1 概況
本工程位於蘇州某工業園內,廠房共有二層,每層建築麵積約36500m2。潔淨廠房分階段完成,共分4期完成。本次工程為第二期,100級潔淨廠房約為2680m2,千級麵積約為580m2,普通區域(testarea)麵積為5000m2(廠房平麵圖略)。
2 設計主要參數
設計主要參數見表1。
3 潔淨空調係統設計
3.1 潔淨冷負荷計算
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級潔淨房的空調方式潔淨房采用FHU+DCU+FFU的空調方式,潔淨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(廠家有熱水係統,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,以後再增加新風機組擔負潔淨房的濕度控製,保持潔淨房的正壓和人員新風需求。該工程新風量取35000m3/h;
DCU為幹表冷盤管(Drycoilunit),在每一個潔淨房內的回風夾牆中,都設置了幹冷盤管。幹冷盤管的主要作用是對潔淨房進行等濕降溫,所以,通過幹盤管的冷凍水的溫度稍大於潔淨房的露點溫度,保證潔淨房空氣通過幹冷盤管時不結露;
FFU為帶風機的高效過濾器(Fanfilterunit),FFU將潔淨房內的通過幹冷盤管冷卻的回風,再與新風機組處理的新風混合後,通過FFU中的高效過濾器送到潔淨房中。該潔淨房地麵采用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:潔淨房的濕度采用集中控製的形式,控製簡單,便於控製管理。其次,采用幹冷盤管的冷卻方式,節約空調機房的麵積,特別適合大麵積大冷負荷而空調機房麵積較為緊張的潔淨房場所。同時,多組幹冷盤管的形式有利室內溫度控製,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,不易藏汙、滋生細菌等。
但是,由於幹冷盤管中所流動的冷凍水溫要求高於潔淨房的露點溫度,所以水溫偏高,降低了盤管的傳熱係數,及要求增加表冷盤管的傳熱麵積,增加了初次投資成本。又因為,要求流入幹冷盤管的冷凍水溫要高於潔淨房的露點溫度,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。
該循環水係統形式有兩種:
(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後,最終采用了熱交換器的形式,進一步的確保係統穩定可靠。當然,增加熱交換器設備,投資增大。但是,相對該類工程來說,大麵積高潔淨度的潔淨房,如果采用空氣處理機組的形式,該係統風管係統所占用的空間、費用較大,同時,還要占用很大的空調機房麵積。在綜合考慮對比後,采用幹表冷盤管的係統還是經濟的,合理的。
3.3 空氣處理
潔淨房的空氣處理:潔淨房的空氣首先通過幹表冷盤管冷卻,控製潔淨房內的溫度。使之保持在設計溫度的範圍內,然後回到潔淨房頂端的靜壓箱中和新風混合後再通過FFU送到潔淨房內。新風機組空氣處理:新風經過初效過濾後進入冷盤管,冷盤管將新風處理到潔淨房露點溫度後,進入中效過濾器和加熱盤管段,然後進入空氣清洗段(該段暫時沒有裝入),進入二次加熱盤管段和加濕段,保證潔淨房空氣濕度恒定在設計要求範圍內。最後由風機將處理的新風送到高效送風段,然後送到潔淨房天花頂上的靜壓箱中,和潔淨房的回風混合,通過FFU送到潔淨房內。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 空調主機及冷凍水係統
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台,冷凍水管已全部通到所需的位置,並已經預留接管。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℃;但潔淨房中的幹盤管的冷凍水,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係統。
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的控製,保證二次循環的水溫恒定在設計的範圍內。二次冷凍水水管係統采用異程式的方式,潔淨房回風夾牆中的幹冷盤管,共分為8組,每一組設置一個電動比例積分閥,根據所對應的範圍感應到的潔淨房內的溫度,來調整比例積分閥的開啟度進行調整,從而將溫度控製在設計要求。膨脹水箱設置在樓麵上。二次循環水係統原理圖見圖3。
5 自動控製係統
本期工程采用一套DDC控製係統,並且和機房總站連接,可以實現局部調控和機房總站對運行狀態的控製和觀測。
潔淨房中的幹冷盤管,共分了8組,每一組采用一個比例積分閥控製,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控製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製,通過多點的平均的PID值,通過檢測到的濕度大小來控製新風機組冷凍水電動比例積分閥的開啟度,或者控製加濕蒸氣閥的開啟度的大小,達到控製潔淨房內的濕度控製在設計範圍內。
在冬季,當檢測室外溫度低於某一值,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製,根據潔淨房實際使用麵積,通過電動風閥的開與關,檢測風管內的壓力參數,控製風機轉速,調整新風量,達到節約能源的目的。
新風機組和普通區域風櫃都有消防係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櫃風機將停止運行。
6 工程調試
在潔淨房測試前,首先清潔潔淨房,讓空調係統先運行24小時後,安裝高效過濾器和FFU。
首先保證新風總風量在設計範圍內,然後進行潔淨房之間的正壓測試,在反複調整風量調節閥後,基本正壓值符合設計要求。
但是,更衣間由於施工和位置局限原因,通過幹盤管風速達到310m/s以上,造成更衣間靜壓值過大,因為FFU的全壓在50Pa左右,要求通過幹盤管的壓降不得大於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),降低了幹盤管壓降。調整後,靜壓恢複到設計範圍內,滿足要求。
然後對FFU逐台進行風速調整,調整到設計要求範圍內。
在風量風速完全滿足設計要求後,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。
上述程序完成後,進行潔淨度、自淨時間、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)大麵積高級別(高於或等於100級)的潔淨房,宜采用幹盤管的形式,可以節省空調機房麵積,係統控製靈活。
(2)對於大功率的電機設備,宜采用變頻控製技術,減少能耗。
(3)新風係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)在整個潔淨房係統中,注意泄壓閥的正確選型和安裝設置。