浅述实验楼空调系统施工的监理控制

浅述实验楼空调系统施工的监理控制

朱琦

上海建浩工程顾问有限公司200030

摘要：本文介绍上海中信国健药业有限公司新建二期工程抗体药物工程研究中心实验楼空调系统和空调自动控制系统控制，提出工程质量和检测控制要点，供施工、监理参考。

关键词：净化空调系统、舒适性空调系统、VAV变风量阀、CAV定风量阀、空调自动控制、直接数字控制器DDC。

1.工程概况

上海中信国健药业有限公司新建二期工程抗体药物工程研究中心实验楼建筑面积28810m2，地下一层为车库和设备用房；地上一层为职工餐厅、报告厅、会议室等；二层至四层为实验室、细胞培养室及办公房等；五层为动物实验室及办公房。一层采用变制冷剂流量多联分体式空调系统；二~五层实验区采用能效比COP＞3.0风冷热泵机组，其中二台600KW热回收风冷热泵机组用于细胞培养室、仪器室和动物实验室，三台800KW风冷热泵机组用于二~四层实验室和办公室；低温室采用独立的分体空调。9个细胞培养室采用独立的净化空调系统；21个仪器室采用舒适性空调系统；9个实验室采用风机盘管+新风空调系统；办公区采用风机盘管+新风空调；动物实验区一套采用净化空调系统、一套采用新风空调系统，共38台空调系统。细胞培养室配置准备间、气闸室、细胞培养室及生物安全柜的排风，排风机前端设置中效过滤器；仪器室配置通风柜排风，排风为变频控制；实验室配置通风柜及万向排气罩的排风，排风为变频控制；动物实验室配置动物房、解剖室、实验室、污物走廊的排风，排风机采用中效过滤器。共有33个排风系统、61个万向排气罩，55个通风柜、9个生物安全柜。

2.空调系统的特点及如何节能减排

空调系统采用多级过滤。净化空调系统为全空气风道式，空气经过初效、中效过滤器和高效过滤器，三级过滤后送入室内，初效和中效空气过滤器装于空调机组内，高效过滤器装在末端送风口，气流为上送下排。仪器室舒适性空调系统，空气经过初效、中效过滤器二级过滤后送入室内。实验室和办公区空调系统，空气均经过初效、中效过滤器后送入实验室和办公室。动物房非净化空调和办公区空调系统、空气经过初效、中效过滤器送入室内（孔板式或散流器送风）；动物房净化空调系统空气经过初效、中效和高效过滤器，三级过滤后送入室内，高效过滤器装在末端送风口，气流为上送下排。

实验室和仪器室通风柜的面速传感器测量面速，通过流量控制器调节排风管上VAV变风量风阀开度，以使通风柜排风风量达到设定值，通风柜采用变风量控制。

细胞培养室生物室安全柜采用定风量调节，使排风风量达到要求值，同时要求细胞培养室的定风量排风阀前的风门与安全柜风机联锁；当安全柜开时风门关闭；当安全柜时风门打开。

实验区房间压力大小不一致，需压力调节细胞培养室压力：准备间0Pa、气闸室10Pa、培养室20Pa，定风量阀调节。仪器室和实验室：－10Pa。仪器室用变风量阀VAV调节，普通实验室定风量阀调节。动物实验室洁净区室内压力大，房间之间压差大；非洁净区室内压力相对小，房间之间压差小。动物洁净区实验室：清洁走廊60Pa，污物走廊15Pa、SPF鼠30Pa/缓冲室45Pa、缓冲0Pa/－更衣15Pa/二更衣30Pa/气闸45Pa、药物准备15Pa、药物存放45Pa、实验室45Pa、消毒间45Pa，缓冲15Pa/笼具清洗15Pa/饲料暂存15Pa、除污物走廊和实验室通过压差调节排风机排风量以外，以上房间均采用定风量调节。

动物非洁净区实验室：清洁走廊10Pa、污物走廊－10Pa、普通豚鼠15Pa/前室15Pa、普通兔15Pa/前室15Pa、普通豚鼠检疫15Pa/兔检疫15Pa、缓冲10Pa/更衣室10Pa/气闸10Pa、准备间15Pa、解剖室－10Pa、热源实验室15Pa、缓冲15Pa/笼具清洗10Pa/饲料暂存15Pa、记录室15Pa，除污物走廊和解剖室通过压差自动调节排风机排风理，调节房间压力以外，以上房间均采用定风量调节。

