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負壓風機廠家藥品檢驗實驗室通風工程設計空調用冷水機組部分負荷
摘要： 本文介紹了藥品檢驗所實驗室通風工程的特點和要求以及通風柜的選擇；通過實驗室通風和空調工程的優化設計，保證空調通風工程的安全、舒適、節能運行；介紹了各檢測部門的實驗室、儀器室和輔助用房的通風工程，并針對不同實驗室通風工程進行分析和討論。
關鍵詞： 藥品檢驗所 實驗室通風 通風柜
1.概述
本文作者參與了深圳市藥品檢驗所新建工程空調通風工程的設計，該所是負責深圳市藥品、保健品、化妝品、醫療器械等產品檢驗及質量監督的法定機構，建筑物主要功能是對多種藥品及醫療器械進行檢驗檢測。該建筑從功能上分為管理部門、檢驗部門和配套服務部門。其中檢測部門包括藥品檢驗，醫療器械檢測，保健品、化妝品檢驗，公共檢測中心，動物房及動物實驗室。檢測部門總建筑面積約一萬平方米。
各不同功能實驗室分布如下：地上部分實驗樓主樓呈Z型，分前樓及后樓，前樓為五層，后樓四層，中間由電梯廳走廊，衛生間及輔助用房連接。主樓底層前樓為檢品收發廳及業務科，后樓為留樣區及總務庫房。主樓的二層，前樓為行政辦公，后樓為中藥室。主樓的三層，前樓為化學室，后樓為生測室及潔凈區細胞實驗室。主樓的四層，前樓為抗生素室，后樓（頂層）為潔凈區細胞實驗室。主樓的五層，前樓（頂層）為保健品化妝品室。北段醫療器械檢測樓共四層。一層設有單獨的檢品收發室。 一～三層為醫械檢測實驗及辦公室。四層為公共檢測中心。
本文介紹實驗室通風工程的特點和要求以及通風柜的選擇；介紹實驗室通風工程和空調工程的設計方案選擇；介紹各檢測部門的實驗室、儀器室和輔助用房的通風工程，并針對不同實驗室通風工程進行分析和討論。
2.實驗室通風工程簡介
2.1 實驗室通風的目的和要求
實驗室通風與舒適性空調工程的通風設計要求不同，主要目的是提供安全、舒適的工作環境，減少人員暴露在危險空氣下的可能。通風主要解決的是工作環境對實驗人員的身體健康和勞動保護問題。
實驗室通風要求新風全部來自室外，然后100%排出室外，通風柜的排氣不在室內循環�；瘜W實驗室換氣要求每小時大于10次，物理實驗室每小時大于10次，實驗室無人時換氣可減少為6次。實驗室通風柜設計數量要足夠，并且不作為唯一的室內通風裝置，儀器室或產生危險物質的儀器上方設局部通風工程。
實驗室的補風一部分來自空調工程直接送入實驗室的新風，這部分新風根據實驗室通風量的變化而變化；另一部分通過空調工程送入非實驗室區域的走道、房間再通過實驗室的門縫補給。實驗室的負壓通過送、通風風量和送通風口的布置來實現，氣流組織從辦公、管理用房、內走道、到產生危險物質的實驗房間。通風柜的位置布置在遠離空氣流動、紊流大的地方，遠離行走區域和空氣新風區。新風從遠離通風柜的地方引入，空氣流動路徑遠離通風柜。
2.2 通風柜的類別
建設現代化的實驗室是個綜合的工程工程。在裝備各種儀器設備及其配套設施的同時，既要考慮供電、給水、排水、送風、通風、凈化、排污等要求，還要考慮到對人員、物體、周邊環境的安全性，噪音、異味、視覺環境的舒適性，儀器設備的可操作性、功能性，以及信息處理的便捷性。因此，現代化的實驗室必須有最佳的設計和高品質的設備去滿足。
在現代化實驗室設備中有通風柜、中央實驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜、氣瓶柜等，其中通風柜是生化實驗室設備中擔負著十分重要的功能，是必不可少的設備。因此，選擇通風柜是實驗室建設中的重要問題，必須引起足夠的重視。
通風柜按照通風方式分類：分為上部通風式、下部通風式和上下同時通風式三類。為保證工作區風速均勻，對于冷過程的通風柜應采用下部通風式，對于熱過程的通風柜采用上部通風式，對于發熱量不穩定的過程，可在上下均設通風口隨柜內發熱量的變化調節上下通風量的比例，從而得到均勻的風速。
通風柜按照進風方式分類也分三類。通過室內進風在柜內循環后排出室外稱為全通風式，這是應用非常廣泛的一種類型。
當通風柜設置于采暖或對溫濕度有控制要求房間時，為節省采暖，空調能耗，采用從室外取補給風在柜內循環后排出室外的方式稱為補風式通風柜。
再一種就是變風量控制式的通風柜。普通的定風量工程需要人工調整固定葉片的風閥，調節通風柜的通風量，當調節閥門到某一角度時達到希望的面風速。變風量控制是通過調節閥門的傳感器改變風量達到給定的面風速，當然標準式成本低、變風量成本高，適用于要求精度高的場合。
通風柜按照使用狀態分類可分為整體式下部開放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據不同實驗使用需要而設計的對放射性實驗的、對合成實驗的，對過氯酸實驗的專用通風柜。
