某電子廠房凈化空調系統論述

付蕾

（上海業騰機電工程有限公司，上海 200000）

空氣調節是一種使房間或封閉空間的溫度、相對濕度、潔凈度和氣流速度等參數均達到給定要求的技術。也就是說，在人們的生活、工作以及生產和科研的某一個特定空間內，其環境空氣的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等構成了該空間的空氣環境。采取必要的技術手段來創造和保持該空間內要求的空氣環境就是空氣調節的任務。

潔凈空調是空調工程中的一種，它不僅對室內空氣的溫度、濕度和風速有一定的要求，還對空氣中的含塵粒數、細菌濃度等也都有較高的要求，為此，相應的技術稱為“空氣潔凈技術”。根據需要對空氣溫度、濕度、潔凈度、壓力、噪聲等參數都進行控制的密閉性較好的空間稱為“潔凈室”。

為了使潔凈室內保持所需要的溫度、濕度、風速、壓力和潔凈度等參數，最常用的方法是向室內不斷送入一定量經過處理的空氣，以消除潔凈室內各種熱濕干擾及塵埃污染。為了給潔凈室送入一定狀態的空氣，就需要一整套設備對空氣進行處理，并不斷送入室內，又不斷從室內排出一部分來，這一整套設備就構成了潔凈空調系統。

1 電子廠房潔凈室的特點

電子行業潔凈室空調除了具有較高的凈化空氣的能力外，還具有以下幾點與舒適性空調明顯不同的地方。

1.1 氣流分布需要很均勻

為維持潔凈室室內的高潔凈度，必須帶走室內所產生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴格的要求。對于l～1 000級的潔凈室，目前采用上頂棚送風、下地板回風的垂直單向流氣流組織形式；對于10 000～100 000級的潔凈室，常采用上頂棚送風、下側回風口回風的非單向流形式。

1.2 恒溫恒濕控制精度高

由于電子產品的制造工藝對溫濕度變化極為敏感，所以必須將潔凈室里的空氣參數嚴格控制在要求的范圍內。目前，潔凈空調系統普遍采用控制靈活、性能可靠的DDC自控系統，當室內空氣參數達不到設計要求時，可通過DDC控制系統來自動調節各個閥門開大或關小，這樣就不至于使房間內溫濕度波動太大，影響產品質量和成品率。

1.3 新風量大，換氣次數高

在電子產品制造過程中需使用有毒的化學品，將產生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室內正壓和滿足衛生條件，必須補充大量新風。為了保持高潔凈度，潔凈室應有較高的換氣次數，同時室內的空氣流速也不能太大，一般在0.4 m/s以下。

1.4 冷負荷大且濕負荷小，熱濕比值接近＋∞

電子行業的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護結構的熱量較少，但潔凈室內工藝設備的發熱量相當大，即全年需要排出室內余熱量。

2 工程概述

本工程位于安徽蚌埠黃山大道北側，廠房為單層鋼結構，總建筑面積約14 500 m2。凈化空調面積6 880 m2（不含參觀走廊及輔助區）。根據工藝要求，潔凈區潔凈度分別為萬級、千級、百級，百級面積270 m2，千級面積5 960 m2，萬級面積650 m2。溫濕度要求為22℃±2℃和55%±5%，百級按照面風速0.25 m/s計算風量，千級和萬級的換氣次數則為80次/h和35次/h。

3 凈化空調系統形式

3.1 空調形式選擇

整個廠房分為3種凈化級別，分別為萬級、千級、百級，萬級區主要為鍍膜機室，千級區有絲印車間、模組/貼膜車間、千級高架區、千級未高架區，百級有鍍膜車間、絲網制作房。其中，千級高架區、百級高架區、千級未高架區、百級未高架區均采用MAU＋FFU＋DC的空調形式，而絲印、模組、貼膜車間等千級區和鍍膜機室等萬級區則采用AHU＋FFU的空調形式。

MAU為新風機組，對新風實施了初效、中效、亞高效過濾，其功能段為新風、回風混合段→G4初效段→F8中效段→冷水盤管段→熱水盤管段→電極加濕段→風機段→均流段→H10亞高效段→送風段。

DC為干表冷盤管，在潔凈室的回風夾墻中設置干冷盤管，對潔凈室進行等濕降溫，所以通過干盤管的冷凍水溫度稍低于潔凈室的露點溫度，保證潔凈室空氣通過干盤管時不結露。

FFU為風機過濾器機組，在潔凈室的技術夾層布置FFU，將送進來的空氣通過FFU中的高效過濾器送到潔凈室內。

AHU為凈化空調機組，全部的凈化空調送風均在凈化空調機組內進行凈化和熱、濕處理，然后送至潔凈室，潔凈室的回風經回風口、回風管再接回到空調機房的凈化空調機組，與新風混合后重復進行凈化和熱、濕處理。

