【摘要】結合實(shí)際工程，介紹了潔凈空調設計過(guò)程，通過(guò)潔凈度要求確定風(fēng)量，根據室內參數要求確定空氣處理方案，利用焓濕圖計算相關(guān)技術(shù)參數及設備的選型等內容。 
　　【關(guān)鍵詞】低濕度；凈化空調；空調系統設計；潔凈室 
　　0.引言 
　　廈門(mén)艾德航空工業(yè)園麥科特傳感器件有限公司于2003年在廈門(mén)成立，是英國Meggitt集團下屬的電子事業(yè)部設立的獨資子公司，公司主要制造高精密傳感器和控制器零部件以及其它電子元器件。生產(chǎn)廠(chǎng)房坐落在湖里區高崎南五路艾德工業(yè)園內。 
　　1.項目概況 
　　本項目潔凈室設在廠(chǎng)房二層內區，廠(chǎng)房二層層高為5.8m，其中潔凈室面積905?，人員更衣室面積為48?，潔凈室四周及頂板均采用50mm厚內夾巖棉板的彩鋼板，地板采用環(huán)氧自流平地面，潔凈車(chē)間凈高3m，上班人員共185人，人員更完潔凈服后通過(guò)風(fēng)淋通道進(jìn)入潔凈室，潔凈室物料通過(guò)帶氣閘傳遞窗進(jìn)出。 
　　2.設計參數 
　　2.1室外設計主要參數 
　　夏季空調室外計算干球溫度：33.4℃，濕球溫度：27.6℃。 
　　冬季空調室外計算干球溫度：6℃，相對濕度：73%。 
　　2.2室內設計參數要求如下表1所示： 
　　表1 
　　3.室內熱濕負荷 
　　本項目潔凈區的夏季計算得熱量主要由內圍護結構傳入的熱量、人體散熱量、照明和室內工藝設備的散熱量構成；濕負荷主要是工作人員散濕量；由于潔凈室工作時(shí)間、人員數量固定，設備和照明全天使用，以上冷負荷和濕負荷均可采用穩定傳熱方法計算確定，經(jīng)計算，潔凈區域的夏季余熱為210kw，余濕為27.85kg/h,其中余濕按輕勞動(dòng)考慮，群集系數取0.9。由于潔凈區在內區，設備、照明及人員的發(fā)熱及散濕在冬季均作為有利因素來(lái)考慮，潔凈區的冬季加熱量和加濕量主要考慮室外新風(fēng)部分。 
　　4.潔凈空調系統設計 
　　4.1空調系統確定 
　　考慮到潔凈區主要是一個(gè)潔凈度等級為8級潔凈車(chē)間和一個(gè)9級的更衣室，雖潔凈度等級和溫室度要求不同，由于更衣室面積小，與潔凈室設計共用一套空調系統，空氣凈化采用三級過(guò)濾方式，粗效和中效過(guò)濾器設置在空調箱體內，用于保護設置在潔凈區吊頂內的高效過(guò)濾器。 
　　4.2氣流組織及潔凈室壓差控制 
　　由于潔凈室為大開(kāi)間區域，結合工藝布置要求，四周無(wú)法采用側壁下部設百葉回風(fēng)口，只能采用吊頂百葉回風(fēng)的方式，車(chē)間內有兩排柱子，利用柱子外包彩鋼板形成回風(fēng)柱，包柱彩鋼板壁面四周下部距地150mm高均設雙層百葉回風(fēng)口，潔凈室采用的是頂送，兩側頂回，中間局部下回的氣流組織，更衣間采用頂送頂回的氣流組織，整個(gè)潔凈區的送風(fēng)口布置盡量均勻，不出現送風(fēng)死角，并盡量讓室內的發(fā)塵區域處在氣流的回流區，通過(guò)三級過(guò)濾后的潔凈空氣來(lái)稀釋室內空氣，從而達到潔凈度等級要求；為了有效保證潔凈度，潔凈室與周?chē)目臻g必須維持一定的壓差，不同等級的潔凈室及潔凈區與非潔凈區之間維持5Pa壓差，潔凈區與室外的壓差為10Pa。更衣間和潔凈室與室外的壓差分別?。?0Pa，15Pa。潔凈室圍護結構采用巖棉彩鋼板通過(guò)陰陽(yáng)角拼接，縫隙用玻璃膠密封，潔凈室的門(mén)四周均帶密封條，關(guān)閉時(shí)通過(guò)室內正壓受力密封，因此圍護結構密性好，維持壓差所需的風(fēng)量，可按每5Pa壓差取1次/h換氣計算確定，并且在潔凈室與更衣間及更衣間與非潔凈區通過(guò)設單向型余壓閥來(lái)調節壓差。 