2.3 通風柜的主要功能
通風柜的功能中最主要的是排氣功能，在化學實驗室中，實驗操作時產生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質，為了保護使用者的安全，防止實驗中的污染物質向實驗室擴散，在污染源附近要使用通風柜。
以往通風柜使用臺數較少，只在特別有害且危險的氣體及產生大量熱的實驗中使用。通風柜只擔負實驗臺的輔助功能。近年來考慮到改善實驗環境，在實驗臺上進行的實驗逐漸轉移到通風柜內，這就要求在通風柜里要有最適于設備使用的功能。
新建的實驗室設計有空調，因此通風柜的使用臺數必須納入空調工程的計劃。由于通風柜在生化實驗室中占有非常重要的位置，從改善實驗室環境、改善勞動衛生條件，提高工作效率等方面考慮，通風柜的使用臺數日益增多。隨之而來的是通風管道，配管、配線、通風等都成為實驗室建設的重要課題。
使用通風柜的最大目的是排出實驗中產生的有害氣體，保護實驗人員的健康，也就是說要有高度的安全性和優越的操作性，這就要求通風柜應具有如下功能：
�。�1）釋放功能：應具備將通風柜內部產生的有害氣體用吸收柜外氣體的方式，使其稀釋后排至室外的機構。
（2）不倒流功能：應具有在通風柜內部由通風機產生的氣流將有害氣體從通風柜內部不反向流進室內的功能。為確保這一功能的實現，一臺通風柜與一臺通風機用單一管道連接是最好的方法，不能用單一管道連接的，也只限于同層同一房間的可并聯，通風機盡可能安裝在管道的末端（或屋頂處）。
�。�3）隔離功能：在通風柜前面應具用不滑動的玻璃視窗將通風柜內外進行分隔。
�。�4）補充功能：應具有在排出有害氣體時，從通風柜外吸入空氣的通道或替代裝置。
（5）控制風速功能：為防止通風柜內有害氣體逸出，需要有一定的吸入速度。決定通風柜進風的吸入速度的要素有：實驗內容產生的熱量及與換氣次數的關系。其中主要的是實驗內容和有害物的性質。通常規定，一般無毒的污染物為0.25―0.38m/s ，有毒或有危險的有害物為0.4―0.5 m/s ，劇毒或有少量放射性為0.5―0.6m/s ,氣狀物為0.5m/s ,粒狀物為1m/s 。為了確保這樣的風速,通風機應有必要的靜壓，即空氣通過通風管道時的摩擦阻力。確定風速時還必須注意噪音問題,通過空氣在管道內流動時以7―10m為限，超過10m將產生噪音，通常實驗室的噪聲（室內背景噪聲級）限制值為70dB（A），增加管道裁面積會降低風速，也就降低噪音，考慮到管道的經費和施工問題，必須慎重選擇管道及通風機的功率。
�。�6）耐熱及耐酸堿腐蝕功能：通風柜內有的要安置電爐，有的實驗產生大量酸堿等有毒有害氣體具有極強的腐蝕性。通風柜的臺面，襯板、側板及選用的水咀、氣咀等都應具有防腐功能。
2.4 氣體排放處理
由于實驗室氣體排放中存在著很多有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體，所以在排入大氣前要對氣體進行過濾處理，通常情況下：酸性氣體選用立式酸霧塔；有毒和有機氣體選用光學催化凈化箱。兩種設備分別安裝在通風工程末端，立式酸霧塔安裝在風機的正壓段，光學催化凈化箱安裝在風機負壓段。動物房的氣體經過初效和中效過濾后，直接排入大氣，但在通風口處做高壓噴射流處理，噴射高度在3米以上。
3.實驗室通風工程設計方法
綜上所述，實驗室通風工程對設備（特別是通風柜）是有一定標準和要求的。拋開設備因素，單純從工程設計上考慮，實驗室通風空調工程的設計要考慮以下幾個主要因素：（1）保證實驗室的安全性，保證一定數量的換氣次數；（2）解決實驗室通風工程負壓的設計和工程控制；（3）在滿足換氣次數和全新風條件下，控制能耗。（4）工程穩定可靠。
深圳市藥檢所的實驗室通風設計采用以下步驟和方案：（1）實驗室根據工藝要求和功能布置選擇一定數量的通風柜，有的還兼有部分局部通風罩。通常校核下來換氣次數遠遠大于10次，一般在20-30次以上，滿足換氣次數要求。但是此換氣次數是按照通風柜最大開啟面積計算的通風量，資料和經驗表明100臺通風柜99%的時間只有18個或更少的人在使用。故還應校核通風柜最小開啟面積時的通風量和換氣次數，若小于換氣次數要求，則增加綜合通風工程。（2）實驗室通風采用全負壓通風系統，通風柜的排氣不在室內循環。由于實驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓。所以實驗室的新風量設計為通風量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新風送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房、內走道等，再由門窗縫隙補充到房間。（3）通風柜的風量平衡可以采用定風量控制工程，即通風量恒定，送風量和門窗縫隙補充風量恒定。此方法適用于最
