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

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

根據(jù)各實驗室的環(huán)境需求，其室內(nèi)設(shè)計參數(shù)可歸結(jié)為以下幾種類型（表1）：

表1 實驗室室內(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

為滿足各實驗室排煙試驗柜、抽氣罩等工藝需要，設(shè)置排風(fēng)凈化系統(tǒng)。本項目排風(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)針對各實驗室試驗柜和藥品柜中產(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）的實驗柜，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)針對各實驗室實驗柜和藥品柜中產(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、試驗臺等處產(chǎn)生的小范圍熱氣、揮發(fā)性氣體等通過萬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)量計算

各排風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量按試驗柜和排風(fēng)罩的工藝需求確定：本項目各點(diǎn)排風(fēng)量按排煙試驗柜 1380～1260 m3/h、藥品柜 360 m3/h、金屬抽氣罩 600～120 m3/h、萬向排氣罩180 m3/h 計算。

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 臺耐酸堿排煙試驗柜、3 臺耐有機(jī)排煙試驗柜、2 臺藥品柜、18 個萬向排氣罩，各排風(fēng)點(diǎn)不會同時工作，為避免系統(tǒng)風(fēng)量選取過大，系統(tǒng)總風(fēng)量計算時需乘以各排風(fēng)點(diǎn)的最大同時使用系數(shù)。本項目相同性質(zhì)排風(fēng)點(diǎn)最大同時使用系數(shù)取0.7。

2.3 自控系統(tǒng)

各排風(fēng)點(diǎn)配電動閥，需要排風(fēng)時與工藝設(shè)施連鎖或手動開啟，實驗完畢后關(guān)閉。排風(fēng)機(jī)配變頻控制柜、DDC 控制箱，排風(fēng)主管設(shè)壓差測量及信號變送裝置，通過檢測排風(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)

為滿足各實驗室環(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)組處理后送至各實驗室室內(nèi)，補(bǔ)償各實驗室排風(fēng)（試驗柜、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[1]，微負(fù)壓取值按-5～-10 Pa 設(shè)計，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)量兩項較大值選取[1]。

3.2 新風(fēng)處理過程

由于本項目位于夏熱冬暖地區(qū)，無需考慮冬季加熱，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)支管分別送至實驗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。通過檢測實驗室工作空間內(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)充排煙試驗柜的部分排風(fēng)（見圖 2），通過檢測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)壓差測量及信號變送裝置，通過檢測新風(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≤±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)集中布置在實驗樓屋面上。其中校正室、水平儀室等對室內(nèi)氣流擾動比較敏感的房間，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)定的溫濕作對比，自動運(yùn)行壓縮機(jī)（降溫、除濕），加濕器，電加熱（升溫）等元件，實現(xiàn)室內(nèi)恒溫恒濕的自動控制。

4.2 風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)

在室內(nèi)溫度要求 23±5 ℃的實驗室房間設(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閥動作，以實現(xiàn)房間溫度控制在設(shè)定的基準(zhǔn)上。

對于X 衍射實驗室、XRF 室、金相實驗室等相對濕度要求＜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

本項目節(jié)能措施有：

1）各排風(fēng)點(diǎn)考慮最大同時使用系數(shù)，降低總設(shè)計排風(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、電動調(diào)節(jié)閥等，根據(jù)實際需求情況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

3）排煙試驗柜采用吊頂上部補(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

本項目已投入使用，各實驗室室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)均達(dá)到要求。本文僅對實驗大樓內(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，實際項目中還應(yīng)考慮集中制冷站冷水系統(tǒng)根據(jù)用戶實際需求的變流量控制，以實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。同時變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)管電動調(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。