100級(jí)大面積電子廠房凈化空調(diào)設(shè)計(jì)

1 概況

本工程位于蘇州某工業(yè)園內(nèi),廠房共有二層,每層建筑面積約36500m2。潔凈廠房分階段完成,共分4期完成。本次工程為第二期,100級(jí)潔凈廠房約為2680m2,千級(jí)面積約為580m2,普通區(qū)域(testarea)面積為5000m2(廠房平面圖略)。

2 設(shè)計(jì)主要參數(shù)

設(shè)計(jì)主要參數(shù)見表1。

3 潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 潔凈冷負(fù)荷計(jì)算

夏季冷負(fù)荷包括:維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷、人員冷負(fù)荷、照明冷負(fù)荷、生產(chǎn)設(shè)備冷負(fù)荷、新風(fēng)冷負(fù)荷、風(fēng)管冷損、空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)負(fù)荷等。經(jīng)計(jì)算:100級(jí)區(qū)域冷負(fù)荷指標(biāo)為880W/m2,1000級(jí)冷負(fù)荷指標(biāo):480W/m2。普通區(qū)域(testarea)冷負(fù)荷指標(biāo):600W/m2(普通區(qū)域放置測試設(shè)備,發(fā)熱量較大)。

3.2 100級(jí)、1000級(jí)潔凈房的空調(diào)方式潔凈房采用FHU+DCU+FFU的空調(diào)方式,潔凈房空調(diào)及氣流組織形式見圖1。

其中,FHU為新風(fēng)機(jī)組(Freshairhandingu2nit),另外,新風(fēng)機(jī)組對(duì)新風(fēng)采取了初、中、高效過濾處理。新風(fēng)機(jī)組包括:初效段,表冷段,中效段,加熱段(廠家有熱水系統(tǒng),采用熱盤管),加濕段(廠家有蒸氣),高效段。其中,空氣清洗段廠家先要求預(yù)留,以后再增加新風(fēng)機(jī)組擔(dān)負(fù)潔凈房的濕度控制,保持潔凈房的正壓和人員新風(fēng)需求。該工程新風(fēng)量取35000m3/h;

DCU為干表冷盤管(Drycoilunit),在每一個(gè)潔凈房內(nèi)的回風(fēng)夾墻中,都設(shè)置了干冷盤管。干冷盤管的主要作用是對(duì)潔凈房進(jìn)行等濕降溫,所以,通過干盤管的冷凍水的溫度稍大于潔凈房的露點(diǎn)溫度,保證潔凈房空氣通過干冷盤管時(shí)不結(jié)露;

FFU為帶風(fēng)機(jī)的高效過濾器(Fanfilterunit),FFU將潔凈房內(nèi)的通過干冷盤管冷卻的回風(fēng),再與新風(fēng)機(jī)組處理的新風(fēng)混合后,通過FFU中的高效過濾器送到潔凈房中。該潔凈房地面采用1m高的導(dǎo)電高架地板,實(shí)現(xiàn)頂送底回的送風(fēng)形式,進(jìn)一步保證氣流的垂直度的層流送風(fēng)形式。

該空調(diào)的方式其特點(diǎn)是:潔凈房的濕度采用集中控制的形式,控制簡單,便于控制管理。其次,采用干冷盤管的冷卻方式,節(jié)約空調(diào)機(jī)房的面積,特別適合大面積大冷負(fù)荷而空調(diào)機(jī)房面積較為緊張的潔凈房場所。同時(shí),多組干冷盤管的形式有利室內(nèi)溫度控制,尤其當(dāng)室內(nèi)各負(fù)荷不均勻時(shí),更加有利。另外,在技術(shù)夾層,也不會(huì)有冷凝水產(chǎn)生,不易藏污、滋生細(xì)菌等。

