潔凈室空調(diào)設(shè)計說明

1、潔凈室設(shè)計中的幾點分析潔凈廠房設(shè)計規(guī)范GB500732001中指出“空氣過濾器的處理風(fēng)量應(yīng)小于或等于額定風(fēng)量。設(shè)置在同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效（亞高效、超高效）空氣過濾器的阻力、效率宜接近”。并同時指出“潔凈室的送風(fēng)量，應(yīng)取下列三項中的最大值：1.1為保證空氣潔凈度等級的送風(fēng)量。1.2根據(jù)熱、濕負(fù)荷計算確定的送風(fēng)量。1.3向潔凈室內(nèi)供給的新鮮空氣量?！庇纱丝梢?，在空調(diào)系統(tǒng)中過濾器的選擇和送風(fēng)量（換氣次數(shù)）的計算具有重要意義。在實際的設(shè)計過程中，過濾器的選擇一般都要考慮到過濾器的投資和使用壽命的問題，設(shè)計人員選擇過濾器的實際風(fēng)量均小于它本身的額定風(fēng)量，具體方法是按照某一過濾器額定風(fēng)量比例（如60%）來選

2、擇某一型號的過濾器，認(rèn)為只要是小于額定風(fēng)量，它們之間的阻力不平衡可以通過安裝調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)，因此未能校核過濾器的阻力，從而未能使同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效空氣過濾器的阻力達(dá)到接近，給風(fēng)量調(diào)節(jié)帶來麻煩，并且對過濾器的使用壽命造成影響。而一般情況下認(rèn)為潔凈室的等級換氣次數(shù)均大于熱、濕負(fù)荷計算來確定的送風(fēng)量（普通空調(diào)露點送風(fēng)換氣次數(shù)為810次/h），潔凈室送風(fēng)量的選擇一般是按照潔凈度的級別，根據(jù)潔凈室保證不同級別選用不同的換氣次數(shù)，而不校核熱、濕負(fù)荷計算來確定的送風(fēng)量，這樣的計算存在的問題在于，一個凈化空調(diào)系統(tǒng)只能有一個送風(fēng)狀態(tài)點，當(dāng)不同級別潔凈室（如萬級和十萬級甚至千級潔凈室在一個系統(tǒng)時）或室內(nèi)負(fù)荷相差較大

3、的房間在一個系統(tǒng)（如更衣間和主要的操作間之間的房間冷負(fù)荷相差幾倍甚至十幾倍）時，無法確定一個正確的送風(fēng)狀態(tài)點，造成有的房間冷，而有的房間熱。2 高效過濾器的選擇計算：由于潔凈室的特性不同，高效過濾器的選擇首先要按照潔凈室的級別、無菌程度、溫濕度、耐火程度、防腐等不同要求來確定。如100級以下選擇A類或B類，100級以上則需要選擇C類過濾器；高溫高濕條件下宜選用金屬分隔板和金屬框架的過濾器；有防腐要求的宜選用塑料分隔板和塑料框架的過濾器；有防火要求的，過濾器所有材料應(yīng)為不燃性等等。本文不考慮這些問題，僅僅考慮影響常規(guī)高效過濾器（以過濾0.5m為主）的選擇中風(fēng)量和阻力問題實踐中常規(guī)過濾器就是指高效

4、空氣過濾器標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A類和B類，它們是潔凈廠房設(shè)計中最常用的高效過濾器，一般低于或等于10萬級可以選A類；1萬100級可以選B類。凡是常規(guī)高效過濾器，對于0.5m微粒的效率可按照5個“9”即0.9999計算。首先要明確一下高效過濾器通過的風(fēng)量與其阻力的關(guān)系，實驗證明高效過濾器的阻力與流量是非直線關(guān)系，但在一般比額定風(fēng)量大得不多時，阻力和通過風(fēng)量的關(guān)系如近似看成直線關(guān)系，誤差也不大。表1是北京同創(chuàng)過濾器廠生產(chǎn)的高效過濾器規(guī)格表，圖1是該廠生產(chǎn)的高效過濾器阻力特性曲線,由圖1可以看出不同特征尺寸的過濾器其阻力的特性曲線是不同的，我們可以根據(jù)所選的過濾器的型號查它的相應(yīng)阻力特性曲線得到它的阻力,為

