一、單向流、非單向流潔凈室合用一個系統的弊端
下圖所示為百級、千級合用一個系統的示意圖:
由圖可以看出,百級潔凈室與千級潔凈室合用一個系統即共用一個組合式空調機組,采用同一個送風參數送風。通常,百級潔凈室的送風量比千級潔凈室的送風量大很多,根據相關公式計算可知:在百級與千級潔凈室冷負荷相差不太大的情況下(大多數情況下冷、熱負荷相差都不大),因系統采用同一送風參數,送風焓差不變(即送風溫差不變),送風量越大,在夏季送風帶走的熱量就越多。所以送風量大的百級潔凈室在夏季會出現過冷現象;以此類推,送風量大的百級潔凈室在冬季會出現過熱現象。為了避免上述過冷、過熱的現象出現,采用下圖所示系統。即百級潔凈室的熱濕負荷由集中空調機組承擔,潔凈度由循環機組與集中空調機組共同承擔,如果百級潔凈室的熱濕負荷較小,也可由新風機組承擔其負荷,系統更為簡單。
二、設計實例
由圖可知,該實驗室有一小部分區域要求百級潔凈度,而其余部分要求千級潔凈度。綜合考慮該實驗室所在樓層的機房面積級實驗室的要求,如果把百級和千級、萬級分設成兩個系統,百級潔凈室的送回風管道尺寸較大,布置在走廊吊頂夾層很困難,穿越剪力墻又不合適,管理起來也不太方便。如果把這兩個不同級別的潔凈室合用一個系統,則便于管理但百級潔凈室存在過冷過共問題。在此情況下,就需要采用技術措施來解決這一問題。下面就夏季工況給出一舉兩得的設計方法。根據送風量計算公式可得:
百級潔凈室:面積5.7x4.4m2=25.08m2
送風量25.08x0.35x3600m3/h=31600m3/h
千級潔凈室:面積8.8x5.3m2=46.6m2
送風量46.6x2.6x60m3/h=7270m3/h
萬級潔凈室:面積2.3x1.8m2=4.1m2
送風量4.1x2.6x25m3/h=267m3/h
非單向流總送風量(7270+267)m3/h=7537m3/h
由負荷計算得:
百級潔凈室冷負荷3800W
干級、萬級潔凈室冷負荷7600W
潔凈實驗室總冷負荷為(3800+7600)W=11400W
百級潔凈室冷負荷占總冷負荷的比例(3800÷11400)x100%=33.3%
千級、萬級潔凈室冷負荷占總冷負荷的比例(7600÷11400)x100%=66.7%
潔凈實驗室用一臺組合式凈化空調機組送風(即合用一套凈化空調系統),送風參數相同,只有把百級和千級(包含萬級,以下同)的送風量按上述負荷比例分配方可滿足其溫度要求。
千級、萬級潔凈室送風量7537m3/h
故應選7537m3/h÷66.7%=11300m3/h的組合式凈化空調機組即可滿足百級與千級潔凈室消除余熱余濕的要求。考慮系統漏風系數及風量余量,選用額定風量為12000m3/h、額定冷量15kW的組合式凈化空調機組。這樣,送給百級潔凈室的風量應為12000m3/hx33.3%=3996m3/h方可滿足消除余熱余濕的要求。
但由滿足潔凈度要求計算出的送風量為31600m3/h,對于百級潔凈室,送入3996m3/h風量不能滿足潔凈度的要求,怎么辦呢?處理方法就是采用循環機組來使百級潔凈室的送風量達到31600m3h。
循環機組風量31600m3/h-3996m3/h=27604m3/h,如此大風量的循環機組不可能吊掛于吊頂夾層內,也不可能安裝于機房(否則,無風管安裝空間)。通常的做法是把大循環機組分成幾臺小循環機組吊掛于吊頂夾層內,如果條件允許,小循環機組也可用FFU代替。
FFU作為送風循環機組示意圖:
中效機組作為送風循環機組示意圖:
三、FFU作為送風循環機組的特點
FFU即風機過濾器單元,其頂部進風口有裝粗效過濾器的,也有不裝粗效過濾器的。有裝設送風管接口的,也有不裝設的。不裝粗效過濾器的FFU外形尺寸的厚度比裝粗效過濾器的厚度小、阻力小。所以,其風機壓頭低、噪聲低、功耗小。上圖為不接送風支管的自循環式FFU,通過夾道回風。若FFU進風口無粗效過濾器,應在潔凈室的回風口處裝粗效過濾布進行保護,盡管加一層粗效無紡布保護,在循環回路上也只有兩級過濾即粗效、高效,若新風機組未設高中效或亞高效級的過濾器,FFU的壽命將縮短。
百級潔凈室送風量由循環機組FFU保證,即系統組合式空調機組送風量的一部分(3996m3/h)送到吊頂夾層內,與回風混合后經FFU送入潔凈室,消除潔凈室的余熱余濕。吊頂夾層內被FFU的風機抽吸成負壓,這就降低了安裝工程的技術難度,即使FFU與支撐框架間的微小縫隙密封不嚴,在運行工況下,吊頂夾層內的污染物也不會滲入潔凈室內。但凈化系統停止運行時,這種污染不可避免。這就增加了系統啟動前的自凈時間。這種系統形式,對吊頂夾層內的壁面裝飾也應嚴格要求,應采用滿足潔凈室裝修要求的材料進行裝飾。特別是對未裝設粗效過濾器的FFU機組,更應嚴格。否則,吊頂夾層的污染會加速FFU內高效過濾器的污染、堵塞速度。對該夾層內的電纜橋架、通信管線、工藝管線均應嚴格要求,做到不產塵、不宜積塵,不散發有害氣體。