摘要： 本文分析研究了反映空調用冷水機組在部分負荷運行時的綜合性能相關參數, 討論了不同部分負荷性能冷水機組的能耗評價方法和節能潛力,劃分了冷水機組在不同負荷段的部分負荷性能與全負荷性能的關系，指出美國空調與制冷學會標準（ARI-550/590-98）中提出的綜合部分負荷性能系數IPLV的技術意義及其變化, 提示了制冷工程的設計與運行能耗與空調動態負荷的相關性，給出了空調用冷水機組部分負荷性能與空調工程匹配的基本思路。
關鍵詞： 冷水機組 部分負荷性能 空調工程 匹配
在空調工程中,制冷工程的設計、安裝和運行對整個空調工程的能耗影響很大。隨著我國經濟的快速發展，空調的使用日趨廣泛，空調面積數量大幅度上升，各類風冷式、水冷式甚至蒸發式的冷水機組已經成為空調用冷源的主力軍，冷水機組的能耗也越來越大，采用合理、科學和經濟的設計、選型和運行方案，就成為降低冷水機組消耗的關鍵問題。
空調用冷水機組的全年運行能耗與冷水機組的性能有關，而冷水機組的性能主要包括全負荷性能和部分負荷性能，兩者在選擇和匹配冷水機組時均起著重要的作用。由于空調工程的冷負荷總是隨室外氣象參數擾動和室內狀態的改變而變化的，在供冷期間空調工程在部分負荷下運行的時間較多，所以冷水機組的實際運行過程中大部分時間都是處于部分負荷運行狀態,因此冷水機組部分負荷時的性能對其運行能耗的影響是很大的。研究冷水機組、空調工程的部分負荷特性及其相互之間的匹配關系，對于挖掘空調制冷總能工程的節能潛力無疑是十分重要的。
1 冷水機組部分負荷綜合性能參數
在規定的名義工況條件下,冷水機組的制冷量與能耗之比稱為冷水機組的能效比EER(Energy Efficiency Ratio),它是標志冷水機組能耗的重要指標。在上個世紀的八十年代，節能研究的重點一直集中在如何提高冷水機組的EER。但是，EER所表示的僅僅是名義工況條件下的能耗。隨著工程負荷的減少，它會大幅度的下降。例如某機組，在100%負荷（滿負荷）時，它的EER是3.0左右的話，當工程調節為40%附近的負荷率時，EER已經降為1.4了。事實上，工程負荷與冷水機組的制冷量完全匹配的情況幾乎是沒有的。為此，必須考慮冷水機組在各種負荷下綜合能耗。季節能效比SEER(Seasonal Energy Efficiency Rate) 和由美國空調與制冷學會標準（ARI—550/590 –98）中提出的綜合部分負荷性能系數IPLV（Integrate Partial Load Value）來評價不同類型冷水機組在整個空調季節中的綜合性能，可以更準確的反映冷水機組的能耗。這里重點分析綜合部分負荷性能系數IPLV。
冷水機組的部分負荷性能一般是以名義工況輸入功率百分數和名義工況制冷量的百分數來表示。一般來說，冷水機組的部分負荷性能大致可以有在整個負荷段冷水機組的全負荷性能好于、差于部分負荷性能和部分負荷段好于、部分負荷段差于部分負荷性能這三種情況。由于冷水機組的實際運行情況（串、并聯臺數；負荷調節方法；地理位置和建筑特點；室內外參數條件和機組運行方案）是有較大差異的，難以準確作出冷水機組的負荷特性曲線，需要尋求一個能描述不同類型冷水機組共同的部分負荷性能評價指標。綜合部分負荷性能系數的概念是最早于1986年首先提出來的，后來經過多次修改完善，形成了美國空調與制冷學會ARI550-92《離心式和回轉式螺桿式冷水機組》以及ARI590-92《容積式冷水機組》兩個標準中規定的綜合部分負荷性能系數IPLV（Integrate Partial Load Value），在部分負荷下求得制冷性能系數，再按加權系數公式計算出冷水機組部分負荷性能值，主要反映冷水機組的部分負荷調節功能。這一方程是對于提供冷水機組平均負荷性能的一種進展，使得這一指標能夠準確地描述在一個標準年周期內冷水機組運轉的實際過程，這樣就可以通過擴展的計算機數據分析用來解決冷水機組在不同地理區域和不同應用場合中的模型問題，而不是針對單機平均值的概念。按照部分負荷ARI550-92《離心式和回轉式螺桿式冷水機組》以及ARI590-92《容積式冷水機組》兩個標準中規定的綜合部分負荷性能系數IPLV的計算公式為：
IPLV = 0.17A + 0.39 B + 0.33 C + 0.11 D
其中A、B、C、D分別是冷水機組在100%、75%、50%和25%負荷下的EER或COP.
