1.变电站管控平台

智慧变电站物联管控平台

智慧变电站框架体系

智慧变电站是在智能变电站基础上，采用一次设备状态感知、主辅设备全面监视、一键顺控、压板在线感知、冗余测控、站域保护、设备智能标签、智能电能质量监测、远程智能巡视、变电站作业现场安全管控、智慧运维管控等

技术建设的智慧型变电站。

（1）一次设备按照一键顺控、状态感知、智能表计、免少维护等要求开展设备配置、设计优化，通过设备操作顺序控制、组合电器在线感知系统、变压器在线感知系统、开关柜在线感知系统等，全面提升一次设备健康状态智能监测水平。

（2）二次系统按照就地采集、冗余测控、站域保护、智能应用、智慧管控等要求，通过变电站智慧物联管控平台、作业现场安全管控系统、智能压板监测系统、智能电能质量监测系统、智能直流控制系统等，全面提升二次系统可靠性和智能化水平。

（3）辅助系统按照一体设计、精简层级、数字传输、标准接口、全面监控、智能联动等要求进行设计，新建站端辅助设备监控系统，通过智能照明系统、智能标签系统、消防信息传输控制单元、就地模块等，实现数据共享、设备联动，全面提升辅助设备管控能力。

（4）远程智能巡视系统通过高清视频、红外热成像测温等，由巡检主机下发控制、巡检任务等指令，开展室内外设备联合巡检作业，对采集的数据进行智能分析，形成巡检结果和巡检报告，及时发送告警。同时具备实时监控、与主辅监控系统智能联动等功能，构建变电站立体智能巡视体系。

智慧变电站框架体系如图2 − 1所示，测控、保护、电源信息部署在安全I区，故障录波、计量部署在安全II区，一次设备状态感知、火灾消防、安全防卫、动环等信息部署在安全IV区。

安全I区信息经防火墙、正向隔离装置后汇聚于站内安全IV区；安全II区数据经正向隔离装置后汇聚于站内安全IV区；无线感知设备信息、视频信息经汇聚节点后，在满足国家电网有限公司信息安全要求基础上，通过无线方式接入安全网关，数据汇聚于站内安全IV区。

智慧变电站围绕“云、管、边、端”架构体系协同开展建设。其中，“云”为物联网平台（公司端为主站、变电站端为子站），“管”为通信方式，“边”为变电站内的边缘计算，“端”为智能终端、汇聚节点。“云、管、边、端”协同技术通过利用云服务器的强大计算能力及统一管控能力、边缘计算的就近服务能力和终端设备的数据感知能力，整合电力物联网通信、计算、存储、能量等多维资源，实现变电站物联网大数据的实时处理与智能研判。

编著团队研究一种智慧变电站仿真系统，通过典型间隔设备完成相关设备的组网，最终通过用于承载通信、数据融合、数据分析、界面展示、三维、容器等应用的智能物联管控平台，结合三维建模进行数据融合实现全景数据展示，以及实现IV区相关系统的联动。工作站安装有专业显卡，用于支撑统一展示应用的显示，提供友好、流畅的网页以及全景三维、在线巡视、设备状态分析等界面，系统层级结构数据流如图2 − 2所示。

智慧物联管控平台建设

智慧物联管控平台采用超融合虚拟化平台，超融合将计算虚拟化、存储虚拟化及网络虚拟化整合到同一个系统平台，能够充分利用服务器的CPU 以及内存资源。通过超融合虚拟化平台就可以拥有虚拟化服务和提供分布式共享存储，不必提供额外的物理存储服务器。超融合虚拟化平台具有以下三方面优势：

（1）易扩展。当虚拟化环境中因虚拟机数量的增加，需要对存储扩容时，只需要简单增加数据存储节点的磁盘数量或增加节点数量即可实现，扩容操作可快速在线完成。

（2）易管理。超融合虚拟化平台具备简单明了的部署管理操作页面，使运维人员完全可以实现对存储器、存储节点和磁盘的日常监控和管理。

图 2 − 1 智慧变电站框架体系

图 2 − 2 智慧物联管控平台层级结构数据流

（3）容错机制强。超融合虚拟化平台具有较强的容错机制，数据默认有多个备份，当某一计算节点离线时，虚拟机的实际运行会在极短的时间内完成计算资源切换，恢复正常运行。

（4）可靠性高。超融合虚拟化平台将每台计算的存储资源进行融合，组建存储池。内部数据自动备份，某一节点离线不会影响数据的正常使用。

智慧物联管控平台建设遵循统一数据接入与应用平台实现方案的相关约定，统一规范接入各子系统信息，实现数据共享、设备联动，全面提升辅助设备监控系统管控能力。平台接入在线感知、安防、消防、环境监测、SF6监测、照明控制、视频监控、巡检机器人等众多子系统，实现各子系统的智能联动控制，实时接收各端装置上传的模拟量、开关量信号，分类存储各类信息并进行分析、计算、判断、统计和其他处理，实现多元异构数据的融合，实现各类系统之间联动。智慧物联管控平台基础软件架构如图2 − 3所示。

