電氣硝子（上海）生產工廠潔凈室空調安裝技術方法研究

摘要：潔凈度的保證除了建筑內裝上對隔斷、天花、門材料及密封性施工的要求，最主要的還涉及空調設備性能及安裝質量，主要通過空氣中微塵粒子是否達到設計潔凈度要求表征。問題點有：風量循環次數達不到設計要求，包括潔凈室壓差值未達成;施工中風管密封性與高效過濾器質量;空調溫濕度保證。基于在超薄玻璃板加工流水線潔凈生產車間的空調換氣設備關聯施工與調試工作中積累的寶貴經驗，介紹了AHU關聯設計圖紙參數確認、AHU設備及風冷冷凍機運轉調試方案編制以及施工過程等實際工作成果，對于達到設計潔凈度要求具有很強的應用價值。

關鍵詞：潔凈室;潔凈度;風量循環;節能;溫濕度

0? ? 引言

工廠建設中，目前比較引人關注的分項工程之一有潔凈車間的建設，其潔凈度牽涉到最終精細產品在運用上的質量。筆者參加主持過電氣硝子工廠項目，產品是手機等電氣產品配套的薄板玻璃，在高潔凈度要求環境中對薄板玻璃進行清洗、切割、包裝的流水線生產。潔凈度的達成主要是在中央空調對車間溫濕度、壓差值進行精密控制的前提下進行換氣循環，并保證換氣潔凈。空調設備關聯的技術確認及安裝調試對潔凈度的確保起到關鍵作用。

1? ? 項目背景

電氣硝子（上海）工廠位于閔行區，是專業生產配套各種電氣產品的薄板玻璃的工廠。由于產品市場需求上揚，本工程在原一期工廠的未實裝區內進行潔凈車間建設。本工程生產車間主要分為兩大潔凈區：洗凈區及檢查包裝區潔凈度為1K，溫度要求（21±3）℃、濕度要求（55±10）%;成品包裝區潔凈度為10K，溫濕度要求同1K。

1K級別就是每立方米空氣中0.5 μm微塵粒子不超過35 200個，5 μm微塵粒子不超過293個。

10K級別就是每立方米空氣中0.5 μm微塵粒子不超過352 000個，5 μm微塵粒子不超過2 930個。

2? ? AHU凈化空調機組

2.1? ? 凈化空調形式

此次凈化空調部分是根據業主提供的使用實際要求進行設計的。綜合廠房內潔凈室部分有6級潔凈室（1K）（≥0.5 μm）、7級潔凈室（10K）（≥0.5 μm），其中6級和7級的房間為一個系統，由一臺組合式四管空調箱115 000 m3/h對新、回風混合預過濾后進行加熱、冷卻去濕、再熱、加濕以及過濾等過程處理，同時通過一臺59 740 m3/h加壓軸流風機的回風利用，將所需風量最后經過高效過濾器進入潔凈室。高效過濾器的效率級別為：對0.3 μm DOP粒子的效率≥99.99%。潔凈室的氣流組織為頂送側回（6、7級潔凈室），7級潔凈室通過房間四周幾處的側回風口回風。潔凈室維持一定的正壓，依靠余壓閥維持壓差的恒定。

根據業主的使用實際要求，計算換氣次數為：1K級40次/h;10K級20次/h。

2.2? ? 凈化空調換氣次數及正壓保證

系統流程如圖1所示，根據圖1設計數據進行計算。

2.2.1? ? 凈化空調換氣次數

檢查捆包區：（SA121 960 m3/h）/3 088 m3≈40次/h;

洗凈機室：（SA25 730 m3/h+壓差1 900 m3/h）/614 m3=45次/h;

打包車間：（SA21 180 m3/h+壓差3 460 m3/h）/974 m3≈25次/h。

上述總送風量需要168 870 m3/h，圖中設備選型115 000 m3/h+59 740 m3/h=174 740 m3/h，可以滿足潔凈室風量循環要求。

2.2.2? ? 正壓差保證

檢查捆包區：SA121 960 m3/h-RA110 600 m3/h=11 360 m3/h，其中生產線局部排氣6 000 m3/h、洗凈機室1 900 m3/h、打包車間3 460 m3/h。