方程式中的系數是冷水機組在評價負荷點運行時的權重系數.
由于在通常情況下, 冷水機組滿負荷的運行時間不到總運行時間的3%,其絕大部分時間都是在部分負荷下運行,因此冷水機組的負荷特性就成為衡量冷水機組性能優劣的一個十分重要的指標�？梢钥吹�，綜合部分負荷性能系數IPLV是在25%、50%、75%部分負荷及滿負荷情況下的COP或EER的加權平均值，它為衡量冷水機組的部分負荷特性提供了很好的依據。比如說比較不同類型的冷水機組、同類型不同廠家的冷水機組、同類型同廠家運用在不同地區或和不同類型建筑及空調的冷水機組、不同類型機組組合方式等，等于提供了一個技術平臺，規定了相應的測試工況和技術標準。
經過一段試驗運作后，美國空調與制冷學會ARI又于1998年推出了新的標準（ARI—550/590 –98），將所有采用蒸氣壓縮式制冷循環的冷水機組統一為一個相同的部分負荷評價標準，提出了新的IPLV計算公式：
IPLV = 0.01A + 0.42 B + 0.45 C + 0.12 D
新標準有了較大的變化，其中部分負荷加權系數的基準由原來取自美國佐治亞州的亞特蘭大市、對象是辦公大樓，變為以美國29個城市（25年當中美國的冷水機組有80%銷售在這些城市）的平均氣候作為基礎，并以大部分建筑類型（基于DOE的研究）作為評價對象。舊標準以小時數的直線平均定義評價負荷點，新標準改為冷噸-運行小時數。98標準提供了更加寬廣范圍的運行條件，可以用來表述每一種冷水機組應用的平均值，而不是針對某一種特殊設施條件下的狀況，例如可以利用詳盡的分析來反映實際氣象資料、建筑物的負荷特性、冷水機組的數量、運行小時數、經濟優化能力和使用水泵、冷卻塔等輔機的能量。另外許多冷水機組都是在非標準工況條件下選擇和使用的，統一為使用蒸氣壓縮式制冷循環的冷水機組，也反映了冷水機組容量確定和測試的變化，在比較實際工程中的設施時，這些變化更能真實地反映冷水機組的性能。
參考美國空調與制冷學會計算綜合部分負荷性能系數IPLV的有關標準，國內制冷空調界也作了大量工作，適應我國具體國情和技術現狀的有關行業標準已經制定和正在制定。通過借鑒美國空調與制冷學會計算綜合部分負荷性能系數IPLV的計算方法，運用于工程實際和科學研究，如通過計算部分負荷性能系數正確選擇不同類型冷水機組；運用部分負荷計算的思路對并聯機組與空調動態負荷匹配的研究；根據部分負荷性能合理選擇冷水機組臺數；對風冷和水冷機組的運行能耗進行分析；不同類型機組在主從機組配置條件下部分負荷對運行能耗的影響評價；燃氣發動機驅動熱泵型冷熱水機的部分負荷分析；制冷裝置部分負荷時冷卻水工程的節能；ARI標準與我國相應標準的比較研究，部分負荷性能的研究已經引起了業內專業人員的注意。
2 冷水機組部分負荷與空調動態負荷的相關性
根據空調專業的理論基礎、仿真實驗和實際運行經驗，空調工程不可能總在設計負荷下運行，隨著室內外負荷和擾動的變化，空調工程的冷負荷是在不斷的發生變化的,空調工程實際上就是一個動態的部分負荷率隨變工程。有統計說明,空調夏季設計日部分負荷出現的時間比率為,低于70%的部分負荷運行時間占全天運行時間的63% 圖1表明了室外氣象條件變化對空調工程的動態負荷變化以及對冷水機組的制冷負荷的改變的影響,另外空調工程因為是空調用冷水機組的需求側,兩個工程的負荷關系是一個強相關關系。
冷水機組的制冷量應與空調負荷要求的冷量一致，使制冷劑在蒸發器內吸收的熱量正好等于空調負荷的熱量，此時的機組工作點稱為平衡點。事實上，冷水機組的產冷能力和負荷都隨外部條件變化。如圖2，隨室外氣溫的變化，冷水機組的制冷量和空調房間的負變化趨勢相反。在兩條曲線交點A處，制冷量等于空調荷，A為平衡點。在A點的左側，冷水機組的制冷量大于空調房間的負荷，陰影部分表示了冷量的過剩；A點的右側，冷量小于負荷，陰影部分表示了冷量的不足。工程上總是依最大負荷情況選擇空調設備組成空調工程，因此空調設備經常處于A點左側工作區，滿負荷工作的時間一般只有10～20%。機組制冷量的過剩將使制冷劑在蒸發器內不能充分蒸發，達不到規定的過熱度，將引起熱力膨脹閥關小，制冷劑流動阻力增大，流量下降，機組的制冷量下降，直到與負荷達到平衡。
3 空調工程和冷水機組的優化匹配