图 2 − 3 智慧物联管控平台基础软件架构

由图2 − 3 可知，智慧物联管控平台将系统分为通信层、数据层、服务层、应用层四部分。通信层提供了与第三方系统的通信能力；数据层提供了访问实时数据库、商用数据库、文件资源的服务；服务层以Web Service 形式实现，分为基础服务层和高级服务层；应用层主要用于组织页面和展示数据，实现所有信息的综合全景展示以及各种应用场景功能和分析算法等。

智慧物联管控平台软件功能架构

智慧物联管控平台软件功能架构如图2 − 4 所示，可以看出，架构包含基础平台服务层、传感采集接入层、通信层、基础服务层、高级分析服务层、界面交互服务层。
1. 基础平台服务层
在操作系统层面，安装第三方软件，提供系统运行所需的文件、数据库、高速缓存、消息总线、容器、WEB 发布、代理、运行日志、网络设备监控等服务。
2. 传感采集接入层
（1） 主设备监控。主设备遥控预置信号联动，根据一次设备的遥控预置指令，选择设置联动，对应的视频预览、录像等功能。
主设备变位信号联动，根据断路器、隔离开关、接地开关等一次设备的变位信号选择设置联动，对应视频预置位预览等功能。
主设备监控系统告警联动，根据主变压器及断路器等一次设备的非电量告警信号、继电保护动作跳闸信号等选择设置联动，对应视频预置位、召唤在线感知数据、联动开启灯光照明等功能。主设备检修状态时，不应发送联动信息。

图 2 − 4 软件功能架构

辅助设备监控系统与主设备监控系统通过防火墙通信，采用100M或更高速率工业以太网RJ45接口通信；辅助设备监控系统应采用DL/T 634.5104协议，接收主设备监控系统发送的一次设备（断路器、隔离开关、接地开关等）遥控预置、一次设备变位信号、一次设备监控系统告警（含主变压器及断路器等一次设备的非电量告警信号、单体一次设备融合后的总告警信号、保护动作跳闸信号），共3种联动信息。

（2）照明控制。变电站应配置照明控制子系统，由照明控制器、灯具组成，通过就地模块接入辅助设备监控系统，实现变电站灯具运行状态数据采集、人工及自动控制功能。

变电站室内及室外相关场所、辅助房间、地下变电站均应设置正常照明；在控制室、二次设备室、开关室、GIS室、电容器室、电抗器室、消弧线圈室、电缆室应设置事故应急照明，事故应急照明的数量不低于正常照明的15%；疏散通道、安全出口应设置符合规定的消防安全疏散指示和应急照明设施。

照明控制器按照照明分区进行配置，室内每个设备房间为一个照明分区，室外按照电压等级、方便运维操作、节能要求等合理划分照明分区。每个照明分区配置的照明控制器数量应合理，每组灯具回路通断电流不大于6A。照明控制子系统采用RS 485就地模块，接入照明控制器信号并远传，采集灯具开关状态并实现对灯具的遥控。

（3）电能质量。变电站配置数字化电能质量监测装置，采集电能质量监测数据并通过IEC 61850上送辅助设备监控系统。

（4）智能压板。变电站配置智能压板在线感知系统，由通信管理单元、智能压板状态采集器、智能压板传感器等组成，实现各压板状态数据采集并上送至智慧物联管控平台。智能压板传感器采用非电量接触原理检测各分立压板的投退状态，部署于各开关柜和汇控柜内部。智能压板状态采集器用于采集开关柜及汇控柜内部压板传感器的投退状态，并上送至智能压板控制器。通信管理单元用于收集各压板状态采集器数据，并上送至辅助设备监控系统。