但是,由于干冷盤管中所流動(dòng)的冷凍水溫要求高于潔凈房的露點(diǎn)溫度,所以水溫偏高,降低了盤管的傳熱系數(shù),及要求增加表冷盤管的傳熱面積,增加了初次投資成本。又因?yàn)?/span>,要求流入干冷盤管的冷凍水溫要高于潔凈房的露點(diǎn)溫度,而冷凍站提供的供水溫度為7℃,回水溫度12℃。所以必須采用二次水循環(huán)的形式。

該循環(huán)水系統(tǒng)形式有兩種:

(1)采用三通閥混合的形式;

(2)采用熱交換器的形式。

在分析兩種循環(huán)的形式特點(diǎn)后,最終采用了熱交換器的形式,進(jìn)一步的確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。當(dāng)然,增加熱交換器設(shè)備,投資增大。但是,相對(duì)該類工程來說,大面積高潔凈度的潔凈房,如果采用空氣處理機(jī)組的形式,該系統(tǒng)風(fēng)管系統(tǒng)所占用的空間、費(fèi)用較大,同時(shí),還要占用很大的空調(diào)機(jī)房面積。在綜合考慮對(duì)比后,采用干表冷盤管的系統(tǒng)還是經(jīng)濟(jì)的,合理的。

3.3 空氣處理

潔凈房的空氣處理:潔凈房的空氣首先通過干表冷盤管冷卻,控制潔凈房內(nèi)的溫度。使之保持在設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi),然后回到潔凈房頂端的靜壓箱中和新風(fēng)混合后再通過FFU送到潔凈房內(nèi)。新風(fēng)機(jī)組空氣處理:新風(fēng)經(jīng)過初效過濾后進(jìn)入冷盤管,冷盤管將新風(fēng)處理到潔凈房露點(diǎn)溫度后,進(jìn)入中效過濾器和加熱盤管段,然后進(jìn)入空氣清洗段(該段暫時(shí)沒有裝入),進(jìn)入二次加熱盤管段和加濕段,保證潔凈房空氣濕度恒定在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。最后由風(fēng)機(jī)將處理的新風(fēng)送到高效送風(fēng)段,然后送到潔凈房天花頂上的靜壓箱中,和潔凈房的回風(fēng)混合,通過FFU送到潔凈房內(nèi)。1K更衣間的空氣處理方式相同。

4 空調(diào)主機(jī)及冷凍水系統(tǒng)

本工程為2期工程,主機(jī)在第一期已經(jīng)全部到位,采用1000RT開利離心機(jī)組共4臺(tái),冷凍水管已全部通到所需的位置,并已經(jīng)預(yù)留接管。本工程testarea及新風(fēng)機(jī)組直接采用主冷凍水管的冷凍水,供回水溫度7℃/12℃;但潔凈房中的干盤管的冷凍水,必須保證冷凍水供回水溫度13℃/17℃;設(shè)計(jì)供回水溫差為4℃,即采用熱交換器設(shè)計(jì)二次循環(huán)冷凍水系統(tǒng)。

在熱交換器冷源端的冷凍水的供回水管上,安裝電動(dòng)二通閥,通過DDC的控制,保證二次循環(huán)的水溫恒定在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。二次冷凍水水管系統(tǒng)采用異程式的方式,潔凈房回風(fēng)夾墻中的干冷盤管,共分為8組,每一組設(shè)置一個(gè)電動(dòng)比例積分閥,根據(jù)所對(duì)應(yīng)的范圍感應(yīng)到的潔凈房內(nèi)的溫度,來調(diào)整比例積分閥的開啟度進(jìn)行調(diào)整,從而將溫度控制在設(shè)計(jì)要求。膨脹水箱設(shè)置在樓面上。

5 自動(dòng)控制系統(tǒng)

本期工程采用一套DDC控制系統(tǒng),并且和機(jī)房總站連接,可以實(shí)現(xiàn)局部調(diào)控和機(jī)房總站對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的控制和觀測。

