方案設(shè)計(jì)
合肥無塵車間凈化工程新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
來源：www.tuanlego.cn 作者：空氣好凈化
發(fā)布時(shí)間:2021-07-20 14:45:59點(diǎn)擊:次
隨著我國信息技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來大規(guī)模、高級別的潔凈廠房（或稱為超級潔凈廠房）紛紛建造。這種廠房的特點(diǎn)是中心為大面積的潔凈生產(chǎn)區(qū)域?qū)樱瑓^(qū)域內(nèi)布置特定工藝區(qū)和中央走廊，關(guān)鍵處設(shè)置高潔凈度的產(chǎn)品走道和微環(huán)境裝置。上層的巨大空間用于布置送風(fēng)管網(wǎng)或用作送風(fēng)靜壓箱；其下層準(zhǔn)設(shè)施層）是用來安排從潔凈區(qū)移出去的設(shè)備、工藝設(shè)施以及中央公共設(shè)施的管網(wǎng)；在設(shè)施層和工藝層之間設(shè)有回風(fēng)空間；潔凈區(qū)域周圍設(shè)置豎井用于回風(fēng)。系統(tǒng)，集中將新風(fēng)直接處理到室內(nèi)狀態(tài)的露點(diǎn)，然后進(jìn)入循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)。循環(huán)風(fēng)通道中設(shè)置干式冷盤管，處理室內(nèi)顯熱負(fù)荷。所不同的只是循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有不同的解決方法。
1、無塵車間凈化工程新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
空氣好凈化潔凈廠房的主要支撐系統(tǒng)是中央公用設(shè)施，往往集中布置潔凈區(qū)域的周圍或設(shè)置在獨(dú)立的專用大樓中。另外還設(shè)置了安全系統(tǒng)，它包括火災(zāi)的檢測及預(yù)報(bào)系統(tǒng)；火及噴水系統(tǒng)；煙霧檢測和排煙系統(tǒng)，化學(xué)品的檢測，緊急狀況的控制系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)。
由于關(guān)鍵的工藝生產(chǎn)要求以及不斷地更新?lián)Q代對環(huán)境控制十分苛刻，特別是系統(tǒng)的可靠性、靈活性與安全性，設(shè)備容量與節(jié)能，余量與備用以及環(huán)境、有嚴(yán)格要求。為滿足關(guān)鍵生產(chǎn)要求，在工藝層中設(shè)置的微環(huán)境中可達(dá)到非常高的潔凈度（0.1μm的1級），其他生產(chǎn)區(qū)域的潔凈度級別也須達(dá)到1000級或更是采用單向流的氣流技術(shù)（排除塵埃污染的能力）以及隔離技術(shù)（隔離外界對工藝環(huán)境的影響）。單向流流速一般為0.35m/s。為響應(yīng)耗資少、用時(shí)短地實(shí)新，特別強(qiáng)調(diào)送風(fēng)模式的靈活性、可靠性和安全性，體現(xiàn)在任何時(shí)候都可以簡單地根據(jù)工藝分布和工藝環(huán)境最新要求進(jìn)行變更。由于工藝更新很快，工藝設(shè)但所占比例大，而且變化也頻繁。因此設(shè)計(jì)概念以及相應(yīng)的送風(fēng)系統(tǒng)模式特別注意系統(tǒng)的余量和備用。
2、潔凈廠房的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)模式
近年來潔凈廠房出現(xiàn)三種系統(tǒng)模式，主要的區(qū)別在于循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)，通常有分散式循環(huán)風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)豎井和風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（簡稱FFU）。我國目前大量器機(jī)組模式的特性，以及與其它兩種送風(fēng)模式作進(jìn)一步分析與比較。
（2．1）分散式循環(huán)風(fēng)機(jī)組
這種循環(huán)風(fēng)機(jī)組是分散布置的組裝式空氣處理機(jī)組，典型為干式冷盤管與離心風(fēng)機(jī)組成。直接安裝在潔凈工藝層的上部，回風(fēng)豎井布置在大樓的兩側(cè)，生足夠的壓頭（650Pa左右）來滿足氣流流經(jīng)回風(fēng)通路上各個(gè)部件所需要的靜壓，也可大大延長末端過濾器的壽命。但是當(dāng)總流量增加太大時(shí)，風(fēng)機(jī)尺寸、的噪聲也相應(yīng)增大。送風(fēng)靜壓箱設(shè)置在送風(fēng)機(jī)組和過濾器頂棚之間，使得送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的壓力仍高于潔凈工藝層。
