1
式中：
tOA tSA 100 tOA tRA
1 ：温度交换效率（%） ；
t OA t SA
：新风进风干球温度（℃） ；
：新风出风干球温度（℃） ；
t RA ：排风进风干球温度（℃） 。
暂且
t t RA 为冬季室内空调设计状态点温度为 20℃， G 为新风量 40000m3/h， OA =-2.2℃，
实验室暖通空调设计浅谈
中国海诚工程科技股份有限公司 顾国光 摘要 简介了上海某美资项目研发服务平台一体化-研发中心暖通空调设计过程。 关键词 实验室 变风量 定风量 乙二醇热回收
1.工程概况
本项目为上海某美资项目研发服务平台一体化-研发中心。项目位于上海化学工业园区内， 包括应用一般实验室实验室、 溶解实验室、 分析实验室、 合成实验室、 丙类储藏室、 烘箱间、 恒温恒湿室等。
空调机组机械补 风，房间内保持 要求的压力。
(用户要求)
备排风、最小换 气次数要求的排 风量要求的排风 量中的大值。
风，房间内保持 要求的压力。
2.3 空调系统 实验区共四层， 空调面积为 12250m2。 空调冷负荷为 11811kW， 单位面积冷指标为 964W/m2。 空调热负荷为 5735kW， 单位面积热指标为 468W/m2。 实验区空调系统采用变频多联机加新 风系统，为员工提供良好的工作环境。新风系统由实验室排风的补风系统实现，新风的送风 量根据工艺排风量而定， 保持室内要求的压力, 并满足最小 30 （m3/h） /人的规范要求和 LEED 的新风要求。新风处理到室内设计点送入室内，不承担室内负荷，室内负荷由多联机系统承 担。实验区有恒温恒湿要求的房间采用冷热水型恒温恒湿空调，S4-b4 ENP 溶解实验室湿度 要求 40±5%， 设带转轮除湿的恒温恒湿空调。 变电所及 IT 机房空调采用单冷型多联机空调 系统。 举例 N2-C4-房间，下表为详细负荷 表 2-5-1 位号 N2-C4 房间名 称 合成实 验室 4 ⑴房间夏季焓湿图： 49 面积 夏季全热 负荷 Kw 4.4 夏季湿负 荷 kg/h 0.56 冬季全热 负荷 Kw 1.13 排风量 CMH 6300 新风量 CMH 5866
图 2-5-1 各状态点参数： ①W 室外点 干球温度(℃):34.4 湿球温度(℃):27.9 露点温度(℃):26 焓(kJ/kg. 干空气):90.595
含湿量(g/kg. 干空气):21.78 ②L1 热回收预冷点
相对湿度(%):61.76
干球温度(℃):31.9 湿球温度(℃):27.4 露点温度(℃):26 焓(kJ/kg. 干空气):87.969 含湿量(g/kg. 干空气):21.78 相对湿度(%):71.06 ③L2 AHU 机器露点 干球温度(℃):17.9 湿球温度(℃):16.8 露点温度(℃):16.3 焓(kJ/kg. 干空气):47.998 含湿量(g/kg. 干空气):11.793 相对湿度(%):90 ④K 加热点/N 室内点 干球温度(℃):26 湿球温度(℃):19.4 含湿量(g/kg. 干空气):11.793 ⑤L3 ARV 机器露点 露点温度(℃):16.3 焓(kJ/kg. 干空气):56.319
2.2.2 变风量系统 a. 本设计中万向臂、试剂柜等排风为定风量（常开） ，通风柜排风变风量控制。 通风柜排风量根据柜门开启程度确定，工作时保持 0.5m/s 的柜门面风速。风量由变风量阀 控制阀调节。 b. 当设有通风柜等变风量排风设备的实验室的工艺设备排风量小于房间最小换气次数要求 时，开启房间辅助排风，以满足房间最小换气次数要求。当工艺设备排风量大于房间最小换 气次数要求时，关闭房间辅助排风。同时送风量做相应的调整。 c. 房间送风变风量阀控制原理 进行实验室内风量平衡控制及房间压力控制。 各排风柜及房间辅助排风阀的当前实际排风量 通过总线传输至房间送风变风量控制阀。 送风控制器将排风柜及其它排风设备的排风量进行 累加得出房间总排风量。 然后根据余风量值确定房间送风量设定值， 并与实测送风量值进行 比较，当二者出现偏差，即输出信号给执行器调整阀位直至达到所需送风量值。房间配有两 个模式切换开关：紧急工况及夜间工况。紧急工况时，所有排风柜控制阀保持紧急排风量； 夜间工况时，排风柜的排风量始终保持最小排风量。 d. 房间辅助排风变风量阀控制原理 保证实验室满足最小换气次数需求并实现节能。 各排风柜的当前实际排风量通过总线传输至 房间辅助排风变风量控制阀。 辅助排风控制器将排风柜及其它排风设备的排风量进行累加得 出小于最小换气次数，辅助排风阀则控制差值风量，保证总排风正好满足最小排风量；如果 大于最小换气次数，辅助排风量则保持最小排风量。当排风柜排风量增大，房间设备总排风 量增大，辅助排风阀相应地减少排风量，实现节能。 表 2-2-1 序号 1 区域名称 一般实验室 最小换气次数 （次/时） 8 排风量 排风量取工艺设 备排风、最小换 气次数要求的排 风量要求的排风 量中的大值。 2 有毒物品储藏室 (S4-b1&N1-b1)、 EC 清洗室(N1-a3) 12 排风量取工艺设 备排风、最小换 气次数要求的排 风量要求的排风 量中的大值。 3 GMU/SE小型车间(N2-a1) 10 (用户要求) 排风量取工艺设 备排风、最小换 气次数要求的排 风量要求的排风 量中的大值。 4 EC机械实验室(N1-c1) 12 排风量取工艺设 空调机组机械补 空调机组机械补 风，房间内保持 要求的压力。 送风量 空调机组机械补 风，房间内保持 要求的压力。