該方案可通過中央控制系統逐臺控制FFU,如果在某些時段潔凈室不需要100級時可停止部分或全部FFU,這種運行方式節能潛力很大。FFU單臺噪聲不太大,但當聯片安裝時疊加噪聲較大。盡管可把吊頂夾層和回風夾道做成消聲箱來減弱噪聲,但FFU的風機噪聲距潔凈室只隔一層高效過濾器,進入潔凈室的噪聲很難處理,加之FFU直接安裝在吊頂框架上,其振動會影響該實驗室的實驗,故本設計不采用此方案。
FFU的另一種應用是在進風口處裝有風管接口,在這種系統形式中,FFU中的風機起接力風機的作用,其全壓比不帶風管接口的要小,只要能克服高效過濾器阻力即可。這樣,也可使空氣處理機組的余壓減小,降低系統噪聲,對吊頂夾層內的裝飾要求可降低。但這種系統大的缺點就是風管尺寸大,占用較大的建筑空間。FFU靈活布置的*性也不能體現,這種系統實際上是把FFU當作一般送風口來使用。優點是能保證每個FFU出風均勻,也能使空氣處理機組的余壓降低,從而使機組噪聲降低。但FFU產生的噪聲抵消了上述噪聲的降低,且FFU產生的噪聲位于送風末端,增加了降噪消聲的困難。總之,在這種系統中,風機起的作用是弊大于利,故在該系統中也不采用。也可在回風夾道中設置冷卻干盤管來消除潔凈室的余熱,把新風送入吊頂夾層與經干盤管處理過的回風混合后通過FFU送入潔凈室,這種方案的風管系統更為簡單。由于FFU的噪聲、振動不好處理,在本設計中也不采用。
四、中效機組作為送風循環機組的特點
中效機組即裝有中效過濾器的送風機組,吊掛在吊頂夾層,機組出風口與送風天花的靜壓箱相連,而進風口與回風夾道頂部相連形成自循環系統。為什么循環機組采用中效過濾器,是因為若采用粗效過濾器,雖然可降低風機壓頭減少噪聲的產生,但用粗效過濾器來保護末端的高效過濾器不太科學,這樣做會降低高效過濾器的壽命。若采用亞高效或更高級別的過濾器,對末端高效過濾器的保護非常有效,但必然需要增加風機的壓頭,這樣做產生的噪聲很難處理。所以,在實際設計選型時,經常采用中效循環機組。中效循環機組的作用與上述FFU的作用相近,但消聲、減振效果要優于上述的FFU。所以,在該潔凈室工程中采用中效循環機組。該方案的優點是:中效過濾器加回風口粗效過濾層共同保護送風末端的高效過濾器,使高效過濾器的壽命得以延長;中效循環機組可配置低噪聲風機,而風機又由機組箱體包圍,噪聲得到有效隔離;噪聲通過機組送風管衰減后進入送風天花的靜壓箱,可由靜壓箱內的消聲裝置進一步減弱,所以消聲效果較好。其缺點是要求較大的吊頂夾層空間。本方案采用8臺中效循環機組,每臺風量為27604m3/h÷8=3451m3/h,取3500m3/h.之所以選8臺機組(單臺風量3500m3/h/)是綜合考慮了送入靜壓箱風量的均衡性及吊掛機組的體積與重量,機組太大、太重不適于吊掛且占用吊頂夾層空間較大。這方面需平時積累施工經驗,了解不同風機及機組的性能、體積與重量。下圖為該潔凈室送風管平面圖。
五、百級送風天花的設計
百級送風天花即滿布高效過濾器的送風頂棚,有多種形式,本設計采用液槽密封形式的送風天花。目前,液槽密封結構有兩種形式。其一,高效過濾器上裝,即帶液槽的高效過濾器從上部裝入與之配套的框架刀口上,依靠高效過濾器邊框液槽內的密封膠與框架刀口來實施對氣流的密封。這種結構需要的靜壓箱高度較大,否則,高效過濾器調轉不開。雖然高效過濾器在刀口框架上方,但并非在吊頂夾層內安裝,而是在潔凈室內把高效過濾器穿過框架口伸入靜壓箱后再轉向放于框架的刀口上。所以,如果夾層空間小,高效過濾器轉不開。其二,高效過濾器下裝,即高效過濾器帶液槽的邊在下方,帶刀口的框架位于液槽的上方,與前一種情況正好相反,框架的刀口向下,把高效過濾器伸入靜壓箱內,液槽邊在刀口正下方,用壓件托住高效過濾器,使其邊框液槽與刀口接觸來密封空氣,高效過濾器的重量由4個壓件承擔。
帶刀口的框架常用的材質有鋁合金型材、不銹鋼型材。鋁型材運輸、安裝比較方便,可工廠化制作現場組裝。但在連接縫處需靠密封膠密封,組裝后鉚釘外露,不太美觀。不銹鋼型材采用氬弧焊焊接,比鋁型材的插件鉚接密封性好。但如果在施工現場焊接,質量不好保證。如果送風天花面積小,可工廠化制作,現場安裝,這樣質量可得到保證。如果送風天花面積大,工廠化制作后的成品運輸又有困難。在本設計中綜合上述優缺點,采用不銹鋼型材工廠化制作。由于送風天花的面積較大,考慮到運輸的因素,把送風天花分割成三部分(即用25mm厚的彩鋼夾芯板將靜壓箱分割成三等分)。每部分安裝一整片刀口框架,把每一片框架分割成15個高效過濾器單元。這樣做比采用一個大的靜壓箱均壓效果好,但整個送風面的盲區有所增大,不過,經驗算滿布比能滿足垂直單向流的要求。盡管如此,在本設計中采用了高效過濾器下部裝設阻尼孔板來消除送風面盲區的影響,以保證百級單向流氣流組織。