全新風MAU系統(tǒng)機組及安裝誤區(qū)的優(yōu)化對策研究

毛臻蔚

摘 要：隨著科技發(fā)展，各個領域對空調(diào)系統(tǒng)技術提出不同細分要求，在凈化空調(diào)領域中，能耗比重高的全新風空調(diào)系統(tǒng)尤為突出。本文結合多個項目實踐施工實例，闡述凈化全新風空調(diào)系統(tǒng)即“MAU系統(tǒng)”負荷大、風量大、全壓大的特征，并根據(jù)機組特點對其安裝誤區(qū)進行分析對比，并提出相應優(yōu)化對策，對MAU空調(diào)設備選擇和安裝加以歸類小結。

關鍵詞：全新風;MAU系統(tǒng);空調(diào)機組安裝;安裝誤區(qū);優(yōu)化對策

1 MAU機組定義及運用場合

首先我們對于這個特殊設備的定義及運用場合加以了解：

MAU（Make-up Air Unit System）即全新風機組，一般為新風潔凈空調(diào)機組，此專指為潔凈空調(diào)系統(tǒng)供給新鮮空氣的一種空調(diào)系統(tǒng)或者設備。通常會按照使用要求的不同來分成單一新風系統(tǒng)和恒溫恒濕系統(tǒng)。

工作原理：通過對室外新風進行過濾除塵、變更溫度、濕度等的處理，送到室內(nèi)，改變室內(nèi)空氣參數(shù)指標并實現(xiàn)設計目標。

2 MAU空調(diào)系統(tǒng)機組控制目標與要素

2.1? MAU空調(diào)系統(tǒng)控制目標

為產(chǎn)品生產(chǎn)和操作人員提供一個適當?shù)膬?nèi)部環(huán)境

降低污染和交叉污染的危險

保護員工，保護周邊環(huán)境

2.2? MAU空調(diào)系統(tǒng)控制要素

2.2.1? 潔凈度

按照使用場所的具體要求不同，通常會按空調(diào)系統(tǒng)里各控制區(qū)域的潔凈度來命名等級，一般為1000～10000（6-7）級。有時候也按系統(tǒng)的末級過濾器的性質(zhì)來區(qū)分，分高效、亞高效系統(tǒng)和中效系統(tǒng)。

2.2.2 溫度/濕度

指需要達到不同控制區(qū)域不同的溫度及濕度要求，不同場合具體對其要求的精度也不同。

2.2.3 室內(nèi)、外壓差及設備正壓

在目標區(qū)域或者設備設置壓差傳感器，并通過控制器給予送/排風設備及其風機不同指令，達到設計要求

2.2.4 氣流組織

通常有較高潔凈度要求的系統(tǒng)會采取孔板頂送風方式。孔板頂送風分為全孔板頂送風與局部孔板頂送風。全孔板頂送風由于送風孔多、風速小，氣流分布均勻。局部頂送風送風孔相對少，風速大，會在側邊產(chǎn)生渦流，部分混合氣流混入會污染潔凈氣流。

其次，使用流線型散流器送風形式，此種方式通常適用于高于4米高大廠房。

另外一種常用的氣流組織是帶高效過濾裝置的送風形式，高效過濾裝置通常會布置在送風口，一般會帶擴散板，可達到1000級到100000級潔凈度。

2.2.5 照度

測量照度應當在區(qū)域溫度已趨于穩(wěn)定、各種光輸出相對平穩(wěn)以后進行;潔凈區(qū)域只測定除特殊局部照明之外的一般照明。照度的大小會直接影響到系統(tǒng)需提供的負荷及能耗

2.2.6 自凈度

對于MAU系統(tǒng)，還需要有一定的自身凈化能力，這也是對潔凈度的另一重保證。通常不同等級的目標區(qū)域自凈時間也不同，等級越高，自凈時間越短，相對造價成本也越高。

3 MAU機組特點與節(jié)能

3.1? MAU機組特點及相應設備匹配

3.1.1? 送風量大

MAU新風機組風量通常都比較大，這對設備強度要求比較高。尋常空氣處理機組會采用鋁合金框架等結構，假如設備框架和面板的強度不夠，機組就容易變形，特別是那些有正壓需求的場合，框架強度不足，很容易出現(xiàn)面板飛出砸人的現(xiàn)象。所以一般普通空調(diào)箱的面板厚度是25～50mm，而對于MAU設備建議使用≥60mm的面板，而且框架結構連接處最好有回紋自鎖結構防止脫散。

3.1.2? 新風負荷大

MAU系統(tǒng)的冷負荷中，占比大的是新風負荷、風機溫升和設備散熱，其中以新風負荷最多。據(jù)統(tǒng)計，新風負荷一般約20%～70%，風機溫升約8%～20%，設備散熱負荷約16%～50%。新風負荷遠高于其他負荷。

