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厂房通风降温药品检验实验室通风工程设计空调用冷水机组部分负荷
摘要： 本文介绍了药品检验所实验室通风工程的特点和要求以及通风柜的选择；通过实验室通风和空调工程的优化设计，保证空调通风工程的安全、舒适、节能运行；介绍了各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风工程，并针对不同实验室通风工程进行分析和讨论。
关键词： 药品检验所 实验室通风 通风柜
1.概述
本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风工程的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。
各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。 一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。
本文介绍实验室通风工程的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风工程和空调工程的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风工程，并针对不同实验室通风工程进行分析和讨论。
2.实验室通风工程简介
2.1 实验室通风的目的和要求
实验室通风与舒适性空调工程的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。
实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内通风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部通风工程。
实验室的补风一部分来自空调工程直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室通风量的变化而变化；另一部分通过空调工程送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、通风风量和送通风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。
2.2 通风柜的类别
建设现代化的实验室是个综合的工程工程。在装备各种仪器设备及其配套设施的同时，既要考虑供电、给水、排水、送风、通风、净化、排污等要求，还要考虑到对人员、物体、周边环境的安全性，噪音、异味、视觉环境的舒适性，仪器设备的可操作性、功能性，以及信息处理的便捷性。因此，现代化的实验室必须有最佳的设计和高品质的设备去满足。
在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。
通风柜按照通风方式分类：分为上部通风式、下部通风式和上下同时通风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部通风式，对于热过程的通风柜采用上部通风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设通风口随柜内发热量的变化调节上下通风量的比例，从而得到均匀的风速。
通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全通风式，这是应用非常广泛的一种类型。
当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。
再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量工程需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的通风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低、变风量成本高，适用于要求精度高的场合。
通风柜按照使用状态分类可分为整体式下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验的、对合成实验的，对过氯酸实验的专用通风柜。
2.3 通风柜的主要功能
通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜。
以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。
新建的实验室设计有空调，因此通风柜的使用台数必须纳入空调工程的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数日益增多。随之而来的是通风管道，配管、配线、通风等都成为实验室建设的重要课题。
使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风柜应具有如下功能：
（1）释放功能：应具备将通风柜内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排至室外的机构。
（2）不倒流功能：应具有在通风柜内部由通风机产生的气流将有害气体从通风柜内部不反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并联，通风机尽可能安装在管道的末端（或屋顶处）。
（3）隔离功能：在通风柜前面应具用不滑动的玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。
（4）补充功能：应具有在排出有害气体时，从通风柜外吸入空气的通道或替代装置。
（5）控制风速功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s ，有毒或有危险的有害物为0.4―0.5 m/s ，剧毒或有少量放射性为0.5―0.6m/s ,气状物为0.5m/s ,粒状物为1m/s 。为了确保这样的风速,通风机应有必要的静压，即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题,通过空气在管道内流动时以7―10m为限，超过10m将产生噪音，通常实验室的噪声（室内背景噪声级）限制值为70dB（A），增加管道裁面积会降低风速，也就降低噪音，考虑到管道的经费和施工问题，必须慎重选择管道及通风机的功率。