（5）组合电器在线感知。变电站配置组合电器在线感知系统，由避雷器监测装置、泄漏电流及放电次数传感器、母线电压取样装置、SF6微水及密度监测装置、SF6微水及密度监测传感器、断路器机械特性监测装置、断路器机械特性监测传感器、断路器弹簧机构压力监测、隔离开关机械特性采集装置、局部放电监测装置、局部放电监测传感器等组成，实现对泄漏电流及动作次数、母线电压、SF6 微水及密度、断路器机械特性等数据的监测，并将相关数据通过IEC 61850 上送至辅助设备监控系统。
（6） 变压器在线感知。变电站配置变压器在线感知系统，由变压器免维护油色谱监测装置、铁芯接地电流监测装置、铁芯接地电流传感器、夹件接地电流传感器、变压器光纤测温传感器、免维护呼吸器、声学指纹分析监测、变压器局部放电监测等组成，实现变压器绝缘油特征气体含量、铁芯接地电流、夹件接地电流、变压器温度等数据的采集，实现声学指纹识别变压器绕组及铁芯运行状态变化，将数据进行分析诊断，将监测数据及诊断结果通过 IEC 61850上送至辅助设备监控系统。
变压器光纤测温传感器及免维护呼吸器采用内置方式部署方式，声学指纹采集装置采用就近部署方式，将传感器数据汇聚到装置后再进行信号上传。
（7）开关柜在线感知。变电站配置开关柜在线感知系统，由无线测温、非介入式测温传感器、局部放电在线感知、机械特性监测单元、断路器弹簧机构压力监测单元组成，实现开关柜温度、局部放电、机械特性、弹簧压力等数据的采集，并通过IEC 61850 上送至辅助设备监控系统。
（8） 智能直流控制系统。变电站配置智能直流控制系统，由站用电低电压系统泄漏电流监测系统及智能蓄电池监测系统组成，采用分散采集、就地控制和集成管理的网络架构，通过故障关联性分析，实现直流系统故障定位功能，以本地或远程一键操作的方式完成蓄电池自动核容、故障支路隔离。通过维修旁路组件，在不中断直流馈线回路供电的前提下，实现非开口式直流互感器、直流馈线开关等快速更换。监测数据采用IEC 61850 上送至辅助设备监控系统。
（9） 消防系统。变电站配置消防系统，由区域火灾报警控制器、固定灭火装置、消防专用传输单元及各类前端监测装置等构成。除独立固定灭火装置（其控制、反馈信号接入主设备监控系统）外，各类消防信息通过消防专用传输单元接入辅助设备监控系统，实现对变电站消防报警信息、固定灭火装置动作及状态信息的监控。
变电站区域火灾报警控制器作为变电站消防核心设备，统一接入手报、各类型传感探测器，实现火灾报警信息的站内集中监视。
（10） 安防系统。变电站配置安全防范系统（简称安防系统），控制室、二次设备室应配置门禁，高压室、GIS 室、电容器室等生产用房宜选择配置门禁；变电站大门入口宜选择配置门铃；变电站围墙应配置电子围栏；变电站大门入口应配置红外对射；控制室、二次设备室、高压室、GIS室、电容器室宜选择配置双鉴探测器。

安防信息采用IEC 61850送至辅助设备监控系统。

（11）环境监测系统。变电站配置环境监测系统，由各类传感器、控制箱、水泵、空调、风机、除湿机、暖通设备等构成，通过就地模块接入辅助设备监控系统，实现变电站环境参数监测及水泵、风机、空调等设备智能控制功能，并经环境监测主机采用IEC 61850将数据送至辅助设备监控系统。

传感器包括室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、水位传感器、水浸传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器等，控制箱包括水泵控制箱、风机控制箱。传感器应采用插拔式接插件连接。

变电站配置包括风速、风向、雨量、温湿度传感器各1个，安装于变电站主控楼顶层天面，若无天面，可安装于墙面，但应保证传感器高度超过建筑物最高点。室外温湿度传感器应配有标准辐射罩，保护传感器不受雨淋日晒和紫外线辐射，同时能正常感应周围环境温度和湿度。

变电站二次设备室、主控室、通信室等房间每30m2配置1个室内温湿度传感器，传感器应带温度显示功能，具备远传接口，采用壁挂式安装。变电站电缆沟每段配置1个水浸传感器，若电缆沟超过60m，则每60m配置1个水浸传感器。应选用合金或不锈钢材质的光电水浸传感器，通过电缆沟壁支架安装，安装位置靠近电缆沟底部。变电站室外设备区不具备自流排水条件时应建设集水井，集水井按排水量设计，井内设排水泵，排水泵采用升压排出方式排水。有水泵变电站配置1个水泵控制箱，就近安装于室内。

