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一、 项目概述
本项目为大型新药研发服务基地,共有6栋建筑物构成.
其中1号楼为综合楼,有实验用途房间如大型仪器分析室、制剂室、稳定性分析室、冷藏室等配套房间。实验室区域设置一台显热式热回收机组，机组置于八层屋面，竖向负担负一层至六层实验室部分新、排风.
2号楼为化学生物实验楼，地上5层，地下一层，建筑高度24米，总建筑面积为20765m2/。地下一层建筑面积3418m2/，主要功能为汽车库，同时2号楼地下室作 为战时人防物资库使用；地上部分建筑面积17347m2/，主要功能为化学实验室、生物实验室、会议室和数据分析室。
3号楼位于外包基地1期规划的东南侧，其功能为甲类库房。该建筑地上1层，建筑高度5.7米，建筑面积178m2/。共设有4个库房，主要储存实验用易燃液体。
4号楼 位于外包基地1期建设的东南侧，紧邻3号楼。建筑功能只要为丙、丁、戊类库房，地上4层，建筑高度15.6米，建筑面积2436m2/，主要储存实验用设备、仪器、试剂、容器等物品。首层设置了部分办公用房，首层剩余部分及二、三层存储试剂，四层位普通库房。
6号楼为化学实验楼，地上5层，地下一层，建筑高度24米，总建筑面积为5775m地上部分建筑面积4816m,其主要功能为化学实验室、纯化室、分析室及数据室。
9号楼位于外包基地1期建设的西南侧，其建筑功能为加氢实验室。该建筑地上1层，建筑面积630m2/。主要功能为釜区和实验区，用于充注试验用氮气、氢气等气体。
本项目有大量的实验室,设计要求使用实验室排风及空调控制系统.
二、 试验室通风空调控制系统介绍
实验室内的通风控制主要是指对实验室内常用的实验设备如通风柜，生物安全柜等，以及整个实验室的室压进行控制。为了保障通风柜前试验者的安全，各国对于进入通风柜的进口风速都有严格的要求。例如，美国OSHA的标准规定进口风速应在0.4-0.6m/s之间。而加拿大，澳大利亚，英国等国的标准都要求限制在0.5m/s，我国的行业标准也规定进口风速应保持在0.4-0.5m/s之间。 所以通常情况下都会要求进口风速严格限制在0.5m/s左右。因为如果进口风速过小，那么通风柜内气体很可能会溢出，而如果通风柜进口风速过大，又会在柜内形成紊流，也会导致柜内气体溢出。 经过将近四十年的发展，实验室控制系统已经由最初的定风量系统，发展到目前比较常用的自适应控制系统。 1、定风量控制（CV）
出现于上世纪40年代，无论通风柜调节窗开度如何，风量始终保持一定。此种方式优势在于控制简单，但是缺点也非常明显，进口风速会随着调节窗位置而不断变化，安全性能差，而且能耗惊人。
2、双稳态控制（2-state）
当人们逐渐意识到定风量系统在安全性和能耗性上的缺陷之后，双稳态控制也就应运而生了。此种控制系统只有高风量与低风量两种状态，其典型的应用为，在夜间或者实验室内没有操作人员时，将系统降低为低风量运行。可以在一定程度上降低能耗，但是同定风量系统一样，其抵抗外扰的能力仍然较差，同时在工况转换时室内压力波动比较大。
3、变风量控制（VAV）
进入八十年代之后，随着控制技术的不断发展，出现了更加合理的实验室气流控制方法，即变风量控制。变风量控制是通过实验室内通风柜开度的变化调节系统的送排风量，从而保障无论调节窗开度如何，始终可以精确控制通风柜进口风速为0.5m/s。系统适应性强，可以在充分保障安全的前提下降低能耗，但是对阀门的控制精度和反应速度的要求高。
4、自适应控制（UBC）
在二十世纪末，出现的自适应控制系统（Usage Based Control）,是在VAV系统的基础上，通过在通风柜和生物安全柜上安装探测器，以监测通风柜或者生物安全柜前是否有人活动，当有人操作时，保持进口风速恒定为0.5m/s，以此保障操作者的安全，而如果通风柜前无人进行操作时，则将进口风速降低为0.3m/s。采用此种控制方式，可以在使用VAV系统的基础上，再次大幅降低能耗。
为了保障实验室内操作人员安全，我们需要对各种实验设备的气流进行精确控制，例如常用的通风柜，生物安全柜，万向排风罩以及实验动物设施当中的动物笼架等，其控制的目的是保证实验当中产生的有毒有害气体不会溢出而危及人员安全。对于实验室周边环境安全的保障，则通常是通过保证实验室的负压来实现的。 1）压力控制 通常的生物化学实验室都要求保证实验室负压，避免实验室产生的毒害气体流入临近的办公区域，造成交叉污染。 2）节能 在能源问题越发紧张的今天，节能已经成了实验室管理者非常关心的一个内容。通常的商用建筑物，为了节约能耗，采用的仅仅是15％的新风，而且建筑物是每周5天，每天10小时运作。而对于实验室，采用的往往是100％全新风，每周7天，每天24小时运作，因此能耗巨大，必须在保障安全的前提下，尽量降低能耗