洗凈機室：SA25 730 m3/h+壓差1 900 m3/h-RA19 530 m3/h=8 100 m3/h，其中生產線局部排氣3 000 m3/h、鄰室5 100 m3/h。

打包車間：SA21 180 m3/h+壓差3 460 m3/h-RA19 180 m3/h=5 460 m3/h。

由此可知，系統在設計上是能夠達到潔凈度要求的。

2.3? ? 節能

空調系統是采用混合風形式，根據人員30 m3/（人·h）負荷綜合計算新風19 560 m3/h，而絕大部分采用室內回風149 310 m3/h，以保證能源有效利用。

另外，系統還從旁通加壓風機59 740 m3/h混合送風，很大程度上減輕了AHU的風量處理負荷，從成本上實現了節能。

3? ? AHU空調冷熱源

3.1? ? 冷熱源構成及參數

潔凈空調系統冷源采用3臺制冷量為315 kW的風冷冷水機組，可以為潔凈空調提供163 m3/h冷凍水。由于潔凈空調在冬季需要加熱，所以將其中1臺單冷冷水機組改為風冷熱泵，可以為潔凈空調提供5 ℃溫差的加熱水54 m3/h。整個潔凈區域的計算總負荷為586.5 kW，計算熱負荷為302 kW。所需冷源為7 ℃冷凍水，回水溫度12 ℃;所需熱源為45 ℃冷凍水，回水溫度40 ℃。采用電極式蒸汽加濕。

本案所選AHU機組制冷量可達784 kW，制熱量為331 kW，可保證上述設計值。

3.2? ? AHU風冷機組系統

如圖2所示，本系統配置了3臺風冷機組，#1、#2機組為單冷全年制冷型機組，#3機組是冷熱切換型機組，產生的冷水與熱水用于凈化室AHU空調。

其中制冷季節，2臺冷凍機運轉348×2=696 kW就能確保潔凈室586.5 kW總冷負荷，因此，為確保機組的平均設備壽命，3臺機組需要輪流運轉切換工作。而制熱季節使用時間在1年中所占比例非常小，假定極冷季節2個月時間，而且根據生產設備發熱量計算，實際熱負荷只有302 kW，#3機組制熱348 kW，一臺就能確保302 kW總熱負荷。另，#3冷熱切換機組冬季時絕對不能用于制冷運行，否則容易造成損壞。

上述系統中，機組安裝于3樓屋頂，而AHU凈化空調安裝于潔凈室側面2樓機械室內，水管將冷熱分開，為四管制，并分別設有膨脹水箱，用于循環系統定壓和補給水，為保持水箱給水和水箱與系統的暢通，水管閥門保證常開。

三臺機組各自帶有回水循環泵，當運行某機組時應先啟動對應的水泵，否則機組由于水流開關沒閉合而不能運行。機組的出水口裝有水流開關，對其要做流量設定，當循環流量低于機組最小流量時水流開關將會斷開，強迫停機保護。

由于在用水側AHU的盤管前配置了三通閥流量控制系統，所以循環泵為定流量泵，原則上不做流量調節，三通閥系統會按照室內溫濕度自動調節進入盤管的流量，其他水流返回，保持總水量不變。

機組目前的設定為出水溫度控制：冷水機組出口溫度為7 ℃;冷熱切換機組制冷時為7 ℃，制熱時為45 ℃。

機組散熱器上不能有積灰，以提高散熱風量和熱交換效率。

3.3? ? #3冷熱機組切換流程

冷熱切換機組在不同運行狀態時閥門開閉，可參照下述說明：首先在冷凍機控制柜上關閉機組運行、然后打開柜內內部控制盤面板？圯撥動選擇開關至“冷”，切換機器的運行模式？圯在循環泵（3）側控制柜上進行停止水泵運行操作？圯對熱水管上閥門（水泵入口處）進行切換，關閉閥門Q3、打開閥門A3？圯對機組連接冷水管上閥門（機組出口處）進行切換，關閉閥門Q2、打開閥門Q1？圯打開水泵，并按下冷凍機開機按鈕（此為制熱—制冷切換，制冷—制熱切換時閥門開閉與上述順序相反）。

