CN102052716A

CN102052716A - 一种动物安全实验室用空调系统

Info

Publication number: CN102052716A
Application number: CN 201110002573
Authority: CN
Inventors: 周斌; 张小松; 闫俊海
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102052716B

Abstract

本发明公开一种动物安全实验室用空调系统，该系统主要由空气循环回路和冷热源回路组成；所述空气循环回路由送风管路、实验室和回风排风管路依次连接组成，所述冷热源回路由冷却塔、冷冻机组、间接式热交换器和土壤源组成。该系统利用-OH净化因子过滤回风中的污染物，弥补了传统过滤器只能过滤颗粒物的缺点，为回风的有效利用提供了保障。该系统利用土壤源、冷却塔和冷冻机组相结合，在保证动物安全实验室冷热源安全供应的同时，提高了过渡季节和冬季的供冷性能。相对于传统的全新风系统，该系统的突出优势是可以充分利用净化因子的强氧化特性，合理匹配新风、回风和冷热源，达到节能高效的目的。

Description

一种动物安全实验室用空调系统

技术领域

本发明涉及一种空调系统，尤其涉及一种动物安全实验室用空调系统。

背景技术

在我国已建的大部分动物安全实验室，尤其是开放式笼架具的屏障环境设施动物生产区，都采用了全新风系统。由于实验动物的特殊性，要求系统一旦运行就不能停止，导致对空调系统的稳定性、安全性和可靠性都提出了很高的要求，全新风系统的运行能耗巨大。因此，在保障空调系统送风温湿度和洁净度要求的前提下，有必要寻找一种新的空调系统。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对动物安全实验室环境控制特点，提供一种能利用主动型空气净化技术和组合式能源供应方式的空调系统。

技术方案：本发明所述的动物安全实验室用空调系统，该系统主要由空气循环回路和冷热源回路组成。

空气循环回路由送风管路、实验室和回风排风管路依次连接组成。

其中送风管路中从新风入口一端向另一端的方向依次设置有新风阀门、第一检测段、粗效过滤器、中效过滤器、变频新风机、表冷器、湿膜加湿器、挡水板、空气加热器、第二检测段、送风管道阀门和送风高效过滤器。为了便于更换过滤器后空调箱自净，在送风管道阀门的前段设置有支管，支管上设置有支管阀门。实验室中设置有第三检测段。

回风排风管路与实验室连接处设置有排风过滤器，排风过滤器之后的回风排风管路分为回风管路和排风管路两条分支：回风管路通过回风阀门、第四检测段和-OH发生器与送风管路中的变频新风机相连接；将-OH发生器安装到回风管道中，发生器的发生方法包括但不仅限于：紫外灯与纳米TiO₂、Fe₂O₃、ZnO、ZnS或CdS光催化材料，发生器产生的净化因子能与回风主动接触，进行过滤作用；排风管路上依次设置有变频排风机、排风阀门、第五检测段和排风出口；所述排风出口通过显热交换器与所述新风入口连接，新风和排风之间通过显热交换器进行热量回收。

冷热源回路由冷却塔、冷冻机组、间接式热交换器和土壤源组成，冷却塔、冷冻机组都与送风管路中的表冷器连接，冷却塔与冷冻机组连接，土壤源通过间接式热交换器与冷冻机组连接。动物安全实验室全年的冷负荷比较大，通过不同季节土壤源、冷却塔和冷冻机组的组合，降低能耗。其中冷却塔和土壤源为冷冻机组提供冷却水和热水，冷却塔和冷冻机组为表冷器提供冷冻水，冬季冷冻机组为空气加热器提供热水。