（6）耐热及耐酸碱腐蚀功能：通风柜内有的要安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体具有极强的腐蚀性。通风柜的台面，衬板、侧板及选用的水咀、气咀等都应具有防腐功能。
2.4 气体排放处理
由于实验室气体排放中存在着很多有毒和酸碱腐蚀性极强的气体，所以在排入大气前要对气体进行过滤处理，通常情况下：酸性气体选用立式酸雾塔；有毒和有机气体选用光学催化净化箱。两种设备分别安装在通风工程末端，立式酸雾塔安装在风机的正压段，光学催化净化箱安装在风机负压段。动物房的气体经过初效和中效过滤后，直接排入大气，但在通风口处做高压喷射流处理，喷射高度在3米以上。
3.实验室通风工程设计方法
综上所述，实验室通风工程对设备（特别是通风柜）是有一定标准和要求的。抛开设备因素，单纯从工程设计上考虑，实验室通风空调工程的设计要考虑以下几个主要因素：（1）保证实验室的安全性，保证一定数量的换气次数；（2）解决实验室通风工程负压的设计和工程控制；（3）在满足换气次数和全新风条件下，控制能耗。（4）工程稳定可靠。
深圳市药检所的实验室通风设计采用以下步骤和方案：（1）实验室根据工艺要求和功能布置选择一定数量的通风柜，有的还兼有部分局部通风罩。通常校核下来换气次数远远大于10次，一般在20-30次以上，满足换气次数要求。但是此换气次数是按照通风柜最大开启面积计算的通风量，资料和经验表明100台通风柜99%的时间只有18个或更少的人在使用。故还应校核通风柜最小开启面积时的通风量和换气次数，若小于换气次数要求，则增加综合通风工程。（2）实验室通风采用全负压通风系统，通风柜的排气不在室内循环。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通风量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。（3）通风柜的风量平衡可以采用定风量控制工程，即通风量恒定，送风量和门窗缝隙补充风量恒定。此方法适用于最
摘要： 本文分析研究了反映空调用冷水机组在部分负荷运行时的综合性能相关参数, 讨论了不同部分负荷性能冷水机组的能耗评价方法和节能潜力,划分了冷水机组在不同负荷段的部分负荷性能与全负荷性能的关系，指出美国空调与制冷学会标准（ARI-550/590-98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV的技术意义及其变化, 提示了制冷工程的设计与运行能耗与空调动态负荷的相关性，给出了空调用冷水机组部分负荷性能与空调工程匹配的基本思路。
关键词： 冷水机组 部分负荷性能 空调工程 匹配
在空调工程中,制冷工程的设计、安装和运行对整个空调工程的能耗影响很大。随着我国经济的快速发展，空调的使用日趋广泛，空调面积数量大幅度上升，各类风冷式、水冷式甚至蒸发式的冷水机组已经成为空调用冷源的主力军，冷水机组的能耗也越来越大，采用合理、科学和经济的设计、选型和运行方案，就成为降低冷水机组消耗的关键问题。
空调用冷水机组的全年运行能耗与冷水机组的性能有关，而冷水机组的性能主要包括全负荷性能和部分负荷性能，两者在选择和匹配冷水机组时均起着重要的作用。由于空调工程的冷负荷总是随室外气象参数扰动和室内状态的改变而变化的，在供冷期间空调工程在部分负荷下运行的时间较多，所以冷水机组的实际运行过程中大部分时间都是处于部分负荷运行状态,因此冷水机组部分负荷时的性能对其运行能耗的影响是很大的。研究冷水机组、空调工程的部分负荷特性及其相互之间的匹配关系，对于挖掘空调制冷总能工程的节能潜力无疑是十分重要的。
1 冷水机组部分负荷综合性能参数
在规定的名义工况条件下,冷水机组的制冷量与能耗之比称为冷水机组的能效比EER(Energy Efficiency Ratio),它是标志冷水机组能耗的重要指标。在上个世纪的八十年代，节能研究的重点一直集中在如何提高冷水机组的EER。但是，EER所表示的仅仅是名义工况条件下的能耗。随着工程负荷的减少，它会大幅度的下降。例如某机组，在100%负荷（满负荷）时，它的EER是3.0左右的话，当工程调节为40%附近的负荷率时，EER已经降为1.4了。事实上，工程负荷与冷水机组的制冷量完全匹配的情况几乎是没有的。为此，必须考虑冷水机组在各种负荷下综合能耗。季节能效比SEER(Seasonal Energy Efficiency Rate) 和由美国空调与制冷学会标准（ARI—550/590 –98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV（Integrate Partial Load Value）来评价不同类型冷水机组在整个空调季节中的综合性能，可以更准确的反映冷水机组的能耗。这里重点分析综合部分负荷性能系数IPLV。
冷水机组的部分负荷性能一般是以名义工况输入功率百分数和名义工况制冷量的百分数来表示。一般来说，冷水机组的部分负荷性能大致可以有在整个负荷段冷水机组的全负荷性能好于、差于部分负荷性能和部分负荷段好于、部分负荷段差于部分负荷性能这三种情况。由于冷水机组的实际运行情况（串、并联台数；负荷调节方法；地理位置和建筑特点；室内外参数条件和机组运行方案）是有较大差异的，难以准确作出冷水机组的负荷特性曲线，需要寻求一个能描述不同类型冷水机组共同的部分负荷性能评价指标。综合部分负荷性能系数的概念是最早于1986年首先提出来的，后来经过多次修改完善，形成了美国空调与制冷学会ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV（Integrate Partial Load Value），在部分负荷下求得制冷性能系数，再按加权系数公式计算出冷水机组部分负荷性能值，主要反映冷水机组的部分负荷调节功能。这一方程是对于提供冷水机组平均负荷性能的一种进展，使得这一指标能够准确地描述在一个标准年周期内冷水机组运转的实际过程，这样就可以通过扩展的计算机数据分析用来解决冷水机组在不同地理区域和不同应用场合中的模型问题，而不是针对单机平均值的概念。按照部分负荷ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV的计算公式为：
IPLV = 0.17A + 0.39 B + 0.33 C + 0.11 D
其中A、B、C、D分别是冷水机组在100%、75%、50%和25%负荷下的EER或COP.
