實(shí)驗室裝修改造丨蘇州仿生材料科學(xué)與工程中心

發(fā)布時間：

2025-03-25 13:34

蘇州仿生材料科學(xué)與工程中心由蘇州市人民政府和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州高等研究院于2021年合作共建。工程中心重點(diǎn)開展立足原始創(chuàng)新的仿生界面科學(xué)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究，致力于服務(wù)國家重大需求，聚焦先進(jìn)制造、新能源、新材料和生物健康等重大領(lǐng)域，強(qiáng)化戰(zhàn)略目標(biāo)導(dǎo)向，重點(diǎn)開展前沿引領(lǐng)、共性關(guān)鍵、現(xiàn)代工程及顛覆性技術(shù)研究開發(fā)和工程示范，著力增強(qiáng)自主創(chuàng)新及工程攻關(guān)能力，在戰(zhàn)略關(guān)鍵領(lǐng)域及卡脖子技術(shù)方面取得重大突破，建設(shè)新型“政府推動、定向教學(xué)、科研創(chuàng)新、技術(shù)轉(zhuǎn)化、金融助力、產(chǎn)業(yè)落地”的獨(dú)立聯(lián)合創(chuàng)新體系，打破制約創(chuàng)新發(fā)展的體制機(jī)制束縛，建設(shè)以成果轉(zhuǎn)化為目標(biāo)的工業(yè)技術(shù)研究中心，力爭建成長三角創(chuàng)新中心的重要組成、具有國際影響力的高水平研究基地及未來產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和引領(lǐng)示范中心。

△項目坐落于全球最大納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)綜合社區(qū)

蘇州納米城

項目地點(diǎn)丨蘇州

改造面積丨3932 ㎡

項目年份丨2023年

承建單位丨南京拓展科技有限公司

南京拓展科技有限公司承建的DK20110016地塊（仿生材料科學(xué)與工程）CN28幢實(shí)驗室項目，主要針對高分子仿生材料科學(xué)與工程的研究。其中一層主要為膜材料分子制造的中試凈化車間，二至四層主要為相關(guān)裝配實(shí)驗室和材料性能檢測評價實(shí)驗區(qū)及預(yù)留區(qū)，五層為微生物質(zhì)檢相關(guān)實(shí)驗室以及特殊工藝高精密材料生產(chǎn)工藝車間，南京拓展科技要對齊內(nèi)部進(jìn)行裝修改造。

秉持專業(yè)精神與嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，我司為該項目制定了一系列全面優(yōu)化方案。涵蓋五層中試區(qū)域、酶交聯(lián)涂膜間暖通系統(tǒng)優(yōu)化，五層凈化區(qū)域房間壓差與紫外燈自動控制升級，三層四層新風(fēng)排風(fēng)機(jī)組及一層潔凈區(qū)域暖通系統(tǒng)優(yōu)化，同時涉及能源管理系統(tǒng)增效、實(shí)驗室排水管道優(yōu)化以及墻面與頂面彩鋼板換新等多方面內(nèi)容，旨在為實(shí)驗室打造更科學(xué)、高效、安全的科研環(huán)境，有力推動相關(guān)科研工作的高質(zhì)量開展。

△電氣裝配實(shí)驗室

暖通系統(tǒng)優(yōu)化方案

本項目暖通系統(tǒng)優(yōu)化涵蓋五層中試區(qū)域、酶交聯(lián)涂膜間，三層四層新風(fēng)排風(fēng)機(jī)組及一層潔凈區(qū)域。

五層中試車間在改造前采用新風(fēng)預(yù)冷段 + 轉(zhuǎn)輪除濕模式，然而，轉(zhuǎn)輪除濕存在耗能巨大的弊端，不利于長期運(yùn)營成本控制。對此，我司提出極具針對性的優(yōu)化方案：為中試車間空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立配備低溫冷凍水空調(diào)系統(tǒng)（2°C 出水），考慮到再熱量較大，推薦采用四管制空調(diào)以實(shí)現(xiàn)有效降溫除濕，將室內(nèi)溫濕度精準(zhǔn)控制在25℃，35-40%。經(jīng)此優(yōu)化，可直接取消預(yù)冷段與轉(zhuǎn)輪段，這一舉措能大幅削減運(yùn)行能耗。據(jù)測算，本項目轉(zhuǎn)輪段裝機(jī)在夏天及過渡季節(jié)運(yùn)行時，功率通常達(dá)六七十千瓦。取消后節(jié)能效果極為顯著，預(yù)計每年可節(jié)約能耗成本10萬元，初投資方面也能節(jié)約10萬元。在保障功能需求的同時，實(shí)現(xiàn)全方位的成本把控與資源優(yōu)化配置。

△制膜實(shí)驗室

酶交聯(lián)涂膜間作為低濕且濕度精度要求較高（可調(diào)節(jié)）的實(shí)驗室，對冷熱源溫度波動度有著嚴(yán)苛要求，常規(guī)精度需達(dá) ±0.2°C，同時還需具備常年穩(wěn)定的供冷供熱功能。但改造前大樓冷熱源難以滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。我司經(jīng)深入研究與規(guī)劃，建議采用變頻機(jī)組搭配四管制空調(diào)，并設(shè)置緩沖水箱，通過增加板換進(jìn)一步保障冷熱水波動度，從而確保冷水、熱水水溫波動控制在 ±0.2°C 以內(nèi)。在濕度設(shè)計上按照 ±1%、溫度按照 ±0.05°C 精心打造，選用電熱式加濕器并配置熱水箱，借助可控硅線性調(diào)節(jié)及純水供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加濕。此外，采用帶熱回收系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)，有效提升節(jié)能效果。在盤管設(shè)計方面，涵蓋預(yù)冷、一級表冷二級表冷、再熱盤管以及末端 SSR 等溫控環(huán)節(jié)，全方位保證溫濕度波動度始終處于設(shè)計要求的精準(zhǔn)范圍內(nèi)。從設(shè)備選型到系統(tǒng)設(shè)計，每一步都充分考量實(shí)驗室特殊需求最大程度保障實(shí)驗順利開展并降低運(yùn)營成本。

