某電子廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)論述

付蕾

（上海業(yè)騰機電工程有限公司，上海 200000）

空氣調(diào)節(jié)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(shù)均達到給定要求的技術(shù)。也就是說，在人們的生活、工作以及生產(chǎn)和科研的某一個特定空間內(nèi)，其環(huán)境空氣的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等構(gòu)成了該空間的空氣環(huán)境。采取必要的技術(shù)手段來創(chuàng)造和保持該空間內(nèi)要求的空氣環(huán)境就是空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)。

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

為了使?jié)崈羰覂?nèi)保持所需要的溫度、濕度、風(fēng)速、壓力和潔凈度等參數(shù)，最常用的方法是向室內(nèi)不斷送入一定量經(jīng)過處理的空氣，以消除潔凈室內(nèi)各種熱濕干擾及塵埃污染。為了給潔凈室送入一定狀態(tài)的空氣，就需要一整套設(shè)備對空氣進行處理，并不斷送入室內(nèi)，又不斷從室內(nèi)排出一部分來，這一整套設(shè)備就構(gòu)成了潔凈空調(diào)系統(tǒng)。

1 電子廠房潔凈室的特點

電子行業(yè)潔凈室空調(diào)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(diào)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(nèi)的高潔凈度，必須帶走室內(nèi)所產(chǎn)生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴(yán)格的要求。對于l～1 000級的潔凈室，目前采用上頂棚送風(fēng)、下地板回風(fēng)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(fēng)、下側(cè)回風(fēng)口回風(fēng)的非單向流形式。

1.2 恒溫恒濕控制精度高

由于電子產(chǎn)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(shù)嚴(yán)格控制在要求的范圍內(nèi)。目前，潔凈空調(diào)系統(tǒng)普遍采用控制靈活、性能可靠的DDC自控系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)空氣參數(shù)達不到設(shè)計要求時，可通過DDC控制系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)各個閥門開大或關(guān)小，這樣就不至于使房間內(nèi)溫濕度波動太大，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

1.3 新風(fēng)量大，換氣次數(shù)高

在電子產(chǎn)品制造過程中需使用有毒的化學(xué)品，將產(chǎn)生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室內(nèi)正壓和滿足衛(wèi)生條件，必須補充大量新風(fēng)。為了保持高潔凈度，潔凈室應(yīng)有較高的換氣次數(shù)，同時室內(nèi)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(yè)的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護結(jié)構(gòu)的熱量較少，但潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備的發(fā)熱量相當(dāng)大，即全年需要排出室內(nèi)余熱量。

2 工程概述

本工程位于安徽蚌埠黃山大道北側(cè)，廠房為單層鋼結(jié)構(gòu)，總建筑面積約14 500 m2。凈化空調(diào)面積6 880 m2（不含參觀走廊及輔助區(qū)）。根據(jù)工藝要求，潔凈區(qū)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(fēng)速0.25 m/s計算風(fēng)量，千級和萬級的換氣次數(shù)則為80次/h和35次/h。

3 凈化空調(diào)系統(tǒng)形式

3.1 空調(diào)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(qū)主要為鍍膜機室，千級區(qū)有絲印車間、模組/貼膜車間、千級高架區(qū)、千級未高架區(qū)，百級有鍍膜車間、絲網(wǎng)制作房。其中，千級高架區(qū)、百級高架區(qū)、千級未高架區(qū)、百級未高架區(qū)均采用MAU＋FFU＋DC的空調(diào)形式，而絲印、模組、貼膜車間等千級區(qū)和鍍膜機室等萬級區(qū)則采用AHU＋FFU的空調(diào)形式。

MAU為新風(fēng)機組，對新風(fēng)實施了初效、中效、亞高效過濾，其功能段為新風(fēng)、回風(fēng)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(fēng)機段→均流段→H10亞高效段→送風(fēng)段。

DC為干表冷盤管，在潔凈室的回風(fēng)夾墻中設(shè)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(jié)露。

FFU為風(fēng)機過濾器機組，在潔凈室的技術(shù)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(nèi)。

