潔凈空調(diào)系統(tǒng)與普通空調(diào)系統(tǒng)的主要差別,在于潔凈度有不同的要求,潔凈度受各種因素的影響,良好的潔凈效果,不但要有合理的設(shè)計,而且要有嚴格的施工及維護管理。筆者曾參與了多項潔凈空調(diào)的設(shè)計工作,本文結(jié)合工程實例通過對凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計進行了介紹,并分析和探討了凈化空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計、施工及維護管理等方面應(yīng)注意的問題。
1 工程概況
該潔凈區(qū)為醫(yī)療潔凈室,整個潔凈區(qū)包括2個100級(015μm)、(面積35m2、310m高)、3個1000級(面積40m2、310m高)潔凈室,及其它輔助用房等。根據(jù)潔凈室的要求,在建筑布置時把其設(shè)在人員流動較少的建筑頂部,布置成中間走廊連接各潔凈室的形式,并考慮了潔凈室人、物的凈化流程,潔凈室內(nèi)溫濕度參數(shù)為t=23～25℃,φ=40～60%。
2 潔凈室的計算
2.1 冷負荷計算
潔凈室冷負荷計算與常規(guī)空調(diào)冷負荷計算一樣,也要計算圍護結(jié)構(gòu),設(shè)備、人體、照明及新風(fēng)負荷等,在此不再詳述。
2.2 送風(fēng)量確定根據(jù)《空氣潔凈技術(shù)措施》的要求,從滿足潔凈度的要求出發(fā),本著節(jié)約的原則,本工程在100級(015μm)潔凈室送風(fēng)量按40次/h換氣次數(shù)計算,1000級潔凈室送風(fēng)量按30次/h換氣次數(shù)計算,10000級潔凈室送風(fēng)量按25次/h換氣次數(shù)計算。
2.3 新風(fēng)量確定
潔凈室新風(fēng)量按下述3項中的更大值取值。(1)按總送風(fēng)量的10%～30%。
(2)補償室內(nèi)排風(fēng)和保持正壓所需新風(fēng)量。(3)保證室內(nèi)每人的新風(fēng)量不少于40m3/h。
3 潔凈區(qū)空調(diào)系統(tǒng)劃分和末端設(shè)備選擇
3.1 系統(tǒng)劃分
根據(jù)用戶要求,本工程各潔凈室使用時間各不相同,而且其凈化級別也不盡相同,為降低初投資及以后的運行費用,根據(jù)潔凈室特點,潔凈區(qū)內(nèi)5個潔凈室分別獨立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)以滿足用戶要求,為保持潔凈區(qū)空氣潔凈度,內(nèi)走廊單獨設(shè)置一套10000級凈化空調(diào)系統(tǒng)。
3.2 末端設(shè)備選擇為滿足潔凈室潔凈度要求,空調(diào)設(shè)備的選擇應(yīng)選用內(nèi)表光滑、易清洗、不易積塵的設(shè)備、部件。本工程由于屬于醫(yī)療建筑,6個凈化空調(diào)系統(tǒng)全部采用了不銹鋼內(nèi)壁帶二次回風(fēng)的組合式空調(diào)器,其主要功能段包括:混合段、初效過濾段、表冷段、電加濕段、電加熱段、風(fēng)機段、中效過濾段、紫外線殺菌段、出風(fēng)段等。
4 空調(diào)系統(tǒng)型式與氣流組織設(shè)計
4.1 空調(diào)系統(tǒng)型式
本工程均采用組合式空調(diào)器配低速通風(fēng)管網(wǎng)系統(tǒng),由于潔凈室內(nèi)溫度要求均勻,而且風(fēng)量較大,送風(fēng)溫差小,為降低初投資及運行費用,設(shè)計中采用了二次回風(fēng)方式,同時空調(diào)器集中放置,便于控制及維護管理,此舉達到了預(yù)期的效果。
4.2 氣流組織設(shè)計潔凈室氣流組織設(shè)計與一般空調(diào)房間不同,它對潔凈度的影響十分大,氣流組織的形式根據(jù)潔凈度等級的不同,分別采用不同的方式,根據(jù)本工程的具體情況,按凈化級別的高低分別介紹如下:
4.2.1 100級潔凈室氣流組織在選擇100級潔凈室氣流組織形式時,根據(jù)工藝及潔凈度的要求,參考有關(guān)資料,氣流流型采用了亂流流型,氣流經(jīng)空調(diào)器處理后,由送風(fēng)管送至潔凈室頂部,經(jīng)風(fēng)管式高效過濾器、靜壓箱及層流罩后送到室內(nèi),為使空氣中的灰塵能有效地帶走,回風(fēng)采用相對兩側(cè)均布無紡布阻尼回風(fēng)口的形式,如圖1所示。
4.2.2 1000級潔凈室氣流組織
1000級潔凈室氣流流型采用亂流流型,其送風(fēng)形式與100級潔凈室相同,回風(fēng)采用四個墻角布置無紡布阻尼回風(fēng)口的形式。
4.2.3 內(nèi)走廊10000級空調(diào)系統(tǒng)氣流組織
