關(guān)于潔凈室空調(diào)設(shè)計探討

　　【摘 要】 潔凈室是高科技產(chǎn)業(yè)，高科技研究必要的硬件，為其提供必要的潔凈度，溫、濕度，壓力等受控環(huán)境。同時，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)又是能耗大戶，凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占潔凈室總能耗的50%～60%，因此，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是一個重要的課題。本文僅就潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析和探討。 
　　【關(guān)鍵詞】 潔凈室；空調(diào)設(shè)計；探討 
　　一、潔凈室的發(fā)展 
　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，電子工業(yè)、軍事工業(yè)、航空航天以及生物制藥等高科技產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)，高科技的研究日新月異，現(xiàn)代工業(yè)高科技產(chǎn)品以及現(xiàn)代化科學(xué)研究實(shí)驗活動的要求更加微型化、精密化、高純化，高質(zhì)量和可靠性，因此對潔凈室受控環(huán)境的要求也越來越精、凈、嚴(yán)、微；同時，國家對人民的身體健康、生活質(zhì)量和生命安全更加重視，對人民生活必要的食品工業(yè)、藥品生產(chǎn)以及醫(yī)療條件提出了更高的要求，制定了相關(guān)的法規(guī)，讓藥品更加安全有效，食品更加安全可靠。同時對食品、藥品、醫(yī)療等的受控環(huán)境也都做出嚴(yán)格的規(guī)定。潔凈產(chǎn)業(yè)、潔凈室及空氣凈化技術(shù)隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展也得到了飛速的發(fā)展。目前，高科技產(chǎn)業(yè)對潔凈室面積的要求越來越大，單間潔凈廠房面積高60000m2～80000m2；層高越來越高，高到7m～8m；對潔凈度的要求越來越凈，電子工業(yè)要求潔凈度等級提高到ISO2級、ISO3級；對溫、濕度的精度要求越來越嚴(yán)，電子工業(yè)要求溫度精度精到±0.01℃，相對濕度精度高到±2%；這些嚴(yán)格的要求也大大地促進(jìn)了潔凈技術(shù)飛速發(fā)展。我國潔凈室建造速度發(fā)展得非常快，在80年代～90年代全國每年所建的潔凈室總面積約在20萬m2；現(xiàn)在全國每年潔凈室的建筑面積超過100萬m2；像北京某工廠，一個廠潔凈廠房的面積就達(dá)20萬m2，相當(dāng)過去全國全年潔凈室的建造面積。 

　　二、潔凈室的能耗 
　　潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)是能耗大戶，為了保證潔凈室的潔凈度等級和溫、濕度的要求，凈化空調(diào)系統(tǒng)要有較大的送風(fēng)量；凈化送風(fēng)量隨著潔凈度等級不同其送風(fēng)換氣次數(shù)也不同，例如ISO4級、ISO5級單向流潔凈室送風(fēng)的換氣次數(shù)可高達(dá)400次/h～600次/h；不僅如此，該送風(fēng)量還要消除室內(nèi)和系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱、余濕，保證工藝生產(chǎn)所要求的溫、濕度，因此凈化空調(diào)系統(tǒng)要有足夠的降溫、去濕能力和加熱、加濕能力。同時，潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)要有足夠的壓力，能克服空氣處理過程各各部件的阻力；另外，為了保證潔凈室穩(wěn)定的潔凈度等級，凈化空調(diào)系統(tǒng)要有足夠的新風(fēng)量；新風(fēng)量的大小應(yīng)能彌補(bǔ)潔凈室內(nèi)的排風(fēng)量和維持潔凈室正壓的滲漏風(fēng)量，同時新風(fēng)量還應(yīng)能保證潔凈室內(nèi)工作人員每人每小時不小于40m3的新鮮空氣量。根據(jù)上述的要求，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗非常大，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷與一般廠房或?qū)懽謽堑氖孢m性空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷相比，一般來說，潔凈室因潔凈度等級和室內(nèi)生產(chǎn)工藝要求不同，其單位面積的冷負(fù)荷為500W/m2～1500W/m2，而寫字樓舒適空調(diào)單位面積的冷負(fù)荷只有100W/m2～150W/m2，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷是一般空調(diào)冷負(fù)荷的5倍～10倍；4級、5級高級別潔凈室的送風(fēng)量是一般舒適空調(diào)送風(fēng)量的數(shù)十倍、上百倍。因此，潔凈室凈化空調(diào)的送風(fēng)量及其制冷量、加熱量、加濕量等耗電量要比其他一般工廠普通空調(diào)的耗電量大得多。根據(jù)統(tǒng)計，大規(guī)模集成電路工廠潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電量大約占全廠總耗電量的50%；制藥工廠潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電量大約占全廠總耗電量的60%。潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗非常大，因此對潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)采取節(jié)能措施是當(dāng)務(wù)之急。 
　　三、潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計 