本发明系统的工作方式为：新风先经过粗效和中效过滤器，然后与经过-OH净化因子作用的回风相混合，接着通过表冷器、加湿器和空气加热器的热湿处理，经过送风管道，最后通过送风高效过滤器，进入室内。在保证室内和临室的压差前提下，室内的空气先通过排风过滤器，其中有一部分空气经过排风机，通过显热交换器与新风进行热量交换，直接排至室外；另外一部分空气经过-OH净化因子发生器，这样，回风中的氨气、可挥发性有机物(VOC)、细菌和病毒被氧化分解，使回风能被直接利用，从而构成回风和排风的热回收。本发明通过将中效过滤器安装在粗效过滤器和变频新风机之间，更换粗效过滤器或中效过滤器时，关闭新风阀门、送风管道阀门和支管阀门，更换完毕，打开支管阀门，开启变频新风机，使空调箱自净，不污染送风系统。空气循环回路设置了变频新风机和变频排风机，确保有风机损坏的时候，空调系统依然正常送风，满足动物安全实验室的温湿度要求。同时，检测段设置在新风入口、送风管段、室内、回风管段和排风管段，用于实时检测氨气浓度、颗粒物浓度和温湿度，保证动物安全实验室所需环境和排风质量满足室外空气质量，同时用以自动调节新回风比例和冷热源方式，提高系统能效。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明将-OH发生器和传统的颗粒过滤器相结合，利用羟基自由基离子(-OH)发生器产生的-OH净化因子来分解动物安全实验室的回风中存在的氨气、VOC、细菌和病毒，弥补了传统过滤器只能过滤颗粒物的缺点，可以对回风进行直接利用，对排风的热量进行回收，不影响送风质量，在寒冷及严寒地区，可以通过提高空气的温度，起到保护盘管的作用；而传统的全新风系统不对回风的能量进行利用，能源浪费很大。

2、本发明利用土壤源、冷却塔和冷冻机组相结合，保证了动物安全实验室冷热源的安全供应，同时提高了过渡季节和冬季的供冷性能。

3、本发明系统中设置多个检测段，根据实时监测数据，对土壤源、冷却塔和冷冻机组的供能方式以及新回风比例进行匹配，调整新回风比例，优化系统整体的能源利用率，相对于传统的全新风系统，该系统的突出优势是可以充分利用净化因子的强氧化特性，合理匹配新风、回风和冷热源，达到安全、节能、高效的目的，特别适合新建项目以及已建全新风系统的改造工程。

4、本发明系统中设置的中效过滤器，将中效过滤器的安装位置由原来的加湿器下游变为变频送风机的上游，避免了中效过滤器吸湿后变潮发霉，提高了空调箱内部的空气洁净度，进一步提高换热器的换热效率；通过使用过滤面积大的中效过滤器，延长中效和高效过滤器的使用寿命，在大气环境下更换过滤器后系统运行的策略，可以避免大气污染物污染动物安全实验室环境。

5、通过湿膜加湿器加湿，可以吸收送风系统中可溶性污染物，同时，在加湿段设置气封，加湿段底部管道向气封口倾斜，设置一定的坡度，能有效排除积水；通过设置挡水板，减少水分向风管的迁移。

6、通过设置变频新风机和变频排风机，确保有风机损坏的时候，空调系统依然正常送风，确保动物安全实验室的温湿度要求，同时回风环路关闭时，空气不会从排风渗透进入新风系统。

附图说明

图1为本发明动物安全实验室用空调系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，本发明动物安全实验室用空调系统，主要由空气循环回路和冷热源回路组成；

其中空气循环回路由送风管路、实验室1和回风排风管路依次连接组成。送风管路中从新风入口2一端向另一端的方向依次设置有新风阀门3、第一检测段4-1、粗效过滤器5、中效过滤器6、变频新风机7、表冷器8、湿膜加湿器9、空气加热器10、第二检测段4-2、送风管道阀门21和送风高效过滤器11；膜加湿器9中设置有气封9b，湿膜加湿器9底部管道向气封口倾斜；湿膜加湿器9下游设置有挡水板9a；在送风管道阀门21的前段设置有支管，支管上设置有支管阀门22；实验室1中设置有第三检测段4-3；回风排风管路与实验室1连接处设置有排风过滤器15，述排风过滤器15之后的回风排风管路分为回风管路和排风管路两条分支，其中回风管路通过回风阀门19、第四检测段4-4和-OH发生器20与送风管路中的变频新风机7相连接；排风管路上依次设置有变频排风机16、排风阀门17、第五检测段4-5和排风出口18；排风出口18通过显热交换器23与新风入口2连接；

