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合肥某大学实验室空调系统改造设计方案

1.概述

该实验室坐落于合肥市某大学校园内，占地面积150亩,规划总建筑面积20287m2。该

实验室1989年建成投入使用。主实验室为圆形大厅，主要实验装置为一环形设备，周边及

环内为实验辅助配套设备。实验室设计时配套有空调系统及实验室区域制冷站。近二十年来，

根据科研需要，实验室的工艺设备进行过多次改造、扩建，配套的土建及基础设施也随着改

造、扩建。已使用多年的实验环大厅的空调系统及区域制冷站却未进行改造，已不能满足目

前的使用要求。区域制冷站夏季空调冷源明显不足。而且原有的空调系统为人工手动调节，

不能满足实验室所要求的环境温度的精度。国际上同类实验室几乎都有恒温系统。为适应该

实验室使用环境的要求,拟对该空调系统进行改造，并对制冷站进行扩容改造。

实验大厅是一个半径约为25.3m，高约16.5m的圆形空间。大厅内设有一台可环绕的吊

车，以便需要时吊装工艺设备。大厅吊顶下最大净空12.5m,环大厅周边为2.3m宽，高度5.5m

的环形走道。环大厅内环境设计参数为：平均温度25℃,要求实验大厅内温度在相对时间内

波动不大于1℃，相对湿度小于70%。工作区为2m以下，实验室为全年使用。

环大厅原有空调系统设有两台90000m3/h的空调机组，气流组织形式为大厅顶部喷口

送风，周边走廊顶部百叶风口回风，如图1、图2，环形送风支管设有电动调节阀。送风管

道敷设于吊顶内。

2.设计方案

该实验环大厅内实验设备密布，除环形实验主装置外，其内外还有许多附属设备，设备

热负荷为不均匀性分布(内区较多)。而厅内原有的顶部均匀送风，周边均匀回风的气流组织

方式对消除大厅内不均匀负荷不利。且吊顶为非承重结构。如果要对气流组织进行重新设计

就必须对送风管道进行改造。虽然大厅内设有一台环绕的吊车可利用，但其它较高大的施工

设施无法进入，实验室也不允许全面铺开施工，只允许少量施工人员进入。如此不仅施工周

期较长，对于一个经常处于使用状态的重要实验室，无法在甲方要求的短时间内完成，而且

施工难度较大。在充分了解实验室的实际情况后，认为对气流组织进行重新设计是不可行的。

因此本次改造考虑不对送风管道进行改造，在大厅实验环内区负荷较大处，增设五台局

部末端处理装置(明装立式风机盘管)，将最外环的送风管道上的送风口封掉12个，减少负

荷较低的外环的送风。施工时利用环大厅内设的吊车在需要封堵的风口下套装盲管。实验环

大厅原设计除空调系统外，还设有热水采暖系统，散热器布置在大厅周边的环形走道，有暖

气罩。对原有暖气罩进行局部改造：拆除部分暖气片(实验环大厅原有的采暖系统仍然保留)，

改为空调回风口，连接风管引入回风道，从而降低回风口高度，原有空调回风口部分封闭。

如图3。

根据甲方所提负荷条件计算，考虑到送风系统管道不作改造，空调机组采用与原设计风

量接近的两台85000m3/h的机组，空调机组设有回风机段、分风段、过滤段、表冷段、加

热段、加湿段和送风机段。根据现有使用情况，最不利季节采用最小新风比为10%可满足

实验室对新风的要求。计算夏季耗冷量为736.8kW，冬季耗热量为283.3kW。实验环大厅空

调为全年运行，大多数时间处于部分负荷状态。

综合上述因素考虑，为实验环大厅单独配置过渡季节专用冷热源：选配一台额定供冷量

为550kW的螺杆式冷水机组，为空调机组提供夏季与过渡季交替、区域制冷机房停机时所

需用的冷冻水;选配一台额定供热量为200kW的热水炉，为空调机组提供冬季与过渡季交替、

校区锅炉房停机时所需用的热水。区域制冷机房提供的冷源作为实验环大厅空调补充及备用

冷源，如图4所示;校区锅炉房提供的区域热源作为实验环大厅空调补充及备用热源，如图

5所示。考虑到整个实验室区域的其它场所空调所需负荷设两台935kW的螺杆式冷水机组。

三台冷水机组、热水炉及冷热源系统其它设备集中设置在原区域制冷站(位于实验环大厅西

边的辅房内)。并利用原区域制冷站外端的已搬迁不用的机修车间进行扩建。冷热水系统均

采用闭式循环系统，用膨胀罐定压。当校区锅炉房进入运行季节，有补充热水进入本系统时，

将热水系统的定压装置用阀门切断，由区域热水系统定压装置定压。

3.节能措施及自动控制

建筑节能是一项重要的基本国策。其中很重要的一点是暖通用能的节约，本改造设计无

一例外的考虑了系统运行的节能措施。

为保证空调冷热源系统正常运行，在满足技术要求的前提下尽