　　4.3送風(fēng)量和新風(fēng)量確定 
　　4.3.1送風(fēng)量的計算 
　　根據潔凈室和更衣間要求的潔凈度等級，以及本項目室內熱濕負荷較小，可按換氣次數法計算送風(fēng)量，潔凈室換氣次數取18次/h,更衣間換氣次數取15次/h，通過(guò)計算，空調系統總送風(fēng)量：51000m3/h。 
　　4.3.2新風(fēng)量的計算 
　　根據規范要求，新風(fēng)量應取下列大值： 
　?。?）室內排風(fēng)量和保持室內正壓所需的新風(fēng)量要求。 
　?。?）室內每人所需不小于40m3/h的新風(fēng)量要求。 
　　潔凈車(chē)間工藝排風(fēng)量為2000m3/h，維持正壓所需風(fēng)量8145m3/h，按滿(mǎn)足人員新風(fēng)要求所需的風(fēng)量為7400m3/h，通過(guò)比較，可確定新風(fēng)量取10145m3/h，大于總送風(fēng)量的10%，符合相關(guān)規范要求。 
　　4.4空氣處理方案的確定 
　　空氣處理過(guò)程：夏季是降溫除濕，冬季是加熱加濕，通過(guò)上述計算確定的夏季室內余熱余濕及風(fēng)量，由于潔凈室內空氣濕度要求較低，夏季新風(fēng)占的熱濕負荷比重大，為了滿(mǎn)足室內濕度要求，用低溫供水二次表冷除濕的方式來(lái)保證室內溫濕度的要求，經(jīng)過(guò)二次表冷后的空氣溫度很低，因此采用較節能的二次回風(fēng)方式來(lái)保證室內送風(fēng)溫度的要求，具體流程如下圖1所示： 
　　圖1空氣處理流程 
　　根據以上空氣處理流程，可確定空氣處理機組各組合段布置如下圖2所示： 
　　圖2空氣處理機組各組合段布置圖 
　　4.5 組合式空調機相關(guān)技術(shù)參數確定 
　　4.5.1新風(fēng)表冷器冷量計算 
　　根據上述空氣處理方案，新風(fēng)經(jīng)一級表冷處理到室內等溫點(diǎn)，根據下圖3用焓濕圖表示的空氣處理過(guò)程， L1點(diǎn)即新風(fēng)經(jīng)表冷處理后的狀態(tài)點(diǎn)（t=24℃與?=95%的交點(diǎn)），查焓濕圖 hL1=71.2kJ/kg，hW=89.3kJ/kg，新風(fēng)處理冷量： 
　　QX=ρGX(hW-hL1)=1.2×10145（89.3-71.2）/3600=61.2kw （1） 
　　式中GX為新風(fēng)量，單位：m3/h；ρ為空氣密度，本項目計算ρ值均取1.2kg/m3。 
　　4.5.2二級表冷器冷量的計算 
　　二級表冷器冷量的確定相對復雜一些，如下圖3所示，先確定一次回風(fēng)與新風(fēng)混合完經(jīng)二級表冷處理后的狀態(tài)點(diǎn)L2，根據室內余熱余濕，可確定出熱濕比： 
　　ε=Q/W=210×3600/27.85=27145.4 （2） 
　　式中Q為余熱，單位：kw；W為余濕，單位：kg/s； 
　　通過(guò)做室內狀態(tài)點(diǎn)N做ε線(xiàn)與?=95%的交點(diǎn)即為L(cháng)2點(diǎn)，查焓濕圖hL2=21.8kJ/kg，tL2=6.8℃；再確定二次回風(fēng)量，根據室內余熱，可確定送風(fēng)焓差： 
　　ΔhS=Q/1.2GS=210×3600/（51000×1.2)=12.4kJ/kg（3） 
　　式中GS為總送風(fēng)量，單位m3/h； 
　　二次回風(fēng)量可通過(guò)如下公式計算： 
　　ΔhS/（hN-hL2）=（GS- G2）/GS （4） 
　　式中G2為二次回風(fēng)量，單位m3/h；其中查焓濕圖hN=41.1kJ/kg 
　　求出G2=51000-12.4×51000/（41.1-21.8）=18233m3/h，經(jīng)二級表冷器處理的風(fēng)量如下公式計算： 