方程式中的系数是冷水机组在评价负荷点运行时的权重系数.
由于在通常情况下, 冷水机组满负荷的运行时间不到总运行时间的3%,其绝大部分时间都是在部分负荷下运行,因此冷水机组的负荷特性就成为衡量冷水机组性能优劣的一个十分重要的指标。可以看到，综合部分负荷性能系数IPLV是在25%、50%、75%部分负荷及满负荷情况下的COP或EER的加权平均值，它为衡量冷水机组的部分负荷特性提供了很好的依据。比如说比较不同类型的冷水机组、同类型不同厂家的冷水机组、同类型同厂家运用在不同地区或和不同类型建筑及空调的冷水机组、不同类型机组组合方式等，等于提供了一个技术平台，规定了相应的测试工况和技术标准。
经过一段试验运作后，美国空调与制冷学会ARI又于1998年推出了新的标准（ARI—550/590 –98），将所有采用蒸气压缩式制冷循环的冷水机组统一为一个相同的部分负荷评价标准，提出了新的IPLV计算公式：
IPLV = 0.01A + 0.42 B + 0.45 C + 0.12 D
新标准有了较大的变化，其中部分负荷加权系数的基准由原来取自美国佐治亚州的亚特兰大市、对象是办公大楼，变为以美国29个城市（25年当中美国的冷水机组有80%销售在这些城市）的平均气候作为基础，并以大部分建筑类型（基于DOE的研究）作为评价对象。旧标准以小时数的直线平均定义评价负荷点，新标准改为冷吨-运行小时数。98标准提供了更加宽广范围的运行条件，可以用来表述每一种冷水机组应用的平均值，而不是针对某一种特殊设施条件下的状况，例如可以利用详尽的分析来反映实际气象资料、建筑物的负荷特性、冷水机组的数量、运行小时数、经济优化能力和使用水泵、冷却塔等辅机的能量。另外许多冷水机组都是在非标准工况条件下选择和使用的，统一为使用蒸气压缩式制冷循环的冷水机组，也反映了冷水机组容量确定和测试的变化，在比较实际工程中的设施时，这些变化更能真实地反映冷水机组的性能。
参考美国空调与制冷学会计算综合部分负荷性能系数IPLV的有关标准，国内制冷空调界也作了大量工作，适应我国具体国情和技术现状的有关行业标准已经制定和正在制定。通过借鉴美国空调与制冷学会计算综合部分负荷性能系数IPLV的计算方法，运用于工程实际和科学研究，如通过计算部分负荷性能系数正确选择不同类型冷水机组；运用部分负荷计算的思路对并联机组与空调动态负荷匹配的研究；根据部分负荷性能合理选择冷水机组台数；对风冷和水冷机组的运行能耗进行分析；不同类型机组在主从机组配置条件下部分负荷对运行能耗的影响评价；燃气发动机驱动热泵型冷热水机的部分负荷分析；制冷装置部分负荷时冷却水工程的节能；ARI标准与我国相应标准的比较研究，部分负荷性能的研究已经引起了业内专业人员的注意。
2 冷水机组部分负荷与空调动态负荷的相关性
根据空调专业的理论基础、仿真实验和实际运行经验，空调工程不可能总在设计负荷下运行，随着室内外负荷和扰动的变化，空调工程的冷负荷是在不断的发生变化的,空调工程实际上就是一个动态的部分负荷率随变工程。有统计说明,空调夏季设计日部分负荷出现的时间比率为,低于70%的部分负荷运行时间占全天运行时间的63% 图1表明了室外气象条件变化对空调工程的动态负荷变化以及对冷水机组的制冷负荷的改变的影响,另外空调工程因为是空调用冷水机组的需求側,两个工程的负荷关系是一个强相关关系。
冷水机组的制冷量应与空调负荷要求的冷量一致，使制冷剂在蒸发器内吸收的热量正好等于空调负荷的热量，此时的机组工作点称为平衡点。事实上，冷水机组的产冷能力和负荷都随外部条件变化。如图2，随室外气温的变化，冷水机组的制冷量和空调房间的负变化趋势相反。在两条曲线交点A处，制冷量等于空调荷，A为平衡点。在A点的左侧，冷水机组的制冷量大于空调房间的负荷，阴影部分表示了冷量的过剩；A点的右侧，冷量小于负荷，阴影部分表示了冷量的不足。工程上总是依最大负荷情况选择空调设备组成空调工程，因此空调设备经常处于A点左侧工作区，满负荷工作的时间一般只有10～20%。机组制冷量的过剩将使制冷剂在蒸发器内不能充分蒸发，达不到规定的过热度，将引起热力膨胀阀关小，制冷剂流动阻力增大，流量下降，机组的制冷量下降，直到与负荷达到平衡。
3 空调工程和冷水机组的优化匹配