△涂膜間

一層制膜實(shí)驗室目前分為五個空調(diào)系統(tǒng)，增加了主設(shè)備造價，水系統(tǒng)閥門造價，自控造價，以及后期維護(hù)費(fèi)用，可合并為南北兩個空調(diào)系統(tǒng)，提供足夠送風(fēng)量至原JK-1-1、JK-1-2、JK-1-3空調(diào)區(qū)域，保證溫濕度要求。同時，JK-1-1、JK-1-2、JK-1-3空調(diào)區(qū)域內(nèi)散熱量較大，可優(yōu)化為常年制冷的工況。優(yōu)化后可降低工程造價，減少維護(hù)費(fèi)用，降低故障率。

△ 優(yōu)化后如圖

自控系統(tǒng)優(yōu)化方案

當(dāng)前五層實(shí)驗室壓差控制依賴夾層手動閥門調(diào)節(jié)，存在調(diào)節(jié)滯后、易紊亂等問題，需專業(yè)人員長期維護(hù)。為保障壓差梯度穩(wěn)定，建議在現(xiàn)有壓差監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)變風(fēng)量電動調(diào)節(jié)閥，接入自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)控。通過實(shí)時監(jiān)測各區(qū)域壓差數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)閥門開度，確保緩沖區(qū)、核心區(qū)及設(shè)備間壓差梯度符合設(shè)計要求，減少人工干預(yù)，提升控制精度與可靠性。

△ 裝配實(shí)驗室

五層實(shí)驗室紫外燈現(xiàn)采用就地手動開關(guān)控制，存在誤操作風(fēng)險且缺乏消毒狀態(tài)提醒。優(yōu)化方案將紫外燈控制接入自控系統(tǒng)，在實(shí)驗室入口處配置專用觸摸屏，實(shí)現(xiàn)集中啟停控制與狀態(tài)監(jiān)控。系統(tǒng)增設(shè)以下功能：

·權(quán)限管理：通過分級操作權(quán)限（如管理員、操作員）避免誤觸發(fā)；

·消毒警示：紫外燈啟動后，觸摸屏畫面實(shí)時閃爍提醒，警示人員勿入；

·操作追溯：記錄消毒時間、操作人員等數(shù)據(jù)，便于審計管理。

新風(fēng)排風(fēng)機(jī)組優(yōu)化方案

關(guān)于三層、四層新風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案，經(jīng)專業(yè)測算，原設(shè)計采用的熱回收式送排風(fēng)一體機(jī)存在造價過高問題。為切實(shí)控制建設(shè)成本，我司建議將一體機(jī)拆分重構(gòu)為分體式熱交換器+排風(fēng)機(jī)+空調(diào)箱組合系統(tǒng)。該優(yōu)化方案在完全實(shí)現(xiàn)原有通風(fēng)熱回收功能的前提下，通過設(shè)備選型重組可降低采購成本近20萬元，且系統(tǒng)運(yùn)行效能不受影響。采用分體式解決方案既能滿足技術(shù)規(guī)范要求，又能顯著提升項目經(jīng)濟(jì)性。

△ 優(yōu)化后的空氣處理流程

能源管理系統(tǒng)優(yōu)化方案

針對實(shí)驗室用電計量系統(tǒng)，建議將原設(shè)計分散配置的多功能電表與能源管理系統(tǒng)進(jìn)行整合重構(gòu)。通過取消冗余的能量計、流量計及實(shí)驗室分項電表，改以"總-分"式配電監(jiān)測架構(gòu)，既能實(shí)現(xiàn)樓層用電能耗的精細(xì)化管控，又可大幅降低設(shè)備采購與運(yùn)維成本。經(jīng)測算，采用分層分區(qū)集中計量模式后，全樓電表數(shù)量可減少約40%，預(yù)估節(jié)省造價三十萬元，同時仍可滿足重點(diǎn)區(qū)域設(shè)備用電獨(dú)立監(jiān)測、實(shí)驗室整體能耗統(tǒng)計及暖通空調(diào)系統(tǒng)專項計量等核心需求。

△ 檢測室

具體實(shí)施方案如下：一層生產(chǎn)車間按設(shè)備集群配置總配電箱電表，實(shí)驗室暖通空調(diào)獨(dú)立設(shè)總表計量；二至四層實(shí)驗室取消單間電表，改為每層實(shí)驗室總配電箱+空調(diào)總箱雙計量體系；五層采用生產(chǎn)車間分項計量與實(shí)驗室整體計量相結(jié)合模式，同時單獨(dú)監(jiān)測空調(diào)用電。該方案通過化零為整的集約化設(shè)計，在確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集完整性的前提下，顯著降低初期設(shè)備投入與后期線路維護(hù)復(fù)雜度，系統(tǒng)性提升項目經(jīng)濟(jì)性。

除此之外，我們還對實(shí)驗室排水管道、墻面及頂面彩鋼板材料進(jìn)行優(yōu)化，在滿足實(shí)驗室性能要求的情況下，大幅降低造價，實(shí)現(xiàn)高性價比。