3.1.3? 設備全壓高

MAU空調(diào)設備由于凈化等工藝需求，需要配置較高等級的過濾器，而過濾等級越高，阻力越大，也就意味著設備需要克服更大的阻力，這些阻力可能會是普通過濾器的5倍。同時，為了保證區(qū)域的壓力需求，一般系統(tǒng)會用集中送/回風形式，這樣整個風系統(tǒng)的管道阻力會比普通系統(tǒng)大很多。因此MAU空氣處理機組會需要有足夠的風機全壓來滿足系統(tǒng)。

這種大風量、高壓頭的情況，也要求空氣處理設備的低漏風率，MAU空調(diào)箱的漏風率越低，其運行費用就越低，也能節(jié)省更多能耗。

3.1.4? 優(yōu)質(zhì)的過濾設備

MAU的過濾設備的能力優(yōu)劣決定了目標區(qū)域的粉塵或微生物等處理的程度。如果采用的過濾裝置發(fā)生問題，比如凈化能力不足，或者漏風都會對目標區(qū)域凈化程度產(chǎn)生負面影響。

例如：醫(yī)院對于MAU凈化空調(diào)有特殊要求：靜電凈化裝置不得作為醫(yī)院手術部凈化空調(diào)系統(tǒng)的末端凈化設施;末級凈化過濾器不能采用木框過濾器等。

3.1.5? 低漏風率

設備的低漏風率常常會被大家所忽視，然而在實際工程中它卻尤為重要。密封性能的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)效率，可以大大提高系統(tǒng)綜合性能。同時低漏風率也是精準控制壓差的保障。

對于凈化空調(diào)機組箱體持壓1500Pa，箱體漏風率要求：

Ⅰ級（ISO-Class 5）≤1 %

Ⅱ/Ⅲ級（ISO-Class6 / 7）≤2 %

3.1.6? 高精度溫度濕度控制

MAU系統(tǒng)目標區(qū)域對溫度濕度的要求一般都比較高的恒溫恒濕要求，而為了滿足這些工藝需求，會使用不同的功能段來實現(xiàn)，例如：表冷、加濕、再冷、再熱段等，也就需要通過更加精密的控制來實現(xiàn)，比如使用更高精度比例積分控制替代傳統(tǒng)開關量控制方式對水量的控制。

3.1.7? 變頻控制

在MAU系統(tǒng)中選用空氣處理機組由于風量大、壓頭高，能耗一般比較高，因此如果采用變頻風機，根據(jù)系統(tǒng)的實際使用情況，在部分負荷時，風機頻率下降，能耗也能大大降低，產(chǎn)生很好的節(jié)能效果。

3.1.8? 正負壓精準控制

對于MAU不同控制區(qū)域有不同的壓力的控制，比如普通潔凈室、醫(yī)院普通病房，一般為設置正壓狀態(tài);而對于具有有毒、有害氣體等特殊區(qū)域，為了防止有害物質(zhì)外泄，所以這些區(qū)域必須作負壓控制。

3.1.9? 穩(wěn)定性/可靠度高

MAU空調(diào)箱的穩(wěn)定可靠運行是整個系統(tǒng)工程優(yōu)良運行不可或缺的部分，其生產(chǎn)、安裝、調(diào)試都必須嚴格按照國家規(guī)定實施。

3.2? MAU機組節(jié)能：

3.2.1 冷卻除濕盤管（循環(huán)盤管）的節(jié)能應用

在MAU系統(tǒng)中，由于能耗一直居高不下，可以采用循環(huán)回路式盤管，利用排出氣體能量，降低引入新風的焓值。見循環(huán)盤管原理圖（圖3.1）及氣體走向圖（圖3.2）

同時，通過比較其他常用的轉輪式熱交換、板式熱交換等換熱形式的各種性能（表3.1），可以得出，在有凈化要求的MAU系統(tǒng)內(nèi)，循環(huán)回路式盤管換熱效率相對好，泄露率低，保證系統(tǒng)的安全性性高。

3.2.2? 二次回風的應用

MAU系統(tǒng)中也可利用部份回風仍具高溫之特點來減少因減濕所需供應之熱能，以達節(jié)能效果的方式。其中二次回風氣流僅通過過濾器，不經(jīng)過熱交換器。常被用在風量大、冷量小、系統(tǒng)溫差<3℃的場合，例如手術室、藥廠等。

3.2.3? 風機節(jié)能

高能效的電機才能更多降低機組乃至系統(tǒng)的能耗，建議在MAU設備中選用3級能效電機

選用變頻風機也是節(jié)能的重要措施之一。由變頻風機運轉中頻率和輸入功率變化可知，在MAU設備中使用風機變頻可以很大程度降低能耗，節(jié)能效率大約在25%～50%

另外一種節(jié)能手段風機墻在MAU設備中的使用也有明顯節(jié)能效果。來自風機定律中的風機轉速與耗能成三次方正比。為取得相同風量下更有效的節(jié)能，將大風機拆解成多臺小風機，降低轉速，借此來降低能耗

不同風機的MAU機組性能對比表展示了使用風機墻后MAU機組性能的提升

3.2.3 減少漏風量

設備的氣密性是MAU系統(tǒng)效率的基礎，也是節(jié)能的保障。密封性能的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)效率，居筆者做工程統(tǒng)計，高密封性、低漏風率的設備比普通空調(diào)設備節(jié)能至少30%以上，大大提高系統(tǒng)綜合性能。