空調動態負荷分析是冷水機組優化配置的基礎。由于不同的建筑物有著不同的符合特性，比如最大負荷、最小負荷、負荷分布和符合頻率等，這些都影響著冷水機組的容量和數目的選擇，更重要的是影響兩個工程在部分負荷情況下的匹配關系。根據空調動態負荷的計算分析方法，基于對一定的空調負荷率對應的時間頻數的原理，以空調動態逐時負
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本文介紹實驗室通風工程的特點和要求以及通風柜的選擇；介紹實驗室通風工程和空調工程的設計方案選擇；介紹各檢測部門的實驗室、儀器室和輔助用房的通風工程，并針對不同實驗室通風工程進行分析和討論。
2.實驗室通風工程簡介
2.1 實驗室通風的目的和要求
實驗室通風與舒適性空調工程的通風設計要求不同，主要目的是提供安全、舒適的工作環境，減少人員暴露在危險空氣下的可能。通風主要解決的是工作環境對實驗人員的身體健康和勞動保護問題。
實驗室通風要求新風全部來自室外，然后100%排出室外，通風柜的排氣不在室內循環�；瘜W實驗室換氣要求每小時大于10次，物理實驗室每小時大于10次，實驗室無人時換氣可減少為6次。實驗室通風柜設計數量要足夠，并且不作為唯一的室內通風裝置，儀器室或產生危險物質的儀器上方設局部通風工程。
實驗室的補風一部分來自空調工程直接送入實驗室的新風，這部分新風根據實驗室通風量的變化而變化；另一部分通過空調工程送入非實驗室區域的走道、房間再通過實驗室的門縫補給。實驗室的負壓通過送、通風風量和送通風口的布置來實現，氣流組織從辦公、管理用房、內走道、到產生危險物質的實驗房間。通風柜的位置布置在遠離空氣流動、紊流大的地方，遠離行走區域和空氣新風區。新風從遠離通風柜的地方引入，空氣流動路徑遠離通風柜。
2.2 通風柜的類別
建設現代化的實驗室是個綜合的工程工程。在裝備各種儀器設備及其配套設施的同時，既要考慮供電、給水、排水、送風、通風、凈化、排污等要求，還要考慮到對人員、物體、周邊環境的安全性，噪音、異味、視覺環境的舒適性，儀器設備的可操作性、功能性，以及信息處理的便捷性。因此，現代化的實驗室必須有最佳的設計和高品質的設備去滿足。
在現代化實驗室設備中有通風柜、中央實驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜、氣瓶柜等，其中通風柜是生化實驗室設備中擔負著十分重要的功能，是必不可少的設備。因此，選擇通風柜是實驗室建設中的重要問題，必須引起足夠的重視。
通風柜按照通風方式分類：分為上部通風式、下部通風式和上下同時通風式三類。為保證工作區風速均勻，對于冷過程的通風柜應采用下部通風式，對于熱過程的通風柜采用上部通風式，對于發熱量不穩定的過程，可在上下均設通風口隨柜內發熱量的變化調節上下通風量的比例，從而得到均勻的風速。
通風柜按照進風方式分類也分三類。通過室內進風在柜內循環后排出室外稱為全通風式，這是應用非常廣泛的一種類型。
當通風柜設置于采暖或對溫濕度有控制要求房間時，為節省采暖，空調能耗，采用從室外取補給風在柜內循環后排出室外的方式稱為補風式通風柜。
再一種就是變風量控制式的通風柜。普通的定風量工程需要人工調整固定葉片的風閥，調節通風柜的通風量，當調節閥門到某一角度時達到希望的面風速。變風量控制是通過調節閥門的傳感器改變風量達到給定的面風速，當然標準式成本低、變風量成本高，適用于要求精度高的場合。
通風柜按照使用狀態分類可分為整體式下部開放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據不同實驗使用需要而設計的對放射性實驗的、對合成實驗的，對過氯酸實驗的專用通風柜。
2.3 通風柜的主要功能
通風柜的功能中最主要的是排氣功能，在化學實驗室中，實驗操作時產生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質，為了保護使用者的安全，防止實驗中的污染物質向實驗室擴散，在污染源附近要使用通風柜。
以往通風柜使用臺數較少，只在特別有害且危險的氣體及產生大量熱的實驗中使用。通風柜只擔負實驗臺的輔助功能。近年來考慮到改善實驗環境，在實驗臺上進行的實驗逐漸轉移到通風柜內，這就要求在通風柜里要有最適于設備使用的功能。
