地下實驗動物基地暖通空調運維難點分析

葛志強 GE Zhi-qiang

（北京瑞源達企業(yè)管理咨詢有限責任公司，北京 100084）

0 引言

在一個項目施工完成移交后，就面臨著需要對設施配套的各種設備、機械、空調、電氣、水暖等等專業(yè)工作進行接手，這對于非專業(yè)人員是非常大的挑戰(zhàn)，出現(xiàn)故障因為沒有專業(yè)知識及技術不能第一時間解決故障，或者保養(yǎng)維修不及時，導致設備故障率明顯增多，無法安全保障實驗環(huán)境。因此，運行管理與維保在實驗室設施中就顯的非常重要，維保人員會對設施運行中各種設備進行動態(tài)監(jiān)管、靜態(tài)監(jiān)管，對設施、設備等運行進行有效監(jiān)視，專業(yè)的維保，能及時排除較多的故障隱患，可以增加設備運行年限及減少設備運行故障。地下實驗動物中心除了這些維保內容外，根據(jù)以往運行經驗，暖通空調作為實驗動物環(huán)境控制的基礎設施，穩(wěn)定運行尤為重要。其中環(huán)境排風和空調機組防凍是重中之重。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 建筑平面

建筑主體位于北京市，建筑高度20 米，地上為科研實驗室、辦公區(qū)域，地下一層實驗動物飼養(yǎng)基地空調設施，建筑面積約600 平米。地下二層實驗動物飼養(yǎng)作業(yè)區(qū)，建筑面積約4000 平米。冷熱源及蒸汽為動力中心統(tǒng)一供給。排風及除臭設備位于屋頂?？刂啤⒈O(jiān)控室位于飼養(yǎng)區(qū)。實驗動物基地飼養(yǎng)規(guī)模3 萬籠老鼠，南區(qū)和北區(qū)為飼養(yǎng)區(qū)，中間區(qū)域為洗消區(qū)。詳見圖1。

圖1 實驗動物基地平面圖

1.2 暖通空調系統(tǒng)

1.2.1 實驗室建設標準

GB 50447-2008 實驗動物設施建筑技術規(guī)范

GB 14925-2010 實驗動物 環(huán)境及設施

GB 50591-2010《潔凈室施工及驗收規(guī)范》

GB 50016-2017《建筑設計防火規(guī)范》

1.2.2 室內運行參照參數(shù)如表1

表1 室內運行參照參數(shù)

1.2.3 空間劃分

凈化區(qū)即動物間和實驗室區(qū)分為南北區(qū)兩個大區(qū)。西北區(qū)包括臟墊料和干凈墊料儲存區(qū)。中區(qū)即清洗區(qū)和清洗后區(qū)為洗消區(qū)包括：2 臺隧道式洗籠機、1 臺步入式洗籠機、2 套臟墊料傾倒機、6 臺大型滅菌鍋。

1.2.4 動力中心

動力中心配置燃氣鍋爐房和制冷站，空調冷、熱水由動力中心熱力間分水器；蒸汽由鍋爐房引至熱力間分汽缸；能源計量表如表2 所示。

表2 能源計量表

①鍋爐房設計：設計2 臺2t/h 燃氣蒸汽鍋爐，鍋爐出口蒸汽壓力0.6MPa；設計2 臺2.1MW 燃氣真空熱水鍋爐，鍋爐供回水溫度為85°C/65°C。

②空調熱水系統(tǒng)：過渡季節(jié)空調供熱采用60/50℃熱水，由真空熱水鍋爐提供一次熱水，經板換換熱供給。夏季空調熱水供回水溫度為85/65℃，經過板換供給，供至11月份，供暖開始后關閉。

冬季空調熱水，一次熱源為市政熱網提供的95/70℃熱水。采用3 臺板式換熱器換熱，冬季空調熱水供回水溫度為60/50℃。

③蒸汽系統(tǒng)設計：高壓滅菌、洗籠機、洗衣房用蒸汽采用0.4MPa 蒸汽，空調加濕采用0.2MPa 蒸汽。由熱力間分汽缸引至用汽點。

④冷源系統(tǒng)設計：本樓主要冷源采用水冷制冷機組。供回水溫度為7/12℃。采用2 臺離心式冷水機組+1 臺變頻螺桿式冷水機組的制冷方案。冷水機組、水泵、定壓裝置、軟化水裝置等均設置于位于地下室的制冷機房內，冷卻塔設于地面上，冷卻水供回水溫度32/37℃。

