空调系统在洁净室工程项目中的应用
四川华锐净化 2019-04-03 21:50:06 阅读
【摘 要】空调系统在我们现在生活中越来越广泛的应用与使用，对于不同的工作生活环境，空调系统的选择也随之发生着相应的变化。本文就很少关注的洁净室方面的空调系统的选择，做出相应的阐述。
1 洁净室分类及特点
1.1 乱流式(Turbulent Flow)： 空气由空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器(HEPA)进入洁净室，并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。特点：构造简单、系统建造成本低，洁净室之扩充比较容易，在某些特殊用途场所，可并用无尘工作台，提高洁净室等级。 乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出，易污染制程产品。1.2 层流式(Laminar)： 层流式空气气流运动成一均匀之直线形，空气由覆盖率100%之过滤器进入室内，并由高架地板或两侧隔墙板回风，其型式可分为二种： 水平层流式、垂直层流式特点：构造简单，运转后短时间内即可变成稳定。管理容易，运转开始短时间内即可达稳定状态，不易为作业状态或作业人员所影响。 建造费用比乱流式高，室内空间不易扩充。 构造费用较高，弹性运用空间困难，天花板之吊架相当占空间，维修更换过滤器较麻烦。
1.3 复合式(Mixed Type)： 复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用，可提供局部超洁净之空气。 洁净隧道(Clean Tunnel)： 洁净隧道另有二项特点：A.弹性扩充容易； B.维修设备时可在维修区轻易执行。 洁净管道(Clean Tube)：将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理，将洁净度等级提至100级以上。
2 洁净室空调系统的特点
洁净室(Clean Room)，亦称为无尘室或清净室，就是指为保持“室内要求的洁净度等级”采用高效空气过滤器HEPA(High Efficiency Particulate Air)或超高效空气过滤器ULPA(Ultra Low Penetration Air)等尽力创造的室内空间。洁净室按用途分类（可分为两大类）:工业洁净室――以无生命微粒的控制为对象。生物洁净室，主要控制有生命微粒（细菌）与无生命微粒（尘埃）对工作对象的污染。又可分为:一般生物洁净室，主要控制微生物（细菌）对象的污染。生物学安全洁净室：主要控制工作对象的有生命微粒对外界和人的污染。内部要保持与大气的负压。
首先，洁净室的洁净度往往受到气流的影响，洁净室系利用HEPA、ULPA过滤空气，其尘埃的收集率达99.97~99.99995%之多。然而洁净室内除了人以外，尚有机器等之发尘源，这些发生的尘埃一旦扩散，即无法保持洁净空间。洁净室内的气流是左右洁净室性能的重要因素，一般洁净室的气流速度是选0.25~0.5m/s之间，所以应在满足要求的洁净度水准之时，能以最适当的风速供应，以达到适当的风速供应以达到经济性效果。另一方面欲达到洁净室洁净度之稳定效果，均一气流之保持亦为一重要因素，此时要实现高洁净度事实上很困难。垂直层流式方向要保持均一气流必须：(a)吹出面的风速不可有速度上的差异；(b)地板回风板吸入面之风速不可有速度上的差异。速度过低或过高(0.2m/s，0.7m/s)均有涡流之现象发生，而0.5m/s之速度，气流则较均一，目前一般洁净室，其风速均取在0.25~0.5m/s之间。
3 关于系统方案的考虑因素
通常需要考虑的指标有：经济性指标――初投资和运行费用或其综合费用；功能性指标――满足对室内温度、湿度或其他参数的控制要求的程度；能耗指标――能耗实际上已反映在运行费用中，而节能是我们的基本国策，应当优先选择节能型系统；系统与建筑的协调性――如系统与装修、系统与建筑空间和平面之间的协调；其他，如维护管理方便性，噪声等。在选择系统之前，还必须了解建筑和空调房间的特点与要求；系统的选择实质上是寻求系统与建筑最优搭配。