变电站每个集水井配置1个水位传感器，水位传感器应采用防锈蚀、防老化、防潮的材料，具有一定机械强度且不易变形。水位传感器（本体）应安装于水泵控制箱中，传感电缆投入集水井中监测水位。主变压器室、开关室、电容器室等应安装风机，风机应装设在室内上方，排风量满足室内设备运行对环境的要求。每个安装风机的生产用房配置1个风机控制箱，就近安装于室外。

变电站主控室、二次设备室、开关室（有继电保护装置）、预制舱应装设空调；空调宜布置在室内房间的角落，且出风口不得朝向设备；空调宜采用具有RS 485通信接口的空调，配置数量及型号满足设备对运行环境的温湿度要求。

变电站开关柜室等室内因气候或地理位置原因湿度较大的，应安装除湿机；除湿机应对称布置在高压开关柜中段位置；除湿设备数量及参数设置应满足设备对运行环境的要求。

寒冷地区变电站应安装专用的暖通设备；主控室、二次设备室、开关室（有继电保护装置）等房间应装设暖通设备；变电站生活及水泵房等室内应装设暖通设备。暖通设备具体功能包含空调开闭控制、工作模式（自动、制冷、制热、除湿、送风）切换及温度调节；风机启停控制及检修挂牌；水泵启停控制及检修挂牌；温度、湿度、风速、雨量、水位等传感器阈值告警配置，告警方式设置。

环境监测系统就地模块包括通用就地模块、RS 485就地模块两种。通用就地模块接入风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、雨量传感器、水浸传感器、水位传感器等模拟量信号，接入水泵控制箱、风机控制箱等数字信号，实现信号的远传，并通过开出接点实现对水泵和风机的遥控；RS 485就地模块接入空调数据并远传，采集空调运行信息并实现对空调的遥控。

（12）智能巡视系统。变电站配置智能巡视系统，主要由视频监控主机、视频专用硬盘、高清网络摄像机、防爆高清网络球型摄像机、可视对讲机机、车辆识别器、人脸识别摄像机、巡检主机、声音采集器等组成，实现变压器运行环境、分接开关、避雷器放电计数器、呼吸器、油位表、油温表、SF6压力表及其他表计的全面监视。

（13）作业现场安全管控系统。变电站配置作业现场安全管控系统，主要由作业管控服务器、作业管控工控机、运维台式机、智能运检工作站、AR辅助系统、人员考勤一体机、车辆识别一体机、道闸、人脸识别摄像机、室内智能定位基站、激光区域监护系统等构成。系统实现变电站内所有人员的精确定位，在变电站全景电子地图上准确实时显示所有人员及车辆，解决变电站作业人员误入危险区、走错间隔、设备巡视不到位等安全问题，有效消除生产运行、检修维护中安全隐患，提高运维效率及管理水平。

（14）智能标签系统。变电站配置智能标签系统，主要由智能标签文件、光纤连接链路表、光缆吊牌等组成。通过对变电站光纤回路的模型建立，对变电站SCD文件、标签制作的SPCD文件进行虚实对应，将连接完成的物理路径与SCD文件中虚回路相互对应，生成工程应用的标签文件、光纤连接链路表、光缆吊牌以及终端展示数据库文件。

智能巡视模块部署于IV区，支持B接口进行页面调用，可在智慧物联管控平台进行信息融合展示。

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2.3年，从江景房搬去了地下室……

来源：浙电e家

自唐宋以来，宁波就是我国重要的港口城市。海船外出与入境处，就在宁波三江口一带。三江口位于宁波中心城区，是海上丝绸之路的起点，也是大运河南端唯一的出海通道。

可以说，三江口在宁波人民心中有着无可取代的地位，它不仅是宁波的文化发源地，更是整个城市的商业中心，是真正的城市心脏。

1997年12月7日，110千伏大河变投运，为三江口核心区域提供电能。

兢兢业业“工作”了二十多年的大河变，如今却面临着许多问题：

宁波市政府规划在三江口核心滨水区建设新世界广场城市综合体，大河变外观老旧，影响整体美观度；

中心区域用电负荷逐年增长，大河变原有的设备规模无法满足用电需求，供电压力与日俱增。

基于上述情况，国网宁波供电公司决定将大河变“搬家”，从地上改为地下。

工程于2017年12月动工，计划于今年6月正式投产。新的变电站为全地下布置变电站，深度约20米，共分为3层，总建筑面积达7279平方米，计划容纳4台50兆伏安主变压器。

