净化空调系统新风机组组合方式的分析

随着社会的发展, 生活水平的不断提高、生产技术不断发展, 人们对空调系统的要求越来越高,并对空调系统的空气品质提出了更严格的要求,其中新风系统是决定空调系统品质的重要因素,因为新风的多少与好坏不但决定了空间环境的舒适性,还会对空调系统的温湿度、洁净度等产生影响。尤其是工业建筑中的洁净厂房, 新风系统对成功控制房间的温度、湿度、洁净度和产品的合格率更是起到了决定性的作用。而新风系统是通过新风机组的组合方式来体现的, 所以新风机组的组合方式对净化空调系统的影响至关重要。本文将对工业建筑中不同要求的空调系统所采用的新风机组的组合方式进行分析和讨论。

一般空调系统的新风机组组合方式

一般空调系统的新风机组是将新风经过过滤再进行冷却、加热及加湿( 个别系统可不设加湿)处理后送入房间,以满足房间对新风量和温湿度的要求。一般情况下,其组合方式见图1。

洁净空调系统新风机组的组合方式

工业建筑洁净厂房的空调系统与一般空调系统相比有以下特点:(1) 送风量大, 风机压头高; (2) 过滤系统要求高; (3) 温湿度控制精度高; (4) 正负压控制严格; (5) 具有应良好的稳定性和可靠性。洁净厂房空调系统的上述特点决定了其新风机组要比一般空调系统的新风机组的组合方式复杂,因为它的组合方式不仅关系到房间的洁净度, 还对房间的温、湿度控制精度产生重要的影响, 甚至会影响到整个厂房的生产。

目前国内工业建筑洁净厂房的净化空调系统大致可分为两种形式：A型为新风机组+循环机组的净化空调方式, B 型为新风机组+FFU ( 风机高效过滤机组) +干表冷器的净化空调方式。

A 型净化空调系统的新风机组的组合方式如图2。

此种组合方式与一般空调系统的新风机组的区别主要有以下几点:

(1) 由于净化厂房的洁净度要求较高, 所以新风要经过初效、中效、亚高效三级过滤,主要考虑对末端HEPA ( 高效过滤器)的保护作用。此处未表示第三级亚高效过滤器, 因为其一般置于循环风机箱内, 对新风和回风同时起到过滤作用。

(2) 净化空调系统的新风量较大,就决定了其冷热量消耗也大, 且净化房间相对密闭性较好,房间设备、人员等又散发热量, 所以整个净化空调系统冬季空气的加热主要是对新风系统的加热,故在新风机组内设置了两级加热器; 同时考虑冬季盘管防冻( 北方地区较常用) 的问题,通常情况是新风机组的一级加热器将新风加热至5℃,起防冻作用; 二级加热器再把5℃的新风继续加热至房间要求的参数, 此参数可根据房间的温度要求设定, 同时亦可根据实际操作情况对设定值进行重新修订。A 型净化空调系统的冷量除在新风机组内供应一部分外, 还需要在循环空调机组内设置表冷器以消除房间的发热量, 故此新风机组内

只设置了一个表冷器。

但是, 现在A 型净化空调系统目前在高端的洁净厂房中已很少使用, 因为其循环机组的占地面积较大,且系统的灵活性也较差; 所以目前国内在IC、TFT- LCD 及精密测量产品生产等高端洁净厂房中主要采用B 型净化空调方式。本文以一个IC 生产厂房前工序净化空调系统的新风机组为例,其房间的温、湿度精度要求分别为△t<><5%, 为保证整个空调系统的稳定运行,="" 新风机组的出口温度常年要求恒定,="" 其组合方式与a型净化空调系统略有不同,="" 如图3="">

此种组合方式与A 型新风机组的区别主要有如下几点：

(1) 预留了化学过滤段, 这是IC 厂房所特有的。因为IC 厂房洁净室对生产环境中各种有害气体的含量要求很高, 而且不同的生产工艺要求祛除的有害气体还不尽相同, 空调系统中某一些气体的送入会导致产品的合格率下降, 造成巨大的经济损失。所以在新风机组内增设了化学过滤器段。有些化学过滤器段后还需再加一道中效过滤器, 以防止化学过滤器的颗粒沉积被送风带入。安装何种化学过滤器要视具体的生产工艺确定,所以一般是在设计初期预留大约3m 的空段以备日后安装化学过滤器使用。