空调动态负荷分析是冷水机组优化配置的基础。由于不同的建筑物有着不同的符合特性，比如最大负荷、最小负荷、负荷分布和符合频率等，这些都影响着冷水机组的容量和数目的选择，更重要的是影响两个工程在部分负荷情况下的匹配关系。根据空调动态负荷的计算分析方法，基于对一定的空调负荷率对应的时间頻数的原理，以空调动态逐时负
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1.概述
本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风工程的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。
各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。 一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。
本文介绍实验室通风工程的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风工程和空调工程的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风工程，并针对不同实验室通风工程进行分析和讨论。
2.实验室通风工程简介
2.1 实验室通风的目的和要求
实验室通风与舒适性空调工程的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。
实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内通风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部通风工程。
实验室的补风一部分来自空调工程直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室通风量的变化而变化；另一部分通过空调工程送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、通风风量和送通风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。
2.2 通风柜的类别
建设现代化的实验室是个综合的工程工程。在装备各种仪器设备及其配套设施的同时，既要考虑供电、给水、排水、送风、通风、净化、排污等要求，还要考虑到对人员、物体、周边环境的安全性，噪音、异味、视觉环境的舒适性，仪器设备的可操作性、功能性，以及信息处理的便捷性。因此，现代化的实验室必须有最佳的设计和高品质的设备去满足。
在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。
通风柜按照通风方式分类：分为上部通风式、下部通风式和上下同时通风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部通风式，对于热过程的通风柜采用上部通风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设通风口随柜内发热量的变化调节上下通风量的比例，从而得到均匀的风速。
通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全通风式，这是应用非常广泛的一种类型。
当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。
再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量工程需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的通风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低、变风量成本高，适用于要求精度高的场合。
通风柜按照使用状态分类可分为整体式下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验的、对合成实验的，对过氯酸实验的专用通风柜。
2.3 通风柜的主要功能
通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜。