地下变电站的上方地面空间，将建成绿地公园，计划种植草皮及一些常绿低矮灌木。

那么，如何将变压器运送到地下？

变电站一侧开辟了吊物孔，便于吊机将主变压器从吊物孔吊入，再利用工具横向平移，将变压器安装到位。为了方便后续的更换及维修，供电公司还特意设计了用混凝土预制盖板封堵吊物孔，并做防水处理，覆土后绿化，一旦有需要，可以随时移除绿化、拿掉盖板，便利且美观。

关于防水防涝

宁波位于沿海，每年受台风影响严重，且大河变临近三江口，容易遭受洪涝灾害，变电站又处在地下，一旦进水，后果严重。

为此，供电公司经过多方查证，了解到宁波防汛设施是按百年和千年一遇的防洪标准设置的，道路对防洪排涝要求较高，设施也齐全，变电站只要在此基础上额外标高，高于三江口历年最高水位300毫米以上，就能满足防洪防涝要求。

关于防火

地下变电站空间封闭，防火措施尤其重要。变电站每层分别设置两个防火分区，每个出入口均设有防烟楼梯间并设置明显标志。

由于变电站为无人值班变电站，故采用自动化全站报警方式，一旦发现火灾，主控制器能通过站内智能辅助控制系统，联动站内风机与空调，同时实现信号远传。

且站内配备了消防给水系统、室内消火栓系统及主变气体灭火系统等，满足各类灭火需要。

内在核心全面升级

按智能化变电站设计，新大河变配置多种智能监测单元。

站内的自动化系统可对变电站全景数据采集、处理、监视、测量、控制、运行管理等综合性的自动化功能。

变电站中安装的暂态选线装置，能够为调控人员处理单相接地故障提供准确信息，准确率可达90%以上，减少停电接地拉路次数，缩短故障处理时间，将传统的单相接地故障拉路处理时间由1小时之内，缩短为1分钟。

此外，新变电站还配备了全国首台油色谱在线监测装置和浙江首台植物油变压器，摈弃传统的矿物油，采用从大豆、油菜籽等植物种子中提取的天然酯绝缘油作为绝缘和冷却介质，不仅具有绿色、无污染、可自然降解的环保优势，还具备高闪点、不易爆的消防优势。

看完大河变电站的整体设计规划，是不是忍不住为供电人员的巧思啧啧称奇？

除去大河变，国网宁波供电公司500千伏甬港变220千伏送出工程等重点工程也正在紧锣密鼓建设中，虽然此次疫情给工程建设造成了一定影响，但国网宁波供电公司本着“做细、做实、做优”原则，各项电网基建工程稳步开展，确保按期完成任务目标。

让我们共同期待，一个更加璀璨繁荣的新宁波！

3.总线系统在中央空调的应用

一、产品简介

NHR系列智能显示控制仪表是经过多年开发制造经验而设计生产，集诸多全新功能于一身的新一代智能显示控制仪表。针对现场温度、压力、液位、速度、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。

二、工作原理及解决办法

对于化纤生产来说，Q/A空调系统是影响品质的关键因素，智能控制系统是由中央管理站、各种NHR显示控制仪表及各类传感器、执行机构组成的，完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。

监控系统结构简介

1、提供中央整体机电设备情况显示屏监察，对机电设备故障能作出即时察觉及分析。

2、通过现场总线型计算机多串口网络监控系统充分控制厂房，减少因网络故障而影响运作，达到智能分散管理效果。

3、NHR显示控制仪表完全独立操作，完善了手动/自动开关控制，包括所需的控制器及阀门。使用方便、节能降耗、减少故障率。

·温度控制。

·湿度控制。

·新风、回风、排风的控制。

·制冷器的防冻监控。

·过滤器压差的状态监测。

三、仪表选型

（1）侧吹风压力、温度、湿度控制子站

NHR-7310A智能调节器 ，4～20mA输出控制调节。

调节器测量室内风压与设定风压相比较，控制送风变频器，使其偏差为允许范围。

调试方式：手动自整定

手动自整定方法是先用手动方式调节，等手动调节基本稳定后，再在手动状态下启动自整定，这样仪表的输出值将限制在当前手动值＋10%及－10%的范围而不是定义的范围，从而避免了生产现场不允许的变频器大幅度变化现象。

模块0电流输出4～20mA、模块2开关量报警输出、模块D1通讯口

在使用过程中NHR调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了手动自整定。由于自整定执行时采用位式调节，其输出将定位在由参数定义的位置。在一些输出不允许大幅度变化的场合，如某些执行器变频器、调节阀的场合，常规的自整定并不适宜。