( 2) 采用两级表冷器, 其作用不完全是满足净化空调系统大冷量的要求;这两级表冷器要求能够互换,因为担心空调系统运行一段时期后空气中

的有害或腐蚀性气体对表冷器有一定的损耗, 影响表冷器的制冷量, 前一级表冷器受害较深, 故当机组运行一段时间后, 需将前后两个表冷器位置互换, 以延长原一级表冷器的使用寿命。表冷器能互换的先决条件是: a. 外形尺寸一样; b. 翅片间距一致; c. 铜管种类及管束一致。所以此类机组表冷器的配备需经过厂家的详细计算后方可确定。

(3) 加湿器位于一级加热段后, 且二级加热器位于风机段后。B 型机组中的一级加热器不同于A 型机组,它是将新风直接加热至需要的送风温度, 然后再加湿; 二级加热器位于风机段后是考虑将新风机组的出口温度控制在恒定值, 不随风机温升的变化而发生改变, 将新风机组的送风温度的波动控制在微小范围内, 以最终保证房间的温湿度控制精度。

在B 型组合中, 二级加热器通常是为控制机组的出口温度或对温湿度微调的情况下启动, 其加热量较小。

(4) 采用无蜗壳风机( PLUG 型) , 该风机的特点是: a. 噪声低,振动小; b. 风机直连, 结构紧凑; c. 送风均匀。上述特点使其比较适合应用于高端洁净厂房的新风系统。此类厂房均采用变频风机。

净化空调系统新风机组的自动控制系统

A 型、B 型净化空调系统的新风机组的组合方式在h- d 图和其控制系统中可以更直接的体现出来。下面从两个方面分别说明:

4.1 h- d 图

如图4 所示, 图中△t 为新风机组内风机的温升,A 型焓湿图新风机组的送风点S 不是一个确定的点, 将视风机工作状况及空调器的内部构造不同而不同; 而B 型焓湿图的实际送风点为S1,是经二级加热器调整后的送风点, △t1 为二级加热器的加热量, 从而保证了机组出风温度的恒定。

B 型焓湿图的L1 点为一级表冷器的处理点, 其主要承担降温功能, L2 点为二级表冷器的处理点,主要承担除湿功能; 同时从冬季的焓湿图中我们可以发现A 型焓湿图的L 点控制起来不是很准确,因为加湿器的控制精度不如加热器的高。

4.2 自动控制

此处仅说明新风机组的自控方式, A 型中的循环机组, B 型中FFU 及干表冷器的控制此处不加说明。

(1) A 型机组的控制原理图如图5。

图中T2 为新风机组出口温度, 其控制表冷器和二次加热器, TH 为机组出口湿度敏感元件,用其控制表冷器和加湿器, 使新风机组的出口温湿度达到理论计算值。当房间负荷发生变化时, 再由房间的温湿度敏感元件T、! 对新风机组进行再设定。T1 为一级加热器后的温度, 控制加热器回水管上的电动两通阀使T1=5℃。

(2) B 型机组的控制原理见图6。

如图所示, Td 为机组出口温度, 常年恒定,由它控制二级加热器管道上的电动两通阀, Tdp为机组出口的露点温度, 用其控制二级表冷器和加湿器, 使其出口参数满足房间湿度的要求。与A 型相比露点温度的控制要比湿度控制更精确。

图中的T1, T2 为中间控制参数, T1 控制一级加热器至计算所需温度; T2 控制一级表冷器至厂家计算值, 此值可根据Td 重新设定。

本系统的风机配带变频器, 根据房间的正压值控制送风机的转速,另可根据房间内的负荷变化以房间的温湿度敏感元件重新设定Td、Tdp 值,从而使整套控制系统更灵活、方便、准确。

相比较而言, B 型新风机组的控制系统较复杂, 控制精度高, 运行稳定, 安全可靠, 可全年满足净化空调房间温湿度、洁净度和正压值的要求, 且系统运转灵活, 能够满足IC 厂房多变的生产工艺要求;但其新风机组的造价及控制系统的费用也相对较高。

结语

本文仅对净化空调系统新风机组的组合方式的特点及其功能性进行了简单的分析, 在实际的工程中还应考虑整个净化空调系统运行的经济性及适用性, 所以我们应根据工程的实际需要, 综合分析论证, 在满足净化空调系统各项要求的前提下选择最佳的新风机组组合方式。