高校研究生实验楼空调设计探索

李 灏

合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥 230009

本文通过中国药科大学研究生实验楼设计总结探索高校实验楼设计中先进合理的技术措施和方案。中国药科大学地处江苏省南京市，是教育部直属的全国重点大学，是我国培养高级药学专业人才的高等学府和药学科学研究的重要基地。研究生实验楼是中国药科大学玄武门校区重点建设项目，是研究生实验、教学和科研的重要设施，在校园所处位置十分显要，因此，设计上力求高起点、高水平、高质量，使其成为玄武门校区标志性建筑。

1 项目概况

实验楼主要功能为药学类研究生通用型实验室及科教用房、教师办公室、研究室、会议及部分教学用房。实验楼规模为总建筑面积34592m2，主楼高18层，裙房 （科研楼）4层，地下室1层。

在暖通专业设计上坚持空调舒适、使用可靠、管理灵活，计费方便的同时，强调节能环保，重视消防安全。针对不同功能房间，分别选用不同的空调形式，充分利用各种空调系统的运行管理及节能特点，取得了很好的节能效果。并且积极、合理地采用新技术、新材料、新设备，以达到技术先进、功能合理的目标。

2 设计特点、技术经济指标

本工程主楼1～4层主要包括普通教室、计算机教室、分析测试中心等各实验室，业主要求上述空间冬夏季均满足舒适性空调的要求，且要能根据不固定的课时及试验时间分别使用，既要易于管理又要方便控制。5～18层为A、B、C三种功能实验室，以及教师办公室，使用时间固定，但实验室排风量大，空调新风除满足室内的人员舒适及卫生要求外，还要作为实验室排风系统的补风。

裙楼1～3层主要包括检测及科教用房，3、4层还有一个能容纳400人的大会议室，若干会议接待、休息用房。使用时间不固定，使用次数相对较少。

为满足业主以上对各使用空间多方面的要求，根据各房间的使用特点，空调负荷的分布情况，调节要求、管理要求等，设计中针对不同功能房间分别采用不同的空调形式和控制方式，解决了管理难、计费难的实际问题，达到了使用与管理的协调。

主楼部分：

（1） 1～4层普通教室、计算机教室、分析测试中心等各实验室均选用定频一拖多机组，室内机选用天花板嵌入式和导管内藏式机组。同时设计高效率的全热回收装置，既保证了室内新风又达到了节能的目的。

（2） 5～18层实验室部分均采用风机盘管加独立新风系统。实验室同时设有通风橱排风系统。新风机集中设置在各层新风机房内，变频运行控制。新风除满足室内的人员舒适及卫生要求外，还作为实验室排风系统的补风。空调新风管上设变风量调节阀，室内与走道之间设压差控制器，以维持房间及走道间8～10Pa的负压值，配以合理的控制措施使室内的风量达到平衡。

冷热源选用4台风冷热泵、4台空调循环水泵，风冷热泵及循环水泵均设于18层屋顶，空调水系统采用变流量运行，控制采用机组群控方式，更有利于运行节能。

（3） 计算机主机房单独设置机房恒温恒湿空调专用机组，独立控制。

副楼部分：

（1） 1～3层检测及科教用房均采用变制冷剂流量变频多联机组，每层同时设4台全热新风换气机组提供新风。室外机设在裙房屋顶平台上，室内外机之间管线短，能耗衰减少且室外机通风好，能充分保证其高效节能运行。

（2） 3层大会议室采用风冷热泵高静压管道式空调机组，风系统采用集中处理的低速风管系统，气流组织设计为均匀送风，集中回风。取室内外焓值比较，切换空调机组新、回风阀的开度，控制新回风比，以保证过度季节充分利用室外空气的自然冷却能力，节约能耗。

（3） 3层会议接待、休息用房采用风冷热泵分体柜式空调机组，使用独立控制器，业主可根据需要简单独立控制。

在设计中，在保证使用功能和安全的前提下，采取了相应的技术措施和先进合理的技术方案，空调系统达到了高效、经济、节能及便于使用、易于管理的目的。

①设计中合理确定新风，为了保证室内的空气质量，空调系统引入新风，新风量取得过大将增加新风能耗，所以在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量有显著的节能效果。为减少新风能耗，设计时充分考虑了以下几个方面：

a.从卫生要求确定最小新风量；

b.合理确定新风入口位置提高采气质量；

c.考虑运行期非峰值负荷时的调节使用要求；

d.配置了必要的风管阀门和控制装置。

②合理地设置室内的温湿度设计标准，减少冷热负荷，以求节能。表1列出了降低舒适性空调房间的室内温湿度后的节能效果。

表1 室内设计参数变化后的节能效果（ MJ/m2）

3 说明设计特点的计算分析

本工程空调系统自投入使用以来，经过两个冬季、一个夏季的运行，事实证明达到了设计要求。通过设计计算及分析总结出一些经验：

（1） 本工程的一些房间需要在空调区域中进行通风。在舒适性空调房间，只要满足相关规范及法规，就可以通过降低高峰期的新风量来减少所需设备的装机容量。高峰期降低新风量相当于减少室外空气负荷，在其他非高峰期时刻则采用计算的新风量。通风可主要在空调设备运行时间超过建筑使用时间3h的情况下应用，在多出的时间内利用空调设备对建筑物进行冲风去污（即大量引入新风，此时空调房间内的新风会减少），试验表明：短时间内降低空调房间新风量不会让人感觉到沉闷，但节能效果明显。

以一间132.89m2的办公室，房高2.438m，15人，大约40%的人抽烟。计算如下：

典型的人口密度值，9.290 m2/人，但抽烟人数则较多。

推荐新风量：15×0.423=6.345（m3/min）

最小新风量：15×0.282=4.230（m3/min）

考虑抽烟人数较多，采用较大值以维持满意的空气品质。

评定与控制通风如下：

①当计算冷负荷时，将新风量减少至推荐值的40%。

②利用安装在冷却设备上的干球温度计来控制空气的露点，以便：

a. 借助于设计露点，风门调节装置将室外空气降低至40%的设计新风量。

b. 当露点低于设计值时，新风风门开启至设计值。

（2） 本工程通过建筑设备自动化系统（building automation system，BAS）将建筑物的空调、防火报警等进行集中管理和最佳控制，即通过对冷热源的能量控制、空调系统的焓值控制、新风量控制、设备的启停时间和运行方式控制等达到最佳节能运行效果。

结合本工程计算发现BAS造价相当于建筑总投资的0.5%～1%，年运行费用节约率约为10%，一般4～5年即可回收全部投资费用。

4 结语

该项工程的顺利实施，中国药科大学各级领导和与设计院配合的专业人员都对本工程给予高度重视，在设计过程中与设计人员进行了大量的协调，并通过精心的运行管理，为本工程实现节能和采用先进技术起到了极大推动作用。从运行实测情况看，使用效果非常好，运行节能效果显著，也充分满足了学校使用管理、计量收费的要求。为我国发展生态城市建设，探索智能化、精细化教育服务的发展模式，树立了典范。

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