（2．2）風(fēng)機(jī)豎井
可利用大樓兩側(cè)（或隧道）空間安裝循環(huán)機(jī)組，則軸流風(fēng)機(jī)最為合適。并將消聲器結(jié)合一起，相當(dāng)緊湊高效，因此也很經(jīng)濟(jì)。由于屋架不必承受循環(huán)機(jī)輕，建筑結(jié)構(gòu)也合理。在屋頂和過濾器吊頂之間布置送風(fēng)靜壓箱，送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的壓力高于潔凈工藝層，為此不得不采用液槽密封。即在頂棚格柵中的液槽液體的密封膠，周圈帶刀口的空氣過濾器插入密封膠中，造成了與液式頂棚格柵之間的氣密性密封。安裝與變更空氣過濾器（或盲板）也較方便。軸流風(fēng)機(jī)相對較低的靜壓高效地輸送更多的空氣，并可方便、高效地變化風(fēng)量。它所產(chǎn)生的靜壓與流量比完全符合典型的高級別潔凈室運(yùn)行工況。
（2．3）風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（FFU）
典型的風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組由內(nèi)裝式離心機(jī)、消聲裝置和高效過濾器（HEPA或ULPA過濾器）所組成，緊湊組裝在一金屬盒里。在潔凈工藝層的頂棚上可以求直接設(shè)置風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（或盲板），以形成不同級別的潔凈區(qū)。風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組用于循環(huán)風(fēng)循環(huán)十分簡便，但是不能產(chǎn)生太大的靜壓。空氣通過機(jī)組內(nèi)端過濾器后幾乎沒剩下多少動(dòng)力來克服外部系統(tǒng)的阻力。
以上三種概念都具有很高程度的靈活性，在潔凈廠房中均得以普遍采用。可使中間工藝層能夠十分方便接受高潔凈度的空氣，變更潔凈區(qū)域。系統(tǒng)回風(fēng)間進(jìn)行，所有設(shè)施管道可以方便地根據(jù)設(shè)備變更或移位來配接，所有潛在污染源都能夠封閉或排除，以防止交叉污染。以下將對這三種模式進(jìn)行分析與比較使整個(gè)系統(tǒng)降低造價(jià)、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用以及提高能量利用效率。
3、三種送風(fēng)模式的比較
循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)有三個(gè)目的：溫度控制、塵埃控制和氣流控制。主要目的去除潔凈廠房塵粒和熱量。循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量取決于潔凈廠房的潔凈度級別。盡均可滿足循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)的要求。但是由于循環(huán)風(fēng)輸送系統(tǒng)的能耗占了很大比例，不得不使我們重視它的能效。
近年來風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組在我國大量采用主要有如下原因：（1）風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組的本身的優(yōu)越特性，如設(shè)置靈活、能適應(yīng)工藝變更，頂棚不易滲漏，頂棚格柵和密封軸流風(fēng)機(jī)的偏見，如風(fēng)壓低、噪聲大等。（3）與分散式循環(huán)風(fēng)機(jī)組相比，可降低建筑物高度。（4）隨著微環(huán)境的使用，工藝層潔凈度級別降低，風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組造價(jià)有競爭力
（3．1）誠然近年來空氣好凈化風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組性能己有很大的提高，解決了出風(fēng)速度均勻性、振動(dòng)、噪聲和故障率等問題。新型風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組中風(fēng)機(jī)刷、電子整流直流電電動(dòng)機(jī)，可無級變速。用霍爾效應(yīng)（Hall-effect）傳感器使控制線路能精確地調(diào)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的電壓與風(fēng)機(jī)所需的扭矩相匹配，電機(jī)效應(yīng)提75%~80%。效率的提高帶來更安靜的運(yùn)行效果，增強(qiáng)了它的競爭力。