　　一般空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能途徑很多，如：風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)節(jié)；低位熱能利用；熱回收；“冷熱電”三聯(lián)供等。本文僅就潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)本身和空氣熱濕處理過程的優(yōu)化角度淺談潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。 
　　1、潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程盡可能采用：一、二次回風(fēng)；或空調(diào)機(jī)組（AHU）加風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（FFU）；或新風(fēng)機(jī)組MAU加風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（FFU）加干冷盤管（DC）的空氣處理方案，最大限度地消除空氣處理過程產(chǎn)生的冷熱抵消的能源浪費(fèi)。一般情況下，絕不采用一次回風(fēng)的空氣處理方案。因為潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)為滿足潔凈度的要求，其送風(fēng)量很大，而消除室內(nèi)余熱余濕的送風(fēng)溫差很小，采用一次回風(fēng)的空氣處理方案時將新風(fēng)與回風(fēng)混合后的為了除濕要用大量的冷量把全部送風(fēng)量都處理到機(jī)械露點(diǎn)，然后再將全部空氣再加熱到送風(fēng)點(diǎn)，一冷一熱產(chǎn)生了大量的冷熱抵消，造成了不必要的能源浪費(fèi)。根據(jù)理論計算100m2的ISO6級潔凈室的送風(fēng)量為18000m3/h（60次/h換氣），假設(shè)新風(fēng)量為1500m3/h，潔凈室要求的溫度為23℃±1℃，相對濕度為50±5%；采用一次回風(fēng)的空氣處理方案，夏季所消耗的冷量為92.9kW（929W/m2），再熱量為33.8kW（338W/m2）；而采用一、二次回風(fēng)的空氣處理方案，夏季所消耗的冷量只有47.5kW（475W/m2）。同時，再熱量為0；采用AHU+FFU的空氣處理方案，夏季只要消耗45.8kW（458W/m2）的冷量，再熱量為0。由此可見，凈化空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理方案的優(yōu)化，消除產(chǎn)生的冷熱抵消現(xiàn)象是一條很好的節(jié)能途徑。 
　　2、控制新風(fēng)量的大小，作到最小新風(fēng)量優(yōu)先 
　　潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量為了維持室內(nèi)的正壓，要能彌補(bǔ)室內(nèi)工藝的排風(fēng)量和維持正壓滲漏風(fēng)量，同時還要保證室內(nèi)人員不小于40m3/h?人的新鮮空氣量，新風(fēng)量是不能減少的。然而潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)處理新風(fēng)量的能耗是非常大的。從理論計算得出100m2的6級潔凈室，其送風(fēng)量為18000m3/h，假若新風(fēng)比為5%，新風(fēng)量為900m3/h，其夏季處理900m3/h新風(fēng)所須的冷量為11.6kW；占采用一、二次回風(fēng)方案夏季空調(diào)總冷量38.3kW的30%；假如將新風(fēng)比提高為10%，新風(fēng)量為1800m3/h，夏季處理1800m3/h新風(fēng)量所須的冷量為23.2kW，占采用一、二次回風(fēng)方案夏季空調(diào)總冷量50.2kW的46%；由上述結(jié)果新風(fēng)量的增加處理新風(fēng)花的冷量非常大，占總冷量的比例也非常大，因此，控制新風(fēng)量的大小，作到最小新風(fēng)量優(yōu)先是潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的另一條有效途徑。控制新風(fēng)量的方法就是盡量減少排風(fēng)量和正壓滲風(fēng)量。減小工藝排風(fēng)量的方法是將生產(chǎn)設(shè)備的排風(fēng)措施盡量密閉，不僅減少了排風(fēng)量，同時也能提高排風(fēng)的效果；減少正壓漏風(fēng)量的方法很簡單，就是在潔凈室建造時強(qiáng)調(diào)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封和風(fēng)管的嚴(yán)密性。 
　　3、風(fēng)機(jī)溫升不忽視，盡量降低風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷 
　　空調(diào)送風(fēng)的空調(diào)機(jī)組、循環(huán)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組以及FFU的風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷往往被忽視，但是風(fēng)機(jī)溫升產(chǎn)生的熱負(fù)荷從理論公式計算或?qū)嶋H工況的實(shí)測結(jié)果來看都是非常大的，是不能忽視的，控制風(fēng)機(jī)溫升也是潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。 
　　結(jié)束語： 
　　潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗非常可觀，因此，在潔凈室設(shè)計、和建造和運(yùn)行的全過程中，應(yīng)盡可能采取必要的節(jié)能措施，在空氣處理方案上要優(yōu)化，應(yīng)采用消除冷熱抵消的節(jié)能方案。第二，要采取措施控制排風(fēng)量和正壓漏風(fēng)量，做到最小新風(fēng)量優(yōu)先；同時，不能忽視風(fēng)機(jī)溫升，要選用高效節(jié)能的設(shè)備和合理確立風(fēng)機(jī)壓頭，降低風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷。