本文介紹了凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的4個(gè)因素,即潔凈度等級(jí)、氣流流型、風(fēng)量及靜壓。根據(jù)凈化空調(diào)系統(tǒng)凈化送風(fēng)和空調(diào)送風(fēng)承擔(dān)主體的不同,將潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)分為空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)、空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng),共涵蓋了7種設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)分析了每一種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景,以期能夠?yàn)殡娮有袠I(yè)潔凈廠房的凈化空調(diào)設(shè)計(jì)提供參考。
1、凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵指標(biāo)
1.1環(huán)境潔凈度等級(jí)
潔凈度是電子潔凈廠房空氣好壞的重要指標(biāo),不同生產(chǎn)工藝對(duì)潔凈度要求不同,其標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品成品率有著極大影響,同時(shí)空氣潔凈度也是凈化空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)指標(biāo)。GB50073—2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》將潔凈室內(nèi)空氣中懸浮粒子空氣潔凈度等級(jí)分為9個(gè)等級(jí),具體見表1。
1.2氣流流型及風(fēng)量
潔凈室的氣流流型分為3類,即單向流、非單向流、混合流。單向流潔凈室分為水平流和垂直流,氣流沿單一方向呈平行流線從室內(nèi)的一側(cè)平穩(wěn)地流向其相對(duì)應(yīng)的回風(fēng)一側(cè),與氣流方向垂直的斷面上風(fēng)速均勻,能達(dá)到較高的潔凈度;非單向流與單向流不同,其氣流的速度和方向在潔凈室內(nèi)不同位置均不相同;混合流是在同一潔凈室內(nèi)既存在非單向流型又存在單向流型。對(duì)于電子行業(yè)潔凈廠房,空氣潔凈度等級(jí)為1~5時(shí),大多采用單向流和混合流;空氣潔凈度等級(jí)為6~9時(shí),大多采用非單項(xiàng)流。近年的潔凈技術(shù)工程實(shí)踐表明,混合流流型可應(yīng)用于各種空氣潔凈度等級(jí)的潔凈室。
潔凈室的送風(fēng)量是確保室內(nèi)空氣潔凈度等級(jí)的主要條件,對(duì)于潔凈廠房的送風(fēng)量一般采用換氣次數(shù)計(jì)算,具體見表2。
1.3靜壓差控制
靜壓差是潔凈廠房與其周圍其他空間間須維持的壓力差值,作用是保證潔凈廠房?jī)?nèi)的潔凈度免受外部空間的影響。 國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》 中要求潔凈室與周圍的空間必須維持一定的壓差,并按生產(chǎn)工藝要求決定維持正壓差還是負(fù)壓差。 不同等級(jí)的潔凈室間壓差應(yīng)不小于5 Pa,潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)間的壓差應(yīng)不小于10 Pa。為維持靜壓差,國(guó)內(nèi)外通常采用空間換氣次數(shù)進(jìn)行估算, 當(dāng)潔凈廠房的靜壓差為5 Pa 時(shí),為維持靜壓差,對(duì)應(yīng)的換氣次數(shù)為 1~2次,當(dāng)靜壓差值為10 Pa 時(shí),為維持靜壓差,對(duì)應(yīng)的換氣次數(shù)為2~4次。
2、凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
根據(jù)凈化空調(diào)系統(tǒng)凈化送風(fēng)和空調(diào)送風(fēng)承擔(dān)主體的不同,可將潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)分為兩類,即空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)、空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)。此兩種系統(tǒng)涵蓋了潔凈廠房?jī)艋照{(diào)所有的設(shè)計(jì)方案,文章重點(diǎn)分析不同系統(tǒng)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用場(chǎng)景。
2.1空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)
空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)是將凈化空調(diào)機(jī)組(AHU) 承擔(dān)全部空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)的處理,機(jī)組設(shè)置在專用的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi),然后通過風(fēng)管輸送至潔凈區(qū)域,從而滿足潔凈區(qū)內(nèi)溫度、濕度、潔凈度和房間壓差的要求。此系統(tǒng)是當(dāng)前潔凈室特別是潔凈度要求低的非單向流潔凈室應(yīng)用最廣泛的方案,具有系統(tǒng)劃分明確,溫度和濕度控制調(diào)節(jié)較簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于潔凈廠房潔凈度要求較高的場(chǎng)所,存在著送風(fēng)量較大,設(shè)備機(jī)房占地面積大,送風(fēng)和回風(fēng)管道截面大、管道長(zhǎng),機(jī)組風(fēng)機(jī)需要提高較高的風(fēng)壓,系統(tǒng)噪音較大,能耗高等缺點(diǎn)。
空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)方式不同可分為全新風(fēng)凈化空調(diào)方案、一次回風(fēng)凈化空調(diào)方案、二次回風(fēng)凈化空調(diào)方案和 MAU(新風(fēng)機(jī)組)+RAU(空調(diào)處理機(jī)組) 凈化空調(diào)方案。
(1)全新風(fēng)凈化空調(diào)方案。適用于特殊且不允許回風(fēng)的潔凈室潔凈空調(diào)系統(tǒng),如甲類和乙類火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)高的廠房 以及在工藝生產(chǎn)過程會(huì)排放有毒有害物回風(fēng)不允許循環(huán)利用的廠房。
(2) 一次回風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)方案。 此方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)的設(shè)備熱負(fù)荷或濕負(fù)荷較大, 消除室內(nèi)熱負(fù)荷或濕負(fù)荷的送風(fēng)量大于或等于凈化送風(fēng)量的非單向流潔凈室中。
