1 常見的凈化間空調(diào)系統(tǒng)簡介
對于潔凈級別較高(Class5以上)的凈化間空調(diào)系統(tǒng),通常是由FFU(filterfanunits)和冷盤管及新風(fēng)機(jī)3個(gè)主要部分組成。其中:FFU的作用是潔凈空氣,是由高效過濾器和風(fēng)機(jī)組成的一個(gè)整體,風(fēng)機(jī)為高效靜音風(fēng)機(jī),最好能變頻控制,這樣可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速使過濾器初阻力與終阻力平衡,使得FFU出口風(fēng)速始終保持恒定;冷盤管的作用則是控制凈化間的溫度;新風(fēng)機(jī)的作用是控制凈化間的濕度和壓差,對于溫濕度要求高的凈化間,新風(fēng)機(jī)還須配備除濕機(jī)和加濕器。而且為了準(zhǔn)確控制凈化間的壓差,新風(fēng)機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)通常需要變頻控制,通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來平衡凈化間的壓差。
2 常規(guī)板式換熱器產(chǎn)生中溫水的方法
潔凈室內(nèi)的空調(diào)溫度通常由冷盤管控制:潔凈室內(nèi)的空氣流經(jīng)回風(fēng)夾道后與冷盤管內(nèi)的冷水進(jìn)行熱交換從而起到降溫作用。對于較高級別的潔凈室,由于潔凈室內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備、照明、FFU等產(chǎn)生的熱負(fù)荷相對較大,常年需要制冷,因此一般的冷盤管內(nèi)只有冷水而不需要熱水。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案不但要求凈化間的溫度能被精確控制,平穩(wěn)運(yùn)行,而且要求節(jié)能。
通常,設(shè)計(jì)凈化間時(shí)由于原有廠房高度有限,凈化間施工后吊頂內(nèi)有各種管道和電纜橋架,以及風(fēng)管和FFU等設(shè)備,所以有限的吊頂空間會變得更小。為了便于檢修及防止吊頂內(nèi)積灰,通常要求吊頂內(nèi)的管線越少越好,因此最好不要再為冷盤管安裝冷凝水管和冷凝水集水盤,這就要求冷盤管不能有凝結(jié)水產(chǎn)生。為了使冷盤管不產(chǎn)生凝結(jié)水,要求進(jìn)入冷盤管的冷凍水的溫度不宜太低,一般要求為12～17℃的中溫水。而冷凍機(jī)通常只能提供5～10℃的冷凍水,因此大多數(shù)設(shè)計(jì)方案是通過板式換熱器來產(chǎn)生中溫水的。
但是板式換熱器有以下缺點(diǎn):①板式換熱器的水阻力大(一般都在100kPa左右),這會增加一次冷凍水循環(huán)泵和二次中溫水循環(huán)泵的揚(yáng)程,無形中增大了水泵的功率,產(chǎn)生了相當(dāng)大的能耗。②在熱交換過程中能量損失較大。冷凍水和中溫水在換熱過程中有相當(dāng)一部分能量是以其他方式損耗掉,而不能全部轉(zhuǎn)換。③保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用高。由于板式換熱器內(nèi)管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很容易堵塞,因此對水質(zhì)要求較高,須要定期維護(hù)和清洗。④須要增加補(bǔ)水管。因?yàn)榘迨綋Q熱器的兩側(cè)是二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)和一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng),相互獨(dú)立。板式換熱器換熱過程如圖2所示。
3 冷凍水和空調(diào)回水按比例混合產(chǎn)生中溫水的方法
筆者介紹一種用冷凍水和空調(diào)回水按比例混合產(chǎn)生中溫水的方法,與板式換熱器產(chǎn)生中溫水的方法相比,其優(yōu)點(diǎn)有:①節(jié)能。一次冷凍水循環(huán)泵和二次中溫水循環(huán)泵的功率小,水泵不須克服板式換熱器的水阻而增加揚(yáng)程,每年會節(jié)約大量的電能。②在熱交換過程中幾乎沒有能量損失。由于其是由冷凍水和中溫回水在管道內(nèi)按一定比例直接混合,所以不存在能量交換過程中的損失。③可以不設(shè)置補(bǔ)水管。因?yàn)槎窝h(huán)系統(tǒng)與冷凍水一次循環(huán)系統(tǒng)通過管道相互連接,將2個(gè)系統(tǒng)連接后形成一個(gè)大系統(tǒng)。④保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用低。相對于板式換熱器系統(tǒng)而言,對水質(zhì)的要求低,且清洗次數(shù)少。⑤不須要購置板式換熱器,減少了初期投資。