新建的實驗室設計有空調，因此通風柜的使用臺數必須納入空調工程的計劃。由于通風柜在生化實驗室中占有非常重要的位置，從改善實驗室環境、改善勞動衛生條件，提高工作效率等方面考慮，通風柜的使用臺數日益增多。隨之而來的是通風管道，配管、配線、通風等都成為實驗室建設的重要課題。
使用通風柜的最大目的是排出實驗中產生的有害氣體，保護實驗人員的健康，也就是說要有高度的安全性和優越的操作性，這就要求通風柜應具有如下功能：
�。�1）釋放功能：應具備將通風柜內部產生的有害氣體用吸收柜外氣體的方式，使其稀釋后排至室外的機構。
（2）不倒流功能：應具有在通風柜內部由通風機產生的氣流將有害氣體從通風柜內部不反向流進室內的功能。為確保這一功能的實現，一臺通風柜與一臺通風機用單一管道連接是最好的方法，不能用單一管道連接的，也只限于同層同一房間的可并聯，通風機盡可能安裝在管道的末端（或屋頂處）。
�。�3）隔離功能：在通風柜前面應具用不滑動的玻璃視窗將通風柜內外進行分隔。
�。�4）補充功能：應具有在排出有害氣體時，從通風柜外吸入空氣的通道或替代裝置。
（5）控制風速功能：為防止通風柜內有害氣體逸出，需要有一定的吸入速度。決定通風柜進風的吸入速度的要素有：實驗內容產生的熱量及與換氣次數的關系。其中主要的是實驗內容和有害物的性質。通常規定，一般無毒的污染物為0.25―0.38m/s ，有毒或有危險的有害物為0.4―0.5 m/s ，劇毒或有少量放射性為0.5―0.6m/s ,氣狀物為0.5m/s ,粒狀物為1m/s 。為了確保這樣的風速,通風機應有必要的靜壓，即空氣通過通風管道時的摩擦阻力。確定風速時還必須注意噪音問題,通過空氣在管道內流動時以7―10m為限，超過10m將產生噪音，通常實驗室的噪聲（室內背景噪聲級）限制值為70dB（A），增加管道裁面積會降低風速，也就降低噪音，考慮到管道的經費和施工問題，必須慎重選擇管道及通風機的功率。
�。�6）耐熱及耐酸堿腐蝕功能：通風柜內有的要安置電爐，有的實驗產生大量酸堿等有毒有害氣體具有極強的腐蝕性。通風柜的臺面，襯板、側板及選用的水咀、氣咀等都應具有防腐功能。
2.4 氣體排放處理
由于實驗室氣體排放中存在著很多有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體，所以在排入大氣前要對氣體進行過濾處理，通常情況下：酸性氣體選用立式酸霧塔；有毒和有機氣體選用光學催化凈化箱。兩種設備分別安裝在通風工程末端，立式酸霧塔安裝在風機的正壓段，光學催化凈化箱安裝在風機負壓段。動物房的氣體經過初效和中效過濾后，直接排入大氣，但在通風口處做高壓噴射流處理，噴射高度在3米以上。
3.實驗室通風工程設計方法
綜上所述，實驗室通風工程對設備（特別是通風柜）是有一定標準和要求的。拋開設備因素，單純從工程設計上考慮，實驗室通風空調工程的設計要考慮以下幾個主要因素：（1）保證實驗室的安全性，保證一定數量的換氣次數；（2）解決實驗室通風工程負壓的設計和工程控制；（3）在滿足換氣次數和全新風條件下，控制能耗。（4）工程穩定可靠。
深圳市藥檢所的實驗室通風設計采用以下步驟和方案：（1）實驗室根據工藝要求和功能布置選擇一定數量的通風柜，有的還兼有部分局部通風罩。通常校核下來換氣次數遠遠大于10次，一般在20-30次以上，滿足換氣次數要求。但是此換氣次數是按照通風柜最大開啟面積計算的通風量，資料和經驗表明100臺通風柜99%的時間只有18個或更少的人在使用。故還應校核通風柜最小開啟面積時的通風量和換氣次數，若小于換氣次數要求，則增加綜合通風工程。（2）實驗室通風采用全負壓通風系統，通風柜的排氣不在室內循環。由于實驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓。所以實驗室的新風量設計為通風量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新風送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房、內走道等，再由門窗縫隙補充到房間。（3）通風柜的風量平衡可以采用定風量控制工程，即通風量恒定，送風量和門窗縫隙補充風量恒定。此方法適用于最
