凈化空調系統新風機組組合方式的分析

隨著社會的發展, 生活水平的不斷提高、生產技術不斷發展, 人們對空調系統的要求越來越高,并對空調系統的空氣品質提出了更嚴格的要求,其中新風系統是決定空調系統品質的重要因素,因為新風的多少與好壞不但決定了空間環境的舒適性,還會對空調系統的溫濕度、潔凈度等產生影響。尤其是工業建筑中的潔凈廠房, 新風系統對成功控制房間的溫度、濕度、潔凈度和產品的合格率更是起到了決定性的作用。而新風系統是通過新風機組的組合方式來體現的, 所以新風機組的組合方式對凈化空調系統的影響至關重要。本文將對工業建筑中不同要求的空調系統所采用的新風機組的組合方式進行分析和討論。

一般空調系統的新風機組組合方式

一般空調系統的新風機組是將新風經過過濾再進行冷卻、加熱及加濕( 個別系統可不設加濕)處理后送入房間,以滿足房間對新風量和溫濕度的要求。一般情況下,其組合方式見圖1。

潔凈空調系統新風機組的組合方式

工業建筑潔凈廠房的空調系統與一般空調系統相比有以下特點:(1) 送風量大, 風機壓頭高; (2) 過濾系統要求高; (3) 溫濕度控制精度高; (4) 正負壓控制嚴格; (5) 具有應良好的穩定性和可靠性。潔凈廠房空調系統的上述特點決定了其新風機組要比一般空調系統的新風機組的組合方式復雜,因為它的組合方式不僅關系到房間的潔凈度, 還對房間的溫、濕度控制精度產生重要的影響, 甚至會影響到整個廠房的生產。

目前國內工業建筑潔凈廠房的凈化空調系統大致可分為兩種形式：A型為新風機組+循環機組的凈化空調方式, B 型為新風機組+FFU ( 風機高效過濾機組) +干表冷器的凈化空調方式。

A 型凈化空調系統的新風機組的組合方式如圖2。

此種組合方式與一般空調系統的新風機組的區別主要有以下幾點:

(1) 由于凈化廠房的潔凈度要求較高, 所以新風要經過初效、中效、亞高效三級過濾,主要考慮對末端HEPA ( 高效過濾器)的保護作用。此處未表示第三級亞高效過濾器, 因為其一般置于循環風機箱內, 對新風和回風同時起到過濾作用。

(2) 凈化空調系統的新風量較大,就決定了其冷熱量消耗也大, 且凈化房間相對密閉性較好,房間設備、人員等又散發熱量, 所以整個凈化空調系統冬季空氣的加熱主要是對新風系統的加熱,故在新風機組內設置了兩級加熱器; 同時考慮冬季盤管防凍( 北方地區較常用) 的問題,通常情況是新風機組的一級加熱器將新風加熱至5℃,起防凍作用; 二級加熱器再把5℃的新風繼續加熱至房間要求的參數, 此參數可根據房間的溫度要求設定, 同時亦可根據實際操作情況對設定值進行重新修訂。A 型凈化空調系統的冷量除在新風機組內供應一部分外, 還需要在循環空調機組內設置表冷器以消除房間的發熱量, 故此新風機組內

只設置了一個表冷器。

但是, 現在A 型凈化空調系統目前在高端的潔凈廠房中已很少使用, 因為其循環機組的占地面積較大,且系統的靈活性也較差; 所以目前國內在IC、TFT- LCD 及精密測量產品生產等高端潔凈廠房中主要采用B 型凈化空調方式。本文以一個IC 生產廠房前工序凈化空調系統的新風機組為例,其房間的溫、濕度精度要求分別為△t<><5%, 為保證整個空調系統的穩定運行,="" 新風機組的出口溫度常年要求恒定,="" 其組合方式與a型凈化空調系統略有不同,="" 如圖3="">

此種組合方式與A 型新風機組的區別主要有如下幾點：

(1) 預留了化學過濾段, 這是IC 廠房所特有的。因為IC 廠房潔凈室對生產環境中各種有害氣體的含量要求很高, 而且不同的生產工藝要求祛除的有害氣體還不盡相同, 空調系統中某一些氣體的送入會導致產品的合格率下降, 造成巨大的經濟損失。所以在新風機組內增設了化學過濾器段。有些化學過濾器段后還需再加一道中效過濾器, 以防止化學過濾器的顆粒沉積被送風帶入。安裝何種化學過濾器要視具體的生產工藝確定,所以一般是在設計初期預留大約3m 的空段以備日后安裝化學過濾器使用。