以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。
新建的实验室设计有空调，因此通风柜的使用台数必须纳入空调工程的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数日益增多。随之而来的是通风管道，配管、配线、通风等都成为实验室建设的重要课题。
使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风柜应具有如下功能：
（1）释放功能：应具备将通风柜内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排至室外的机构。
（2）不倒流功能：应具有在通风柜内部由通风机产生的气流将有害气体从通风柜内部不反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并联，通风机尽可能安装在管道的末端（或屋顶处）。
（3）隔离功能：在通风柜前面应具用不滑动的玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。
（4）补充功能：应具有在排出有害气体时，从通风柜外吸入空气的通道或替代装置。
（5）控制风速功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s ，有毒或有危险的有害物为0.4―0.5 m/s ，剧毒或有少量放射性为0.5―0.6m/s ,气状物为0.5m/s ,粒状物为1m/s 。为了确保这样的风速,通风机应有必要的静压，即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题,通过空气在管道内流动时以7―10m为限，超过10m将产生噪音，通常实验室的噪声（室内背景噪声级）限制值为70dB（A），增加管道裁面积会降低风速，也就降低噪音，考虑到管道的经费和施工问题，必须慎重选择管道及通风机的功率。
（6）耐热及耐酸碱腐蚀功能：通风柜内有的要安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体具有极强的腐蚀性。通风柜的台面，衬板、侧板及选用的水咀、气咀等都应具有防腐功能。
2.4 气体排放处理
由于实验室气体排放中存在着很多有毒和酸碱腐蚀性极强的气体，所以在排入大气前要对气体进行过滤处理，通常情况下：酸性气体选用立式酸雾塔；有毒和有机气体选用光学催化净化箱。两种设备分别安装在通风工程末端，立式酸雾塔安装在风机的正压段，光学催化净化箱安装在风机负压段。动物房的气体经过初效和中效过滤后，直接排入大气，但在通风口处做高压喷射流处理，喷射高度在3米以上。
3.实验室通风工程设计方法
综上所述，实验室通风工程对设备（特别是通风柜）是有一定标准和要求的。抛开设备因素，单纯从工程设计上考虑，实验室通风空调工程的设计要考虑以下几个主要因素：（1）保证实验室的安全性，保证一定数量的换气次数；（2）解决实验室通风工程负压的设计和工程控制；（3）在满足换气次数和全新风条件下，控制能耗。（4）工程稳定可靠。
深圳市药检所的实验室通风设计采用以下步骤和方案：（1）实验室根据工艺要求和功能布置选择一定数量的通风柜，有的还兼有部分局部通风罩。通常校核下来换气次数远远大于10次，一般在20-30次以上，满足换气次数要求。但是此换气次数是按照通风柜最大开启面积计算的通风量，资料和经验表明100台通风柜99%的时间只有18个或更少的人在使用。故还应校核通风柜最小开启面积时的通风量和换气次数，若小于换气次数要求，则增加综合通风工程。（2）实验室通风采用全负压通风系统，通风柜的排气不在室内循环。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通风量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。（3）通风柜的风量平衡可以采用定风量控制工程，即通风量恒定，送风量和门窗缝隙补充风量恒定。此方法适用于最
