管制水系统。
5.5 考虑实验室内送风风口的通畅.
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