清洗间、设备间、机械间采用全热交换的送排风系统，通过设置乙二醇溶液热回收系统，回收室内排风的余热，降低空调系统运行费用。选用能效比COP大于3.0风冷热泵机组，循环水泵采用软启动，降低启动时对电网冲击力。空调系统送风、排风均采用变频控制，配置空调冷热量计量系统，降低运行费用。

3.空调自动控制

3.1温湿度控制

细胞培养室净化空调机组利用设在排风总管上的干球温度传感器和相对湿度传感器调节表冷器回水管上电动阀和再加热器回水管上电动阀来控制温湿度。冬季通过露点温度传感器控制蒸汽加湿器上电动阀控制含湿量，通过干球温度传感器调节加热器回水管上的电动阀，达到设定的送风干球温度和露点温度。仪器室空调机组利用设在仪器室的干球温度传感器和相对湿度传感器来控制表冷器回水管电动阀和再加热器回水管上电动阀控制房间温湿度。冬季通过露点温度传感器调节蒸汽加湿器上的电动阀控制含湿量，通过干球温度传感器调节加热器回水管上的电动阀控制达到设定的送风干球温度。新风机组利用设在送风总管上的露点温度传感器和干球温度传感器调节表冷器回水管电动阀和蒸汽加湿器上的电动阀控制温湿度。动物房空调机组利用设在送风总管上的露点温度传感器和干球温度传感器调节表冷器回水管电动阀、再加热器回水管上电动阀控制房间温湿度。冬季通过露点温度传感器控制蒸汽加湿器上电动阀控制含湿量，通过干球温度传感器调节加热器的回水管上电动阀控制达到设定的送风干球温度。在排风总管和动物房安装温湿度传感器，以监测动物房和排风总管的温湿度。

3.2风量（风压）控制

细胞培养室净化空调机组利用设在送风总管上的风量传感器，根据设定风量改变送风机变频器频率，改变送风风量；利用设在排风管道上定风量阀两端的压差传感器，改变排风机变频器频率，改变排风风量。仪器室用空调机组是热回收空调机组，利用仪器室排风的VAV变风量阀，把排风回收至空调机组。利用送风管道上风量传感器控制送风机变频器频率，改变送风风速；利用仪器室压差传感器改变VAV变风量阀开度，保持仪器室内压力－10Pa。利用排风总管道上压差传感器改变排风机变频器频率，改变排风量。利用风量传感器的风量控制送风机变频器的频率，改变送风机风速；利用实验室内压差传感器测量的风压差，改变VAV变风量阀阀门开度，使实验室内压力保持－10Pa。排风总管上压差传感器控制排风机变频器的频率，改变排风机风速。

动物房空调系统包括新风送风、动物房排风、污物走廊排风、动物实验室排风、解剖室的排风。为了安全系统运行，动物房空调机组、排风机组等均有应急电源，且送风机和主排风机配置备用风机。空调机组送风总管上的风量传感器测量送风风量，控制变频器的频率，改变送风机风速，使其在设定值工作。利用动物房排风总管上的风量传感器，改变排风风量；利用污物走廊内压差传感器，调节排风机风量使污物走廊内压差保持设定值；利用实验室内压差传感器，调节排风机风量使实验室压差保持45Pa；利用解剖室内压差传感器，调节排风机风量使解剖室内压差保持－10Pa。

3.3冷热源控制

热泵机组自动启/停。开启：开启回水管上电动碟阀→开启循环水泵→流量开关动作→启动热泵机组关闭：关闭热泵机组→关闭循环水泵→关闭电动碟阀。压差旁通当热泵机组供/回水压差大于设定值时，打开旁通电动阀，当压差≤设定值时，关闭旁通阀。热泵机组联动根据机组供/回水温差和回水流量计算出热负荷，对机组进行启动台数和次序控制。也可以按时间表和顺序对机组启停控制。

3.4空调能量计量

为节约空调能源，对每层办公区（每层风机盘管总管）、每层生物实验的每个空调机组送水管以及三个补水箱给水管安装径向式叶轮冷热量表，构成一个中央空调能量计量系统，本工程采用44个冷热量表。