三 、试验室VAV控制系统选型说明
根据图纸设计要求,采用VAV控制系统. 试验室VAV变风量控制系统主要实现以下功能： ※ 面风速控制 恒定的面风速保证了通风的安全性。 系统快速响应保证了通风的稳定性。 变风量控制保证了通风的最低能耗。 ※ 室内流量控制 保持室内空气供给及排放间固定的量差，降低室内冷（热）量的消耗。 通过控制房间的压力差，防止实验室房间的有毒气体扩散到其它房间。 变风量系统（VAV） 是一种主动式的压力控制策略，它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节，以保持希望的压力。主动式的VAV压力控制方法可以分为两种：纯压差控制（OP）和余风量（又称为流量追踪）控制（AV）。 （1） 纯压差控制方法 纯压差控制原理为：压差传感器测量室内与参照区域的压差（OP），与设定点（即期望的压差）比较后，控制器根据偏差按PID调节算法对送风量（或排风量）进行控制，从而达到要求的压差。可以看出，送风量（或排风量）是压差（Δp）、设定点以及PID 常数（α，β）的函数。
“伪压差”控制方法与纯压差控制方法相似，都是根据伯努利原理，利用一个装在小管内的风速探头，将小管置于洁净室与参照区之间的开孔中，由于洁净室内与参照区的压力差将使空气从此小管中流过，管中的风速探头就可传感洁净室内与参照区之间的空气流速，从而根据伯努利原理利用风速计算出洁净室与参照区的压差，根据此压差信号，按照上述的方法，控制器对洁净室的送风或排风量进行控制，达到所期望的压差值，这样的方法称为。
（2） 余风量（气流追踪）控制方法 洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差（称为余风量），必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量（气流追踪）控制即控制系统实时测量风量（送风和排风量）变化，通过调节送风量或排风量，动态的达到相应的风量平衡，使送风量和排风量之间保持恒定的风量差，从而维持恒定的压差。
控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量，排风量可以在排风主管上测量，或在各个单独的排风上进行测量并求和，控制器据此调节送风量，使其追踪排风量的变化，保持一定的余风量，从而达到所希望的压差值。可以看出余风量控制是一个开环控制系统
在这里，余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量（单位为CFM ）。负的余风量即总排风量大于总送风量，它将导致负压的产生，而正的余风量则是总送风量大于总排风量，它将导致正压产生。
风量等式中，余风量是定值。但在实际情况下，它是变化的，例如当流量传感器发生偏移时，实际的余风量也将发生变化。因此，应该考虑选择足够大的余风量来弥补由于围护结构气密程度、风管泄漏以及流量测量装置精度误差等造成的影响。上述的两种压差控制方法，在实际运用中都必须按照预定的频率进行验证。例如对余风量控制，每半年就应该进行对设定的余风量进行校正。 （3 ） 混合控制系统 由于生物安全等级3或4级的生物安全实验室的研究和实验对象非常危险，实验室的压差控制以及气流方向控制更加重要，必须确保压差和气流方向得到稳定可靠的控制。对于这样压差控制非常关键的地方，采用纯压差控制和余风量控制两种方法混合的控制系统是很好的选择，它可以确保对实验室压差稳定可靠的控制。 通常的做法是采用余风量控制作为基本控制方法，同时加人压差传感器和控制器对余风量控制系统的余风量进行设定。当房间特性发生变化时，如风管的泄漏以及围护结构的气密性等发生变化，余风量也会发生变化（通常是变大），此时压差控制系统可以动态的计算出一个合适的余风量，以保持稳定的压差控制。
同时，一旦余风量增加到一个预定值时，系统将发出报警，此时可能需要对流量测量装置进行校正，或者对风管和围护结构的泄漏进行处理，使系统状态回到正常范围内。因此这样的系统可以通过对余风量的监视实现对整个实验室的控制系统、风管系统、围护结构完整性的监视。 )
根据以上分析和图纸设计要求,并考虑到项目的投资,我们建议采用（2）余风量（气流追踪）控制方法.同时考虑到瑞典REGIN产品质量可靠性以及在VAV通风控制系统中优异表现,本项目推荐采用来自寒冷北欧的瑞典REGIN的通风及空调控制系统.