潔凈房中的干冷盤管,共分了8組,每一組采用一個(gè)比例積分閥控制,每組所對(duì)應(yīng)的區(qū)域溫度采用多點(diǎn)檢測,采用多點(diǎn)的平均值PID控制比例積分閥的開啟度,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

濕度也是采用了多點(diǎn)檢測控制,通過多點(diǎn)的平均的PID值,通過檢測到的濕度大小來控制新風(fēng)機(jī)組冷凍水電動(dòng)比例積分閥的開啟度,或者控制加濕蒸氣閥的開啟度的大小,達(dá)到控制潔凈房內(nèi)的濕度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

在冬季,當(dāng)檢測室外溫度低于某一值,將對(duì)空氣保持一定的加熱,確保足夠的加濕量,避免空氣飽和無法加入足夠的加濕量及風(fēng)機(jī)段有積水,情況嚴(yán)重的高效過濾受潮,影響過濾效果。

新風(fēng)機(jī)組采用變頻控制,根據(jù)潔凈房實(shí)際使用面積,通過電動(dòng)風(fēng)閥的開與關(guān),檢測風(fēng)管內(nèi)的壓力參數(shù),控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,調(diào)整新風(fēng)量,達(dá)到節(jié)約能源的目的。

新風(fēng)機(jī)組和普通區(qū)域風(fēng)柜都有消防系統(tǒng)提供一個(gè)常閉觸點(diǎn)信號(hào),當(dāng)該區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí),該點(diǎn)自動(dòng)斷開,新風(fēng)機(jī)組及普通區(qū)域風(fēng)柜風(fēng)機(jī)將停止運(yùn)行。

6 工程調(diào)試

在潔凈房測試前,首先清潔潔凈房,讓空調(diào)系統(tǒng)先運(yùn)行24小時(shí)后,安裝高效過濾器和FFU。

首先保證新風(fēng)總風(fēng)量在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),然后進(jìn)行潔凈房之間的正壓測試,在反復(fù)調(diào)整風(fēng)量調(diào)節(jié)閥后,基本正壓值符合設(shè)計(jì)要求。

但是,更衣間由于施工和位置局限原因,通過干盤管風(fēng)速達(dá)到310m/s以上,造成更衣間靜壓值過大,因?yàn)?/span>FFU的全壓在50Pa左右,要求通過干盤管的壓降不得大于30Pa為宜,在能滿足冷負(fù)荷的前提下,減小風(fēng)速(一般取風(fēng)速2m/s左右),降低了干盤管壓降。調(diào)整后,靜壓恢復(fù)到設(shè)計(jì)范圍內(nèi),滿足要求。

然后對(duì)FFU逐臺(tái)進(jìn)行風(fēng)速調(diào)整,調(diào)整到設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

在風(fēng)量風(fēng)速設(shè)計(jì)要求后,再對(duì)高效過濾器進(jìn)行檢漏測試,將不合格的高效過濾器換掉。

上述程序完成后,進(jìn)行潔凈度、自凈時(shí)間、溫度、濕度、照度、地板導(dǎo)電率、噪聲、垂直度等檢測,測試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

7 總結(jié)

(1)大面積高級(jí)別(高于或等于100級(jí))的潔凈房,宜采用干盤管的形式,可以節(jié)省空調(diào)機(jī)房面積,系統(tǒng)控制靈活。

(2)對(duì)于大功率的電機(jī)設(shè)備,宜采用變頻控制技術(shù),減少能耗。

(3)新風(fēng)系統(tǒng)的空氣過濾宜采用初、中、高效三級(jí)過濾,延長高效過濾器的使用壽命。

(4)盡量采用將新風(fēng)處理到室內(nèi)露點(diǎn)溫度的空氣組織形式,減少因?qū)κ覂?nèi)進(jìn)行溫度補(bǔ)償而造成不必要能源浪費(fèi)的空氣處理形式[3]。

(5)在整個(gè)潔凈房系統(tǒng)中,注意泄壓閥的正確選型和安裝設(shè)置。