4 空调系统的选择与划分原则
4.1 关于系统形式的选择
本段中介绍了各种空调系统形式，下面举例说明系统选择的分析方法：
4.1.1 全空气系统在机房内对空气进行集中处理，空气处理机组有多种处理功能和较强的处理能力，尤其是有较强的除湿能力。因此适用于冷负荷密度大、潜热能大或对室内含尘浓度有严格控制要求的场所。系统经常需要维修的是空气处理设备，全空气系统的空气处理设备集中于机房内，维修方便，且不能影响空调房间使用，但是全空气系统有较大的风管及需要空调机房，在建筑层高低、建筑面积紧张的场所，他的应用受到了限制。
4.1.2 高大空间的场所宜选用全空气定风量系统。在这些场所，为使房间内温度均匀，需要要有一定的送风量，故应采用全空气系统中的定风量系统。因此，像体育馆比赛大厅、侯机大厅、大车间的空调都宜用全空气定风量系统。
4.1.3 一个系统有多个房间或区域，各房间的负荷参差不齐，运行时间不完全相同，且各自有不同要求时，宜选用全空气系统中的变风量系统、空气－水风机盘管系统、空气－水诱导器系统等。如果这些系统中有多个房间的负荷密度大、湿负荷较大，应选用单风道变风量系统或爽风道系统。空气－水风机盘管、和空气－水诱导器系统适用于负荷密度不大、湿负荷也较小的场合，如客房、人员密度不大的办公室等。
4.1.4 旧建筑加装空调系统，比较适宜的系统是空气－水系统；一般不宜采用全空气集中空调系统。因为空气－水系统中的房间负荷主要由水来承担，携带同样冷、热量的水管远比风管小很多，在旧建筑中布置或穿楼层较为容易；空气－水系统中的空气系统一般是新风系统，风量相对比较少，且可分层、分区设置，这样风管尺寸很小，便于布置、安装。如果必须在此使用全空气集中空调时，也应尽量将系统划分得小一些。
4.2 系统划分的原则
一幢建筑不仅有多种形式的系统，而且同一种形式的系统还可以划分成多个小系统。系统划分的原则如下：
4.2.1 系统应与建筑物分区一致。一幢建筑物通常可分为外区和内区。外区又称周边区，是建筑中带有外窗的房间或区域。周边区还可以分为不同朝向的周边区。不同区的负荷特点各不相同。冬季周边区一般都有热负荷，尤其在北方地区，其中北向周边区的负荷最大。在有内、外区的建筑中，就有可能出现需要同时供冷和供热的工况，系统宜分内、外区设置，外区中最好分朝向设置，因此，最好把内外区的系统分开。
4.2.2 在采暖地区，有内、外区的建筑，且系统只在工作时间运行，当采用变风量系统、诱导器系统或全空气系统时，无论是否分区设置，宜设一独力的散热器采暖系统，以在建筑无人时进行值班采暖，宜设一独力的散热器采暖系统，以在建筑无人时进行值班采暖，从而可以节约运行费用。
4.2.3 各房间或区的设计参数值和热湿比相接进、污染物相同，可以划分为一个全空气系统；对于定风量单风道系统，还要求工作时间一致，负荷变化规律基本相同。
4.2.4 一般民用建筑中的全空气系统不宜过大，否则分管难于布置；系统最好不跨楼层设置，需要跨楼层设置时，层数也不应太多，这样有利于防火。
4.2.5 空气―水系统中的空气系统一般都是新风系统，这种系统实质上是一个定风量系统，它的划分原则是功能相同、工作班次一样的房间可划为一个系统；虽然新风量与全空气系统中的送风量相比小很多，但系统也不宜过大，否则各房间或区域的风量分配困难；有条件时分层设置，也可以多层设置一个系统。
4.2.6 工业厂房的空调、医院空调等在划分系统时要防止污染物互相传播。应将同类型污染的房间划分为一个系统；并应使各房间之间保持一定的压力差，引导室内的气流从干净区流向污染区。
5 制冷机房的方案确定
5.1 设计步骤
制冷机房的设计大体有以下几个步骤：
5.1.1 确定制冷系统的总制冷量
5.1.2 确定制冷机种类和系统型式
5.1.3 确定制冷系统的设计工况