冬季采用供冷采用冷卻塔直供，冷卻塔一次供回水溫度8/9.5°C，二次水供回水溫度10/15°C，全年供給。

⑤空調系統(tǒng)布置及劃分：

1）動物飼養(yǎng)間及實驗室區(qū)域采用獨立新風+排風形式，共8 套系統(tǒng)。普通區(qū)域采用獨立新風+排風形式，共3套系統(tǒng)。動物潔凈區(qū)的排風系統(tǒng)，由管道井統(tǒng)一接至屋面，通過排風機+一體擾流水淋除臭設備+高空噴射風機高空排放。洗籠機、高壓滅菌器等高產濕、高產熱設備分別設置一套排風系統(tǒng)，由管道井接至屋面，通過排風機+一體擾流水淋除臭設備+高空噴射風機高空排放。JK-B2-1（西北區(qū)），JK-B2-2（東北區(qū)），JK-B2-3（中區(qū)），JK-B2-4（南區(qū)），JK-B2-5（西北區(qū)IVC），JK-B2-6（東北區(qū)IVC），JKB2-7（中區(qū)IVC），JK-B2-8（南區(qū)IVC），XK-B2-1（普通北區(qū)，XK-B2-2（普通南區(qū)），XK-B2-3（吊頂辦公區(qū)）。

2）潔凈區(qū)的普通區(qū)域采用風機盤管系統(tǒng)，清洗消毒間，蒸汽高壓滅菌器，隧道籠具清洗機等采用集中補風,獨立機械排風系統(tǒng)。IVC 籠具的氣流組織為上送上排風，室外新風經過抽屜式粗效過濾器過濾后，由新風管道進入新風機組進行熱濕處理及粗、中、高效過濾器過濾處理，處理后的新風由新風管道接至室內IVC 籠具的新風接口送入籠具內?；\具內的排風經排風管接至屋面，通過排風機+一體擾流水淋除臭設備+高空噴射風機高空排放。

3）動物飼養(yǎng)室及實驗室氣流組織為上送風-下排風-輔助上排風，高效過濾器頂送，齒輪式回風口下排，齒輪式單層百葉風口輔助頂排風，保證氣流的流動不會產生死角，排風經排風管接至屋面，通過排風機+一體擾流水淋除臭設備+高空噴射風機高空排放。外準備室、大型滅菌倉、蒸汽滅菌器等均單獨設置一臺排風機接至屋頂，排風經排風管接至屋面，通過排風機+一體擾流水淋除臭設備+高空噴射風機高空排放。單個房間IVC 送排風主管設置電動氣密閥，可滿足單個房間IVC 送排風關閉的需求。每個IVC 籠架送排風接入口均安裝恒風量閥，使籠盒內壓力恒定。單間飼養(yǎng)室新風管設置文丘里定風量閥和文丘里變風量閥，排風管設置電動密閉調節(jié)閥。所有潔凈區(qū)域的送風機，排風機均為變頻風機。普通區(qū)，滅菌器，清洗區(qū)等排風機不變頻。一體擾流式噴淋除臭設備采用低噪音循環(huán)水泵，應用綜合的除臭工藝，結合納米催化分解、水噴淋吸收為一體的除臭方式，處理效率高，能耗及維護成本低；一體擾流式噴淋除臭設備去除所處理設施潔凈區(qū)所產生的甲基硫醇、硫化甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛、二硫化甲基等多種臭味氣體，有效改善所排放氣體對周圍環(huán)境的污染；一體擾流式噴淋除臭設備自帶Modbus-RTU 通訊接口及支持RS485 通訊協(xié)議，便于中央集控的設備監(jiān)控。

2 運行維護方案

2.1 動物基地夏季、過渡季供冷系統(tǒng)運行說明

第一步：把三臺制冷機組供上電，讓機組提前預熱（三臺機組互為備用）。

第二步：熱力入口間內冷凍水、熱水集分水器的冷熱水集分水器連通閥關閉，共計：四個閥門。如果關閉其中一組閥門容易冷熱交叉，會有能源損耗，必須關掉兩組閥門。

第三步：在冷凍水集分水器上打開冷凍供回水總閥門，共計：兩個閥門。

第四步：在冷凍水集分水器上關閉空調機組供回水閥門，共計：兩個閥門（空調機組供回水閥門是去往全樓內所有新風機組）。

第五步：在冷凍水集分水器上有一個動物房空調機組冷水供回水管道開啟，共計：兩個閥門（此閥門是通往動物新風機房新風機組內供冷源）。

第六步：等待管道內水溫降至35 度以下方可開制冷機組（管道都做有保溫，預計冷卻時間為兩天）。

第七步：水溫冷卻之后開啟冷卻塔冷卻塔（共計：三臺，每臺18.5kW）——冷卻循環(huán)泵（共計：三臺，每臺75kW）兩用一備——冷凍循環(huán)泵（共計：三臺，每臺75kW）兩用一備——制冷機組。（共計：三臺，螺桿式制冷量：1000kW。兩臺離心式，每臺制冷量：3000kW。）看主樓所需來定開哪臺機組。