　　G1+GX=GS-G2=32767m3/h（5） 
　　式中G1為一次回風(fēng)量，新風(fēng)量GX已知，可得G1=22622m3/h,通過(guò)下式計算可求出新風(fēng)與一次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)的焓值： 
　?。╤C1-hN）/（hL1-hN）=GX/G1+GX) （6） 
　　hC1=41.2+10145×（71.2-41.1）/32767=50.5kJ/kg，根據下式，可求出二級表冷器的處理冷量： 
　　Q2=ρ(G1+GX)(hC1-hL2)=1.2×32767×（50.5-21.8）/3600=313kw（7） 
　　W:夏季室外空氣狀態(tài)點(diǎn)；N:室內空氣狀態(tài)點(diǎn)；L1:新風(fēng)經(jīng)表冷器處理后的狀態(tài)點(diǎn)；C1：新風(fēng)與一次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)；L2：新風(fēng)與一次回風(fēng)混合后經(jīng)二級表冷處理后的狀態(tài)點(diǎn)；C2：二次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)。 
　　圖3夏季空氣處理過(guò)程 
　　4.5.3冬季加熱量、加濕量計算 
　　由于廠(chǎng)房在潔凈室設計階段已投入使用，業(yè)主也考慮運行管理和設備投資方面的因素，經(jīng)業(yè)主認可冬季熱源采用電加熱，根據廠(chǎng)房潔凈室實(shí)際運行情況，潔凈室比工作人員上班時(shí)間提前半小時(shí)運行，考慮潔凈室夜間停運，室內空氣通過(guò)圍護結構散熱降溫，因此冬季加熱除要計算室外新風(fēng)部分加熱量外，還要預留室內空氣在半小時(shí)內加熱到冬季室內狀態(tài)點(diǎn)所需要的熱量，考慮計算方便，可根據下圖4表示冬季新風(fēng)處理過(guò)程來(lái)計算新風(fēng)部分的加熱加濕，下圖4焓濕圖不是新風(fēng)的真實(shí)處理過(guò)程，實(shí)際運行過(guò)程是新風(fēng)與回風(fēng)混合后再加熱加濕送入潔凈區，下圖4的冬季加熱量是等濕升溫過(guò)程，按如下顯熱計算公式確定電加熱器的加熱量: 
　　室外新風(fēng)加熱量： 
　　QXR=ρGXCP(tN-tX)=1.2×10145×1.01×（24-6）/3600=61.5kw（8） 
　　式中CP為定壓比熱，取 1.01kJ/(kg?K),室內空氣開(kāi)機后半小時(shí)加熱到冬季室內狀態(tài)點(diǎn)所需的熱量： 
　　QYR=ρGXCP(tN-tX)=1.2×2859×1.01×（24-6）/1800=34.7kw （9） 
　　總需加熱量： 
　　QR=QXR+QYR=61.5+34.7=96.2KW,根據下圖4，冬季新風(fēng)加濕是等溫加濕過(guò)程，加濕量計算如下： 
　　WX=ρGX(dN-dN1)=1.2×10145×(6.6-4.3)/1000=28kg/h （10） 
　　W:冬季室外空氣狀態(tài)點(diǎn)；N:室內空氣狀態(tài)點(diǎn)；N1:經(jīng)電加熱器加熱后的狀態(tài)點(diǎn)。 
　　圖4冬季新風(fēng)處理過(guò)程 
　　4.6空調機組設備選型 
