高校研究生實驗樓空調設計探索

李 灝

合肥工業大學建筑設計研究院，安徽合肥 230009

本文通過中國藥科大學研究生實驗樓設計總結探索高校實驗樓設計中先進合理的技術措施和方案。中國藥科大學地處江蘇省南京市，是教育部直屬的全國重點大學，是我國培養高級藥學專業人才的高等學府和藥學科學研究的重要基地。研究生實驗樓是中國藥科大學玄武門校區重點建設項目，是研究生實驗、教學和科研的重要設施，在校園所處位置十分顯要，因此，設計上力求高起點、高水平、高質量，使其成為玄武門校區標志性建筑。

1 項目概況

實驗樓主要功能為藥學類研究生通用型實驗室及科教用房、教師辦公室、研究室、會議及部分教學用房。實驗樓規模為總建筑面積34592m2，主樓高18層，裙房 （科研樓）4層，地下室1層。

在暖通專業設計上堅持空調舒適、使用可靠、管理靈活，計費方便的同時，強調節能環保，重視消防安全。針對不同功能房間，分別選用不同的空調形式，充分利用各種空調系統的運行管理及節能特點，取得了很好的節能效果。并且積極、合理地采用新技術、新材料、新設備，以達到技術先進、功能合理的目標。

2 設計特點、技術經濟指標

本工程主樓1～4層主要包括普通教室、計算機教室、分析測試中心等各實驗室，業主要求上述空間冬夏季均滿足舒適性空調的要求，且要能根據不固定的課時及試驗時間分別使用，既要易于管理又要方便控制。5～18層為A、B、C三種功能實驗室，以及教師辦公室，使用時間固定，但實驗室排風量大，空調新風除滿足室內的人員舒適及衛生要求外，還要作為實驗室排風系統的補風。

裙樓1～3層主要包括檢測及科教用房，3、4層還有一個能容納400人的大會議室，若干會議接待、休息用房。使用時間不固定，使用次數相對較少。

為滿足業主以上對各使用空間多方面的要求，根據各房間的使用特點，空調負荷的分布情況，調節要求、管理要求等，設計中針對不同功能房間分別采用不同的空調形式和控制方式，解決了管理難、計費難的實際問題，達到了使用與管理的協調。

主樓部分：

（1） 1～4層普通教室、計算機教室、分析測試中心等各實驗室均選用定頻一拖多機組，室內機選用天花板嵌入式和導管內藏式機組。同時設計高效率的全熱回收裝置，既保證了室內新風又達到了節能的目的。

（2） 5～18層實驗室部分均采用風機盤管加獨立新風系統。實驗室同時設有通風櫥排風系統。新風機集中設置在各層新風機房內，變頻運行控制。新風除滿足室內的人員舒適及衛生要求外，還作為實驗室排風系統的補風。空調新風管上設變風量調節閥，室內與走道之間設壓差控制器，以維持房間及走道間8～10Pa的負壓值，配以合理的控制措施使室內的風量達到平衡。

冷熱源選用4臺風冷熱泵、4臺空調循環水泵，風冷熱泵及循環水泵均設于18層屋頂，空調水系統采用變流量運行，控制采用機組群控方式，更有利于運行節能。

（3） 計算機主機房單獨設置機房恒溫恒濕空調專用機組，獨立控制。

副樓部分：

（1） 1～3層檢測及科教用房均采用變制冷劑流量變頻多聯機組，每層同時設4臺全熱新風換氣機組提供新風。室外機設在裙房屋頂平臺上，室內外機之間管線短，能耗衰減少且室外機通風好，能充分保證其高效節能運行。

（2） 3層大會議室采用風冷熱泵高靜壓管道式空調機組，風系統采用集中處理的低速風管系統，氣流組織設計為均勻送風，集中回風。取室內外焓值比較，切換空調機組新、回風閥的開度，控制新回風比，以保證過度季節充分利用室外空氣的自然冷卻能力，節約能耗。

（3） 3層會議接待、休息用房采用風冷熱泵分體柜式空調機組，使用獨立控制器，業主可根據需要簡單獨立控制。

在設計中，在保證使用功能和安全的前提下，采取了相應的技術措施和先進合理的技術方案，空調系統達到了高效、經濟、節能及便于使用、易于管理的目的。

①設計中合理確定新風，為了保證室內的空氣質量，空調系統引入新風，新風量取得過大將增加新風能耗，所以在滿足室內衛生要求的前提下，減少新風量有顯著的節能效果。為減少新風能耗，設計時充分考慮了以下幾個方面：

a.從衛生要求確定最小新風量；

b.合理確定新風入口位置提高采氣質量；

c.考慮運行期非峰值負荷時的調節使用要求；

d.配置了必要的風管閥門和控制裝置。

②合理地設置室內的溫濕度設計標準，減少冷熱負荷，以求節能。表1列出了降低舒適性空調房間的室內溫濕度后的節能效果。

表1 室內設計參數變化后的節能效果（ MJ/m2）

3 說明設計特點的計算分析

本工程空調系統自投入使用以來，經過兩個冬季、一個夏季的運行，事實證明達到了設計要求。通過設計計算及分析總結出一些經驗：

（1） 本工程的一些房間需要在空調區域中進行通風。在舒適性空調房間，只要滿足相關規范及法規，就可以通過降低高峰期的新風量來減少所需設備的裝機容量。高峰期降低新風量相當于減少室外空氣負荷，在其他非高峰期時刻則采用計算的新風量。通風可主要在空調設備運行時間超過建筑使用時間3h的情況下應用，在多出的時間內利用空調設備對建筑物進行沖風去污（即大量引入新風，此時空調房間內的新風會減少），試驗表明：短時間內降低空調房間新風量不會讓人感覺到沉悶，但節能效果明顯。

以一間132.89m2的辦公室，房高2.438m，15人，大約40%的人抽煙。計算如下：

典型的人口密度值，9.290 m2/人，但抽煙人數則較多。

推薦新風量：15×0.423=6.345（m3/min）

最小新風量：15×0.282=4.230（m3/min）

考慮抽煙人數較多，采用較大值以維持滿意的空氣品質。

評定與控制通風如下：

①當計算冷負荷時，將新風量減少至推薦值的40%。

②利用安裝在冷卻設備上的干球溫度計來控制空氣的露點，以便：

a. 借助于設計露點，風門調節裝置將室外空氣降低至40%的設計新風量。

b. 當露點低于設計值時，新風風門開啟至設計值。

（2） 本工程通過建筑設備自動化系統（building automation system，BAS）將建筑物的空調、防火報警等進行集中管理和最佳控制，即通過對冷熱源的能量控制、空調系統的焓值控制、新風量控制、設備的啟停時間和運行方式控制等達到最佳節能運行效果。

結合本工程計算發現BAS造價相當于建筑總投資的0.5%～1%，年運行費用節約率約為10%，一般4～5年即可回收全部投資費用。

4 結語

該項工程的順利實施，中國藥科大學各級領導和與設計院配合的專業人員都對本工程給予高度重視，在設計過程中與設計人員進行了大量的協調，并通過精心的運行管理，為本工程實現節能和采用先進技術起到了極大推動作用。從運行實測情況看，使用效果非常好，運行節能效果顯著，也充分滿足了學校使用管理、計量收費的要求。為我國發展生態城市建設，探索智能化、精細化教育服務的發展模式，樹立了典范。

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