核电厂环境实验室的通风空调设计

一、概述 
　　化学实验室是核电厂中实验和研究的场所，此类实验室常常会存放一些化学药品或试剂，且在实验过程中，可能会产生有毒有味，有腐蚀性、爆炸性，甚至带有放射性物质的气体。因此为了工作人员的健康，保证室内环境安全，必须通过通风系统及时排出有害气体。为保证不污染到其余房间，实验室房间往往要设计成相对邻室或走廊微负压状态，由此对通风系统提出了较高的要求。 
　　 
　　二、环境实验室简介 
　　环境实验室的功能主要是用于核电厂正常运行情况下对周围环境介质样品的采样、制样及分析测量，在厂区事故情况下，参与厂区内外应急响应，实施应急监测。 
　　该环境实验室按房间功能分为三层，一层为设备用房，如变配电室、UPS间、柴油发电机房、空调机房等，其中还有对环境的温湿度要求严格的γ谱仪测量间、α/β测量间及液闪测量间及有爆炸危险性的气瓶间。二层为办公用房，如办公室，会议室，资料室等。三层为各类实验室，室内布置有工艺所用的各类通风柜和排风罩。 
　　 
　　三、环境实验室通风空调设计概述 
　　1.排风系统的选择 
　　实验室通风设计与舒适性空调系统的通风设计是有区别的。实验室通风设计有实验用的通风柜排风和室内平时排风两种，根据规范要求，化学实验室的通风换气次数不低于6次/小时，当有通风柜（罩）时，可利用其进行房间的全面通风换气。通过计算可知，各个实验室的排风柜（罩）的总排风量均大于6次/小时。因此该项目通风柜排风与室内排风采用一套排风系统。 
　　根据工艺所提资料，该项目所用的通风柜在不进行试验时，最小流量为最大风量的20%，常用风量为最大风量的60%，通过通风柜的调节门的开度控制通风柜的排风量。因此该类通风柜较为安全。经与工艺沟通，我们按照通风柜的常用风量选用排风系统的风机。 
　　根据环境实验室的运行特点，科学选择合理的通风系统。该项目共有十个实验室，均设置在三层。经与工艺沟通，化学实验室在一年中运行的频率低，所有通风柜（罩）最大同时使用系数为60%，各个实验室功能独立，工艺无法提供哪些通风柜同时使用的资料。基于以上几点，我们选用各个房间单独设置屋顶风机排风系统的方式，分别设置排风系统P -1~P-10 ,不仅控制灵活方便，而且可以使有害气体经过最短路程直接排出至屋面。在工程设计中，若暖通专业能够掌握更为详实的资料，可以将同层同时连续使用的实验室通风柜共用一套排风系统，但通风柜的数量不宜超过四个，不同楼层的通风柜尽量不共用一个排风系统。 
　　化学实验室所排出的气体具有腐蚀性，因此选用玻璃钢离心式屋顶风机，风机的压头要足够大，能够满足系统阻力要求，为了防止气体倒灌，通常在主排风管道上设置止回阀。风管可采用对化学腐蚀性气体有良好抵抗力的玻璃钢风管，也可以采用不锈钢材料，但成本较高。 
　　2.补风系统的选择 
　　实验室实验室要求新风必须全部来自室外，然后全部排出室外，化学通风柜的排气不得在室内进行空气循环。实验室要求补风可由所送入的新风以及通过门窗缝隙渗入的新风组成。送入实验室的新风可通过集中空调处理后送入。为避免实验室内的有害气体污染其余房间和走廊，室内一般可通过调整送排风的风量大小以及风机的开停顺序设计成负压状态。实验室的补风量一般为排风量的70~90%。 
　　由于该项目最大排风量仅为总排风柜风量的60%，且设置一对一的补风系统成本太高，则设置一套送风系统S-1，送风量为排风量的80%，选用一台风冷热泵新风机组，室外新鲜空气在夏季经制冷处理，在冬季经加热处理后送入位于三层的实验室。夏季送风温度为17℃，冬季为25℃。送风系统S-1与排风系统P-1~P-10连锁启停，当任意一套排风系统启动，新风系统S-1启动。空调机组布置在一层空调机房内。 
　　实验室内的新风口应该布置在远离通风柜的地方，新风应该从远离通风柜的地方进入，以使空气流动路径能远离排风处，以避免新风刚进入就被排出。 
　　此外，实验室内为了给实验人员提供一个较为安静的研究环境，应该控制房间的噪声（<55DB）。因此将排风机布置在室外，送风管道上可设置消声器。  
　　3.空调系统的选择 
　　实验室的温湿度设计要求应根据工艺要求设定，通常取室内夏季温度25~30℃，相对湿度约60%，冬季室内温度18~22℃，相对湿度不低于30%。实验室空调方式可采用集中式和分散式。 
　　由于实验室室内风不能作为回风循环利用，需采用全直流空调系统，因此该项目应业主要求，采用了造价和运行成本较低的分体空调形式，即每个房间设置一台或多台分体空调器。计算负荷时，因为送风系统已考虑排风系统所带来的负荷，因此只需计算房间维护结构、人员、灯光等负荷即可。 
　　该项目通风和空调方式，各自相互独立，具有较大的灵活性，且控制简单，造价低，运行维护方便，但在实际的运行中，忽略了系统间的相互影响，且分体空调调节范围较小，由于通风系统的运行，可能会存在不能满足室内温湿度要求的问题，因此，在实际运行中，还有待观察和探讨。 
　　 
　　四、小结 
　　设计前期，要对工艺资料进行整理，详细了解实验室工艺要求，需收集的资料有：实验室类型，洁净要求，安全性，是否有通风柜，是否有平时排风；做实验时，哪些实验室同时使用，是否为正压、负压或普通试验室；哪些是属正常工作时间段的办公室，会议室。这些资料与负荷有关，与送排风量计算有关，与系统设计选用有关，与机组的功能段、外形尺寸、机房位置、过滤器的级别有关，与风量、风压等有关，便于设计时按功能、按运行时段对系统进行划分。 
　　了解实验室通风柜的功能，按排放气体和实验室进行通风系统设计。对实验室房间内通风的安全性要足够重视。通风柜的集尘捕捉能力要符合现行标准和规定，保证一定数量的换气次数，让送风气流流向实验室，保持实验室负压。为实验人员创造舒适的工作环境，降低噪声。系统要容易控制，易于管理，能稳定、低能耗运行。 
　　在计算房间空调负荷时，应考虑由于排风及室外风作为补风所带来的能耗损失。 
　　通风柜运行时与周围的环境会相互影响。送风口要远离空气扰动大的通风柜，避免造成能源浪费。排风管道的没计原则是管内为负压，防止管道废气泄漏，排风管长度越短越好，而且一台风机连接的通风柜越少越好。排风通道尽可能竖直布置，通道越高越好。如需改变风道风速.则应配置相应的变频调节系统。注意排风通道的末端应避开补风管道送气口。