三 试验室VAV控制系统设计说明
3.1主要设计原则
（1）实验室安装独立的送排风系统，以控制实验室气流方向和压力梯度。应确保在使用实验室时气流由清洁区流向污染区，保证实验室的安全性，同时做到实验室有害气体经处理后排放。 （2）实验室通风柜设计数量，要求能满足实验时所要求的排风量，通风柜采用机械排风方式。由于实验室通风柜排风量很大，因此实验室送风应考虑补风。 （3）在维持一个安全舒适的室内环境的同时应尽可能减少能耗。 （4）系统稳定可靠。 3.2 试验室的空调排风系统组成 1. 排风柜控制系统 详见排风柜系统控制方案. 2. 试验室VAV控制系统 根据本项目设计图纸,实验室通风采用VAV变风量控制系统，由空调热回收机组提供新风,同时通风柜的排气不在室内循环,直接进入排风管经热回收机组排出楼外。 由于实验室要求房间相对其他辅助区域为负压。所以实验室的新风量设计为排风量的70﹪-80﹪。
3.3 控制系统实施
本项目推荐采用瑞典REGIN的控制系统. 系统主要配置如下 在每个实验室设置1台C280 控制器, 控制器具备28个控制点,共计8个数字量输入, 4个模拟量输入,4个通用输入,7个数字量输出.5个模拟量输出.可以采集房间的温湿度信号,排风/送风的风量值,同时可以输出控制信号,对房间送风风阀和排风风阀进行调节,达到变风量系统.并输出报警信号. 在房间内设置温湿度感应器, 采样温湿度信号,在排风和送风总管上设置风量传感器对风量进行采集. 在空调热回收机组处设置1 台控制c280控制器,对空调机组进行控制和监测.
3.4 实验室 房间VAV变风量控制系统说明.
根据前面说明,本项目采用余风量的vav控制方法,在每个实验室的送风总管和回风总管上设置风量传感器 ,对实验室的实时风量进行采集,保持进风风量和排风风量保持固定差值.
3.4.1实验室排风量控制和监测
房间的排风量主要是通过对排风柜的操作完成的. 当操作人员在通风柜前有扰动行为时可实现较高的面风速（0.5m/s）；当操作人员不在时能采用较低但保证有害物不外泄的安全的面风速（0.3m/s），在确保安全、舒适的工作环境的前提下，减少排风量，实现了节能。由于大部分时间均在小流量条件下运行，系统噪音较低；系统反应较快，保证了通风柜的集尘能力。 在排风总管上配置快速风阀 或文丘里阀控制通风柜排风量.当一个房间有几台排风柜时,在排风总管上设置风量传感器对风量进行实时监测. 详见排风柜系统控制方案. 3.4.2送风控制和监测 由于实验室通风柜排风量很大，造成实验室内负压过大。实验室送风量除应满足实验室的舒适性外，同时还要考虑对排风的补充风量。 设计采用空调热回收系统给实验室提供新风，随着实验室内通风柜启动排风量增大，室外新风吸进室内，气流达到动态平衡。 在实验室送风管上设置可调节风阀和风量传感器,保持送风量和排风量有固定的差值, 同时也保证实验室气流流向稳定，且始终处于负压状态，使被污染气体不进入走道。 当排风量变化时,调整送风风阀的开度,保证送风量跟随排风量调整,并保证固定的偏差. 3.4.3实验室房间温湿度控制 本项目采用的是空调送风系统, 所以实验室的送风温度由空调机组的送风温度决定.当房间温度高于设定温度时, 实验室对压力的要求高于对温度的要求,为保证房间压力恒定, 一般不通过调整房间的送风量进行温度调整,而可通过调整空调冷水机组的冷水阀门的开度进行调整. 实验人员可以通过房间的联网温度控制器,对空调风机的送风温度进行调整.
3.4.4排风系统控制.