5、了方便選擇我們把圖1中的曲線處理一下，用每一個型號的曲線的橫坐標(biāo)風(fēng)量去除以高效過濾器的特征尺寸（即高效過濾器的體積V=H×W×D），然后重新進(jìn)行擬和成圖2中的曲線，從圖中可以看出兩條曲線有重合的趨勢，只要特征尺寸選擇得當(dāng)（可以考慮一下不同型號過濾器結(jié)構(gòu)阻力，因為過濾器的真正過濾面積要小于過濾器的截面積，存在一個有效面積比，而且小型號的過濾器有效面積比較大，而大型號的?。?，兩條曲線將更加逼近，兩個擬和方程的相對應(yīng)系數(shù)也相差不大。而且我們所需要的是額定風(fēng)量 附近的曲線（圖2中20000附近的曲線，即相當(dāng)于額定風(fēng)量以下的風(fēng)量），對于我們工程選擇來講，這樣的差距是可以忽略不計的。從

6、表1中也可以看出，在相同初阻力下，每種型號過濾器的Q/（H×W×D）值也均大致相等，即在圖2中有一個相同的狀態(tài)點。因此我們可以得出這樣的結(jié)論：在不大于額定風(fēng)量的前提下，常規(guī)高效空氣過濾器的阻力流量特性曲線可以用一條曲線來描述，并且成線形分布。也就是說只要知道一種型號的過濾器的阻力流量特性曲線就可以知道其它型號的過濾器大致的特性曲線，又因為成線形的分布，只要知道曲線上的兩點便可以確定該直線（因為我們知道該直線過坐標(biāo)原點，因此只要知道一點即可方便的確定該直線，這一點可以用高效過濾器額定風(fēng)量下的初阻力確定），從而給過濾器的選擇帶來很大的方便。表1、高效過濾器規(guī)格：型號特征尺寸H&

7、#215;W×D（mm）額定風(fēng)量Q（m3/h）Q/（H×W×D）（h-1）初阻力（Pa）GB-01484X484X220100018182執(zhí)行1993年頒布的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)A類190B類220GB-02484X484B-03630X630X220150017179GB-04630X630X180120016797GB-05630X726X220150014907GB-06484X968X220200019404GB-07630X945X220225017179GB-08630X1260X220300017179GB-09610X610X1501

8、00017916GB-10610X915X150150017916GB-11610X1220X150200017916GB-12320X320X26050018780GB-13600X820X220185017092由于高效過濾器的壽命T0是按照額定風(fēng)量Q0下終阻力增加到等于初阻力的既定倍數(shù)（一般為2倍）時所使用的時間，此時高效空氣過濾器的容塵量也達(dá)到了最大（也稱標(biāo)準(zhǔn)容塵量P0），因此也可以認(rèn)為高效過濾器的壽命T0是高效空氣過濾器的容塵量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)容塵量P0的時間。當(dāng)過濾器在低風(fēng)量Q1下運行時，此時Q1Q0,所以過濾器的壽命可以延長至T1，此時T1T0。T1和T0的關(guān)系可以用如下的關(guān)系式（1）

9、計算：在一般條件下，對于高效過濾器系統(tǒng)在額定風(fēng)量條件下，如果一天工作12小時，To 為3.5年以上，具體計算方法這里就不計算了，請參考文獻(xiàn)。過濾器的阻力增值和積塵量的關(guān)系可以近似看成直線關(guān)系，在標(biāo)準(zhǔn)容塵量之下時或者阻力增值不超過初阻力值1倍時，產(chǎn)生的誤差不大；如果濾速超過常規(guī)，或容塵量已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)容塵量，阻力將隨著積塵量的增加而更快地增加。而且高效空氣過濾器的積塵量P是與過濾器的通風(fēng)量Q1成正比的，我們可以得出如下的結(jié)論：如果空調(diào)系統(tǒng)中過濾器的設(shè)計阻力不相近，即偏差比較大，則阻力大的將導(dǎo)致其過濾風(fēng)量相對該型號過濾器額定風(fēng)量偏大，因此積塵量也相應(yīng)的加快，導(dǎo)致其阻力的增值也加快，從而過濾器的壽命也

