一、高大洁净厂房空调系统特点
高大洁净厂房建筑顾名思义便是建筑的空间结构要求跨度大、高度高,某些装配类高大洁净厂房跨度通常在几十米甚至上米,高度通常在20~30m,这是形成温度梯度的主要原因。就眼下情况而言,高大洁净厂房空调系统特点如下:
(1)主要参数控制。非净化空调系统一般侧重温度、湿度、新鲜空气量和噪声的控制,对温、湿度有要求的净化房间,则不仅要控制空气的温、湿度的基础.上还要控制室内空气的含尘量、风速、换气次数等。这些均是室内的主要控制参数。
(2)空气过滤手段。一般空调有的只有粗效一级过滤,或者要求较高的建筑有些设置了粗效、中效两级过滤处理。而净化空调一般会设置三级过滤,即粗、中、高效三级过滤,或粗、中、亚高效三级过滤。
(3)特殊材料要求。对选用的设备材料的要求与常规空调系统均有所区别,净化空调为了不被外界污染,净化空调系统材料和设备的选择、加工工艺、加工安装环境、设备部件储存环境等,均有特殊的要求。
(4)气密性的要求。非净化空调系统,对系统的气密性虽有要求,但是一般空调要求不严格,加上施工和测试不严格,漏风量大,这些在洁净空调系统上区别比较大,洁净空调系统对机组和管道系统的气密性均有要求,而且对施工和检测等均有严格要求,要求各个环节均必须按照现有规范标准执行,才能保证系统外的空气不进入该系统内,对该系统造成影响,才能保证室内的洁净度。通常设计过程中要求更严格。
二、高大洁净厂房空调净化设计要点
某高大洁净厂房为国家重点工程项目,用于大中型航天产品的总装测试。主要由6个大小不同的洁净测试大厅、附属工艺用房和设备机房组成,洁净大厅的最大高度达到31m,洁净空间的总容积约为10000m3。
(1)设计参数优化。①大幅度减小净化换气次数。净化换气次数是洁净厂房空调净化系统的一个重要设计参数,它直接影响到洁净厂房的洁净度、机房面积、投资、运行能耗和费用。净化换气次数过小,可能使洁净厂房的洁净度无法满足要求,而过大的净化换气次数会使空调风机功率和空调冷负荷大幅度增加,从而使空调投资和能耗大幅度增加。
根据测试研究结果,将该洁净测试大厅的净化换气次数由同类高大洁净厂房的16~20h-1减小为9h-1,只有以往平均值的一半,这使空调净化系统的机房面积、投资、用电负荷、运行能耗和费用大幅度减少,也为采用夹墙分散空调方式奠定了重要基础。②大幅度减小新风换气次数。新风量是保证洁净厂房室内正压和洁净度的一个关键参数,也是影响空调净化系统投资和能耗的一个关键参数。确定将该洁净测试大厅的新风换气次数由以往的2~4h-1减小到1h-1。
(2)温度、湿度、洁净度参数独立控制。对室内温度、湿度和洁净度这3个参数进行独立控制。设置新风除湿系统,对湿负荷进行单独处理,室内相对湿度由新风除湿系统来控制;室内温度由室内循环空调系统表冷器的供冷量来控制;室内空气洁净度由空调循环风量来调控,通过室内循环空调机组的风机变频器调节室内空气循环量,在满足洁净度要求的前提下,使空调循环风量最小。个参数独立控制不仅调控方便、控制精度提高,而且可以使空调系统的运行能耗减少。
(3)夹墙分散空调方式。由于该洁净测试大厅高度很高,在其两侧双支柱结构夹墙中有宽度为3.5m的无用空间,因此确定采用夹墙分散空调方式,将室内循环空调机组分散设置在两侧的结构夹墙中,两侧夹墙中各布置了14 台立柜,式空调机组。这种方式充分利用了结构夹墙的无用空间,使空调机房面积大幅度减小,节省了约1700m2的建筑面积,空调风管长度减少了67%,风管尺寸和风机的输配能耗均大幅度减少。不但解决了与工艺用房的尖锐矛盾和风管布置的技术难题,而且可以实现平面分区控制,将洁净大厅分成28个小区域,对这些小区域的温湿度参数进行独立控制,更好地满足了大型洁净厂房中不同工艺产品对空调环境的不同需求,实现了部分空间的空调净化,提高了空调冷量的利用效率,使空调运行能耗大幅度减少。
(4)将空调冷凝热回收用于冬季供热。我国部分航天发射场的同类洁净测试厂房均采用燃煤锅炉为空调系统提供冬季热源的集中供热方案。但通过对该洁净测试大厅空调冷热负荷进行全年逐时模拟,发现其冬季供热负荷很小,存.在时间很短。场区其他建筑物也是这种情况,因此确定改变集中供热方案为分散供热方案,取消了原规划的集中供热燃油锅炉房和供暖外线。该厂房将新风除湿系统的风冷冷凝制冷机组的冷凝热回收用于冬季供热,风冷冷凝制冷机组也可采用热泵方式供热,从而使投资和能耗大幅度减少,也消除了场区内唯一的空气污染排放源。
(5)空调冷凝水回收利用。该洁净厂房的除湿要求很高,因此采用冷冻除湿的新风除湿系统会产生大量冷凝水,以往空调冷凝水都是通过下水道排放掉。在该项目空调系统设计时,将新风除湿系统的空调冷凝水回收到空调冷水系统的补水箱,作为空调冷水系统的补水,由于空调冷凝水的水质好,可以节省一套软化水系统。实测结果表明,新风除湿系统的冷凝水量较大、水温低,回收的冷凝水量完全可以满足空调冷水系统的补水量要求,并在空调补水箱上设置了通向室外的管道,可将多余的冷凝水用于场区绿化。根据实测数据和全年逐时模拟分析结果,全年可回收5890t水,其节水效果十分显著,由于回收的空调冷凝水温度较低,因此也产生了一定的节能效果。
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