（2）新风、排风、回风开度控制

NHR-7300C智能调节器，4～20mA输出控制调节。

调节器测量阀门反馈值与设定阀门开度相比较，去控制风门开度。

调试方式：用出厂初始值，无需自整定，阀门缓慢开启。

（3）温度、湿度、露点、风压、过滤差压、设备电流量、电压量测量

NHR5100显示报警仪，测量温度PT100、4～20mA标准信号。

NHR-5710 八路显示报警仪。

在上位监控微机上显示中央空调的整个工作状态，如工艺流程图、动画构件、空气流动块、过程参数、安纽设置。

根据检测点的数量每50台用一个串口设备通讯，开关量单独通讯，提供通讯速度。

（1）显示：运行画面显示、变频启动、管道内气体流动、室内温度、室外温度、湿度、送风温度、阀门开度、变频器频率、水泵运行状态。

（2）操作：用户可对调节器参数设置；手动、自动、程序表起动、暂停、停止；用户可用鼠标点击安纽开关，手动－起－停送风、水泵。（3）报警：变频器、温度、湿度、风压发生异常报警时，相应的显示会发生闪烁及声音报警点击消除；同时选择各类报警并记录报表；提供打印功能。

四、系统运行结果

中央空调长时间投入运转，在中央空调系统中的大量的水泵、风机，用电量占空调总用电量的30%~40%，采用智能调节器控制温度，实现了变频节能技术对空调循环水系统的水泵（冷冻、冷却）进行节能控制，节能率通常在20%~50%之间，提高设备效率。

该系统在化纤厂房内安装调试投入运行，并通过验收。系统投入运行一年来，性能稳定、可靠。系统采用总线式的分布结构，设立现场控制器，所有检测设备及电机均直接在各自的现场控制器上，并由总线连接构成系统，降低了系统成本，并且现场施工也变得极为简单。受到客户的好评。

4.案例解析｜兰州某Ⅲ价轮状病毒疫苗生产车间的暖通系统设计

兰州生物制品研究所有限责任公司 牛勇

轮状病毒（Rotavirus，简称 RV）属于呼肠孤病毒科，是导致婴幼儿腹泻的主要病原体之一，轮状病毒感染性腹泻也是婴幼儿急诊和死亡（除呼吸道感染之外）的第二位病因。轮状病毒疫苗是预防轮状病毒肠炎，主要接种对象为 2 月龄至 3 岁儿童。

工程概况

本项目是国内首个满足 GMP 规范要求、年产 500万人份Ⅲ价轮状病毒疫苗生产车间，项目位于甘肃省兰州市，属于医药工业洁净生产厂房，丙类建筑，防火等级一级，总建筑面积 17912.63㎡，总高 23.95 m，地上三层，地下一层，地上层高 7.5 m，地下层高 6 m，其中地下一层为设备公用机房，一层为分包装区，二层为原液区，三层为培养基区，生产区通过洁净空调系统达到无尘、无菌条件，非生产区以舒适性空调为主，项目荣获 2019 年上海市“申安杯”优质安装工程奖。

空调设计参数
（1）室外设计参数

根据文献，室外设计参数如下选取：
夏季空调：室外计算干球温度 31.2 ℃，室外计算湿球温度 20.1 ℃。冬季空调：室外计算干球温度-11.5 ℃，室外计算相对湿度 54%。夏季通风计算干球温度：26.5 ℃，冬季通风计算干球温度：-5.3 ℃。大气压：冬季 851.5 hPa，夏季 843.2 hPa。

（2）室内设计参数

表 1 为净化空调室内设计参数及主要数据表：

舒适性空调设计参数及主要数据如表 2 所示：

洁净室尘埃粒子控制要求如表 3 所示：

空调系统设计

（1）洁净空调

本项目共设计 15 套净化空调系统，净化空调系统分别为：一层西林瓶清洗灭菌轧盖（D 级）、一层上料间及清洗灭菌区（C 级）、一层配液分装（B+A 级）。二层细胞区（C 级）、二层细胞传递区（C 级），二层病毒培养区 1（C 级）、二层病毒培养区 2（C 级）、二层病毒培养区 3（C 级）、二层清洗灭菌区（D 级）、二层灭菌后及洁净走廊（C 级）、二层细胞培养区（C 级）。三层配液区（D 级）、三层除菌过滤（C 级）、三层中间品检定区（C级）、三层清洗灭菌区（D 级）。