走廊氣流流型采用亂流流型,氣流經(jīng)空調(diào)器處理后,由送風(fēng)管送至走廊頂部,經(jīng)亞高效過濾器風(fēng)口送至空調(diào)區(qū),回風(fēng)采用單側(cè)走廊下部均布無紡布阻尼回風(fēng)口的形式解決。
5 系統(tǒng)控制
5.1 溫濕度控制
本工程對潔凈室的溫濕度進行了監(jiān)控和控制。在潔凈室內(nèi)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)溫濕度,在機房內(nèi)也可實現(xiàn)遠程控制,實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的恒定。夏季工況:新風(fēng)一次回風(fēng)混合后,由組合式空調(diào)器冷卻除濕后將空氣由混合點C處理至機器露點L,然后與二次回風(fēng)混合至送風(fēng)狀態(tài)點O,后送至室內(nèi),如圖2所示,由于潔凈室要求送風(fēng)溫差小,采用二次回風(fēng)系統(tǒng)后節(jié)省了抵消再熱量所需冷量,節(jié)約了初投資及運行費用。
冬季工況:冬季通過控制電加濕器、電加熱器來實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的恒定,如圖3所示。新風(fēng)一次回風(fēng)混合后至C1,混合空氣C1等溫加濕至S點,后與室內(nèi)二次回風(fēng)混合至S1,經(jīng)電加熱器加熱至O′點送入室內(nèi),達到控制室內(nèi)溫濕度目的。
5.2 正壓控制
潔凈室必須保持正壓,以保證不受外界環(huán)境污染,本潔凈區(qū)100級潔凈室正壓控制在15Pa左右,走廊正壓值控制在5Pa左右。
考慮到余壓閥在長期使用后,關(guān)閉會不嚴密,影響正壓值的控制,本工程采用控制排風(fēng)機的運行來達到控制室內(nèi)正壓的目的,達到了較好的效果。
5.3 噪聲控制
本工程在設(shè)計時,把空調(diào)機房集中設(shè)置在潔凈區(qū)外,同時送風(fēng)管、回風(fēng)管均裝設(shè)了消聲器,從運行情況看,達到了要求的噪聲標準。
6 注意問題探討
6.1 潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計注意問題
潔凈室除要求土建裝修配合外,其潔凈空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對潔凈房間的投資及運行費用的大小、房間的潔凈度、溫濕度等室內(nèi)參數(shù)的影響非常大,合理的設(shè)計是確保潔凈空調(diào)系統(tǒng)正常使用的重要前提,下面分別從以下幾個方面分述潔凈空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計:
(1)潔凈度等級及系統(tǒng)劃分的確定。
潔凈度等級對空調(diào)系統(tǒng)方案及投資均影響很大,所以在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下,一般采用低潔凈度級別的空調(diào)系統(tǒng),而且在潔凈室內(nèi),不同潔凈級別的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)分別設(shè)置;平行流潔凈室與亂流潔凈室,空氣凈化級別高與低及使用時間不同
的凈化空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)分開設(shè)置,以降低初投資及運行費用。
(2)潔凈室內(nèi)的溫濕度及新風(fēng)量確定:潔凈室的計算溫、濕度,首先要滿足工藝使用要求,如無特殊要求,一般為t=20～26℃,φ=40%～60%。
潔凈室新風(fēng)量應(yīng)取下列3項計算風(fēng)量中的更大值:
a1亂流潔凈室總送風(fēng)量的10%～30%;層流
潔凈室總送風(fēng)量的2%～4%。
b1補償室內(nèi)排風(fēng)和保持正壓所需要的新風(fēng)量。c1保證室內(nèi)每人的新風(fēng)量不少于40m3/h。
(3)潔凈室正壓的控制
潔凈室必須保持一定的正壓值,以保證不受外界環(huán)境污染,它是通過使凈化系統(tǒng)的送風(fēng)量大于回風(fēng)量和排風(fēng)量之和的方法來達到的,其送風(fēng)量的大小受圍護結(jié)構(gòu)密封性能的好壞影響,不同等級的潔凈室之間以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的靜壓差不應(yīng)小于5Pa,與室外的靜壓差不應(yīng)小于10Pa;《空氣潔凈技術(shù)措施》中推薦維持此正壓一般所需風(fēng)量為2～6次/h換氣次數(shù)。
