彭 亮
(广东省建筑设计研究院，广东 广州 510010)
中国散裂中子源项目空调通风系统设计概述
彭 亮
(广东省建筑设计研究院，广东 广州 510010)
以中国散裂中子源项目为例，对该项目的空调系统、通风系统等设计内容进行了综述，分析了该项目的设计要点，为类似科技基础设施的空调通风系统设计提供参考。
基础设施，空调系统，通风系统，设计
0 引言
随着我国经济水平的不断提高，科学技术也得到空前的发展，特别是对于离子物理、核物理、生命科学等前沿科学技术越来越重视。2013年2月23日国务院发布《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》，规划中明确提出重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统，是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的物质技术基础。当前我国正处于建设创新型国家的关键时期，按照全国科技创新大会部署和深化科技体制改革要求，前瞻谋划和系统部署重大科技基础设施建设，进一步提高发展水平，对于增强我国原始创新能力、实现重点领域跨越、保障科技长远发展、实现从科技大国迈向科技强国的目标具有重要意义。
1 工程概况
中国散裂中子源(简称CSNS)是国家发改委立项的国家重大科技基础设施建设项目之一，是建在中国的第一座基于加速器加速高能质子轰击金属靶而产生大量散射中子的中子源(见图1)。建成后该项目将成为中国最大的科学装置，和美国散裂中子源、日本散裂中子源、英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲式散裂中子源。CSNS用地位于广东省东莞市大朗镇水平村南，总建筑面积6万多平方米。园区主要分为三大功能区：主装置区、辅助设备区、综合配套区。主装置区作为本项目功能核心区，包括地下中子加速隧道、靶站以及地上各类工艺设施用房辅助设备区作为各类工艺设备的存储调试使用，综合配套区主要为办公生活用房。
2 空调设计参数
本项目位于东莞，室外设计参数参照广州市室外设计参数。由于各类工艺系统非常复杂，工艺房间较多，本文只列出与工艺设备紧密联系的相关房间的室内设计参数，详见表1。
表1 主装置区部分典型工艺房间室内设计参数
3 空调冷源及水系统
3.1 冷源系统
空调冷负荷根据工艺专业提供的各房间工艺设备发热量，对建筑进行详细的负荷计算，主装置区空调冷负荷合计6 104 kW，辅助设备区空调冷负荷合计1 763 kW，整个园区中央空调累计冷负荷总计7 867 kW，考虑同时使用系数0.9，中央空调系统冷负荷为7 080 kW。综合配套区各楼单独设置变频多联空调系统。除了空调冷负荷，还需要提供工艺设备冷却水，经工艺水冷专业提供工艺设备冷却水冷负荷总计14 940 kW。由于本项目对制冷系统安全性要求较高，且需要常年稳定运行，故对制冷系统的主机配置了多台备用主机，且部分主机可以分别对空调系统和工艺水冷系统互为备用。空调冷冻水和工艺冷冻水系统冷源配置见表2。
表2 空调及工艺设备冷冻水冷源配置表
3.2 冷冻水系统
考虑到供冷半径较长，为减少水泵功耗及减小管径，冷冻水均采用大温差设计。空调冷冻水系统的供回水温度采用6 ℃/14 ℃；由于直接冷却工艺设备的冷水(一次水)所需供水温度绝大部分在25 ℃左右，为了提高工艺设备冷冻水(二次水)系统主机运行效率，提高工艺设备冷冻水(二次水)供水温度，综合各品牌主机供水温度的要求，工艺设备冷冻水(二次水)系统主机的供回水温度采用14.5 ℃/22.5 ℃；各系统冷却水进出水温度均为32 ℃/37 ℃。冷冻水泵均采用一次泵变频控制。冷冻水系统采用异程式，通过地下综合管沟送入主装置区和辅助设备区的各楼空调系统。
4 空调末端
末端空调系统根据空气是否含有放射性粒子分为常规空调末端和涉放空调末端。常规空调末端则根据服务空间冷负荷及温湿度要求选择组合式空调器，通过调节冷冻水阀门，一、二次回风比例、风机变频和电加热器等措施实现恒温限湿的要求以满足工艺设备的运行。涉放空调系统除了需要满足隧道等放射性区域温湿度要求，为了保证周围环境和运行维护人员的安全，还需要保证风管及空调设备耐放射性腐蚀，密闭无泄漏，空调末端系统采取以下措施：
1)全部采用不锈钢密闭风机和不锈钢密闭空调器。所有风管管道均采用厚壁不锈钢管焊接而成。2)为了避免含有放射性空气泄漏，保证空调系统的密闭性，所有焊接处均需要做X光探伤检测无损。隧道部分空调通风风管均通过埋地不锈钢管与地面空调器进行连接，为了保证埋在土壤中的不锈钢管不会受到土壤中水分的腐蚀而产生泄漏，不锈钢管还外套一层钢套管，中间填充现场发泡聚氨酯，钢套管外再进行五油五布防腐，具体做法详见图2。3)所有涉放空调通风管道与隧道连接处均需要布置为“Z”字形，保证隧道内射线不会直接通过竖向通风管道影响上部安全区域。
5 隧道通风系统
由于隧道内放射性程度不同，按放射性强弱分区，各区设有独立的通风空调系统，各区之间保持不同的负压，即形成由直线隧道、RCS隧道到靶站的固定负压梯度，确保空气流动方向由非污染区到污染区、从低污染区到高污染区，防止放射性空气的泄漏。隧道部分通风量根据工艺需求分为正常运行工况和过渡期大风量工况。正常运行工况是指在设备正常运行期间，不开启新风，通过排风维持隧道负压梯度。过渡期是指在设备停机后人员进入隧道前需要开启新风和排风系统，进行大风量的空气置换，将带有放射性颗粒的空气置换为干净的空气，保证进入隧道工作人员的安全，此时仍需要保证隧道的负压，不能让带放射性颗粒的空气泄露到室外。所有放射性区域的排风均需通过高效粒子过滤器进行过滤，最后通过排风中心烟囱进行排放。隧道及靶站主要工艺用房负压要求及通风换气次数见表3。各工况下排风机风量按表3进行选型设计，最后通过对各系统排风机进行变频和管道阀门联合调试使各工艺区域满足负压梯度要求。
表3 主要工艺用房负压要求及通风换气次数
6 结语
由于本项目工艺房间数量多、要求高，需要保持各房间温湿度要求以满足工艺设备的长时间连续正常运行，还需要保证各房间的负压梯度以免放射性空气泄露威胁人员健康。通风空调系统的设计内容较多且比较复杂，本文难以一一详细描述，仅对部分设计要点进行概述，为类似科技基础设施的空调通风系统设计提供一些参考。
The overview of air conditioning and ventilation system design in China spallation neutron source project
Peng Liang
(ArchitecturalDesignandResearchInstituteofGuangdongProvince，Guangzhou510010,China)
Taking Chinese spallation neutron source project as an example, the paper introduces its air-conditioning system and ventilation system design contents, analyzes its design points, which has provided some guidance for similar scientific infrastructure air-conditioning system design.
infrastruce, air-conditioning system, ventilation system, design
2015-03-07
彭 亮(1985- )，男，硕士，工程师
1009-6825(2015)14-0121-02
TU834.3
A