10、將減小，而阻力小的過濾風(fēng)量相對較小，則壽命相對較長，造成一個空調(diào)系統(tǒng)中壽命不相同，給將來過濾器的更換帶來麻煩，并隨著積塵量的增加會產(chǎn)生新的系統(tǒng)不平衡。同樣地而作為空調(diào)系統(tǒng)主要阻力的高效空氣過濾器（高效過濾器的初阻力至少也有100Pa，相當(dāng)于含局部阻力的普通空調(diào)風(fēng)管的100m以上長度的阻力），選擇阻力相近，對于運行調(diào)節(jié)并滿足風(fēng)量平衡同樣具有重要意義。因此正如設(shè)計規(guī)范中所要求的那樣，設(shè)計時設(shè)置在同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效（亞高效、超高效）空氣過濾器的阻力、效率宜接近是非常有必要的。   下面具體地說明以下過濾器的選擇方法，首先要根據(jù)高效過濾器的設(shè)計使用壽命T1來選擇，可以根據(jù)上面公式（

11、1），可以很方便的計算出在設(shè)計使用壽命下過濾器的設(shè)計風(fēng)量Q1。根據(jù)公式可以得到以下表格2：表2高效過濾器不同風(fēng)量下的壽命Q150%Q055% Q060% Q065% Q070% Q075% Q0Q0T13.5 T03.1 T02.7T02.4 T02.2 T01.9T0T0T1（年）12.310.98.18.47.76.73.5   我們可以按照設(shè)計使用壽命10年，查表2選擇55%額定風(fēng)量作為設(shè)計風(fēng)量來選擇過濾器型號，由上面的分析可以知道按照高效過濾器的額定風(fēng)量的百分比所選對應(yīng)的過濾器的阻力必定相等。下面的主要任務(wù)變成了選擇風(fēng)量所對應(yīng)的過濾器型號。下表3是作者經(jīng)常使用的高效

12、過濾器不同厚度、不同額定風(fēng)量百分比下的風(fēng)量（m3/h）。表3高效過濾器不同額定風(fēng)量百分比下的風(fēng)量（鐵框）型號特征尺寸H×W×D（mm）額定風(fēng)量Q0（m3/h）Q1=55%Q0Q1/（H×W×D）（h-1）初阻力（Pa）01型484X484X220100055010672執(zhí)行1993年頒布的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)A類190B類220484X484X18080044010435484X484X15065035810174484X484X120500275978302型320X320X22043023710498320X320X18034418910265320X320X1

13、5028015410026320X320X120215118962303型630X630X220170093510708630X630X180136074810470630X630X150110560810208630X630X1208504689816表4實際工程中的風(fēng)量計算表序號名稱面積   級別換氣次數(shù)（h-1）送風(fēng)量Q（m3/h）過濾器型號（H×W×D）臺數(shù)T校核值Q1/（H×W×D）/T1換鞋3.110萬15.0120.9320×320×120198392洗手3.010萬15.0117.0320×

14、;320×120195213套衣4.3萬20.0223.6320×320×220199254物入5.2萬20.0270.4484×484×120196195實驗室11.6萬20.0603.2630×630×1501101326培養(yǎng)室14.9萬20.0774.8630×630×1801108457種子室8.7萬20.0452.4484×484×1801107298反應(yīng)27.0萬40.04320.0630×630×220598959緩沖4.010萬15.0156.032

15、0×320×150110156   我們以表4為例，該風(fēng)量計算表是實際工程中的一例，我們按照實際送風(fēng)量查表3中55%Q0風(fēng)量所對應(yīng)過濾器型號，該選擇過程是一個試算的過程，如果現(xiàn)有的過濾器型號在55%風(fēng)量下均能滿足所有房間的送風(fēng)量的要求，則停止試算；如果僅有少數(shù)房間不能滿足，則可以選擇比設(shè)計值大的型號中風(fēng)量最小的那一檔；如果大多數(shù)不能滿足，則需要重新選擇過濾器的壽命并重新計算所選過濾器額定風(fēng)量的百分比，如可以選擇50% Q0或60% Q0，繼續(xù)試算直到滿足前兩條要求。最后可以通過設(shè)計風(fēng)量除以其相應(yīng)的過濾器特征尺寸（H×W×D），看是否相