4 MAU空調(diào)機組測試及常見錯誤

4.1? MAU組合式空調(diào)機組常見測試項目

4.1.1? 盤管泄漏與耐壓性能：氣壓試驗為設計壓力的1.2倍，水壓試驗為設計壓力的1.5 倍。

4.1.2? 風量/機外余壓/輸入功率測試/電機溫升：宜采用大風量風洞實驗室測試。

4.1.3 機組振動測試：采用工廠實測和現(xiàn)場測量結合。

4.1.4 機組漏風測試：需負壓（持壓400Pa）及正壓（持壓700Pa）測試

Q=676.12×（△P）0.5——孔板直徑100mm

Q=2704.48×（△P）0.5——孔板直徑200mm

Q：漏風量（CMH）;? ΔP：孔板前后壓力差（kPa）

4.1.5 水盤排水測試? ?（可在工廠測試，測量最大表冷盤管段的水盤排水量）。

4.1.6? 箱體變形量測試 （可在工廠測試，一般為抽測）。

4.1.7? 電氣安全測試? ?（一般為工廠內(nèi)測量測試）。

4.1.8? 機組噪聲測試。

4.2 總結施工安裝中常見幾點錯誤

4.2.1? 冷凝水存水彎做法

實際工程中，有許多錯誤的存水彎做法，導致整個管道積水乃至倒翻水現(xiàn)象（如圖4.1上），我們認為正確的做法（如圖4.1下）

圖4.1 存水彎安裝

4.2.2? MAU機組表冷盤管無檔水板

由于MAU設備通常風量大、風速高，常常會伴隨飄水現(xiàn)象，如果表冷盤管前沒有擋水板，很可能會產(chǎn)生電加熱啟動冷凝水蒸發(fā)，導致濕度精度不易控制，從而影響生產(chǎn)。因此，MAU機組特別是大風量、高風速的表冷盤管前需加裝擋水板。

4.2.3? MAU機組散流段安裝距離過短

根據(jù)我們實際工程發(fā)現(xiàn)散流段過短會導致壓損過大，例如北京某工地由于建設單位為節(jié)省成本而自行縮短的散流段，使散流段原設計壓損30Pa，實測達到272Pa，空調(diào)箱壓損增大達原來9倍，從而風機壓頭嚴重短缺乃至風量不夠。

4.2.4 風機選型不當

MAU空氣處理機組的送風機一般選用機翼型的風機，或者是無窩殼的風機，其次再是后傾風機，這樣才能有足夠高送風壓頭。同時為了減少二次污染，還可用直聯(lián)式風機形式。

4.2.5 直聯(lián)風機軸承選用不當

MAU機組直聯(lián)軸承選用不當，會使風機運轉不平衡，導致風機運轉不穩(wěn)定，造成風機噪音大，且風機長期處于低頻狀態(tài)下運行，性能降低。因此最好應選用重載軸承連接電機

4.2.6 表冷盤管進出水管間距過小

導致安裝鏈接管道難以焊接法蘭、保溫困難，工程難度增加。

4.2.7 盤管匯總管銅管太小支撐力不夠

導致運輸過程中彎曲/歪斜。可以盤管匯總管上下與盤管端板間焊接2根鈑金件，加強盤管匯總管支撐力。

4.2.8 風機電機機組底盤結構強度不夠

導致MAU空調(diào)箱震動過大。需要加配重塊改善底盤強度。

4.2.9 檢修門的朝向

正壓段必須配置檢修門，不能使用檢修蓋板。檢修門在正壓段必須內(nèi)開，在負壓段必須外開。

4.2.10 選用不合適的專用硅膠

在日常工程中，常有MAU設備使用工業(yè)硅膠來密封箱體的做法，這樣常產(chǎn)生脫膠、密封性不高現(xiàn)象，會直接導致系統(tǒng)氣密性低，漏風率增高。

建議MAU潔凈空調(diào)機組所有接合處均貼附特殊背膠及Sika221（潔凈室）專用硅膠填縫（silicon），RT108（FDA認證），以達到并可保持氣密性極佳的箱體構造，符合節(jié)凈室空調(diào)要求。

4.2.11 現(xiàn)場安全

制定設備現(xiàn)場安裝調(diào)試安全管理，防止觸電，防止高空墜落，防止物體打擊，防止機械傷害，制止習慣性違章操作，認真貫徹在環(huán)境、職業(yè)健康安全方面的方針

5 結論與展望

伴隨人們生活水平的提高，MAU全新風凈化空調(diào)系統(tǒng)也將被越來越多的應用到更多的生產(chǎn)生活領域，要求設計和安裝人員更加精準了解其系統(tǒng)特征，并結合現(xiàn)場情況，嚴格遵守規(guī)范及工藝要求設計施工安裝，同時，噪音、風量平衡、節(jié)能優(yōu)化等問題也需要我們加強關注及研究，才能使MAU系統(tǒng)真正意義上達到安全、可行、效果好、可靠度高的目的。

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