3.4? ? 季節轉換時切換技術流程

3.4.1? ? 春、夏、秋（4月—11月中旬）

如圖3所示，冷溫水Chiller3（#3）、Chiller2（#2）、Chiller1（#1）都處于制冷模式，此時只需要2臺機組制冷運行，相互間交互運行如下設置的程序：

（1）#1/#2運轉切換到#1/#3運轉流程：#1/#2運轉→#3：確認Q3、P3、Q2關閉→#3：確認A3、B3、J3、Q1開→#3：冷水運轉模式設置確認→Pump3運轉→Chiller3運轉→Chiller3 CS管溫度70 ℃確認→Chiller2停止→Pump2停止。

（2）#1/#3運轉切換到#2/#3運轉流程：#1/#3運轉→#2：確認P2關→#2：確認A2、B2、J2、C2開→Pump2運轉→Chiller2運轉→Chiller2 CS管溫度70 ℃確認→Chiller1停止→Pump1停止。

（3）#2/#3運轉gGg切換到#1/#2運轉流程：#2/#3運轉→#1：確認P1關→#1：確認A1、B1、J1、C1開→Pump1運轉→Chiller1運轉→Chiller1 CS管溫度70 ℃確認→Chiller3停止→Pump3停止。

3.4.2? ? 秋→冬（11月下旬初始時期）

如圖4所示，冷溫水Chiller3（#3）由制冷模式切換至制熱模式運行，Chiller2（#2）、Chiller1（#1）只需要1臺處于制冷模式，運行切換如下設置的程序：

#1/#3冷水運行切換至#2冷水運行、#3溫水運轉流程：#1/#3運轉→#2：確認P2關→#2：確認A2、B2、J2、C2開→Pump2運轉→Chiller2運轉→Pump3停止→Chiller3停止→#3：A3、Q1關→#3：確認P3關→#3：Q2、Q3開→Chiller3溫水模式切換→Chiller2 CS管溫度70 ℃確認→Pump1停止→Chiller1停止→Pump3運轉→Chiller3運轉。

4? ? 風冷機組流量開關技術

風冷機組運行時使用水作為媒介輸出冷量，所以在機組制冷時通過該機器的水流都會有一個降溫。當流量過于小時，水溫下降過大（一般情況下入口溫度為12 ℃）會造成水流在冷卻器內凍結的事故，所以在機器的循環管路上安裝水流開關很有必要，對按照機器最小安全流量做了整定的水流開關來說，當循環水流的流量低于整定值時會發信使機組停止運行，從而保護設備不受損壞。

5? ? 測試

5.1? ? 測試程序及內容

測試基礎必須保證潔凈室內裝作業全部完成，空調風管漏光檢查及清潔工作結束。

主管風量（SA，RA）按照循環風量值調整？圯各風口風量調節？圯溫濕度確認？圯風壓確認？圯高效過濾器漏風確認？圯潔凈度確認進行測試。

5.2? ? 調試過程說明

（1）風管漏光確認：通常在分段安裝時已經分段進行過檢查。空調正式運轉前，還需穿上潔凈服在風管內使用白熾燈進行整體確認，一般在風管外用肉眼確認是否存在漏光。潔凈室風管由于高靜壓，必須使用法蘭式連接。實際作業如圖5所示。

（2）主管風量測試：首先將風管調節閥100%開啟，根據風管截面進行多點測試，測試點數如圖6所示，做好記錄，并進行計算，一般風量平均值略大于回風次數要求即可。實際現場作業如圖7所示。