為達到潔凈室的正壓值,除送、回風(fēng)干管及新風(fēng)管上設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥外,還應(yīng)設(shè)正壓控制裝置,如回風(fēng)口裝空氣阻尼層、余壓閥,壓差式電動風(fēng)量調(diào)節(jié)器等。為保證潔凈室正壓值,送、回、排風(fēng)機一定要聯(lián)鎖,其程序為啟動時先開送風(fēng)機,再開回風(fēng)機和排風(fēng)機;關(guān)閉時相反。
對潔凈度要求高的潔凈室,為維持室內(nèi)正壓,防止空氣倒灌,設(shè)計時應(yīng)在排風(fēng)管上設(shè)止回閥或設(shè)值班風(fēng)機。
(4)氣流組織潔凈室氣流組織與一般空調(diào)房間不同,它對潔凈度的影響十分大,所以要從生產(chǎn)工藝對潔凈度的要求出發(fā),本著節(jié)約原則配合建筑的特點來確定,當(dāng)工藝要求潔凈度為100級時,選用亂流流型;當(dāng)潔凈度為1000～100000級時,選用亂流流型。同時應(yīng)盡量減少渦流,避免將工作區(qū)以外的污染物帶入工作區(qū);盡量防止灰塵的二次飛揚,以減少灰塵對工作區(qū)的污染機會;工作區(qū)的氣流要盡量均勻,風(fēng)速必須滿足工藝和衛(wèi)生要求,當(dāng)氣流向回風(fēng)口流動時,要使空氣中的灰塵能有效地帶走;為防止灰塵的二次飛揚,氣流速度不能過大,亂流潔凈室的回風(fēng)口不應(yīng)設(shè)在工作區(qū)的上部。
(5)消聲減振
由于潔凈室一般為精密工作間,對噪聲要求較高,而凈化空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)壓較高,可能產(chǎn)生的噪聲及振動較大,因此應(yīng)積極采取有效的消聲減振措施,同時所設(shè)置的消聲器要注意其產(chǎn)塵及積塵問題,防止振動噪聲從風(fēng)管及水管傳遞出來,滿足潔凈室的要求。
6.2 風(fēng)管附件及安裝注意問題
凈化空調(diào)系統(tǒng)在材料的選用上應(yīng)注意選用那些自身不發(fā)塵或不易積塵和便于清掃擦拭的光滑表面的材料制作。
風(fēng)管的材質(zhì)一般選用無明顯氧化、針孔、麻點和鍍鋅層脫落的優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼板,在制作中有損壞鍍鋅層處如咬口、折邊、鉚接處,應(yīng)涂保護漆二道,用冷軋鋼板制作的風(fēng)管、閥門及附件,應(yīng)除銹后,涂油漆二道,制作完畢后用無腐蝕性清洗液將內(nèi)表面油膜和污物清洗干凈,干燥后經(jīng)檢查達到要求,即用塑料薄膜及膠帶封口,防止灰塵進入。經(jīng)清洗干凈的風(fēng)管和零配件安裝前不得拆封,安裝時拆開一個端口封膜,隨即連接好一個接頭,如中間停頓需將端口重新封好。總之,潔凈室風(fēng)管的制安是一個十分重要的工序,在安裝過程中不能嫌麻煩而忽視口部的封閉,致使管中積塵而又不易清洗或擦拭,詳細安裝細節(jié)可參見《潔凈廠房施工及驗收規(guī)范》。
中效過濾前的送風(fēng)管、回風(fēng)管、閥門及附件,一般用冷軋鋼板或鍍鋅鋼板制作,中效過濾器到高效過濾器之間的送風(fēng)管、閥門及附件,一般用鍍鋅鋼板或塑料復(fù)合鋼板制作,高效過濾器之后的送風(fēng)管、閥門及附件,一般用鋁合金板、硬塑料板、塑料復(fù)合鋼板或鍍鋅鋼板制作或用鋼板制作后鍍鉻。潔凈室送風(fēng)口裝飾面應(yīng)用經(jīng)陽極氧化處理的鋁合金板或塑料板制作。
高效過濾器安裝時應(yīng)嚴密、平整,防止漏風(fēng)而影響潔凈度。按潔凈度級別要求,設(shè)有風(fēng)淋室、氣閘室的潔凈室,應(yīng)嚴格按產(chǎn)品的安裝要求進行。
6.3 凈化空調(diào)系統(tǒng)的維護管理注意問題
潔凈室空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中應(yīng)經(jīng)常檢查溫濕度、正壓值及初、中、高效過濾器,以防止達不到潔凈室的要求,同時要定期吸塵清掃等,還要嚴格進行人、物的凈化。
7 結(jié)語
總之,潔凈空調(diào)系統(tǒng)與普通空調(diào)系統(tǒng)有很大區(qū)別,它是一項綜合技術(shù)的反映。要達到良好潔凈效果,不但要合理的設(shè)計,而且要有精心的施工和嚴格的維護管理。本工程通過運行實測,室內(nèi)溫濕度、潔凈度均滿足潔凈度等級標準要求,達到了預(yù)期效果。