摘要： 本文分析研究了反映空調用冷水機組在部分負荷運行時的綜合性能相關參數, 討論了不同部分負荷性能冷水機組的能耗評價方法和節能潛力,劃分了冷水機組在不同負荷段的部分負荷性能與全負荷性能的關系，指出美國空調與制冷學會標準（ARI-550/590-98）中提出的綜合部分負荷性能系數IPLV的技術意義及其變化, 提示了制冷工程的設計與運行能耗與空調動態負荷的相關性，給出了空調用冷水機組部分負荷性能與空調工程匹配的基本思路。
關鍵詞： 冷水機組 部分負荷性能 空調工程 匹配
在空調工程中,制冷工程的設計、安裝和運行對整個空調工程的能耗影響很大。隨著我國經濟的快速發展，空調的使用日趨廣泛，空調面積數量大幅度上升，各類風冷式、水冷式甚至蒸發式的冷水機組已經成為空調用冷源的主力軍，冷水機組的能耗也越來越大，采用合理、科學和經濟的設計、選型和運行方案，就成為降低冷水機組消耗的關鍵問題。
空調用冷水機組的全年運行能耗與冷水機組的性能有關，而冷水機組的性能主要包括全負荷性能和部分負荷性能，兩者在選擇和匹配冷水機組時均起著重要的作用。由于空調工程的冷負荷總是隨室外氣象參數擾動和室內狀態的改變而變化的，在供冷期間空調工程在部分負荷下運行的時間較多，所以冷水機組的實際運行過程中大部分時間都是處于部分負荷運行狀態,因此冷水機組部分負荷時的性能對其運行能耗的影響是很大的。研究冷水機組、空調工程的部分負荷特性及其相互之間的匹配關系，對于挖掘空調制冷總能工程的節能潛力無疑是十分重要的。
1 冷水機組部分負荷綜合性能參數
在規定的名義工況條件下,冷水機組的制冷量與能耗之比稱為冷水機組的能效比EER(Energy Efficiency Ratio),它是標志冷水機組能耗的重要指標。在上個世紀的八十年代，節能研究的重點一直集中在如何提高冷水機組的EER。但是，EER所表示的僅僅是名義工況條件下的能耗。隨著工程負荷的減少，它會大幅度的下降。例如某機組，在100%負荷（滿負荷）時，它的EER是3.0左右的話，當工程調節為40%附近的負荷率時，EER已經降為1.4了。事實上，工程負荷與冷水機組的制冷量完全匹配的情況幾乎是沒有的。為此，必須考慮冷水機組在各種負荷下綜合能耗。季節能效比SEER(Seasonal Energy Efficiency Rate) 和由美國空調與制冷學會標準（ARI—550/590 –98）中提出的綜合部分負荷性能系數IPLV（Integrate Partial Load Value）來評價不同類型冷水機組在整個空調季節中的綜合性能，可以更準確的反映冷水機組的能耗。這里重點分析綜合部分負荷性能系數IPLV。
冷水機組的部分負荷性能一般是以名義工況輸入功率百分數和名義工況制冷量的百分數來表示。一般來說，冷水機組的部分負荷性能大致可以有在整個負荷段冷水機組的全負荷性能好于、差于部分負荷性能和部分負荷段好于、部分負荷段差于部分負荷性能這三種情況。由于冷水機組的實際運行情況（串、并聯臺數；負荷調節方法；地理位置和建筑特點；室內外參數條件和機組運行方案）是有較大差異的，難以準確作出冷水機組的負荷特性曲線，需要尋求一個能描述不同類型冷水機組共同的部分負荷性能評價指標。綜合部分負荷性能系數的概念是最早于1986年首先提出來的，后來經過多次修改完善，形成了美國空調與制冷學會ARI550-92《離心式和回轉式螺桿式冷水機組》以及ARI590-92《容積式冷水機組》兩個標準中規定的綜合部分負荷性能系數IPLV（Integrate Partial Load Value），在部分負荷下求得制冷性能系數，再按加權系數公式計算出冷水機組部分負荷性能值，主要反映冷水機組的部分負荷調節功能。這一方程是對于提供冷水機組平均負荷性能的一種進展，使得這一指標能夠準確地描述在一個標準年周期內冷水機組運轉的實際過程，這樣就可以通過擴展的計算機數據分析用來解決冷水機組在不同地理區域和不同應用場合中的模型問題，而不是針對單機平均值的概念。按照部分負荷ARI550-92《離心式和回轉式螺桿式冷水機組》以及ARI590-92《容積式冷水機組》兩個標準中規定的綜合部分負荷性能系數IPLV的計算公式為：
IPLV = 0.17A + 0.39 B + 0.33 C + 0.11 D
其中A、B、C、D分別是冷水機組在100%、75%、50%和25%負荷下的EER或COP.
方程式中的系數是冷水機組在評價負荷點運行時的權重系數.