( 2) 采用兩級表冷器, 其作用不完全是滿足凈化空調系統大冷量的要求;這兩級表冷器要求能夠互換,因為擔心空調系統運行一段時期后空氣中

的有害或腐蝕性氣體對表冷器有一定的損耗, 影響表冷器的制冷量, 前一級表冷器受害較深, 故當機組運行一段時間后, 需將前后兩個表冷器位置互換, 以延長原一級表冷器的使用壽命。表冷器能互換的先決條件是: a. 外形尺寸一樣; b. 翅片間距一致; c. 銅管種類及管束一致。所以此類機組表冷器的配備需經過廠家的詳細計算后方可確定。

(3) 加濕器位于一級加熱段后, 且二級加熱器位于風機段后。B 型機組中的一級加熱器不同于A 型機組,它是將新風直接加熱至需要的送風溫度, 然后再加濕; 二級加熱器位于風機段后是考慮將新風機組的出口溫度控制在恒定值, 不隨風機溫升的變化而發生改變, 將新風機組的送風溫度的波動控制在微小范圍內, 以最終保證房間的溫濕度控制精度。

在B 型組合中, 二級加熱器通常是為控制機組的出口溫度或對溫濕度微調的情況下啟動, 其加熱量較小。

(4) 采用無蝸殼風機( PLUG 型) , 該風機的特點是: a. 噪聲低,振動小; b. 風機直連, 結構緊湊; c. 送風均勻。上述特點使其比較適合應用于高端潔凈廠房的新風系統。此類廠房均采用變頻風機。

凈化空調系統新風機組的自動控制系統

A 型、B 型凈化空調系統的新風機組的組合方式在h- d 圖和其控制系統中可以更直接的體現出來。下面從兩個方面分別說明:

4.1 h- d 圖

如圖4 所示, 圖中△t 為新風機組內風機的溫升,A 型焓濕圖新風機組的送風點S 不是一個確定的點, 將視風機工作狀況及空調器的內部構造不同而不同; 而B 型焓濕圖的實際送風點為S1,是經二級加熱器調整后的送風點, △t1 為二級加熱器的加熱量, 從而保證了機組出風溫度的恒定。

B 型焓濕圖的L1 點為一級表冷器的處理點, 其主要承擔降溫功能, L2 點為二級表冷器的處理點,主要承擔除濕功能; 同時從冬季的焓濕圖中我們可以發現A 型焓濕圖的L 點控制起來不是很準確,因為加濕器的控制精度不如加熱器的高。

4.2 自動控制

此處僅說明新風機組的自控方式, A 型中的循環機組, B 型中FFU 及干表冷器的控制此處不加說明。

(1) A 型機組的控制原理圖如圖5。

圖中T2 為新風機組出口溫度, 其控制表冷器和二次加熱器, TH 為機組出口濕度敏感元件,用其控制表冷器和加濕器, 使新風機組的出口溫濕度達到理論計算值。當房間負荷發生變化時, 再由房間的溫濕度敏感元件T、! 對新風機組進行再設定。T1 為一級加熱器后的溫度, 控制加熱器回水管上的電動兩通閥使T1=5℃。

(2) B 型機組的控制原理見圖6。

如圖所示, Td 為機組出口溫度, 常年恒定,由它控制二級加熱器管道上的電動兩通閥, Tdp為機組出口的露點溫度, 用其控制二級表冷器和加濕器, 使其出口參數滿足房間濕度的要求。與A 型相比露點溫度的控制要比濕度控制更精確。

圖中的T1, T2 為中間控制參數, T1 控制一級加熱器至計算所需溫度; T2 控制一級表冷器至廠家計算值, 此值可根據Td 重新設定。

本系統的風機配帶變頻器, 根據房間的正壓值控制送風機的轉速,另可根據房間內的負荷變化以房間的溫濕度敏感元件重新設定Td、Tdp 值,從而使整套控制系統更靈活、方便、準確。

相比較而言, B 型新風機組的控制系統較復雜, 控制精度高, 運行穩定, 安全可靠, 可全年滿足凈化空調房間溫濕度、潔凈度和正壓值的要求, 且系統運轉靈活, 能夠滿足IC 廠房多變的生產工藝要求;但其新風機組的造價及控制系統的費用也相對較高。

結語

本文僅對凈化空調系統新風機組的組合方式的特點及其功能性進行了簡單的分析, 在實際的工程中還應考慮整個凈化空調系統運行的經濟性及適用性, 所以我們應根據工程的實際需要, 綜合分析論證, 在滿足凈化空調系統各項要求的前提下選擇最佳的新風機組組合方式。