所述冷热源回路由冷却塔12、冷冻机组13、间接式热交换器13a和土壤源14组成，所述冷却塔12、所述冷冻机组13都与所述送风管路中的表冷器8连接，所述冷却塔12与所述冷冻机组13连接，所述土壤源14通过所述间接式热交换器13a与所述冷冻机组13连接。

所有的检测段中都设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。

具体运行方式如下：针对大气的第一检测段4-1实时监测新风的温湿度和污染物浓度，将新风温湿度和室内需要的温湿度进行对比，在过渡季节或冬季，决定是否利用冷却塔12供冷或全新风运行，其他时间首先由土壤源14通过间接式热交换器13a，为冷冻机13提供冷热源，考虑到动物安全实验室全年的冷负荷大于热负荷，为了使地源热泵系统冷热平衡，有一部分冷负荷由冷却塔12提供；

室内空气经过排风过滤器15把颗粒物过滤掉，然后一部分经过变频排风机16和第五检测段4-5排至室外，其中第五检测段4-5可以确保排风符合环保标准，排风中的显热通过显热交换器23被新风利用。另外一部分回风经过-OH发生器，其中氨气、VOC、细菌和病毒被-OH氧化分解，生成CO₂和H₂O，回风和新风在变频新风机段7混合，混合气体中的污染物被剩余的-OH氧化；

通过新风和室内需要状态点的温湿度和污染物浓度对比，得到系统的冷热负荷和污染物负荷，从而调整变频送风机7、变频排风机16的频率以及新风阀门3和排风阀门17的开度，改变新回风比；

更换粗效过滤器5或中效过滤器6时，关闭新风阀门3、送风管道阀门21和支管阀门22，更换完毕，打开支管阀门22，开启变频新风机7，使空调箱自净，不污染送风系统；

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims

1.一种动物安全实验室用空调系统，其特征在于：该系统主要由空气循环回路和冷热源回路组成；

所述空气循环回路由送风管路、实验室(1)和回风排风管路依次连接组成，所述送风管路中从新风入口(2)一端向另一端的方向依次设置有新风阀门(3)、第一检测段(4-1)、粗效过滤器(5)、中效过滤器(6)、变频新风机(7)、表冷器(8)、湿膜加湿器(9)、空气加热器(10)、第二检测段(4-2)、送风管道阀门(21)和送风高效过滤器(11)；所述实验室(1)中设置有第三检测段(4-3)，所述回风排风管路与所述实验室(1)连接处设置有排风过滤器(15)，所述排风过滤器(15)之后的回风排风管路分为回风管路和排风管路两条分支，其中所述回风管路通过回风阀门(19)、第四检测段(4-4)和-OH发生器(20)与所述送风管路中的变频新风机(7)的正压段相连接，其中所述排风管路上依次设置有变频排风机(16)、排风阀门(17)、第五检测段(4-5)和排风出口(18)；所述排风出口(18)通过显热交换器(23)与所述新风入口(2)连接；

所述冷热源回路由冷却塔(12)、冷冻机组(13)、间接式热交换器(13a)和土壤源(14)组成，所述冷却塔(12)、所述冷冻机组(13)都与所述送风管路中的表冷器(8)连接，所述冷却塔(12)与所述冷冻机组(13)连接，所述土壤源(14)通过所述间接式热交换器(13a)与所述冷冻机组(13)连接。

2.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：在送风管道阀门(21)的前段设置有支管，支管上设置有支管阀门(22)。

3.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述湿膜加湿器(9)中设置有气封(9b)，所述所述湿膜加湿器(9)底部管道向气封口倾斜。

4.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述湿膜加湿器(9)下游设置有挡水板(9a)。

5.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述第一检测段(4-1)中设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。

6.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述第二检测段(4-2)中设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。

7.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述第三检测段(4-3)中设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。

8.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述第四检测段(4-4)中设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。

9.根据权利要求1所述的动物安全实验室用空调系统，其特征在于：所述第五检测段(4-5)中设置有氨气探头、粒子计数器和温湿度计。