摘要： 本文分析研究了反映空调用冷水机组在部分负荷运行时的综合性能相关参数, 讨论了不同部分负荷性能冷水机组的能耗评价方法和节能潜力,划分了冷水机组在不同负荷段的部分负荷性能与全负荷性能的关系，指出美国空调与制冷学会标准（ARI-550/590-98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV的技术意义及其变化, 提示了制冷工程的设计与运行能耗与空调动态负荷的相关性，给出了空调用冷水机组部分负荷性能与空调工程匹配的基本思路。
关键词： 冷水机组 部分负荷性能 空调工程 匹配
在空调工程中,制冷工程的设计、安装和运行对整个空调工程的能耗影响很大。随着我国经济的快速发展，空调的使用日趋广泛，空调面积数量大幅度上升，各类风冷式、水冷式甚至蒸发式的冷水机组已经成为空调用冷源的主力军，冷水机组的能耗也越来越大，采用合理、科学和经济的设计、选型和运行方案，就成为降低冷水机组消耗的关键问题。
空调用冷水机组的全年运行能耗与冷水机组的性能有关，而冷水机组的性能主要包括全负荷性能和部分负荷性能，两者在选择和匹配冷水机组时均起着重要的作用。由于空调工程的冷负荷总是随室外气象参数扰动和室内状态的改变而变化的，在供冷期间空调工程在部分负荷下运行的时间较多，所以冷水机组的实际运行过程中大部分时间都是处于部分负荷运行状态,因此冷水机组部分负荷时的性能对其运行能耗的影响是很大的。研究冷水机组、空调工程的部分负荷特性及其相互之间的匹配关系，对于挖掘空调制冷总能工程的节能潜力无疑是十分重要的。
1 冷水机组部分负荷综合性能参数
在规定的名义工况条件下,冷水机组的制冷量与能耗之比称为冷水机组的能效比EER(Energy Efficiency Ratio),它是标志冷水机组能耗的重要指标。在上个世纪的八十年代，节能研究的重点一直集中在如何提高冷水机组的EER。但是，EER所表示的仅仅是名义工况条件下的能耗。随着工程负荷的减少，它会大幅度的下降。例如某机组，在100%负荷（满负荷）时，它的EER是3.0左右的话，当工程调节为40%附近的负荷率时，EER已经降为1.4了。事实上，工程负荷与冷水机组的制冷量完全匹配的情况几乎是没有的。为此，必须考虑冷水机组在各种负荷下综合能耗。季节能效比SEER(Seasonal Energy Efficiency Rate) 和由美国空调与制冷学会标准（ARI—550/590 –98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV（Integrate Partial Load Value）来评价不同类型冷水机组在整个空调季节中的综合性能，可以更准确的反映冷水机组的能耗。这里重点分析综合部分负荷性能系数IPLV。
冷水机组的部分负荷性能一般是以名义工况输入功率百分数和名义工况制冷量的百分数来表示。一般来说，冷水机组的部分负荷性能大致可以有在整个负荷段冷水机组的全负荷性能好于、差于部分负荷性能和部分负荷段好于、部分负荷段差于部分负荷性能这三种情况。由于冷水机组的实际运行情况（串、并联台数；负荷调节方法；地理位置和建筑特点；室内外参数条件和机组运行方案）是有较大差异的，难以准确作出冷水机组的负荷特性曲线，需要寻求一个能描述不同类型冷水机组共同的部分负荷性能评价指标。综合部分负荷性能系数的概念是最早于1986年首先提出来的，后来经过多次修改完善，形成了美国空调与制冷学会ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV（Integrate Partial Load Value），在部分负荷下求得制冷性能系数，再按加权系数公式计算出冷水机组部分负荷性能值，主要反映冷水机组的部分负荷调节功能。这一方程是对于提供冷水机组平均负荷性能的一种进展，使得这一指标能够准确地描述在一个标准年周期内冷水机组运转的实际过程，这样就可以通过扩展的计算机数据分析用来解决冷水机组在不同地理区域和不同应用场合中的模型问题，而不是针对单机平均值的概念。按照部分负荷ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV的计算公式为：
IPLV = 0.17A + 0.39 B + 0.33 C + 0.11 D
其中A、B、C、D分别是冷水机组在100%、75%、50%和25%负荷下的EER或COP.
方程式中的系数是冷水机组在评价负荷点运行时的权重系数.