控制器也可使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度能在遠(yuǎn)處進(jìn)行監(jiān)測和控制。同樣每個(gè)風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組的開處進(jìn)行監(jiān)測和控制。能精確控制和監(jiān)測每個(gè)風(fēng)機(jī)過濾機(jī)組運(yùn)行，是其它兩種方案所不能及的。但是風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組的昂貴設(shè)備費(fèi)用，也是其它兩種方案所不過濾器機(jī)組的配電設(shè)施費(fèi)用以及自動(dòng)化成本最高。雖然其電機(jī)小得多，然而其數(shù)量多得多。盡管通過減少監(jiān)測功能，風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組的自動(dòng)化成本可以下降害系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)。相比之下，風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組由于機(jī)外余壓不大（100Pa左右），需要更寬的回風(fēng)豎井、更大的冷卻盤管面積以降低斷面風(fēng)速，減少系增加其它性能的過濾器。從結(jié)構(gòu)上看風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組可降低了過濾器頂棚的造價(jià)。但由于液槽密封頂棚己十分成熟，并且大量生產(chǎn)，價(jià)格一再下降。兩者造了。風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組的確可以簡化了過濾器頂棚的密封。但是由于機(jī)組內(nèi)的過濾器上方壓力比潔凈室區(qū)域高，機(jī)組內(nèi)過濾與機(jī)殼滲漏仍是個(gè)大問題，塵粒仍區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然這個(gè)（“滲漏”）原是施工問題，現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品質(zhì)量問題，但隱患依在。
（3．2）按以往的經(jīng)驗(yàn)，軸流風(fēng)機(jī)應(yīng)是三種風(fēng)機(jī)類型中噪聲與振動(dòng)最大的，產(chǎn)生的靜壓不足以克服凈化系統(tǒng)的阻力。另外還必須采取額外消聲措施，這本及額外的靜壓損失。為此在空調(diào)領(lǐng)域中絕大多數(shù)場合都采用離心風(fēng)機(jī)。但是離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)的性能不僅僅看靜壓或流量的數(shù)值，而是考慮所產(chǎn)生的流對高級別潔凈廠房來說，軸流風(fēng)機(jī)的流量與靜壓比值最具合理性。兩者性能的比較是相對的。通常兩者的最后選擇，并不取決于各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)而是取決和思路。必須注意現(xiàn)在使用的軸流風(fēng)機(jī)己完全不是過去的概念了，己將先進(jìn)的風(fēng)機(jī)工程學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)以及聲學(xué)制造的消聲器結(jié)合起來。為獲得預(yù)期的性能的制造必須在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)；風(fēng)機(jī)機(jī)體必須是完美地接近圓柱形，這樣與風(fēng)機(jī)葉輪的間隙達(dá)到最小。因此風(fēng)機(jī)機(jī)體不僅是一個(gè)鈑金件，而且還是轉(zhuǎn)速及兩種變流量裝置，能夠使風(fēng)機(jī)達(dá)到最佳性能。進(jìn)口及出口的消聲器也是設(shè)計(jì)定制，從而不需消耗高靜壓的消聲器也能達(dá)到最大噪聲衰減的性能。除了提高以軸流風(fēng)機(jī)組豎井設(shè)備的設(shè)置也得以簡化，更方便了維護(hù)。每個(gè)風(fēng)機(jī)被安裝在可移動(dòng)的臺車上，刻裝置一般是固定的，且與出入口的消聲器相連，通常，這些修，因?yàn)樗鼈冎坏囊粋€(gè)活動(dòng)部件。在必需維修或更換風(fēng)機(jī)時(shí)，可以卸開風(fēng)機(jī)與消聲器的連接，用簡單的牽引帶把它從空氣通道中滾動(dòng)移出，送出相鄰的維修要，完全可以選擇有機(jī)外靜壓能力的軸流風(fēng)機(jī)來克服諸如前置過濾器或化學(xué)過濾器等的部件的阻力。較為合適的機(jī)外靜壓為400Pa。
