基于凈化空調系統特點與技術探討

【摘 要】凈化空調是空調工程中的一種，它不僅對室內空氣的溫度、濕度有一定要求，而且對空氣中的含塵粒子、細菌濃度等均有較高的要求。因此它不僅對空調工程的設計施工有特殊要求，而且對建筑布局、材料選用、施工工序、建筑方法、水暖電及工藝本身的設計、施工均有特殊的要求與相應的技術措施。本文通過在電子廠房設計中的經驗提出一些自己的觀點，可供此類工程師參考借鑒。

【關鍵詞】凈化空調；設計參數；關鍵設備；氣流組織；壓力控制；

前言

我國人均能源資源占有量約為世界平均值的1/2，且不及同期發達國家的20%，而我國能源消費量約占世界能源消費總量的10%，能源利用效率很低，近些年來依靠消耗大量的能源來支撐經濟的增長，不僅使我國能源供需矛盾更加突出，環境保護壓力加大，而且也制約著我國經濟增長質量的進一步提高，影響著可持續發展戰略的實施。因此，國家《節能法》規定“節能是國家發展經濟的一項長遠戰略方針”，強調能源節約與能源開發并舉，把能源節約放在首位。空氣凈化一方面是送入潔凈空氣對室內污染空氣進行稀釋，另一方面是加速排出室內濃度高的污染空氣。為保證生產環境或其他用途的潔凈室所要求的空氣潔凈度，需要采取多方面的綜合措施才能達到目標。

1 設計參數分析

凈化空調設計參數的確定與普通舒適性空調系統有很大的區別。從溫濕度來說，舒適性空調的室內溫濕度的確定只考慮工作人員的舒適性要求，而凈化空調不僅要考慮舒適性，更重要的是保證工藝所要求的特殊的溫度、濕度環境（包括減少靜電荷）。除了溫濕度以外，凈化空調的設計參數還包括室內外的發塵量和發菌量。室外大氣塵計數濃度各地差異很大，最高值為106粒/L。對于高效空氣凈化系統的5級及其以下的潔凈室，當大氣塵濃度在106粒/L以內變化時，對潔凈室含塵濃度的影響可以忽略不計。高效空氣凈化系統的設計大氣塵濃度宜取M=106粒／L。而中效空氣凈化空氣系統，其潔凈度受大氣塵濃度影響很大，所以設計大氣塵濃度宜分區決定。室內發塵量主要包括人和建筑表面、設備表面以及工藝發塵。實踐證明，人的發塵量是最主要的，人稍許動作或進出潔凈室，潔凈室含塵濃度均可有成倍到幾倍的增高，潔凈室灰塵主要來源于認，占80%一90 %。

2 負荷特性分析

一般來說，對一些高級別的潔凈室，室內的工藝設備的散熱負荷和設備排風所引起的新風負荷占主要部分，其次是空調系統中循環風機的動力負荷，圍護結構傳熱、照明、人體散熱等傳統的空調負荷只占總負荷的10%左右。 高級別的潔凈區一般布置在建筑物的中央部位，因此只存在冷負荷，在正常運行狀態下，要長期供氛由于室內主要是工藝設備負荷，因此當工藝設備剛啟動時，室內沒有設備負荷，和正常運行時有很大區別。不但供冷量差別很大，而且在特定的氣候條件下，有可能出現供熱狀態，然后再逐步切換到正常運行的供冷狀態。在這種情況下，對潔凈廠房的空調系統設置兩套可以方便轉換的工作模式是必需的，即“啟動狀態”和’‘運行狀態”，并考慮啟動狀態的熱負荷。

3 空調凈化處理部件分析

空氣過濾器是凈化空調中的關鍵設備之一，它的性能優劣直接影響到空調凈化的效果以及潔凈度級別。凈化空氣用過濾器應滿足效率高、阻力小、容塵量大等性能要求。過濾器按其效率可以分為粗效過濾器、中效過濾器和高效過濾器三個級別。對于凈化空調系統而言，不同級別的過濾器往往是串聯使用的。粗效過濾器設置在新風口，用于新風過濾，去除空氣中大部分大微粒。中效過濾器設置在正壓段，用于過濾新風與回風，延長高效空氣過濾器的使用年限。高效過濾器設置在系統末端，作為整個凈化空調系統實現潔凈度的保障。用于生物潔凈室的凈化空調機組要求有防止細菌滋生的措施，空調機組所采取的主要措施有:

