地下实验动物基地暖通空调运维难点分析

0  引言

在一个项目施工完成移交后，就面临着需要对设施配套的各种设备、机械、空调、电气、水暖等等专业工作进行接手，这对于非专业人员是非常大的挑战，出现故障因为没有专业知识及技术不能第一时间解决故障，或者保养维修不及时，导致设备故障率明显增多，无法安全保障实验环境。因此，运行管理与维保在实验室设施中就显的非常重要，维保人员会对设施运行中各种设备进行动态监管、静态监管，对设施、设备等运行进行有效监视，专业的维保，能及时排除较多的故障隐患，可以增加设备运行年限及减少设备运行故障。地下实验动物中心除了这些维保内容外，根据以往运行经验，暖通空调作为实验动物环境控制的基础设施，稳定运行尤为重要。其中环境排风和空调机组防冻是重中之重。

1  系统介绍

1.1  建筑平面

建筑主体位于北京市，建筑高度 20 米，地上为科研实验室、办公区域，地下一层实验动物饲养基地空调设施，建筑面积约 600 平米。地下二层实验动物饲养作业区，建筑面积约 4000 平米。冷热源及蒸汽为动力中心统一供给。排风及除臭设备位于屋顶。控制、监控室位于饲养区。实验动物基地饲养规模 3 万笼老鼠，南区和北区为饲养区，中间区域为洗消区。详见图 1 。

1.2  暖通空调系统

1.2.1  实验室建设标准

GB50447-2008  实验动物设施建筑技术规范

GB14925-2010  实验动物环境及设施

GB50591-2010  《洁净室施工及验收规范》

GB50016-2017  《建筑设计防火规范》

1.2.2  室内运行参照参数如表 1

表  1  室内运行参照参数

1.2.3  空间划分

净化区即动物间和实验室区分为南北区两个大区。西北区包括脏垫料和干净垫料储存区。中区即清洗区和清洗后区为洗消区包括： 2 台隧道式洗笼机、 1 台步入式洗笼机、 2 套脏垫料倾倒机、 6 台大型灭菌锅。

1.2.4  动力中心

动力中心配置燃气锅炉房和制冷站，空调冷、热水由动力中心热力间分水器；蒸汽由锅炉房引至热力间分汽缸；能源计量表如表 2 所示。

①锅炉房设计：设计 2 台 2t/h 燃气蒸汽锅炉，锅炉出口蒸汽压力 0.6MPa ；设计 2 台 2.1MW 燃气真空热水锅炉，锅炉供回水温度为 85 ℃ /65 ℃。

②空调热水系统：过渡季节空调供热采用 60/50 ℃热水，由真空热水锅炉提供一次热水，经板换换热供给。夏季空调热水供回水温度为 85/65 ℃，经过板换供给，供至 11 月份，供暖开始后关闭。

冬季空调热水，一次热源为市政热网提供的 95/70 ℃热水。采用 3 台板式换热器换热，冬季空调热水供回水温度为 60/50 ℃。

表 2  能源计量表

③蒸汽系统设计：高压灭菌、洗笼机、洗衣房用蒸汽采用 0.4MPa 蒸汽，空调加湿采用 0.2MPa 蒸汽。由热力间分汽缸引至用汽点。

④冷源系统设计：本楼主要冷源采用水冷制冷机组。供回水温度为 7/12 ℃。采用 2 台  离心式冷水机组   +1 台变频螺杆式冷水机组的制冷方案。冷水机组、水泵、定压装置、软化水装置等均设置于位于地下室的制冷机房内，冷却塔设于地面上，冷却水供回水温度 32/37 ℃。