由于在通常情況下, 冷水機組滿負荷的運行時間不到總運行時間的3%,其絕大部分時間都是在部分負荷下運行,因此冷水機組的負荷特性就成為衡量冷水機組性能優劣的一個十分重要的指標�？梢钥吹�，綜合部分負荷性能系數IPLV是在25%、50%、75%部分負荷及滿負荷情況下的COP或EER的加權平均值，它為衡量冷水機組的部分負荷特性提供了很好的依據。比如說比較不同類型的冷水機組、同類型不同廠家的冷水機組、同類型同廠家運用在不同地區或和不同類型建筑及空調的冷水機組、不同類型機組組合方式等，等于提供了一個技術平臺，規定了相應的測試工況和技術標準。
經過一段試驗運作后，美國空調與制冷學會ARI又于1998年推出了新的標準（ARI—550/590 –98），將所有采用蒸氣壓縮式制冷循環的冷水機組統一為一個相同的部分負荷評價標準，提出了新的IPLV計算公式：
IPLV = 0.01A + 0.42 B + 0.45 C + 0.12 D
新標準有了較大的變化，其中部分負荷加權系數的基準由原來取自美國佐治亞州的亞特蘭大市、對象是辦公大樓，變為以美國29個城市（25年當中美國的冷水機組有80%銷售在這些城市）的平均氣候作為基礎，并以大部分建筑類型（基于DOE的研究）作為評價對象。舊標準以小時數的直線平均定義評價負荷點，新標準改為冷噸-運行小時數。98標準提供了更加寬廣范圍的運行條件，可以用來表述每一種冷水機組應用的平均值，而不是針對某一種特殊設施條件下的狀況，例如可以利用詳盡的分析來反映實際氣象資料、建筑物的負荷特性、冷水機組的數量、運行小時數、經濟優化能力和使用水泵、冷卻塔等輔機的能量。另外許多冷水機組都是在非標準工況條件下選擇和使用的，統一為使用蒸氣壓縮式制冷循環的冷水機組，也反映了冷水機組容量確定和測試的變化，在比較實際工程中的設施時，這些變化更能真實地反映冷水機組的性能。
參考美國空調與制冷學會計算綜合部分負荷性能系數IPLV的有關標準，國內制冷空調界也作了大量工作，適應我國具體國情和技術現狀的有關行業標準已經制定和正在制定。通過借鑒美國空調與制冷學會計算綜合部分負荷性能系數IPLV的計算方法，運用于工程實際和科學研究，如通過計算部分負荷性能系數正確選擇不同類型冷水機組；運用部分負荷計算的思路對并聯機組與空調動態負荷匹配的研究；根據部分負荷性能合理選擇冷水機組臺數；對風冷和水冷機組的運行能耗進行分析；不同類型機組在主從機組配置條件下部分負荷對運行能耗的影響評價；燃氣發動機驅動熱泵型冷熱水機的部分負荷分析；制冷裝置部分負荷時冷卻水工程的節能；ARI標準與我國相應標準的比較研究，部分負荷性能的研究已經引起了業內專業人員的注意。
2 冷水機組部分負荷與空調動態負荷的相關性
根據空調專業的理論基礎、仿真實驗和實際運行經驗，空調工程不可能總在設計負荷下運行，隨著室內外負荷和擾動的變化，空調工程的冷負荷是在不斷的發生變化的,空調工程實際上就是一個動態的部分負荷率隨變工程。有統計說明,空調夏季設計日部分負荷出現的時間比率為,低于70%的部分負荷運行時間占全天運行時間的63% 圖1表明了室外氣象條件變化對空調工程的動態負荷變化以及對冷水機組的制冷負荷的改變的影響,另外空調工程因為是空調用冷水機組的需求側,兩個工程的負荷關系是一個強相關關系。
冷水機組的制冷量應與空調負荷要求的冷量一致，使制冷劑在蒸發器內吸收的熱量正好等于空調負荷的熱量，此時的機組工作點稱為平衡點。事實上，冷水機組的產冷能力和負荷都隨外部條件變化。如圖2，隨室外氣溫的變化，冷水機組的制冷量和空調房間的負變化趨勢相反。在兩條曲線交點A處，制冷量等于空調荷，A為平衡點。在A點的左側，冷水機組的制冷量大于空調房間的負荷，陰影部分表示了冷量的過剩；A點的右側，冷量小于負荷，陰影部分表示了冷量的不足。工程上總是依最大負荷情況選擇空調設備組成空調工程，因此空調設備經常處于A點左側工作區，滿負荷工作的時間一般只有10～20%。機組制冷量的過剩將使制冷劑在蒸發器內不能充分蒸發，達不到規定的過熱度，將引起熱力膨脹閥關小，制冷劑流動阻力增大，流量下降，機組的制冷量下降，直到與負荷達到平衡。
3 空調工程和冷水機組的優化匹配
空調動態負荷分析是冷水機組優化配置的基礎。由于不同的建筑物有著不同的符合特性，比如最大負荷、最小負荷、負荷分布和符合頻率等，這些都影響著冷水機組的容量和數目的選擇，更重要的是影響兩個工程在部分負荷情況下的匹配關系。根據空調動態負荷的計算分析方法，基于對一定的空調負荷率對應的時間頻數的原理，以空調動態逐時負
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