3.1 與傳統的空調機組相反，將熱交換盤管設置在正壓段，從根本上消除盤管積水、不易排水的問題。處于正壓段可以消除水封，徹底杜絕了因積水而滋生細菌、污染和臭氣問題。

3.2 與傳統提高盤管熱濕交換效率的做法相反，采用親水膜平翅片，從而在冷卻除濕的過程中鋁箔表面不會形成小水珠，有效減少氣流中的水滴，故而不易產生帶水現象。平翅片也不易積塵滋菌，很容易被流水帶走。

3.3 用氣封防止停機時機外污染空氣倒灌。

3.4 將中效過濾器設在風機后的均流板與盤管之間，使中效過濾器既滿足處于機組正壓段的要求，又能保護蒸發盤管，減少其積塵積菌，還可完全避免中效過濾器受潮而易長霉。

3.5 用吹風或特殊自循環的消毒辦法，保持表冷器等易帶菌部位的干燥和滅菌。

4 氣流組織分析

目前潔凈室的氣流組織形式主要采用單向流和非單向流兩種類型。

非單向流式的氣流組織利用送風的干凈氣流的混合稀釋作用，把原來含塵濃度較高的室內空氣沖淡，同時使室內污染源所產生的污染物質均勻擴散并及時排出室外，達到動態平衡，滿足室內潔凈度要求。非單向流式一般采用上送下回的形式，使氣流自上而下，與塵粒所受的重力方向一致。由于送風口形式和布置的限制，它不可能獲得很大的換氣次數，而且室內不可避免地存在渦流，因而其所能實現的潔凈度不可能很高。構造簡單、施工方便、投資和運行費用較小。

單向流氣流組織主要利用送入凈化房間的充滿整個潔凈室斷面的氣流所產生的“活塞效應”，把室內隨時產生的污染物質壓至下風側，再將其排出室外。采用單向流的潔凈室，其氣流分布形成一股流線平行（流層間無擾動，不會橫向污染）、流向單一（以最短的路線排走塵埃）、流速均勻（對塵源抑制）的氣流。單向流分為垂直單向流和水平單向流兩種形式，垂直單向流更有效，氣流方向與塵粒的重力作用方向相同，斷面風速較小，要求回風口整個地面布置，或側向（單側或雙側）長條布置。單向流式氣流組織的特（努旨標主要包括下面三項:（1）流線平行度，平行的氣流流線是保證污染源散發的污染物不作垂直于流向傳播的必要條件；（2）亂流度（速度不均勻度）；（3）下限風速，保證潔凈室對污染物的控制作用。

5 壓力控制分析

為了維持潔凈室的潔凈度免受鄰室的污染或污染鄰室，在潔凈室內維持某一個高于鄰室或低于鄰室的空氣壓力，是潔凈室區別于一般空調房間的重要特點，也是凈化原理的重要組成部分。保持一定的正壓值可以在門窗密閉的情況下，防止潔凈室外的污染由縫隙滲入潔凈室；在開啟門窗時保證有足夠的氣流向外流動，盡量削減由開門動作和人的進出瞬時帶來的氣流量，并且在以后門開啟狀態下，保證氣流方向是向外的，以便把帶入的污染減小到最低程度。

靜壓是由送風與回風、排風量之間的差值風量透過縫隙而產生，這個差值是由系統新風量來補償的。因此，潔凈區域內各室內的送風、回風、排風量和新風量的平衡是維持各潔凈室靜壓值的前提條件。根據潔凈室的工藝要求設定室內合適的相對靜壓值，根據靜壓值確定室內的正壓換氣次數，計算正壓滲透風量。由滲透風量和工藝要求的排風量根據風量平衡原理計算得出新風量。新風量、滲透風量和排風量相互藕合，在正常運行時，它們都是定值。正壓滲透風量越多、房間縫隙越小，所建立的正壓就越大。因此，實現相同靜壓要求時，加強圍護結構氣密性，減少補風量，可有效降低運行能耗。

傳統的壓力控制思路比較簡單，主要有:①機械式風閥—風閥調整送、回、排風量；②余壓閥—根據室內外靜壓差調節閥門，改變滲透到走廊的風量；③壓差傳感器。它們都通過壓差信號完成對潔凈室的壓力控制，容易實現，然而由于壓力信號具有滯后性，而且不易穩定。當前潔凈室工藝要求不斷提高，對控制的響應時間要求越來越短，依靠壓差信號的控制已不能滿足準確快速的要求。流量追蹤法較前面的方法更穩定準確，它采用室內控制器控制調節風門和流量測量傳感器，調節房間新風量和排風量保持其差值穩定，從而實現室內靜壓值恒定。