100级洁净洗衣房的洁净空调设计

Air conditioning system design of class 100 Laundry

张春明

文摘

    本文介绍了百级洁净洗衣房空调系统设计的有关内容，给出了洁净空调主要设计参数、空调系统型式。着重介绍了干表冷器在高级别洁净室应用的经济性、合理性。系统经过三年的运行，情况正常，符合洗衣生产的要求。

关键词

洁净室 空调 设计 干表冷器 换气次数 高效过滤器

阅读目录：

1 概况
2 主要设计参数
3 洁净空调系统设计
4 冷源设置和空调水系统
5 自动控制系统
6 工程调试与测试
7 结束语
参考文献
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1 概况

    随着洁净技术的不断发展，洁净室的级别要求愈来愈高，100级、10级、1级洁净室大量兴建。洁净室级别的提高，也就是洁净度控制要求的提高。洁净室洁净度控制应是一个全面控制的概念，只有洁净室是不够的，洁净的要求应贯彻到洁净室及其配套的每一环节。因此对其配套的设施也有相应的要求，对其中重要的一环无尘衣的要求也就愈来愈高，洁净洗衣房的重要性逐步显露出来。本工程为港资兴建100级(局部10级)洁净洗衣房，位于东莞市某管理区内。洗衣房位于三层建筑的底层，洗衣房建筑面积1,030m²。厂房一层有100级包装、测试车间、10，000级洗衣车间、10000级更衣室、大堂、办公室、仓库、空调机房、干衣机房、工艺用纯水房等，其中洁净区面积355m ²。其中100级(局部10级)洁净区面积195m ²，1,000及10,000级洁净区面积160m ²。洁净室系统技术指标按美国联邦209E有关标准执行。制冷机房与蒸汽(干衣机用)锅炉房分别单独设置。图1为本工程平面图。

图1 洁净洗衣房平面图

2 主要设计参数

    根据甲方洗衣工艺的要求及按当时的FS209E的相关规定，并参考当时的《洁净厂房设计规范》GBJ73—84。见表1。

3 洁净空调系统设计

3.1 洁净室冷负荷

    夏季冷负荷包括围护结构负荷、人员负荷、照明负荷、生产设备负荷、空调机组内风机负荷、新风负荷。其中，生产设备参照样本。经计算，100级干衣/包装区面积指标1,020W/m ²，100级测试区面积指标1,000W/m2，洗衣区面积指标887W/m2。

3.2 100级洁净室的空调方式

100级洁净室采用PAHU+DC+FFU的空调方式，空调原理图见图2。

图2 100级洁净室空调原理图

其中：

    PAHU为新风处理机组( mary Air Han-dling Unit)；

    DC为干表冷器(Dry Coil)；

    FFU为带风机的高效过滤器(Fan Filter U-nit)。

    系统中PAHU用来保证洁净室正压及控制室内湿度，新风量为1,500m ³/h。新风机组配电加热器、加湿器。

    每个车间均设置多组干表冷器。干表冷器的作用是将经过它的空气冷却，但不除湿即不会结露，这要求干表冷器的进水温度不低于回风露点。干表冷器的优点如下：

1)节约空调机房面积，特别适合洁净房间冷量大而空调机房面积紧张的情况；

2)干表冷器只处理空气的显热，湿度控制由新风机组负责，使控制简单化；

3)室内多组干表冷器有利于室内温度控制，尤其当室内各区负荷不均匀且多变时；

4)因干表冷器本身无动力，迎面风速又低，所以有利于减小洁净室系统噪声；

5)在洁净室回风技术夹墙内不会有冷凝水，不易藏污、滋生细菌。

    干表冷器的缺点是初投资较大，原因是：

    一方面，由于为保证干表冷器不结露而采用的较高进水温度，使干表冷器较正常进水温度情况下冷量减小，相同车间负荷情况下，要用较多数量的表冷器；
    另一方面，要得到较高的冷冻水进水，冷冻站又要保证其它末端设备的正常供水温度(7℃)，这时候又需增加热交换系统。
    另外，由于洁净室天花吊顶或回风技术夹墙内有干表冷器的供、回水管，施工、试压要求严格。这里指的初投资大是相对而言，较10000级和1000级洁净室中相对采用空气处理机组系统初投资大；但在100和10级洁净室中，洁净室的冷量大，如全部采用空气处理机组系统，首先空气处理机组和送、回风管费用较高，同时必然占用较大的空调机房面积，因此综合考虑采用干表冷器的系统还是经济、合理的。

    FFU将从室内抽回的、经过干表冷器的回风，与新风机组PAHU处理过的新风混合，送到室内。

    由于受建筑层高的限制，做架空地板空间太紧张，考虑平面回风技术夹墙间距较小，所以洁净室气流组织采用上送侧下回形式，天花上满布FFU送风，大部分FFU带HEPA高效过滤器，包装台上方FFU带ULPA超高效过滤器，此区域洁净级别为10级。

3.3 10,000级更衣室和洗衣区的空调方式

    该级别洁净车间采用AHU加末端高效过滤器的空调方式，见图3。

图3 10,000级洁净室空调原理图

其中：AHU为空气处理机组(Air Handling Unit)；

3.4 洁净室的新风量和送风量

    新风量主要考虑人员卫生所需风量、维持洁净室正压所需风量，取二者的最大值。

    100级洁净室FFU循环风量全部经过干表冷器，一方面，由于干表冷器换热温差小，需较大的表冷器面积；另一方面，由于FFU风机的余压小，这就决定了空气经过干表冷器时压降不能太大，文献[1]介绍一般小于50Pa，本工程中干表冷器风压降为30 Pa。

