实验室装修改造丨苏州仿生材料科学与工程中心
发布时间：
2025-03-25 13:34
苏州仿生材料科学与工程中心由苏州市人民政府和中国科学技术大学苏州高等研究院于2021年合作共建。工程中心重点开展立足原始创新的仿生界面科学产业化应用研究，致力于服务国家重大需求，聚焦先进制造、新能源、新材料和生物健康等重大领域，强化战略目标导向，重点开展前沿引领、共性关键、现代工程及颠覆性技术研究开发和工程示范，着力增强自主创新及工程攻关能力，在战略关键领域及卡脖子技术方面取得重大突破，建设新型“政府推动、定向教学、科研创新、技术转化、金融助力、产业落地”的独立联合创新体系，打破制约创新发展的体制机制束缚，建设以成果转化为目标的工业技术研究中心，力争建成长三角创新中心的重要组成、具有国际影响力的高水平研究基地及未来产业技术创新和引领示范中心。
△项目坐落于全球最大纳米技术应用产业综合社区
苏州纳米城
项目地点丨苏州
改造面积 丨3932 ㎡
项目年份 丨2023年
承建单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地块（仿生材料科学与工程）CN28幢实验室项目，主要针对高分子仿生材料科学与工程的研究。其中一层主要为膜材料分子制造的中试净化车间，二至四层主要为相关装配实验室和材料性能检测评价实验区及预留区，五层为微生物质检相关实验室以及特殊工艺高精密材料生产工艺车间，南京拓展科技要对齐内部进行装修改造。
秉持专业精神与严谨态度，我司为该项目制定了一系列全面优化方案。涵盖五层中试区域、酶交联涂膜间暖通系统优化，五层净化区域房间压差与紫外灯自动控制升级，三层四层新风排风机组及一层洁净区域暖通系统优化，同时涉及能源管理系统增效、实验室排水管道优化以及墙面与顶面彩钢板换新等多方面内容，旨在为实验室打造更科学、高效、安全的科研环境，有力推动相关科研工作的高质量开展。
△电气装配实验室
01
暖通系统优化方案
本项目暖通系统优化涵盖五层中试区域、酶交联涂膜间，三层四层新风排风机组及一层洁净区域。
五层中试车间在改造前采用新风预冷段 + 转轮除湿模式，然而，转轮除湿存在耗能巨大的弊端，不利于长期运营成本控制。对此，我司提出极具针对性的优化方案：为中试车间空调系统独立配备低温冷冻水空调系统（2°C 出水），考虑到再热量较大，推荐采用四管制空调以实现有效降温除湿，将室内温湿度精准控制在25℃，35-40%。经此优化，可直接取消预冷段与转轮段，这一举措能大幅削减运行能耗。据测算，本项目转轮段装机在夏天及过渡季节运行时，功率通常达六七十千瓦。取消后节能效果极为显著，预计每年可节约能耗成本10万元，初投资方面也能节约10万元。在保障功能需求的同时，实现全方位的成本把控与资源优化配置。
△制膜实验室
酶交联涂膜间作为低湿且湿度精度要求较高（可调节）的实验室，对冷热源温度波动度有着严苛要求，常规精度需达 ±0.2°C，同时还需具备常年稳定的供冷供热功能。但改造前大楼冷热源难以满足这一标准。我司经深入研究与规划，建议采用变频机组搭配四管制空调，并设置缓冲水箱，通过增加板换进一步保障冷热水波动度，从而确保冷水、热水水温波动控制在 ±0.2°C 以内。在湿度设计上按照 ±1%、温度按照 ±0.05°C 精心打造，选用电热式加湿器并配置热水箱，借助可控硅线性调节及纯水供应，实现精准加湿。此外，采用带热回收系统的转轮除湿技术，有效提升节能效果。在盘管设计方面，涵盖预冷、一级表冷二级表冷、再热盘管以及末端 SSR 等温控环节，全方位保证温湿度波动度始终处于设计要求的精准范围内。从设备选型到系统设计，每一步都充分考量实验室特殊需求最大程度保障实验顺利开展并降低运营成本。
△涂膜间
一层制膜实验室目前分为五个空调系统，增加了主设备造价，水系统阀门造价，自控造价，以及后期维护费用，可合并为南北两个空调系统，提供足够送风量至原JK-1-1、JK-1-2、JK-1-3空调区域，保证温湿度要求。同时，JK-1-1、JK-1-2、JK-1-3空调区域内散热量较大，可优化为常年制冷的工况。优化后可降低工程造价，减少维护费用，降低故障率。
△ 优化后如图
02
自控系统优化方案
当前五层实验室压差控制依赖夹层手动阀门调节，存在调节滞后、易紊乱等问题，需专业人员长期维护。为保障压差梯度稳定，建议在现有压差监测系统基础上增设变风量电动调节阀，接入自控系统实现动态调控。通过实时监测各区域压差数据，系统自动调节阀门开度，确保缓冲区、核心区及设备间压差梯度符合设计要求，减少人工干预，提升控制精度与可靠性。
△ 装配实验室
五层实验室紫外灯现采用就地手动开关控制，存在误操作风险且缺乏消毒状态提醒。优化方案将紫外灯控制接入自控系统，在实验室入口处配置专用触摸屏，实现集中启停控制与状态监控。系统增设以下功能：
·权限管理：通过分级操作权限（如管理员、操作员）避免误触发；
·消毒警示：紫外灯启动后，触摸屏画面实时闪烁提醒，警示人员勿入；
·操作追溯：记录消毒时间、操作人员等数据，便于审计管理。
03
新风排风机组优化方案
关于三层、四层新风排风系统优化方案，经专业测算，原设计采用的热回收式送排风一体机存在造价过高问题。为切实控制建设成本，我司建议将一体机拆分重构为分体式热交换器+排风机+空调箱组合系统。该优化方案在完全实现原有通风热回收功能的前提下，通过设备选型重组可降低采购成本近20万元，且系统运行效能不受影响。采用分体式解决方案既能满足技术规范要求，又能显著提升项目经济性。
△ 优化后的空气处理流程
04
能源管理系统优化方案
针对实验室用电计量系统，建议将原设计分散配置的多功能电表与能源管理系统进行整合重构。通过取消冗余的能量计、流量计及实验室分项电表，改以"总-分"式配电监测架构，既能实现楼层用电能耗的精细化管控，又可大幅降低设备采购与运维成本。经测算，采用分层分区集中计量模式后，全楼电表数量可减少约40%，预估节省造价三十万元，同时仍可满足重点区域设备用电独立监测、实验室整体能耗统计及暖通空调系统专项计量等核心需求。
△ 检测室
具体实施方案如下：一层生产车间按设备集群配置总配电箱电表，实验室暖通空调独立设总表计量；二至四层实验室取消单间电表，改为每层实验室总配电箱+空调总箱双计量体系；五层采用生产车间分项计量与实验室整体计量相结合模式，同时单独监测空调用电。该方案通过化零为整的集约化设计，在确保关键数据采集完整性的前提下，显著降低初期设备投入与后期线路维护复杂度，系统性提升项目经济性。
除此之外，我们还对实验室排水管道、墙面及顶面彩钢板材料进行优化，在满足实验室性能要求的情况下，大幅降低造价，实现高性价比。
△ 效果图
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