其原理為:在一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)(送/回水溫度為7℃/12℃)和二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)(送/回水溫度為12℃/17℃)間增加一組精度動態(tài)電動流量平衡調(diào)節(jié)閥(簡稱電動調(diào)節(jié)閥),它由安裝在二次中溫水循環(huán)管道內(nèi)的溫度傳感器控制。
當(dāng)二次中溫水循環(huán)管道內(nèi)的溫度低于設(shè)定值時(shí),溫度傳感器反饋的信號會指令電動調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)閉,使進(jìn)入二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)的低溫冷凍水減少,使得二次中溫水循環(huán)管道內(nèi)的水溫在有熱負(fù)荷的情況下逐漸升高,凈化間的溫度也會隨之升高;反之則逐漸打開電動調(diào)節(jié)閥,進(jìn)入二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)的低溫冷凍水逐漸增加,使得二次中溫水循環(huán)管道內(nèi)的水溫逐漸降低,凈化間的溫度也會隨之降低。如圖3所示。
其設(shè)計(jì)條件有:①一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)為一個(gè)較大的系統(tǒng)。其末端不僅僅有冷盤管,還應(yīng)有新風(fēng)機(jī)或其他非凈化間空調(diào)。這樣整個(gè)一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行就會相對穩(wěn)定,不會因?yàn)殡妱诱{(diào)節(jié)閥的開關(guān)而影響一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,出現(xiàn)冷凍機(jī)負(fù)荷變化較大而影響正常啟停的現(xiàn)象。②二次中溫水循環(huán)泵的揚(yáng)程計(jì)算要準(zhǔn)確,不能比實(shí)際阻力大很多。以防止二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)管道內(nèi)的壓力太高,而使一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)管道內(nèi)的低溫冷凍水無法進(jìn)入二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)管道內(nèi)。③從一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)的電動調(diào)節(jié)閥的管道要安裝在二次中溫水循環(huán)泵的入口處,這樣確保冷凍水更容易進(jìn)入,達(dá)到更好的效果。
在設(shè)計(jì)潔凈室空調(diào)水系統(tǒng)時(shí),大多數(shù)潔凈室空調(diào)冷凍水系統(tǒng)末端除了有冷盤管外,通常還會有新風(fēng)機(jī)和其他的非凈化間空調(diào)。即除了中溫水系統(tǒng)外,還有低溫冷凍水系統(tǒng),因此這個(gè)條件一般都具備。另外,常見的空調(diào)水系統(tǒng)中,一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備較多,相對管路也較長,而二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)只有冷盤管設(shè)備,管路系統(tǒng)也相對簡單。因此二次中溫水循環(huán)泵的揚(yáng)程都要小于一次冷凍水循環(huán)泵的揚(yáng)程。即一次冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中的水很容易進(jìn)入二次中溫水循環(huán)系統(tǒng)。而第三個(gè)條件在施工時(shí)也容易做到。因此,該方案在潔凈室空調(diào)設(shè)計(jì)中的實(shí)用性很高,在其他空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中需要產(chǎn)生中溫水的應(yīng)用范圍也很廣。
4 結(jié)束語
經(jīng)理論研究和實(shí)踐運(yùn)行,用冷凍水和空調(diào)回水按比例混合產(chǎn)生中溫水的方法在潔凈工程空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用效果良好,應(yīng)用范圍也很廣,簡單實(shí)用,并且具有初期投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。
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