2.2 動物基地冬季供熱系統(tǒng)運行說明

第一步：熱力入口間內關閉冷凍供回水總閥門。

第二步：熱力入口間內冷凍水、熱水集分水器的冷熱水集分水器連通閥開啟，共計：四個閥門。（兩個集分水器是通往整個全樓內的熱源，包括新風 機組、風機盤管、動物房空調機組、暖氣片。）

第三步：關閉熱水鍋爐（一用一備，每臺蒸發(fā)量：2噸），關閉一次側循環(huán)水泵（一用一備，每臺37kW）。

第四步：關閉一次側循環(huán)水管道閥門。（V13 V14）

第五步：開啟市政供暖閥門。（V11 V12）

第六步：開啟二次側熱水循環(huán)泵。（兩用一備，每一臺75kW）

第七步：再次確認風機盤管、新風機組、動物房空調機組、暖氣片的總閥門是否開啟。如有未開啟的閥門需要打成開啟狀態(tài)。（供應全樓）

2.3 過渡季、夏季供熱（單獨供應動物基地）

第一步：熱力入口間內冷凍水、熱水集分水器的冷熱水集分水器連通閥關閉，共計：四個閥門。

第二步：關閉暖氣集分水器閥門。共計：兩個閥門

第三步：關閉市政供暖閥門。（V11 V12）

第四步：開啟一次側循環(huán)水管道閥門。（V13 V14）

第五步：開啟二次側熱水循環(huán)泵。（兩用一備，每一臺75kW）

第六步：開啟一次側循環(huán)水泵。（一用一備，每臺37kW）

2.4 設備運行過程中常見故障及處理方法

設施、設備在日常運行維護中，除了檢查和記錄正常運行的狀態(tài)外，在出現(xiàn)故障時要高效，精準的處理，人員要積累處理故障的經驗。表3 是總結一些常見故障處理方法。

表3 常見故障處理方法

3 重點難點分析

3.1 動物基地臭味防治

實驗動物基地位于地下，空間排風經過排風井排至屋頂，經過高空噴射裝置稀釋臭味后排放。在運行過程中經常發(fā)現(xiàn)樓內有動物房臭味溢出，影響地上空間環(huán)境。

臭味出現(xiàn)的主要原因就是因為預留、施工洞口封堵不嚴和排風系統(tǒng)設計不合理。建設過程中動物基地與其他空間的臨界出包括水管，線槽橋架，其他預留洞口，腳手架等施工洞口的封堵要逐個、逐點的排查，用防火泥封堵嚴實。發(fā)現(xiàn)南側，北側排風井均有氣味泄漏，主要原因是動物基地設備夾層風井入口處未封堵。夾層滅菌鍋氣味竄至排風井和電梯井，并通過這兩類井內的預留施工洞口和接線盒、插座等洞口排到樓內。經過封堵排風井底部和各類洞口臭味外溢得到解決。圖2 和圖3 為示例。

圖2 接線盒

圖3 穿線管

3.2 空調機組換熱器冬季極寒天氣防凍

地下動物基地的空調機組特點是風量大、連續(xù)運行等特點。在冬天極寒天氣是空調換熱器為銅管翅片式，通水不暢或者水閥關閉以及水溫不夠時容易上凍，從而凍裂。在實際運行中曾多次發(fā)生凍裂。經過對樓控及現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)。運行人員在設備報警情況下軟件復位后，未取消手動檢修狀態(tài)，也未去現(xiàn)場檢查，導致設備未進入自動運行狀態(tài)，沒有防凍模式。發(fā)生換熱器凍裂，詳見圖4 示例。分析以上原因避免凍裂采取了整改熱源，中間增加換熱站，空調機組把水換成防凍液。另外機組運行水閥在冬季設置10%常開度，保證循環(huán)通常。

圖4 凍裂換熱器

4 結論

地下動物基地暖通空調運維重點是空間排風氣味外溢和大型空調機組換熱器防凍。尤其動物基地空間排風外溢情況。應該從施工過程中監(jiān)管巡查，驗收時逐個逐點排查并記錄，運行過程中日常巡邏每一個臨界洞口。排風井應設置在獨立區(qū)域，不應該設置在樓體中部，電梯井，消防排風井，水、電井相鄰的位置；大型空調換熱器防凍應保持水閥有一定的常開度，在熱源和空調機組之間設置二次換熱站，空調機組側采用防凍液。