測試結果：

檢查捆包區：SA126 354 m3/h，RA114 174 m3/h，壓差6 185 m3/h（包括局排6 000 m3/h）。

洗凈機室：SA26 679 m3/h，RA19 977 m3/h，壓差6 887 m3/h（包括局排3 000 m3/h）。

打包車間：SA19 972 m3/h，RA19 877 m3/h，壓差3 095 m3/h。

上述總送風量需要173 005 m3/h，滿足設計對于潔凈度要求。

（3）風口風量調節確認：上述主管風量測試結束后，進出風口使用臨時過濾網運轉48 h，之后安裝HEPA口及RA過濾網，各SA、RA風口調節閥開到最大，從離主管原始端最近處開始測量、調節，使用倒流罩，離開送風面300 mm位置，如圖8所示。每個點靜止穩定30 s以上，并測量不少于10 s以上的穩定讀數，測試后數據進行平均值計算，根據平面圖風口數量計算的風量進行風閥調節。實際現場作業圖9所示。

測試結果：

檢查捆包區：126 360 m3/h（71個），RA114 181 m3/h（13個回風口）。

洗凈機室：26 682 m3/h（16個），RA19 979 m3/h（4個回風口）。

打包車間：19 982 m3/h（12個），RA19 878 m3/h（4個回風口）。

達到設計對潔凈室要求。

（4）溫濕度測量一般使用自動測量、記錄儀通宵工作12 h以上，同時與自動控制曲線進行對比，一般自控程序根據設計要求寫入軟件，當室內溫度高于設定值時，冷水閥逐漸打開，電加熱逐漸關閉;反之，冷水閥逐漸關閉，電加熱逐漸打開。根據收集到的數據對冷凍機組水量進行控制、加熱、加濕處理。根據室內濕度串級控制送風露點溫度，露點溫度由房間濕度與房間濕度設定值做比較間接產生，隨房間濕度變化而變化。送風露點溫度的控制通過冷水閥比例控制和加濕器比例控制實現。

測試結果：

檢查捆包區：溫度20 ℃左右，濕度60%左右;

洗凈機室：溫度20 ℃左右，濕度61%左右;

打包車間：溫度19 ℃左右，濕度57%左右。

達到設計對潔凈室要求。

（5）風壓確認：基于上述風口風量測試，經過計算，風壓值應該是滿足要求的。在此基礎上，通過實際安裝的壓力表再次進行肉眼確認，并做好記錄。檢查捆包區（1K）正壓打包車間（10K）在18～21 Pa，打包車間（10K）正壓室外自然壓差在11 Pa，檢查捆包區（1K）正壓洗凈機室（1K）維持在1 Pa，洗凈機室（1K）正壓室外自然壓差在20 Pa，結果與上述風量差值具有一致性，符合潔凈室正壓要求。

（6）高效過濾器HEPA漏風確認：在安裝結束，并通過24 h以上運轉進行確認后，使用熱線式風速儀再次對送風量進行確認，檢查是否存在因HEPA過濾器的破損和安裝不良引起的泄漏或框架泄漏。測試方法如圖10所示，用掃描探測器掃描對象過濾器，挨近25 mm，掃描速度5 cm/s以內，在各點進行10 s連續測量，根據繼續點數有無進行是否合格的判斷。測試結果：由于風壓原因，HEPA網有6處破裂。進行新品更換后，都達到了要求。

（7）潔凈度測試：測定潔凈室內粒子數，確認是否能維持所規定的潔凈度。使用光散亂式微粒子自動計數儀，將其設置在從地面起1 m高度，測定次數為每點連續測定3次，每次測定1 min。實際測試場景如圖11所示，部分記錄打印如圖12所示，在完成上述漏風測試基礎上，潔凈度基本都能達到設計要求。

6? ? 結語

本文結合實際案例，通過闡述與生產潔凈室潔凈度達成關聯緊密的一系列空調設備技術要點，更深入地剖析了潔凈室、潔凈度的概念，可為以后實際工作的開展打下一定的基礎，具有一定參考價值。本案例在調試階段最終潔凈度達到了0.1K以下，并滿足了生產設備運轉要求。

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收稿日期：2020-05-13

作者簡介：周波（1965—），男，浙江寧波人，工程師，研究方向：安裝。