3.小结
本工程采用 VAV 变风量系统，实验室排风设备较多，例如：万向臂，通风柜，试验台吸风 罩，除尘罩等。所以实验区排风量会比较大，换气次数也许会达到 20 次/时，在设计空调系 统时，考虑室内负荷由多联机室内机承担，新风处理到室内点送入，这样大风量的送排风不 至于引起室内温湿度的变化， 带来的问题是新风处理到露点后需再热到室内点， 这样带来的 会能耗损失比较大。实验室大量有害的气体排出，这样又会使得能源的浪费，所以采用乙二 醇热回收系统，达到回收部分能源的目的。
干球温度(℃):4.4 湿球温度(℃):0.3 露点温度(℃):-5.6 含湿量(g/kg. 干空气):2.275 相对湿度(%):43.34
③L2 AHU 加热点 干球温度(℃):31 湿球温度(℃):13
露点温度(℃):-5.6
焓(kJ/kg. 干空气):37.087
含湿量(g/kg. 干空气):2.275 相对湿度(%):8.08 ④H 加湿点/N 室内点 干球温度(℃):20 湿球温度(℃):13 露点温度(℃):7.7 含湿量(g/kg. 干空气):6.654 ⑤K ARV 加热点 相对湿度(%):45
2.2 实验室通风 实验室通风系统采用排风机组进行排风， 所有通风柜和试剂柜排风的机组内均设置活性炭过 滤； 有毒有害房间的万向臂和房间辅助排风的排风机组内同样设置活性炭过滤， 酸性气体排 风的机组内设置水洗段（水洗段排水接至工艺专业实验室污水排水系统）, 部分排风机组内 设置乙二醇热回收盘管。根据业主要求，每个有吊顶的实验室，均在吊顶内设置排风，避免 有害气体在吊顶内聚集。 变风量系统的排风机组做定静压变频控制， 满足末端对风量的需求 并实现节能运行。实验室排风机组的风机均为防爆风机。 2.2.1 定风量系统 丙类储藏室、烘箱间等房间，排风量固定，由最小换气次数要求排风量和工艺设备排风 量中的大值确定。送风量根据压力要求和排风量保持一定风量差。
2.系统设计
2.1 室内设计参数 表 2-1-1 房间名称 温度℃ 一般实验室 储藏室 N3-b1 EC 应 用实验室 N4-b2 PMS/CIB 恒 温恒湿室 S2-b4 GMB 恒温恒湿室 S3-b4 CMP 应用实验室 S3-b5 GVM 应用实验室 S4-b4 ENP 溶 解实验室 23± 1 23± 2 22± 1 23± 1 50± 5 50± 5 / 40± 23± 1 23± 2 22± 1 23± 1 50± 5 50± 5 / 40± 5 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30 23~27 23~27 23± 2 23± 1 夏季空调 相对湿度% <70 <70 50± 10 50± 5 温度℃ 18~22 18~22 23± 2 23± 1 冬季空调 相对湿度% >30 >30 50± 10 50± 5 新风量 cmh/p 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30 补偿排风， 并 满足人均 30
焓(kJ/kg. 干空气):54.405
⑵房间冬季焓湿图：
图 2-5-2 各状态点参数： ①W 室外点 干球温度(℃):-2.2
湿球温度(℃):-3.4
露点温度(℃):-5.6
焓(kJ/kg. 干空气):3.459
含湿量(g/kg. 干空气):2.275 ②L1 热回收预热点
相对湿度(%):75 焓(kJ/kg. 干空气):10.152
含湿量(g/kg. 干空气):6.654 相对湿度(%):43.63 注：AHU 为组合式空调箱， ARV 为多联机室内机。 2.4 乙二醇热回收系统 本工程实验室排风量较大， 考虑实验室排风为有毒有害的气体， 故采用乙二醇热回收的方式 达到节能的目的。 乙二醇热回收： 以换热器和乙二醇溶液作为换热媒介在排风侧将排风中的 冷量(热量)通过换热器传递给乙二醇溶液，降低（提高）乙二醇溶液的温度，然后通过循环 泵将被冷却（加热）的乙二醇溶液输送到新风侧的换热器中，降低（提高）新风温度，减少 系统的负荷和整个空调系统的运行成本。 乙二醇热回收：间接能量回收（显热）型, 中间换热媒介较多，换热效率低，显热效率一般 仅为 30－40％，最高仅能达到 45％基本上无潜热回收（温度交换效率） 。 下面就本工程单台机组冬季运行时作经济分析： 乙二醇热回收换热效率按 30%，其他参数暂定如下： 排风风量 m3/h ： 计算公式： 温度交换效率 40000 新风风量 m3/h 40000