4.空调系统技术要求

4.1空调室内要求

4.2空调系统要求

1.空调冷热总流量与设计流量偏差＜10%。

2.空调机组风量与设计风量偏差＜10%。

3.排风量与设计风量偏差＜10%。

4.风机盘管温度与设定温度偏差＜1~2℃。

5.通用实验室、细胞培养室、仪器室、动物实验室温度与设定值偏差＜1~2℃。

6.低温冷库：温度+5℃±2℃。

7.压缩空气：压力0.7MPa、流量1.13m3/min.。

8.空气吸引：压力－0.02MPa~－0.07MPa、流量0.8m3/min.。

9.压差：见设计图。

10.生物安全柜：排风风阀与生物安全柜通风联锁。

11.通风柜：排风风量按设定值自动调节。

12.洁净室检测项目：风口送风量、房间排风量、静压、甲醇浓度、温度、湿度、噪声、照度、洁净度等级检测等。

13.空调安装质量控制要点

14.空调安装过程质量监控

冷热水管安装完毕后，进行水循环将管道清洗干净，然后对水管进行化学清洗和镀膜。洁净空调风管漏光检测合格后对系统漏风量测试。洁净空调设备和风管进行全面彻底清洁（包括初效和中效袋式过滤网清洁），12小时风管空吹完毕后应再清扫，擦净洁净室。排风系统开启后清理网口多余物。高效过滤器安装前应用检漏扫描检测，确认合格后安装，安装后高效过滤器四周及接口应严密不漏。

4.3空调自动控制系统质量控制

空调自控系统监控应与水、电、风系统工况相吻合，与空调系统运行模式有密切关联。为此组织由设计院、楼宇自控设计方、安装公司、甲方、监理参加深化设计评审，明确控制模式、设备与自控接口，确定监控点位表。

空调自控电动调节阀和驱动器是自控关键设备，应选用质量好的进口或合资产品。有的工程甲方追求低价产品，造成自控调节精度降低，工作不稳定，本工程甲方采纳监理意见，采用了进口电动调节阀和驱动器。

流量开关应安装在风冷热泵机组回火管的直管段，前段长度为10倍管口径、后段长度5倍管口径。有的工程直管段长度不够，流量开关装在靠近弯管处，水泵开启后开关有时抖动，时开时合；有的工程装在垂直回水管段，水泵开启后开关时开时合，系统无法正常工作。

电磁电量流量计测量风冷热泵机组冷热水流量，安装在水平管道上；入口直管段≥10D，出口直管段≥5D；最佳安装角度：应于水平方向成45°。

径向式叶轮冷热量表安装在水平管道上，入口直管段≥10D，出口直管段≥5D；供水温度传感器安装在供水管，回水温度传感器安装在供水相应的回水管。冷热量表办公区和实验区应分别安装，现场安装错误、在2个区域回水汇集后的回水管安装一个温度传感器。本工程有二个冷热量表与温度传感器距离较长：一个回水测温点到表头距离10m，另一个回水测温点到表对距离100m，距离太长。后者将温度传感器由2线制改为4线制，冷热量表也改成140系列的。

器频率在50HZ时测量风机风量应满足设计要求，误差±10%。

变频器频率和风机风量及压力对应数据测量时，利用风量测试仪测量空调机组变频器频率和风机风量对应数据；利用风量测试仪和数字差压仪测量排风风机变频器频率和风机风量，风管压差对应数据测量。测量数据应备案，作为自控比例控制的依据。

动物实验室风量和风压调试时，手动状态下开启动物实验室的空调机组送风机，在通道门、房间门关闭情况下，调节房间送风和出风定风量阀，用风量测试仪和数字差压计测量每个房间、洁净走廊及污物走廊的风量和压差，应满足设计要求，监理应跟踪抽查。

直接数字控制器（DDC）与被监控设备之间线路接通电阻和绝缘电阻应满足要求；软件编程、组态、各单元逻辑和地址设定完成（包括图形制作、网络结点的名称、地址和代号）。

利用手持电脑控制直接数字控制器DDC，对被监控部件、设备以点对点方式调试：电动调节阀阀门开度线性调节；电动风门角度（每隔5度）调控测试；变频器频率调节和风量传感器风量数值测试或压差传感器压差数值测试；电动碟阀开/关控制检查；压差开关压力报警值检测；温湿传感器数据测试；电磁流量计数据测试。点对点调试是系统调试的基础，测试结果必须满足要求。

