1 概況
本工程位于蘇州某工業園內,廠房共有二層,每層建筑面積約36500m2。潔凈廠房分階段完成,共分4期完成。本次工程為第二期,100級潔凈廠房約為2680m2,千級面積約為580m2,普通區域(testarea)面積為5000m2(廠房平面圖略)。
2 設計主要參數
設計主要參數見表1。
3 潔凈空調系統設計
3.1 潔凈冷負荷計算
夏季冷負荷包括:維護結構冷負荷、人員冷負荷、照明冷負荷、生產設備冷負荷、新風冷負荷、風管冷損、空調機組風機負荷等。經計算:100級區域冷負荷指標為880W/m2,1000級冷負荷指標:480W/m2。普通區域(testarea)冷負荷指標:600W/m2(普通區域放置測試設備,發熱量較大)。
3.2 100級、1000級潔凈房的空調方式潔凈房采用FHU+DCU+FFU的空調方式,潔凈房空調及氣流組織形式見圖1。
其中,FHU為新風機組(Freshairhandingu2nit),另外,新風機組對新風采取了初、中、高效過濾處理。新風機組包括:初效段,表冷段,中效段,加熱段(廠家有熱水系統,采用熱盤管),加濕段(廠家有蒸氣),高效段。其中,空氣清洗段廠家先要求預留,以后再增加新風機組擔負潔凈房的濕度控制,保持潔凈房的正壓和人員新風需求。該工程新風量取35000m3/h;
DCU為干表冷盤管(Drycoilunit),在每一個潔凈房內的回風夾墻中,都設置了干冷盤管。干冷盤管的主要作用是對潔凈房進行等濕降溫,所以,通過干盤管的冷凍水的溫度稍大于潔凈房的露點溫度,保證潔凈房空氣通過干冷盤管時不結露;
FFU為帶風機的高效過濾器(Fanfilterunit),FFU將潔凈房內的通過干冷盤管冷卻的回風,再與新風機組處理的新風混合后,通過FFU中的高效過濾器送到潔凈房中。該潔凈房地面采用1m高的導電高架地板,實現頂送底回的送風形式,進一步保證氣流的垂直度的層流送風形式。
該空調的方式其特點是:潔凈房的濕度采用集中控制的形式,控制簡單,便于控制管理。其次,采用干冷盤管的冷卻方式,節約空調機房的面積,特別適合大面積大冷負荷而空調機房面積較為緊張的潔凈房場所。同時,多組干冷盤管的形式有利室內溫度控制,尤其當室內各負荷不均勻時,更加有利。另外,在技術夾層,也不會有冷凝水產生,不易藏污、滋生細菌等。
但是,由于干冷盤管中所流動的冷凍水溫要求高于潔凈房的露點溫度,所以水溫偏高,降低了盤管的傳熱系數,及要求增加表冷盤管的傳熱面積,增加了初次投資成本。又因為,要求流入干冷盤管的冷凍水溫要高于潔凈房的露點溫度,而冷凍站提供的供水溫度為7℃,回水溫度12℃。所以必須采用二次水循環的形式。
該循環水系統形式有兩種:
(1)采用三通閥混合的形式;
(2)采用熱交換器的形式。
在分析兩種循環的形式特點后,最終采用了熱交換器的形式,進一步的確保系統穩定可靠。當然,增加熱交換器設備,投資增大。但是,相對該類工程來說,大面積高潔凈度的潔凈房,如果采用空氣處理機組的形式,該系統風管系統所占用的空間、費用較大,同時,還要占用很大的空調機房面積。在綜合考慮對比后,采用干表冷盤管的系統還是經濟的,合理的。
3.3 空氣處理
潔凈房的空氣處理:潔凈房的空氣首先通過干表冷盤管冷卻,控制潔凈房內的溫度。使之保持在設計溫度的范圍內,然后回到潔凈房頂端的靜壓箱中和新風混合后再通過FFU送到潔凈房內。新風機組空氣處理:新風經過初效過濾后進入冷盤管,冷盤管將新風處理到潔凈房露點溫度后,進入中效過濾器和加熱盤管段,然后進入空氣清洗段(該段暫時沒有裝入),進入二次加熱盤管段和加濕段,保證潔凈房空氣濕度恒定在設計要求范圍內。最后由風機將處理的新風送到高效送風段,然后送到潔凈房天花頂上的靜壓箱中,和潔凈房的回風混合,通過FFU送到潔凈房內。1K更衣間的空氣處理方式相同。夏季空氣處理過程見圖2。
