实验室空调与通风设计方案

实验室空调与通风设计方案

概况：某大学校区农生组团建筑面积约137 200 m2，建筑高度58.5m，地上14层，地下1层，是由国家实验室主楼、动科院、生工与食品学院、环资学院、农学院各实验楼组成的一个连体建筑群(实验室建筑面积占总建筑面积一半)。

一、工程设计特点

(1)农生组团为一个建筑群，空调系统按学院划分：①主楼(国家实验室)为集中冷热源、半集中式空调系统。办公室和普通实验室采用风机盘管加新风系统，洁净实验室采用全空气系统。②其他学院为自带冷热源的半集中式空调系统，新风集中处理;办公室采用集中新风加分体空调;普通实验室采用集中新风加变制冷剂流量空调系统。洁净实验室采用单元式直接蒸发空调机组(新风集中处理)。

(2)洁净实验室净化空调有多种形式：①全新风净化空调系统设三级过滤，采用顶送风下排风，排风出口设净化处理装置。②循环风空调箱通过送风管，再经过ULPA过滤器或HEPA过滤器将空气送入洁净室，气流向下送入洁净间，再经竖直回风夹道进入吊顶回风。空气多次进入循环风空调箱过滤，使用不同类型的中高效过滤器，提供了节约成本和使用能源的选择。

(3)根据甲方提供的实验室洁净度、实验内容、污染性以及房间正负压特性设计排风系统，并按类别排放废气。每个实验室的排风系统为独立系统，排风柜补风采用室外风，减少了空调负荷。

(4)严格执行国家环境保护法，对有可能对环境造成污染的排风在排放前进行过滤处理，按排出气体的成分采取吸附、过滤、净化处理，使排出气体有害成分低于国家环保卫生要求。

(5)采用DDC数字控制系统，提高楼宇智能化。

设计参数与空调冷热负荷(一级标题)

表1

主要房间的室内空调供暖设计参数及通风换气参数见表1。

表1主要房间的室内空调供暖设计参数及通风换气参数

特殊实验室的(恒温恒湿，无菌，冻干，超净台)温湿度按校方要求，换气次数为10~25 h- (无菌操作间按万级，超净台按百级)。对温、湿度无工艺要求时室温为20～26℃，相对湿度小于70%。

空调负荷：主楼冷负荷6 616 kW，热负荷2 043 kW;动物学院实验楼冷负荷3 200 kW，热负荷1 550 kW;农学院实验楼冷负荷4 060 kW，热负荷2 230 kW;环资学院实验楼冷负荷2 940 kW，热负荷l 600 kW。

蒸汽用量：负担主楼空调换热用量约3.5t/h，用于所有空调机组加湿用量约2.9t/h，合计约6.4 t/h。

二、空调系统设计

(1)主楼(国家实验室)空调系统按办公区域与实验室区域划分，一层报告厅采用双风机全空气系统，其他房间均采用风盘加新风空调系统，每层按区域设两个新风系统;十二层使用功能相同且空气无污染的六间光室的新风机组为带热回收的机组。对有洁净度要求的实验室另设有带三级过滤的吊装或立式洁净空调机组。其他三个学院实验楼考虑与主楼冷热源机组距离较远，且运行时间各不相同，空调系统包括新风处理机均采用变制冷剂流量变频多联机和直接蒸发系统，新风机组每层分区设两台;同样对有洁净度要求的实验室另设有带三级过滤的吊装或立式直接蒸发式沽净空调机组;小开间办公室采用分体式空调机组。所有实验室的冷藏室、冷冻室均设置了拼装式冷库。所有新风机组、变制冷剂流量变频机组、拼装冷库室外机均安装在屋顶。

(2)洁净实验室空调采用带有两级过滤的净化空调机组，粗效过滤器用易清洗更换的合成纤维过滤器，中效过滤器集中设置在空调机

组的正压段，处理后的送风在进入房间时由高效空气过滤器或亚高效空气过滤单元过滤。洁净室应维持一定的正压。送风与排风管上安装变风量(VAV)装置，控制房间的压力梯度，洁净区与缓冲区之间的静压差不小于5Pa，洁净区与室外的静压差不小于10 Pa。

(3)布置有局部百级超净实验台的个别实验室采用小型空调净化机组(吊顶内安装)和超小型净化单元与洁净层流罩的组合体。气流组织采用局部工作区空气净化和全室空气净化相结合的形式。

无菌室应设有无菌操作间和缓冲间，无菌操作间洁净度应达到万级，室内温度保持在20℃～24℃，相对湿度保持在45%～60%。超净台洁净度应达到百级。

图1 万级恒温恒湿实验室送回风流程

(4)对有恒温、恒湿要求的实验室，采用带独立冷源的风冷恒温恒湿空调机组。机组设辅助电加热器，或设移动式除湿机，满足房间温湿度及干燥度的要求。对恒温恒湿要求不高的场所采用变制冷剂流量机组。空调系统及设备的选择具有经济实用、使用灵活、技术先进等特性。万级恒温恒湿洁净实验室的空调机组可布置在机房或吊顶上，通常需要的冷热量不是很大，系统的循环风量较大，可将回风分两路.一部分经盘管，另一部分与处理的空气混合，经过滤器送出(见图1 )。

(5)低温库房是实验室的一部分，用于保存基础种质搜集品。有温、湿度要求。采用分体式制冷机组，配除霜设备、恒温控制器和高温报警器。库板为聚氨酯夹心板，蒸发器的风扇为低速风扇，风冷冷凝器安装在屋顶上，在缓冲间、冷库门口设风幕机。

(6)普通实验室新风量按40 m3/(人·h)确定，特殊实验室按满足工艺要求，满足换气(一般20 m3/(m2·h))以及压力梯度要求确定。

三、通风系统

实验室通风设计与舒适性空调系统的通风设计是有区别的。实验室通风设计有实验用的通风柜排风和室内平时排风两种，通风柜排出实验中产生的有害气体(臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性气体)。以前通风柜是作为实验台的辅助设备，而目前实验台上进行的实验逐渐转移到了通风柜内，使用台数的日益增多，就要求通风柜具有最适于实验使用的功能，要求通风柜具有排放功能、小倒流功能、隔离功能、补风功能等，不只是提供舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能，还要保证工作人员的身体健康，不造成伤害。通风柜的类别很多，包括中央实验台、边台、药品柜、器皿柜等，这些通风柜是实验室设备中最重要的设备。但它并不是室内唯一的排风装置，实验室还有平时排风口，布置在仪器室或产生危险物质的仪器上方。

(1)实验室通风系统的设置原则是有毒、无毒分开排放，有机物、无机物分开排放。根据各学院实验室的实际情况，每个实验室排风系统基本是单独设置的，少部分实验室排风系统是同层相同功能房间的多台并联系统。

(2)实验室通风柜排风与室内排风共用一套排风系统(风管及风机)。风机风速有三挡(或为变频风机)，低速时为室内平时排风(换气次数见室内设计参数)，中速时为通风柜排风(1600m3/(台· h))，高速为室内平时排风加通风柜排风。风机设置在屋面，排风管为负压，