（3．3）現(xiàn)在分散式循環(huán)風(fēng)機(jī)組大多采用了無蝸殼風(fēng)機(jī)，性能也有所提高。但是新型的軸流風(fēng)機(jī)性能卓越，越來越多的機(jī)組設(shè)置在非潔凈區(qū)，在三種方維修最方便，對潔凈工藝層影響最小。它要求廠房的高度最高，但無需那么大的建筑寬度。對于分散式循環(huán)機(jī)組來說，建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)平臺必不可少，而另要。由于機(jī)組內(nèi)設(shè)置冷卻盤管面積，冷凍水必須接入屋頂?shù)拿總€(gè)循環(huán)機(jī)組中去。存在著水的隱患。這是安裝在上層的分散式循環(huán)風(fēng)機(jī)組的致命弱點(diǎn)。
4、定性分析三種送風(fēng)模式
如果我們以引言中介紹的潔凈廠房為模型，選擇能量效率與投資費(fèi)用作為評價(jià)指標(biāo)，這是定性分析三種送風(fēng)模式的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)中提及的能量效率的評價(jià)氣流量所耗的能量來表示[W/（m3/h）]。投資費(fèi)用以相對成本的價(jià)格指標(biāo)表示，也包括機(jī)械、電力、檢測儀器與控制、以及建筑與結(jié)構(gòu)成本。過去為適應(yīng)工藝的頻繁更新，大多采用大面積的潔凈廠房，工藝層的過濾器滿布率常為100%；如今生產(chǎn)線上大量采用微環(huán)境裝置，外部潔凈空間潔凈度僅風(fēng)量減少，則過濾器滿布率可降低到25%。針對這兩種場合來比較以上三種方案。
（4．1）每種方案的相對總成本反映。反映了它的成本因素。三種方案在100%的過濾器滿布率的場合中的區(qū)別比較明顯。風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組方案，設(shè)備濾器機(jī)組的成本可趨近于分散式循環(huán)機(jī)組。但它的優(yōu)越性也喪失了。
（4．2）對于25%的過濾器滿布率的場合，風(fēng)機(jī)型豎井方案總的來講沒有多大變化。由于軸流風(fēng)機(jī)的存在，無法改變風(fēng)機(jī)豎井的尺寸。風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組大大減少，使機(jī)組數(shù)量減少、回風(fēng)豎井變窄。投資費(fèi)用可以降得最多。相比之下分散式循環(huán)機(jī)組設(shè)備費(fèi)用就顯得稍微高一些（冷卻水仍必須送入每個(gè)分散式去）。另外所需的風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組的配電費(fèi)用和自動(dòng)化成本也隨數(shù)量的減少而降低，又使分散式循環(huán)機(jī)組的用電設(shè)備費(fèi)用變得最高。三種方案的費(fèi)用差異只濾器的滿布率的場合下才能減少。反映了它的成本因素。這時(shí)風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組競爭力增強(qiáng)。但比起另兩種方案來，仍需要更大的冷卻盤管面積，適應(yīng)工藝變余量（風(fēng)量或余壓）仍較小，難于進(jìn)行系統(tǒng)較大的改變。對于風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組來說，上層的高度只須滿足靜壓箱的維修的便利即可。如廠房高度太低，則不方案。對于分散式循環(huán)機(jī)組，較大的上層高度對于設(shè)備的安放在增壓送風(fēng)靜壓箱上非常重要。建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)平臺對支撐分散式循環(huán)機(jī)組也很重要。
（4．3）能量效率越高，移動(dòng)一定流量的空氣所需要的能量減少。反映了不同過濾器滿布率的能量效率。由此表可見軸風(fēng)機(jī)及其電機(jī)本質(zhì)上具的更高效統(tǒng)風(fēng)機(jī)，還是采用新型風(fēng)機(jī)在過濾器滿布率為100%與25%的情況下，其能量效率始終比其它兩種方案高。即使在過濾器滿布率為25%時(shí)，中建南方風(fēng)機(jī)過能量效率有了很大的提高，但是風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組方案的能量效率仍然最低。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能效大約是0.235W/（M3/H）左右，通常IC潔凈廠房僅循環(huán)風(fēng)過500萬元。如采用新型的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能效提高到0.118W/（M3/H），則電費(fèi)可省一半，相當(dāng)可觀。
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