    10,000级洁净室的空调送风量除考虑洁净换气次数外，还需考虑冷负荷和焓差的计算值，取二者的最大值。本工程空调送风量是取冷负荷和焓差的计算值大于由换气次数的计算值很多。

3.5 空气处理

    100级洁净室的新风经PAHU的初、中效过滤器、冷却盘管后，再经电加热、加湿处理后送到天花上的空间。冷却盘管的冷却功能在新风需除湿时由中央冷源提供冷冻水实现。夏季，新风机组将新风处理到适当含湿量，以保证室内空气湿度。新风机组配电加热器、加湿器，加湿器为电热式，其供水为RO水，主要用于冬季，当室内需要加湿时，启动加湿器；如果此时室外温度低于某一设定值，电热丝开启，以保证足够的加湿量，避免空气饱和后无法加进足够的加湿量及加湿段风管积水。

    回风经干表冷器进行冷却处理，与经过PAHU处理的新风混合后，由FFU经内置的高效过滤器送至室内。夏季空气处理过程见图4。

图4 空气处理过程在i-d图上的表示

    10,000级洁净室为普通空气处理过程，新回风混合后经表冷器处理到露点，然后送至室内。

4 冷源设置和空调水系统

    本工程中空调面积560m²，夏季总计算冷负荷374KW。洁净区冷负荷330KW，非洁净区冷负荷44KW。非洁净区包括办公室、大堂、仓库等。平均空调面积指标668W/m²。制冷机房设置2台法国CARRIER 150RT螺杆式冷水机组，一用一备，型号为30HXC155，冷媒为R134a，冷冻水供回水温度7℃/12℃。冷冻水泵和冷却水泵各2台，均为一用一备。冷冻水泵型号为XA80/32A，每台流量26 ¹/s；冷却水泵型号为XA100/26，每台流量41 ¹/s。 制冷机房顶设菱电CT200冷却水塔1台。

    空调冷冻水系统为一次泵定水量水系统，系统末端用水量变化时用供、回水主管之间设置的压差旁通控制，保证供、回水压差的恒定及有足够的水流过冷水机组的蒸发器。冷冻水系统主要分两部分，一路供新风机组、空调机组及办公室风机盘管；另一路供给热交换器，交换出13.5℃水供给干表冷器，设计供回水温差为5℃。冷水机组水系统采用异程式，膨胀水箱设在制冷机房屋面。热交换器供给干表冷器的水系统为同程式，主要考虑干表冷器的水压降较小。

冷却水按常规设置。

图5为空调水系统原理图

图5 空调水系统图

5 自动控制系统

    本工程100级区域新风机组控制洁净室的湿度、静压并提供人员所需的卫生新风。采用DDC控制系统，根据室内几点湿度的平均值PID控制等百分比二通电动调节阀，调节冷冻水流量。同样，冬季DDC PID控制电加热器、加湿器调节室内湿度。室内2-3组干表冷器设一个等百分比二通电动调节阀，每一个等百分比二通电动调节阀控制的区域设一个温、湿度传感器。

    10,000级区域夏季降温、除湿均由表冷器实现，故采用温、湿度PID输出最大值的控制方法。AHU的冷冻水量采用等百分比二通电动调节阀进行控制。

    冷冻水系统方面因只有一台冷水机组运行比较简单，CARRIER冷水机组本身自控系统已很完善。主供、回水管之间设压差旁通阀，根据设定值自动控制供、回水主管之间压差旁通阀。

    AHU回风管内设烟感探测器，在有火灾的情况下烟感探测器将信号传给DDC，DDC会发出指令停AHU的风机马达，以防火灾的蔓延。另一方面，消防系统给一对常闭触点串联到PAHU及AHU配电箱的控制电路中，在该区有火灾信号时，该节点自动断开，PAHU及AHU 的风机将停止运行。

6 工程调试与测试

    1999年7月末开始进行调试。首先空调机组开机24小时后安装高效过滤器，测试空调机组的送风量，并调整到设计值。然后测量各高效送风口的风速并进行调整，需反复调整，直至所有风口的风速调至要求的范围内。之后，进行高效过滤器的检漏工作，检漏不合格的高效过滤器换下，重新安装后需再测风速、检漏，直至合格为止。上述程序完成之后，测量正压、洁净度、温度、湿度、照度、地板的导电率、噪声。测试结果符合美国NEBB测试标准要求。

7 结束语

    本工程99年8月竣工，运行至今效果良好。

7.1干表冷器系统应用在级别较高级别(高于100级)的洁净室中可节省大量空调机房面积，系统控制灵活，应推广应用。

7.2此类洁净室由于洁净级别、室内生产设备等原因，单位面积指标可达1,000W/m2。

7.3新风机组的空气过滤要引起足够的重视(尤其是图2所示的空调方式)，以免影响末端高效过滤器的寿命。

参考文献

1 严德隆 洁净厂房空气循环系统形式的合理选择.洁净与空调技术.2001.3
2 FS-209E.美国联邦标准
3 GBJ 73-1984.洁净厂房设计规范

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