3.2 兩種空調形式的空氣處理過程

3.2.1 MAU＋FFU＋DC的凈化空調送風方案

新風機組MAU將新風處理到潔凈室熱濕比線與相對濕度95%線的交點以下，不僅將本身的濕負荷去掉，還負擔潔凈室內產生的濕負荷。而MAU熱處理不足部分的干冷負荷將由設在潔凈室下夾層或吊頂上的干盤管來補充。由于干盤管設在FFU循環空氣通過的吊頂上或夾道內，因此，干盤管所彌補的干冷負荷被循環空氣帶到潔凈室內。此方案中，潔凈室的相對濕度由MAU來保證，潔凈室的溫度由DC來保證，潔凈室的潔凈度由FFU來保證。

3.2.2 AHU＋FFU的凈化空調送風方案

此方案中，凈化空調系統的熱、濕負荷（潔凈室內產生的熱、濕負荷及新風的熱、濕負荷）全部由設在空調機房內的空調機組AHU來負擔。AHU的送風量是消除本系統余熱、余濕的空調送風量（其中包括全部新風和部分回風，但遠遠小于保證潔凈室潔凈度等級的凈化送風量），它應能確保潔凈室內的溫度和相對濕度恒定。而該潔凈室的潔凈度由設在潔凈室吊頂上的FFU來保證。此方案中應該注意的是，FFU運行過程中所產生的熱量也應由AHU來承擔。

4 空調冷熱源

此次工程為一期工程，根據負荷計算及二期預留，冷源主機采用3臺制冷量為1 800 kW、供回水溫度為7/12℃的水冷螺桿式冷水機組，用于空調機組的夏季制冷及作為干盤管供回水系統中板式換熱器的冷源換熱端。熱源主機為一臺制熱量為2 400 kW的空氣源熱泵機組，為空調機組夏季再熱和冬季加熱所用。要求進入干盤管冷水的進水溫度高于潔凈室露點溫度1～2℃，確保其供回水溫度為14/19℃，因此需要采用水-水板式換熱器設計干盤管供回水系統。在熱交換器冷源端的冷凍水供回水管道上安裝電動二通閥，通過DDC的控制，保證干盤管的供回水溫度恒定在設計的范圍內。干盤管的冷供水系統采用異程式的方式，潔凈室內回風墻中布置有111臺干盤管，共分為15組，每一組設置一個電動比例積分閥，根據所對應的范圍反饋的潔凈室溫度來調整比例積分閥的開啟度，從而使溫度控制滿足設計要求。

5 自動控制系統

本期工程采用DDC控制系統，并且與機房總站連接，可以實現局部調控和機房總站對運行狀態的控制和觀測。

潔凈室中的干冷盤管共分為15組，每一組采用一個比例積分閥控制，每組所對應的區域溫度采用多點檢測，采集多點的溫度，取平均PID值控制比例積分的開啟度，調節室內溫度。

濕度也采用多點檢測控制，采集多點的濕度，取平均的PID值來控制新風機組或空調機組冷凍水電動比例積分閥的開啟度，或者控制電極加濕閥門的開啟度，從而將潔凈室的濕度控制在設計范圍內。

新風機組和空調機組采用變頻控制，根據潔凈室實際使用情況，通過電動風閥的開與關，檢測風管內的壓力參數，控制風機轉速，調整新風量，達到節約能源的目的。

6 總結

隨著潔凈技術和潔凈設備的不斷發展與進步，FFU風機的效率不斷提高，耗電量不斷降低，整體價格不斷下降，其初投資也與其他類型的送風方案基本持平，但運行費卻大大節省。大面積高凈化級別的潔凈室宜采用FFU＋DC＋MAU的空調形式，可以節省空調機房面積，系統控制靈活。末端為FFU的空調系統中新風機組或空調機組的空氣過濾宜采用三級過濾，分為初效、中效、亞高效過濾，以延長FFU中高效過濾器的使用壽命。盡量采用將新風處理到室內露點溫度的空氣處理方式，減少因對室內進行溫度補償而造成的能源浪費。

［1］許鐘麟.空氣潔凈技術原理［M］.上海：同濟大學出版社，1998.

［2］陳霖新.潔凈廠房的設計與施工［M］.北京：化學工業出版社，2005.

［3］趙榮義.簡明空調設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1998.

［4］中國電子工程設計院，信息產業電子第十一設計研究院有限公司，上海電子工程設計研究院有限公司，等.GB 50472—2008電子工業潔凈廠房設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2008.