由于在通常情况下, 冷水机组满负荷的运行时间不到总运行时间的3%,其绝大部分时间都是在部分负荷下运行,因此冷水机组的负荷特性就成为衡量冷水机组性能优劣的一个十分重要的指标。可以看到，综合部分负荷性能系数IPLV是在25%、50%、75%部分负荷及满负荷情况下的COP或EER的加权平均值，它为衡量冷水机组的部分负荷特性提供了很好的依据。比如说比较不同类型的冷水机组、同类型不同厂家的冷水机组、同类型同厂家运用在不同地区或和不同类型建筑及空调的冷水机组、不同类型机组组合方式等，等于提供了一个技术平台，规定了相应的测试工况和技术标准。
经过一段试验运作后，美国空调与制冷学会ARI又于1998年推出了新的标准（ARI—550/590 –98），将所有采用蒸气压缩式制冷循环的冷水机组统一为一个相同的部分负荷评价标准，提出了新的IPLV计算公式：
IPLV = 0.01A + 0.42 B + 0.45 C + 0.12 D
新标准有了较大的变化，其中部分负荷加权系数的基准由原来取自美国佐治亚州的亚特兰大市、对象是办公大楼，变为以美国29个城市（25年当中美国的冷水机组有80%销售在这些城市）的平均气候作为基础，并以大部分建筑类型（基于DOE的研究）作为评价对象。旧标准以小时数的直线平均定义评价负荷点，新标准改为冷吨-运行小时数。98标准提供了更加宽广范围的运行条件，可以用来表述每一种冷水机组应用的平均值，而不是针对某一种特殊设施条件下的状况，例如可以利用详尽的分析来反映实际气象资料、建筑物的负荷特性、冷水机组的数量、运行小时数、经济优化能力和使用水泵、冷却塔等辅机的能量。另外许多冷水机组都是在非标准工况条件下选择和使用的，统一为使用蒸气压缩式制冷循环的冷水机组，也反映了冷水机组容量确定和测试的变化，在比较实际工程中的设施时，这些变化更能真实地反映冷水机组的性能。
参考美国空调与制冷学会计算综合部分负荷性能系数IPLV的有关标准，国内制冷空调界也作了大量工作，适应我国具体国情和技术现状的有关行业标准已经制定和正在制定。通过借鉴美国空调与制冷学会计算综合部分负荷性能系数IPLV的计算方法，运用于工程实际和科学研究，如通过计算部分负荷性能系数正确选择不同类型冷水机组；运用部分负荷计算的思路对并联机组与空调动态负荷匹配的研究；根据部分负荷性能合理选择冷水机组台数；对风冷和水冷机组的运行能耗进行分析；不同类型机组在主从机组配置条件下部分负荷对运行能耗的影响评价；燃气发动机驱动热泵型冷热水机的部分负荷分析；制冷装置部分负荷时冷却水工程的节能；ARI标准与我国相应标准的比较研究，部分负荷性能的研究已经引起了业内专业人员的注意。
2 冷水机组部分负荷与空调动态负荷的相关性
根据空调专业的理论基础、仿真实验和实际运行经验，空调工程不可能总在设计负荷下运行，随着室内外负荷和扰动的变化，空调工程的冷负荷是在不断的发生变化的,空调工程实际上就是一个动态的部分负荷率随变工程。有统计说明,空调夏季设计日部分负荷出现的时间比率为,低于70%的部分负荷运行时间占全天运行时间的63% 图1表明了室外气象条件变化对空调工程的动态负荷变化以及对冷水机组的制冷负荷的改变的影响,另外空调工程因为是空调用冷水机组的需求側,两个工程的负荷关系是一个强相关关系。
冷水机组的制冷量应与空调负荷要求的冷量一致，使制冷剂在蒸发器内吸收的热量正好等于空调负荷的热量，此时的机组工作点称为平衡点。事实上，冷水机组的产冷能力和负荷都随外部条件变化。如图2，随室外气温的变化，冷水机组的制冷量和空调房间的负变化趋势相反。在两条曲线交点A处，制冷量等于空调荷，A为平衡点。在A点的左侧，冷水机组的制冷量大于空调房间的负荷，阴影部分表示了冷量的过剩；A点的右侧，冷量小于负荷，阴影部分表示了冷量的不足。工程上总是依最大负荷情况选择空调设备组成空调工程，因此空调设备经常处于A点左侧工作区，满负荷工作的时间一般只有10～20%。机组制冷量的过剩将使制冷剂在蒸发器内不能充分蒸发，达不到规定的过热度，将引起热力膨胀阀关小，制冷剂流动阻力增大，流量下降，机组的制冷量下降，直到与负荷达到平衡。
3 空调工程和冷水机组的优化匹配
空调动态负荷分析是冷水机组优化配置的基础。由于不同的建筑物有着不同的符合特性，比如最大负荷、最小负荷、负荷分布和符合频率等，这些都影响着冷水机组的容量和数目的选择，更重要的是影响两个工程在部分负荷情况下的匹配关系。根据空调动态负荷的计算分析方法，基于对一定的空调负荷率对应的时间頻数的原理，以空调动态逐时负
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