1）空气处理流程

新风经初效（G4）过滤后（冬季电预热）与回风（有毒区空调无回风）混合，经中效（M6）过滤，夏季降温、除湿（冬季加热加湿）再热后，经高中效（F8）、高效过滤器（H13）过滤后送入室内。空调系统采用臭氧消毒。

2）气流形式

①B、C、D 级洁净区气流组织设计为非单向流，其气流组织为高效过滤器顶部送风，下侧回风的方式（图 1）。

②洁净区 A 级气流组织设计为单向流 ，采用FFU风机过滤单元（或设备自带层流）顶部均匀送风，风速为 0.36~0.54 m/s，回风经夹墙进入静压箱后经FFU 风机过滤单元（或循环风机）再次顶送，如此循环（图 2）。

（2）特殊温度要求房间空调

①本车间孵房（36~38 ℃、33~35 ℃、30~35 ℃）、烘房（房间温度 40~50 ℃）、恒温融化间（20~28 ℃）等高温房间，设置热风循环中效风机箱，采用无极可控硅电加热，设置无风保护、过热保护措施。其中孵房温度控制精度±0.5 ℃，为保证送风精度及温度均衡性，孵房采用孔板送风（图 3），房间门口处设置温度显示及启停装置触摸屏。

②细胞区冰箱间、有毒区毒种库、冻融间等热负荷大的房间，除正常的洁净送排风以外，还单独设置常年运行的直接蒸发式洁净空调机组为房间降温。

③洁净冷库（2~8 ℃），采用直接蒸发式低温洁净空调机组送风，冷媒为 -6/-1 ℃，表冷盘管一用一备，交替融霜运行，室外机放置在屋面。

（3）控制区空调

本项目共设计 4 套控制区空调，分别为：一层更衣、一层外包区、二层 CNC 走廊、三层 CNC 走廊。

空气处理流程如下：新风（冬季预热）与回风混合，经粗效（G4）、中效（M6）过滤，夏季降温、除湿（冬季加热加湿）再热后，经高中效过滤器（F8）过滤后送入室内，气流组织为上送上回。

（4）舒适性空调及其他

①办公室、检定区设置舒适性空调系统，采用四管制风机盘管加新风系统，为房间降温及供暖。

②配电间、制水间冬夏均需降温，设计变频多联VRV 机组，室外机放屋面。

③冷库进出入口、物流中转厅入口处设风幕机，阻隔外界空气，保证温度均衡性。

空调冷、热源及水系统

（1）空调冷、热源

①夏季空调采用7/12℃冷冻水制冷，空调总冷量2640kW，其中净化空调冷量2023kW，舒适性空调总冷量617kW，选用两台1448kW 螺杆式冷水机组，定频、变频各一台，流量249㎥/h，冷源由车间冷冻机房提供。

②冬季空调采用60/50℃热水加热 ，加热量2094kW。新风预热采用无极可控硅电加热，加热量为998kW。夏季除湿后再热量680.2kW，热源由车间热力站汽水换热机组提供。

③B 级区净化空调采用 0.3 MPa 纯蒸汽加湿，加湿量 323 kg/h，由制水间纯蒸汽发生器提供。其他区域空调采用 0.3 MPa工业干蒸汽加湿，加湿量1440 kg/h，由热力站提供。

④冷却水由屋面两台热镀锌横流式低噪音开式冷却塔提供，湿球温度20.1 ℃，进出水温度 30/35 ℃，流量350㎥/h。

（2）空调水系统

①冷冻水、热水系统采用一次泵变流量闭式系统，四管制设计，设置三台变频水泵（两用一备），一套全自动软水机组，补水罐定压补水。空调运行时，根据冷热负荷变化，调节表冷、加热管道阀门开度，引起供回水压差变化，根据压差调节冷、热水机组及水泵变频器频率，以此来进行冷、热源流量控制，保证送风温度。

②冷却水系统选用三台变频循环水泵（两用一备），采用广谱水处理器，保证水质。

通风设计

①根据卫生部《人间传染的病原微生物名录》，轮状病毒危害级别为 3 类，生物安全等级为 BSL-2 级，病毒操作区空调无回风，空调排风采用模块化袋进袋出高效过滤器过滤后排放。无毒区空调排风采用中效过滤器排风箱排出。