AHU為凈化空調(diào)機組，全部的凈化空調(diào)送風(fēng)均在凈化空調(diào)機組內(nèi)進行凈化和熱、濕處理，然后送至潔凈室，潔凈室的回風(fēng)經(jīng)回風(fēng)口、回風(fēng)管再接回到空調(diào)機房的凈化空調(diào)機組，與新風(fēng)混合后重復(fù)進行凈化和熱、濕處理。

3.2 兩種空調(diào)形式的空氣處理過程

3.2.1 MAU＋FFU＋DC的凈化空調(diào)送風(fēng)方案

新風(fēng)機組MAU將新風(fēng)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(dān)潔凈室內(nèi)產(chǎn)生的濕負荷。而MAU熱處理不足部分的干冷負荷將由設(shè)在潔凈室下夾層或吊頂上的干盤管來補充。由于干盤管設(shè)在FFU循環(huán)空氣通過的吊頂上或夾道內(nèi)，因此，干盤管所彌補的干冷負荷被循環(huán)空氣帶到潔凈室內(nèi)。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(diào)送風(fēng)方案

此方案中，凈化空調(diào)系統(tǒng)的熱、濕負荷（潔凈室內(nèi)產(chǎn)生的熱、濕負荷及新風(fēng)的熱、濕負荷）全部由設(shè)在空調(diào)機房內(nèi)的空調(diào)機組AHU來負擔(dān)。AHU的送風(fēng)量是消除本系統(tǒng)余熱、余濕的空調(diào)送風(fēng)量（其中包括全部新風(fēng)和部分回風(fēng)，但遠遠小于保證潔凈室潔凈度等級的凈化送風(fēng)量），它應(yīng)能確保潔凈室內(nèi)的溫度和相對濕度恒定。而該潔凈室的潔凈度由設(shè)在潔凈室吊頂上的FFU來保證。此方案中應(yīng)該注意的是，F(xiàn)FU運行過程中所產(chǎn)生的熱量也應(yīng)由AHU來承擔(dān)。

4 空調(diào)冷熱源

此次工程為一期工程，根據(jù)負荷計算及二期預(yù)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(diào)機組的夏季制冷及作為干盤管供回水系統(tǒng)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(diào)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(shè)計干盤管供回水系統(tǒng)。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(shè)計的范圍內(nèi)。干盤管的冷供水系統(tǒng)采用異程式的方式，潔凈室內(nèi)回風(fēng)墻中布置有111臺干盤管，共分為15組，每一組設(shè)置一個電動比例積分閥，根據(jù)所對應(yīng)的范圍反饋的潔凈室溫度來調(diào)整比例積分閥的開啟度，從而使溫度控制滿足設(shè)計要求。

5 自動控制系統(tǒng)

本期工程采用DDC控制系統(tǒng)，并且與機房總站連接，可以實現(xiàn)局部調(diào)控和機房總站對運行狀態(tài)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(yīng)的區(qū)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(diào)節(jié)室內(nèi)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(fēng)機組或空調(diào)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(shè)計范圍內(nèi)。

新風(fēng)機組和空調(diào)機組采用變頻控制，根據(jù)潔凈室實際使用情況，通過電動風(fēng)閥的開與關(guān)，檢測風(fēng)管內(nèi)的壓力參數(shù)，控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速，調(diào)整新風(fēng)量，達到節(jié)約能源的目的。

6 總結(jié)

隨著潔凈技術(shù)和潔凈設(shè)備的不斷發(fā)展與進步，F(xiàn)FU風(fēng)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(fēng)方案基本持平，但運行費卻大大節(jié)省。大面積高凈化級別的潔凈室宜采用FFU＋DC＋MAU的空調(diào)形式，可以節(jié)省空調(diào)機房面積，系統(tǒng)控制靈活。末端為FFU的空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)機組或空調(diào)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(fēng)處理到室內(nèi)露點溫度的空氣處理方式，減少因?qū)κ覂?nèi)進行溫度補償而造成的能源浪費。

［1］許鐘麟.空氣潔凈技術(shù)原理［M］.上海：同濟大學(xué)出版社，1998.

［2］陳霖新.潔凈廠房的設(shè)計與施工［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［3］趙榮義.簡明空調(diào)設(shè)計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［4］中國電子工程設(shè)計院，信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院有限公司，上海電子工程設(shè)計研究院有限公司，等.GB 50472—2008電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2008.