冬季采用供冷采用冷却塔直供，冷却塔一次供回水温度 8/9.5 ℃，二次水供回水温度 10/15 ℃，全年供给。

⑤空调系统布置及划分：

1 ）动物饲养间及实验室区域采用独立新风 + 排风形式，共 8 套系统。普通区域采用独立新风 + 排风形式，共 3 套系统。动物洁净区的排风系统，由管道井统一接至屋面，通过排风机 + 一体扰流水淋除臭设备 + 高空喷射风机高空排放。洗笼机、高压灭菌器等高产湿、高产热设备分别设置一套排风系统，由管道井接至屋面，通过排风机 + 一体扰流水淋除臭设备 + 高空喷射风机高空排放。 JK-B2-1 （西北区）， JK-B2-2 （东北区）， JK-B2-3 （中区）， JK-B2-4 （南区）， JK-B2-5 （西北区 IVC ）， JK-B2-6 （东北区 IVC ）， JKB2-7 （中区 IVC ）， JK-B2-8 （南区  IVCXK-B2-2 （普通南区）， XK-B2-3 （吊顶办公区）。

2 ）洁净区的普通区域采用风机盘管系统，清洗消毒间，蒸汽高压灭菌器，隧道笼具清洗机等采用集中补风 , 独立机械排风系统。 IVC 笼具的气流组织为上送上排风，室外新风经过抽屉式粗效过滤器过滤后，由新风管道进入新风机组进行热湿处理及粗、中、高效过滤器过滤处理，处理后的新风由新风管道接至室内  IVC 笼具的新风接口送入笼具内。笼具内的排风经排风管接至屋面，通过排风机 + 一体扰流水淋除臭设备 + 高空喷射风机高空排放。

3 ）动物饲养室及实验室气流组织为上送风 - 下排风 - 辅助上排风，高效过滤器顶送，齿轮式回风口下排，齿轮式单层百叶风口辅助顶排风，保证气流的流动不会产生死角，排风经排风管接至屋面，通过排风机 + 一体扰流水淋除臭设备 + 高空喷射风机高空排放。外准备室、大型灭菌仓、蒸汽灭菌器等均单独设置一台排风机接至屋顶，排风经排风管接至屋面，通过排风机 + 一体扰流水淋除臭设备 + 高空喷射风机高空排放。单个房间 IVC 送排风主管设置电动气密阀，可满足单个房间 IVC 送排风关闭的需求。每个 IVC 笼架送排风接入口均安装恒风量阀，使笼盒内压力恒定。单间饲养室新风管设置文丘里定风量阀和文丘里变风量阀，排风管设置电动密闭调节阀。所有洁净区域的送风机，排风机均为变频风机。普通区，灭菌器，清洗区等排风机不变频。一体扰流式喷淋除臭设备采用低噪音循环水泵，应用综合的除臭工艺，结合纳米催化分解、水喷淋吸收为一体的除臭方式，处理效率高，能耗及维护成本低；一体）， XK-B2-1 （普通北区， XK-B2-2 （普通南区）， XK-B2-3 （吊顶办公区）。

扰流式喷淋除臭设备去除所处理设施洁净区所产生的甲基硫醇、硫化甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛、二硫化甲基等多种臭味气体，有效改善所排放气体对周围环境的污染；一体扰流式喷淋除臭设备自带 Modbus-RTU 通讯接口及支持 RS485 通讯协议，便于中央集控的设备监控。

2   运行维护  方案

2.1  动物基地夏季、过渡季供冷系统运行说明

第一步：把三台制冷机组供上电，让机组提前预热（三台机组互为备用）。

第二步：热力入口间内冷冻水、热水集分水器的冷热水集分水器连通阀关闭，共计：四个阀门。如果关闭其中一组阀门容易冷热交叉，会有能源损耗，必须关掉两组阀门。

第三步：在冷冻水集分水器上打开冷冻供回水总阀门，共计：两个阀门。

第四步：在冷冻水集分水器上关闭空调机组供回水阀门，共计：两个阀门（空调机组供回水阀门是去往全楼内所有新风机组）。

第五步：在冷冻水集分水器上有一个动物房空调机组冷水供回水管道开启，共计：两个阀门（此阀门是通往动物新风机房新风机组内供冷源）。

第六步：等待管道内水温降至 35 度以下方可开制冷机组（管道都做有保温，预计冷却时间为两天）。

第七步：水温冷却之后开启冷却塔冷却塔（共计：三台，每台 18.5kW ）——冷却循环泵（共计：三台，每台 75kW ）两用一备——冷冻循环泵（共计：三台，每台 75kW ）两用一备——制冷机组。（共计：三台，螺杆式制冷量： 1000kW 。两台离心式，每台制冷量： 3000kW 。）看主楼所需来定开哪台机组。