冷热水管电动碟阀、闸阀打开→循环水泵开启→热泵机组开启，测量冷热水流量、压力、供回水温度应满足设计要求。

用手持电脑通过DDC控制器确认送风机、风门、电动阀等设备正常状态下，启动新风机，新风阀门联锁打开，根据设定温度、湿度通过DDC的PID调节，使送风或排风（细胞培养室）温度和湿度达到设定值。送风风量减少时调节变频器频率，自动调节风量。应记录30%、50%、90%风机风速时的风量或风压值。动物实验室空调还需备份送风机调试。当新风机停止运行时新风门、调节阀、加湿阀等应全关闭。办公区和实验区风机盘管调试，用风量测试仪和温度计测量室内风量和温度应达到设定值。

仪器室空调系统调试，用手持电脑通过DDC控制器确认送风机、风门、电动阀、VAV变风量阀等设备正常状态下启动送风机，新风阀门和单个风VAV风阀联锁打开，根据设定温度和湿度通过DDC的PID调节，使仪器室的温湿度达到设定值。每个仪器室压差传感器调节仪器室回风VAV变风量阀，使仪器室内压力为－10Pa，同时通过DDC调节使A（送风量）=B（回风量）+C（新风量）。关闭送风机，新风阀门和新风VAV风阀、调节阀、加湿阀等应全关闭。

排风系统单体调试，用手持电脑通过DDC控制器调节排风机风速：细胞培养室排风系统，根据气闸室排风的压差（室内相对室外压差）改变风机转速；实验室调节排风机风速，使实验室内压差保持－10Pa；仪器室排风机风量调节使仪器室通风柜内压差－10Pa。

热泵机组调试，用手持电脑通过DDC控制器自动打开电动碟阀→循环水泵启动，确认水流开关动作后，开启热泵机组，观察供水温度、流量、压差，数据应正确。增加或减少空调机台数，确认能启动或停止热泵机组台数。

在44台直接数字控制器（DDC）通过FLN总线、BLN总线及网络交换器和BAS监控中心操作台通信正常后；在监控平台监控软件和图形软件（含应用软件）装入后进行系统联调。

1.利用监控平台单机启/停热泵机组，机组自动上载、下载功能试验。

2.利用监控平台对所有空调机组设定温湿度和风量值，观其与实际温湿度和风量误差、反应时间。

3.按日期、时间设置，空调系统启/停试验。

4.5系统验收

利用风量测试仪、数字风速仪、手持数字差压仪、手持温湿度计、数位式照度度等仪器测试风口送风量、房间排风量、静压量、甲醇浓度、温湿度、照度、噪声等。用激光尘埃粒子计数器测量尘埃粒子应符合空气洁净度等级要求。

实验室通风柜风量自动调节功能和排风风阀与生物安全柜通风联锁功能检测，抽样检测。办公区和实验室风机盘管风速和温控抽样检测。传感器、执行器、DDC控制箱、配电箱10%抽检，应100%合格。传感器采样显示值与现场实际值一致性检测，10%抽检，应100%合格。控制设备及执行器性能测试（电动风阀、电动水阀、变频器等），包括电动阀零开度、50%、80%行程一致性及响应速度，20%抽检，应100%合格。温湿度及新风量自动控制、预定时间表自动启停、节能优化控制等功能检测，20%抽验，测试结果应100%合格。系统负荷调节、预定时间启停和节能优化控制，检测时通过监控工作站对设备运行状态、故障等监视、记录和报警。全部检测，应100%合格。

管理工作站功能检测：包括操作方便性、人机界面图形化；图形切换流程；报警信息的显示和处理、数据的存储和统计、报警统计存储、历史数据趋势图统计等。系统可靠性检测：通过一个月试运行，检测系统可靠性、稳定性。

5.结语

实验楼空调系统和空调自动控制系统控制是一项较为复杂和专业性极强的施工项目，其过程中的监控涉及多个专业的施工交叉作业，后期的调试及试运行工作尤为重要，监理的专业性建议及方案，以及过程中严格的质量监控，将确保整个系统安全、稳定地运行。

基金项目：该工程获得：2011年上海市“申安杯”优质安装工程奖、2011年上海市浦东观摩工地