由于本工程通风柜数量多，采用多个排风柜共用一台风机及一个排风管的方法。配置原则：将实验性质相同的实验室排风系统集中布置；对于混合后可能引起燃烧、爆炸、或形成毒性更强的有害物实验室分设排风系统；对有可能造成空气污染的排放物设有酸雾净化塔净化后排入大气，进入大气的有害物浓度保证不超过国家标准规定的限制，并通过有效的管理措施，以杜绝排放物混合后发生爆炸的可能。
各实验室通风柜，通风沿竖向划分排风系统，通风管道采用垂直敷设方式接至屋顶风机。
排风管路压力控制和监测 由于通风柜的使用数量及柜门开启大小变化，造成管道内静压的变化，通风机由风道内的静压信号实现变频调速，从而达到节能运行。 在排风管2/3处设置静压传感器,采集压力状态,并直接将压力信号传送给变频器, 通过调整风机转速实现节能. 排风机组控制和监测 对排风机系统进行远程控制,并可实现本地控制和远程控制的转换, 对排风机的状态,故障,手自动状态信号进行采集,并纳入楼宇自动控制系统.并在排风主风道上配置气流开关，检测风机的实际起停状态. 对排风机故障进行报警,并对相关的实验室进行报警,避免实验室因排风系统故障造成人员事故.
3.4.5送风系统控制
由于本工程实验室共用一台风机及一个送风管的方法。送风管道采用垂直敷设方式,送风风机安置在屋顶。 送风管路压力控制和监测 由于通风柜的使用数量及柜门开启大小变化，造成管道内静压的变化，通风机由风道内的静压信号实现变频调速，从而达到节能运行。 在排风管2/3处设置静压传感器,采集压力状态,并直接将压力信号传送给变频器, 通过调整风机转速实现节能. 送风机组控制和监测 对送风机系统进行远程控制,并可实现本地控制和远程控制的转换, 对送风机的状态,故障,手自动状态信号进行采集,并纳入楼宇自动控制系统.并在送风主风道上配置气流开关，检测风机的实际起停状态. 对送风机故障进行报警,并对相关的实验室进行报警,避免实验室因排风系统故障造成人员事故. 3.4.6空调热回收系统控制 每台空调热回收机组在送风口及回风口均设温度传感器1个共2个、压差开关1个（作探测过滤器淤塞报警用）、冷冻水开度比例调节阀及其驱动装置一套。DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制，实现对空调机的监控，其监控功能功能主要有： 风机开关控制 风机的开关控制主要是通过系统预设的时间表来进行启停控制的. 在一些特别的情况, 如加班情况, 风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动, 用户可选择在操作站上操作启停风机. 系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能. 在设定此功能后, 系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致, 如果不一致,则说明此控制点的设备有故障, 系统会以声光报警形式在操作站上显示, 以提醒操作人员做出相应的处理. 另外，系统会将有关的事项一一记录, 以作日后检查之用. 还有， 系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间, 以便维修人员在设备运行至一定时间后, 进行维修工作. 手动/自动转换显示
DDC控制器通过对手动/自动转换装置状态的检测，把信号读回来分析来确定控制算法，并把信号送回中央监控系统并显示。
送风、回风温度检测 DDC控制器通过安装在送风口和回风口的温度传感器，把送风及回风的温度读回来，以做为控制算法的原始参数，并把检测回来的温度送回中央监控系统显示。 冷冻水阀门开度控制及显示、回风温度控制
DDC 控制器通过温度传感器可以检测到回风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较, 进行PID运算, 然后把控制信号输出至冷冻水阀来对阀门进行开度调节，以控制冷冻水的进水量，进而达到温度调节的目的. 另外此冷冻水阀会与风机状态联锁, 在风机关闭的情况下, 将冷冻水阀关死. 冷冻水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统.
滤网状态监察 BA 系统通过压差开关, 监测过滤网的前后压差. 当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调), BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示, 以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作. 而 BA 系统也会将有关的事项一一记录, 以作日后检查之用. 空调机组监控点表如下:
控制功能 DI AI DO AO FI SI COM
(责任编辑：admin)手/自动/停止 2 开关状态 1 70度防火阀 1 消防状态 1 新风温度 1 新风湿度 1 回风温度 1 回风湿度 1 CO2传感器 1 风阀开度控制 1 风阀开度反馈 1 过滤器报警 1 水阀开度反馈 1 水阀开度设定 1 送水温度 1 回水温度 1 加湿开度设定 1 加湿开度反馈 1 防冻报警 1 风机状态 1 风机故障 1 风机控制 1 风机压差 1 送风温度 1 送风湿度 1 送风压力 1 温度设定 1 湿度设定 1 |