(3)二次回風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)方案。此方案適用潔凈廠房為維持潔凈度的凈化風(fēng)量大于消除室內(nèi)熱負(fù)荷或濕負(fù)荷的送風(fēng)量時(shí),為節(jié)約再(預(yù)) 熱空氣的能量可采用二次回風(fēng)抵消熱濕處理過程中冷或熱。該方案是最節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的送風(fēng)方案,但其對(duì)室內(nèi)溫度控制精度較低。
(4)MAU(新風(fēng)機(jī)組)+RAU(空調(diào)處理機(jī)組)凈化空調(diào)方案。該方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)存在多個(gè)潔凈室,且每個(gè)潔凈室的潔凈度和溫濕度要求不同,潔凈室內(nèi)的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷也不相近的情況,為達(dá)到每個(gè)潔凈室的潔凈度和溫濕度及其精度的要求,可采取新風(fēng)機(jī)組加多個(gè)循環(huán)機(jī)組。其中新風(fēng)機(jī)組負(fù)責(zé)新風(fēng)的凈化和熱濕處理,循環(huán)機(jī)組負(fù)責(zé)潔凈室凈化送風(fēng)量和熱濕處理。
2.2 空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)
空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)中空調(diào)送風(fēng)解決室內(nèi)的溫濕度, 凈化送風(fēng)保證室內(nèi)的潔凈度, 系統(tǒng)的熱負(fù)荷、 濕負(fù)荷和新風(fēng)的凈化由空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行凈化和熱濕處理, 而潔凈廠房的潔凈度由設(shè)置潔凈廠房技術(shù)夾層內(nèi)的高效循環(huán)機(jī)組進(jìn)行凈化及部分熱濕處理。此系統(tǒng)的凈化送風(fēng)與熱濕負(fù)荷空調(diào)送風(fēng)相分離,可節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行的能耗,減少了空調(diào)機(jī)房的占地面積以及巨大的送風(fēng)和回風(fēng)管道,從而可降低潔凈廠房的層高,節(jié)省土建投資。但此系統(tǒng)設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。
空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)方式不同可分為 AHU(空調(diào)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)方案、MAU(新風(fēng)機(jī)組)+RAU(循環(huán)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)方案、MAU(新風(fēng)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)+DCC(干盤管)方案。
(1)AHU(空調(diào)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)方案??照{(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量是消除潔凈廠房熱負(fù)荷和濕負(fù)荷的空調(diào)送風(fēng)量(包括全部新風(fēng)和部分回風(fēng),此風(fēng)量遠(yuǎn)小于潔凈廠房的凈化送風(fēng)量),此空調(diào)機(jī)組主要用于維持潔凈廠房?jī)?nèi)的溫濕度的恒定;而潔凈廠房?jī)?nèi)環(huán)境的潔凈度由設(shè)置在技術(shù)夾層中的風(fēng)機(jī)過濾機(jī)單元(FFU)將廠房?jī)?nèi)的空氣進(jìn)行就地循環(huán)過濾來保證。該方案適用于大部分非單向流和混合流潔凈室。
(2)MAU(新風(fēng)機(jī)組)+RAU(循環(huán)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)方案。此方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)存在多個(gè)環(huán)境要求的潔凈室,其潔凈度、溫度、濕度要求均不同,室內(nèi)的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷也不相近,為達(dá)到不同潔凈室在潔凈度、溫度、濕度及其精度上的差異化要求,系統(tǒng)在不同的潔凈區(qū)域設(shè)置多個(gè)循環(huán)機(jī)組,循環(huán)機(jī)組的風(fēng)量與該區(qū)域的凈化送風(fēng)量匹配;循環(huán)機(jī)組同時(shí)補(bǔ)充新風(fēng)機(jī)組熱、濕處理的不足,以此來保證潔凈室內(nèi)的潔凈度和溫濕度。因氣流輸送距離短,機(jī)組的風(fēng)機(jī)壓力相對(duì)較小,機(jī)組自身體積、噪聲、振動(dòng)都較小,較為靈活,循環(huán)機(jī)組一般設(shè)置在潔凈室的技術(shù)夾層內(nèi)。新風(fēng)機(jī)組(MAU)設(shè)置在專用的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi),潔凈廠房所需的新風(fēng)和保證其正壓的風(fēng)量全部由新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行凈化和熱濕集中處理。
(3)MAU(新風(fēng)機(jī)組)+FFU(風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組)+DCC(干盤管)方案。此方案新風(fēng)機(jī)組會(huì)將新風(fēng)處理到潔凈室熱濕比線與相對(duì)濕度 90% 線交點(diǎn)以下,新風(fēng)機(jī)組在承擔(dān)新風(fēng)熱負(fù)荷的同時(shí)承擔(dān)了廠房?jī)?nèi)部全部的濕負(fù)荷,潔凈廠房自身的熱負(fù)荷由設(shè)置在技術(shù)夾層內(nèi)的干盤管承擔(dān)。而潔凈廠房的潔凈度則由布置在技術(shù)夾層內(nèi)的風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組(FFU)通過循環(huán)過濾室內(nèi)空氣進(jìn)行保證。該方案調(diào)節(jié)方便、節(jié)能顯著。
3、結(jié)束語
文章根據(jù)電子行業(yè)潔凈廠房特點(diǎn),同時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)分析了保持電子行業(yè)潔凈廠房潔凈度等級(jí)要求的 4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。同時(shí)從空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)兩個(gè)方面給出了適合于不同潔凈度要求和不同工藝需要的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式,對(duì)相關(guān)專業(yè)人員具有參考意義。
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