16、近，不平衡率相差10%以內(nèi)即可認(rèn)為所選過濾器基本阻力平衡。表4中經(jīng)過試算和校核，不平衡率在10%以內(nèi)，達(dá)到設(shè)計要求。為了便于清楚理解，特編制了圖3流程圖以供參考。3 潔凈室送風(fēng)量的確定：對于單個空調(diào)房間，潔凈室的等級換氣次數(shù)與熱濕負(fù)荷所確定的換氣次數(shù)進(jìn)行比較，選擇較大的換氣次數(shù)即可；對于多個空調(diào)房間組成凈化空調(diào)系統(tǒng)，每個房間的冷熱負(fù)荷情況不一樣，導(dǎo)致每個房間在該房間等級的換氣次數(shù)下，所要求的送風(fēng)狀態(tài)點也不一樣，而作為一個凈化空調(diào)系統(tǒng)（凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點之一是經(jīng)常不同級別的潔凈室在同一個空調(diào)系統(tǒng)中）設(shè)計上要求必須有且僅有一個送風(fēng)狀態(tài)點，這時如果按滿足主要操作間溫濕度為前提，選擇主要操作間的送風(fēng)溫

17、差為系統(tǒng)送風(fēng)溫差，則往往主要操作間的冷負(fù)荷較大，因此所需的送風(fēng)溫差也較大，其它輔助房間的在其潔凈等級換氣次數(shù)下，會造成冷量過剩，房間過冷，給人以不舒適感；相反如果按滿足大多數(shù)輔助房間（因為大多數(shù)輔助房間的冷熱負(fù)荷較均衡）溫濕度為前提，選擇其送風(fēng)溫差（偏小）為系統(tǒng)送風(fēng)溫差，則往往主要操作間在大冷負(fù)荷的情況下，需要增加比潔凈等級還要大的換氣次數(shù)來滿足操作間的溫濕度，這樣會給系統(tǒng)帶來風(fēng)量的增加，初投資也相應(yīng)地加大。兩種方式各有利弊，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)選擇，或者可以兩種方式混合使用，即送風(fēng)溫差選擇一個兩者之間的數(shù)值，以盡量滿足設(shè)計和投資的要求。表5實際工程中的風(fēng)量計算表（室內(nèi)設(shè)計溫度tn=24

18、77;2）序號名稱送風(fēng)量Qi（m3/h）房間的冷負(fù)荷Ii（W）送風(fēng)溫差t= -ts（）冷負(fù)荷送風(fēng)量QLi凈化等級送風(fēng)量QDi冷負(fù)荷送風(fēng)量與送風(fēng)量相對偏差室內(nèi)溫度校核 1換鞋120.931.91.949.9120.9-58.8%22.92洗手117.030.91.948.3117.0-58.7%22.93套衣223.644.21.969.1223.6-69.1%22.74物入270.453.51.983.6270.4-69.1%22.75實驗室603.2119.41.9186.7603.2-69.1%22.76培養(yǎng)室774.8849.71.91328.3774.871.4%25.47種子室452

19、.489.51.9139.9452.4-69.1%22.78反應(yīng)4320.03247.51.95076.92160.017.5%24.39緩沖156.048.81.976.3156.0-51.1%23.007038.34515.41.9（tm）7059.04878.30.3%24.0具體的計算步驟如下：1、首先確定室內(nèi)的設(shè)計溫度tn±（精度）。2、計算凈化空調(diào)系統(tǒng)中各個潔凈室的冷負(fù)荷Ii，并計算Ii。3、根據(jù)各潔凈室凈化等級確定送風(fēng)量QDi，并計算QDi。4、確定每一個潔凈室內(nèi)的送風(fēng)量Qi，并令Qi的初始值為QDi，Qi=QDi。5、根據(jù)Ii和Qi確定系統(tǒng)平均送風(fēng)溫差 =tn-ts，并確定ts。6、用公式判斷 tn±的范圍內(nèi)嗎？若所有潔凈室均滿足，則結(jié)束計算，得到了所求的計算風(fēng)量。否之，則適當(dāng)增加溫度偏高的房間的換氣次數(shù)，并回到4。我們同樣以表4的工程數(shù)據(jù)來計算，經(jīng)試算后得到表5，通過該表的計算得到以下有