4 空調主機及冷凍水系統
本工程為2期工程,主機在第一期已經全部到位,采用1000RT開利離心機組共4臺,冷凍水管已全部通到所需的位置,并已經預留接管。本工程testarea及新風機組直接采用主冷凍水管的冷凍水,供回水溫度7℃/12℃;但潔凈房中的干盤管的冷凍水,必須保證冷凍水供回水溫度13℃/17℃;設計供回水溫差為4℃,即采用熱交換器設計二次循環冷凍水系統。
在熱交換器冷源端的冷凍水的供回水管上,安裝電動二通閥,通過DDC的控制,保證二次循環的水溫恒定在設計的范圍內。二次冷凍水水管系統采用異程式的方式,潔凈房回風夾墻中的干冷盤管,共分為8組,每一組設置一個電動比例積分閥,根據所對應的范圍感應到的潔凈房內的溫度,來調整比例積分閥的開啟度進行調整,從而將溫度控制在設計要求。膨脹水箱設置在樓面上。二次循環水系統原理圖見圖3。
5 自動控制系統
本期工程采用一套DDC控制系統,并且和機房總站連接,可以實現局部調控和機房總站對運行狀態的控制和觀測。
潔凈房中的干冷盤管,共分了8組,每一組采用一個比例積分閥控制,每組所對應的區域溫度采用多點檢測,采用多點的平均值PID控制比例積分閥的開啟度,調節室內溫度。
濕度也是采用了多點檢測控制,通過多點的平均的PID值,通過檢測到的濕度大小來控制新風機組冷凍水電動比例積分閥的開啟度,或者控制加濕蒸氣閥的開啟度的大小,達到控制潔凈房內的濕度控制在設計范圍內。
在冬季,當檢測室外溫度低于某一值,將對空氣保持一定的加熱,確保足夠的加濕量,避免空氣飽和無法加入足夠的加濕量及風機段有積水,情況嚴重的高效過濾受潮,影響過濾效果。
新風機組采用變頻控制,根據潔凈房實際使用面積,通過電動風閥的開與關,檢測風管內的壓力參數,控制風機轉速,調整新風量,達到節約能源的目的。
新風機組和普通區域風柜都有消防系統提供一個常閉觸點信號,當該區域發生火災時,該點自動斷開,新風機組及普通區域風柜風機將停止運行。
6 工程調試
在潔凈房測試前,首先清潔潔凈房,讓空調系統先運行24小時后,安裝高效過濾器和FFU。
首先保證新風總風量在設計范圍內,然后進行潔凈房之間的正壓測試,在反復調整風量調節閥后,基本正壓值符合設計要求。
但是,更衣間由于施工和位置局限原因,通過干盤管風速達到310m/s以上,造成更衣間靜壓值過大,因為FFU的全壓在50Pa左右,要求通過干盤管的壓降不得大于30Pa為宜,在能滿足冷負荷的前提下,減小風速(一般取風速2m/s左右),降低了干盤管壓降。調整后,靜壓恢復到設計范圍內,滿足要求。
然后對FFU逐臺進行風速調整,調整到設計要求范圍內。
在風量風速完全滿足設計要求后,再對高效過濾器進行檢漏測試,將不合格的高效過濾器換掉。
上述程序完成后,進行潔凈度、自凈時間、溫度、濕度、照度、地板導電率、噪聲、垂直度等檢測,測試結果符合設計要求和相應標準。
7 總結
(1)大面積高級別(高于或等于100級)的潔凈房,宜采用干盤管的形式,可以節省空調機房面積,系統控制靈活。
(2)對于大功率的電機設備,宜采用變頻控制技術,減少能耗。
(3)新風系統的空氣過濾宜采用初、中、高效三級過濾,延長高效過濾器的使用壽命。
(4)盡量采用將新風處理到室內露點溫度的空氣組織形式,減少因對室內進行溫度補償而造成不必要能源浪費的空氣處理形式[3]。
(5)在整個潔凈房系統中,注意泄壓閥的正確選型和安裝設置。