　　本項目空調機組與冷水機組共同設置在廠(chǎng)房非潔凈區上方屋面的制冷機房?jì)?，送回風(fēng)管管路均較長(cháng)，主管最高風(fēng)速10.5m/s，考慮不小于10%的系統漏風(fēng)量，根據以上計算，所選風(fēng)機送風(fēng)量57000m3/h，風(fēng)壓1500Pa，通過(guò)設備廠(chǎng)家選型，考慮風(fēng)管冷損失及風(fēng)機的溫升，一級表冷器采用6排管，處理冷量為75kw，為了滿(mǎn)足室內設計參數要求，二級表冷器采用兩組6排管串聯(lián)，處理冷量為：365kw，每組冷凍水均設一進(jìn)一出分別引冷凍水，盤(pán)管內的冷凍水流向與管外要處理的空氣逆向，根據上圖3中的L2點(diǎn)，經(jīng)表冷器處理后的溫度要達到6.8℃，供回水溫度取5/10℃，并在冷凍水管路設置電動(dòng)二通閥；電加熱器加熱量為110KW，按每檔約37kw加熱量為一檔運行調節；加濕氣采用調節精度更高的電熱加濕，加濕量為31kg/h，加濕功率為21kw，加濕量可無(wú)極調節；粗中效均采用袋式過(guò)濾器，粗中效過(guò)濾器均采用無(wú)紡布，粗效過(guò)濾器初、終阻力為50Pa、100Pa，中效過(guò)濾器初、終阻力為100Pa、200Pa，考慮過(guò)濾器的更換及設備維護，在組合式空調箱的新風(fēng)段、中間段、風(fēng)機段和出風(fēng)段設檢修門(mén)，檢修門(mén)均設密封條，保證機組在運行過(guò)程中的密閉性，各檢修段內設照明燈。 
　　4.7制冷機房的設計 
　　本項目冷水供回水溫度為5/10℃，組合式空調箱需要冷量為440kw，考慮水路冷損失及水泵溫升，選擇制冷劑為R134a，雙機頭水冷螺桿機1臺，供回水溫度為5/10℃，制冷量為495kw，冷凍水泵和冷卻水泵各設置2臺，一用一備，選循環(huán)水量為150t/h方型直交流式冷卻塔1臺，供回水溫度為32/37℃，制冷主機、水泵、組合式空調箱均設置在屋面機房，冷卻塔設置在室外屋面。 
　　4.8消聲和隔振處理 
　　由于機房設置在屋面，制冷機房采用雙層120mm厚中間80mm厚的空氣層墻體，內貼50mm厚外包玻璃布的玻璃棉氈，用4mm厚孔徑為9mm，穿孔率20%的FC板壓面，屋頂為鋼屋面，屋面內貼100mm厚外包玻璃布的玻璃棉氈,距屋面500mm下再設金屬穿孔吸音吊頂板；主機、水泵均在400mm高混凝土基礎上再設阻尼彈簧隔振器，組合式空調箱在400mm高混凝土基礎上設二層SD橡膠隔振墊，兩層間墊厚度為6mm的鋼板，共86mm厚。通風(fēng)管路上，與空調箱連接風(fēng)管均設帆布軟接頭，送回風(fēng)管路均設消聲彎頭和阻抗型消聲器，二級消聲，末端高效送風(fēng)口均帶靜壓箱。 
　　5.結語(yǔ) 
　?。?）通過(guò)調試，潔凈室的溫度、濕度、潔凈度、正壓、噪聲均通過(guò)實(shí)測，滿(mǎn)足設計要求，現已竣工投入使用多年。在施工完調試過(guò)程中，滿(mǎn)足室內正壓要求情況下，用畢托管測出的新風(fēng)量比設計值偏大，通過(guò)檢查，發(fā)現主要原因是潔凈室吊頂上部風(fēng)管漏風(fēng)較嚴重，由于高效過(guò)濾器設置在末端，造成送風(fēng)管內靜壓大，風(fēng)管施工質(zhì)量不好引起，因此8級潔凈室考慮風(fēng)管漏風(fēng)量，建議要按中壓系統，工作壓力取大值來(lái)預留，對風(fēng)管施工驗收也應要求更高，建議風(fēng)管在制作過(guò)程，抽樣檢測管段的密封性。 
　?。?）到冬季較冷的月份，潔凈室運行管理人員反應，早晨開(kāi)機，半小時(shí)內無(wú)法達到室內設計溫度的要求，加熱偏慢，通過(guò)了解電加熱器的工作狀況，主要原因是設備廠(chǎng)家加熱器肋片間距較大，空氣與加熱器接觸面比較有限，同時(shí)設置三檔加熱，加熱器自控運行，信號反饋偏慢，通過(guò)調試，改自控模式，原三檔調節運行改為兩檔，因此建議潔凈空調冬季加熱有條件盡量采用蒸汽或高溫熱水盤(pán)管加熱，效果會(huì )比電加熱好，采用高品位電加熱也不節能。