2.2  动物基地冬季供热系统运行说明

第一步：热力入口间内关闭冷冻供回水总阀门。

第二步：热力入口间内冷冻水、热水集分水器的冷热水集分水器连通阀开启，共计：四个阀门。（两个集分水器是通往整个全楼内的热源，包括新风机组、风机盘管、动物房空调机组、暖气片。）

第三步：关闭热水锅炉（一用一备，每台蒸发量： 2 吨），关闭一次侧循环水泵（一用一备，每台 37kW ）。

第四步：关闭一次侧循环水管道阀门。（ V13 V14 ）

第五步：开启市政供暖阀门。（ V11 V12 ）

第六步：开启二次侧热水循环泵。（两用一备，每一台 75kW ）

第七步：再次确认风机盘管、新风机组、动物房空调机组、暖气片的总阀门是否开启。如有未开启的阀门需要打成开启状态。（供应全楼）

2.3  过渡季、夏季供热（单独供应动物基地）

第一步：热力入口间内冷冻水、热水集分水器的冷热水集分水器连通阀关闭，共计：四个阀门。

第二步：关闭暖气集分水器阀门。共计：两个阀门

第三步：关闭市政供暖阀门。（ V11 V12 ）

第四步：开启一次侧循环水管道阀门。（ V13 V14 ）

第五步：开启二次侧热水循环泵。（两用一备，每一台 75kW ）

表 3  常见故障处理方法

第六步：开启一次侧循环水泵。（一用一备，每台 37kW ）

2.4  设备运行过程中常见故障及处理方法设施、设备在日常运行维护中，除了检查和记录正常运行的状态外，在出现故障时要高效，精准的处理，人员要积累处理故障的经验。表 3 是总结一些常见故障处理方法。

3  重点难点分析

3.1  动物基地臭味防治

实验动物基地位于地下，空间排风经过排风井排至屋顶，经过高空喷射装置稀释臭味后排放。在运行过程中经常发现楼内有动物房臭味溢出，影响地上空间环境。

臭味出现的主要原因就是因为预留、施工洞口封堵不严和排风系统设计不合理。建设过程中动物基地与其他空间的临界出包括水管，线槽桥架，其他预留洞口，脚手架等施工洞口的封堵要逐个、逐点的排查，用防火泥封堵严实。发现南侧，北侧排风井均有气味泄漏，主要原因是动物基地设备夹层风井入口处未封堵。夹层灭菌锅气味窜至排风井和电梯井，并通过这两类井内的预留施工洞口和接线盒、插座等洞口排到楼内。经过封堵排风井底部和各类洞口臭味外溢得到解决。图 2 和图 3 为示例。

3.2  空调机组换热器冬季极寒天气防冻

地下动物基地的空调机组特点是风量大、连续运行等特点。在冬天极寒天气是空调换热器为铜管翅片式，通水不畅或者水阀关闭以及水温不够时容易上冻，从而冻裂。

在实际运行中曾多次发生冻裂。经过对楼控及现场分析发现。运行人员在设备报警情况下软件复位后，未取消手动检修状态，也未去现场检查，导致设备未进入自动运行状态，没有防冻模式。发生换热器冻裂，详见图 4 示例。

分析以上原因避免冻裂采取了整改热源，中间增加换热站，空调机组把水换成防冻液。另外机组运行水阀在冬季设置 10% 常开度，保证循环通常。

4  结论

地下动物基地暖通空调运维重点是空间排风气味外溢和大型空调机组换热器防冻。尤其动物基地空间排风外溢情况。应该从施工过程中监管巡查，验收时逐个逐点排查并记录，运行过程中日常巡逻每一个临界洞口。排风井应设置在独立区域，不应该设置在楼体中部，电梯井，消防排风井，水、电井相邻的位置；大型空调换热器防冻应保持水阀有一定的常开度，在热源和空调机组之间设置二次换热站，空调机组侧采用防冻液。

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