②卫生间设机械排风系统，气流组织为上排，自然进风，换气次数为 12 次 /h。

③配电室、热力站、制水站、柴油发电机房等设机械进、排风机组，气流组织为上送上排，换气次数为 12次 /h。

④二氧化碳气瓶间设机械排风，气流组织为上排，换气次数为 12 次 /h。

⑤水泵房设机械进、排风机组，气流组织为上送上排，换气次数为 6 次 /h。

⑥每层设备夹层内设机械排风，机械气流组织为侧送侧排，换气次数为 1 次 /h。

⑦冷冻机房设机械事故排风机，兼顾平时通风功能，换气次数≥12 次 /h，根据放散物的种类，设置配套的自动检测报警控制系统与事故风机联锁。

空调控制

空调系统采用 PLC 进行控制，根据生产环境的要求，配合不同的传感器、执行器、传输线路完成各种控制逻辑，自动调节房间温湿度、风量、压差、送排风机连锁启停控制等，使之达到理想运行状态，避免出现过冷或过热现象，实现经济运行。树上鸟教育暖通设计在线教学杜老师。

（1）风量控制

空调机组采用变频风机，全年定风量运行，随过滤器逐渐堵塞阻力增大，会影响总送风量变化，在送风主管设置多点风速测片，计算空调总送风量，监测风管风量变化，调节、控制送风机频率，从而保证送风量稳定。

（2）压差控制

本项目洁净区严格按GMP要求设计，根据房间的生产功能，洁净区与非洁净区之间、相邻不同级别房间之间的压差不小于10Pa，室内正压值设计为10～45Pa，病毒区与非病毒区保持相对负压，房间设置带现场显示和远传功能的压差表，监测房间压差。B、C、D级洁净空调系统送回风支管采用压力无关型定、变风量阀, 非核心房间定送定回，核心房间定送变回，设计时每 10 Pa 压差，按1次换气次数计算风量差,核心房间压力控制信号做延时处理，避免因短暂开门造成房间压力波动，保证房间压力梯度稳定。另外，在空调系统送排风初、中、高效过滤器上，设置压差开关监测过滤器阻力（报警值为初阻力的2倍），为清洗及更换过滤器提供依据。

（3）温湿度控制

空调系统的新、送、回风管设置温湿度传感器监测温湿度，与表冷、加热、加湿调节阀进行连锁控制。在每个空调系统中选 2-3 个关键房间进行温湿度监测，通过回风管上温湿度传感器反馈信号调节控制空调机组冷热媒流量或温度，实现送风温湿度的自动控制，保证房间温湿度恒定。

（4）消毒控制

洁净空调消毒时，关闭新风电动阀、排风机、消毒排风机及电动阀，开启送风机、回风电动阀及臭氧发生器，在空调机组回风段加入消毒剂，送入房间（浓度不低于 20 mg/㎥）进行循环消毒。消毒完成后，关闭回风电动阀，开启新风电动阀、送风机、排风机，排出残余消毒气体后，经臭氧浓度传感器检测合格（浓度低于0.16 mg/㎥）后，系统恢复正常运行。

（5）环境监测

洁净室内设置悬浮粒子传感器和微生物采集系统，对区域内的悬浮粒子数进行静态和动态监测，微生物进行动态监测。对 A 级、B 级关键操作区域内的悬浮粒子数进行动态连续监测。掌握生产过程中环境状况，确保空气质量合格。

防排烟系统

①自然排烟系统。长度超过 40 m 的疏散走廊、地上面积超过 300 ㎡的房间，经常有人停留或可燃物较多，靠外墙上有可开启外窗，排烟窗可开启净面积不小于该房间建筑面积的 2%，且排烟窗距房间最远点的水平距离不超过 30 m，采用自然排烟。

②不满足自然排烟条件的采用机械排烟。本车间划分了 36 个防烟分区，单个防烟分区面积不超过500㎡，防烟分区不跨越防火分区。设有 4 套机械排烟系统，3 套机械补风系统。每个防烟分区内设板式排烟口，排烟口与排烟风机联锁，当任一板式排烟口开启时所对应的排烟风机自动开启。

③担负两个及以上防烟分区的排烟系统，排烟量按照最大防烟分区面积每平米 120㎥/h 计算。

④不满足自然补风的区域设机械补风，补风量按不小于防烟分区排烟量的 50%设计计算。

结束语

随着我国医药工业的不断发展，药品法规制度要求也日趋严格，医药洁净工业生产厂房建设标准也在不断提升，空调系统设计不仅要满足国家及地方规范，还要结合产品特点进行设计。质量源于设计，医药洁净空调系统不但标准高、系统造价昂贵，而且还直接影响产品质量，因此在设计时要充分掌握用户需求，明确设计任务，理论与实际相结合，才能有好的设计图纸，保证产品质量，造福人类健康。

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