5.1.4 选择制冷压缩机和电动机
5.1.5 选择蒸发器和冷凝器
5.1.6 选择辅助设备
5.1.7 布置冷冻机房
5.1.8 设计各种管道系统
5.2 设备的布置原则
机房内的设备布置应保证操作、检修的方便，同时要尽可能使设备布置紧凑，以节省建筑面积。压缩机必须设在室内，并应有减振基础。其他设备则可根据具体情况，设置在室内、室外或敞开式建筑内，但是，要注意某些设备之间必要的高度差。
制冷压缩机及其他设备的位置应使连接管路短，流向通畅，并便于安装。
制冷压缩机的主要操作通道宽度以及压缩机突出部分与配电盘的距离应不小于1.5m。非主要通道宽度应不小于0.8m。两台制冷压缩机之间的距离应满足 抽出压缩机曲轴所需的地位，一般应不小于1m。
卧式壳管冷凝器和蒸发器布置在室内时，应考虑有清洗和更换其内部传热管的可能。
此外，设备和管路上的压力表、温度计等应设在便于观察的地方。
5.3 制冷设备的保温
管道和设备保温层厚度的确定，要考虑经济上的合理性，但是，最小保温厚度应使其外表面温度比最热月室外空气的平均露点温度高2℃左右，以保证保温层外表面不至有结露现象。
为了保证保温的效果，保温结构应由以下几部分组成：
5.3.1 防锈层
5.3.2 保温层
5.3.3 隔汽层
5.3.4 色层
6 设备选型
6.1 空气源热泵中央空调设计的特点
在很多地区，水中的Ca＋、Mg＋离子很多，水质比较硬。很多空气源热泵机组，都使用板式换热器作为用户侧水换热器。但是在实践我们发现，由于这种板式换热器对水质的要求很高，必须使用软化水，补水也必须补软化水，而且定期要进行拆卸清洗，否则就会造成结垢，轻则换热效率大幅度下降，严重的还会产生漏洞，致使水进入压缩机，严重损坏机组。同方的机组采用套管式换热器，不但体积小，换热效率非常高，而且对水质要求不高，无须使用软化水，可以长期用普通水作为循环水，为用户减少了很多麻烦。
热泵机组在－2℃到2℃的区间内制热模式运行时候最容易结霜。必须做的工作就是除霜，一般的除霜工作就是让机组进行制冷运行，借助通过风换热器的热量，将霜融化。但是过长时间的除霜工作却会影响整个系统的制热效果另外，而且除霜不完全，严重时甚至会造成机组工作压力不正常，机组保护停机。为保证机组在低温环境下长时间稳定工作，选择一套非常实用的除霜控制技术，同时采用同一个机组两套独立系统的设计思想，在同一台机组上一半用制冷模式除霜，另一半继续制热，就是非常比要的了。
6.2 TRANE组合式空气处理机组（CLCP 系列）设计的特性及优点
箱体结构设计独特――通过由楔子与框架组成的自锁机构，面板被紧紧地固定在框架上，压力被均匀地施加在面板和粘贴在框架上地密封条上，从而构成了一个气密性极好地箱体，资料表明其箱体设计漏风率达到欧洲B级标准。
特型铝合金框架，使整个机组结构轻巧坚固。
所有面板中间全部充注高效聚氨酯保温材料，发泡面板具有极好地热阻特性，同时具有卓越地减振降噪功能。聚氨酯发泡保温性能优良，不吸水、不腐烂、不滋生霉菌、不释放化学气体、不会掉下碎屑到空气流中。
冷凝水处理优越，有设计独特地双坡度倾斜式下凹冷凝水盘，能确保冷凝水全部排出，完全防止空调箱内冷凝水积滞。
6.3 TRANE组合式空气处理机组（CLCP系列）快速选型步骤
6.3.1 确定设计风量（CMH）或者总冷量（kW）
6.3.2 根据样本参数表格，通过选择最接近地风量或者总冷量，确定机组型号
6.3.3 机组地宽度和高度对于所有地功能段式相同地。样本参数表格中机组地长度仅适用于标准的板式初效段＋盘管段＋风机段；对于其他地组合，通过标准段地长度确定整个机组地长度
7 结语：
为了满足洁净室设计要求，保证洁净室的实验效率和实验质量，设备选型应该不能仅仅从经济性、能耗等角度去考虑，应注重洁净室的洁净等级要求，并且不应忽略了使用者的健康应注意空调得末端装置和空气的输送管道的噪音控制。
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