- 文献综述(或调研报告):
- 洁净厂房的负荷及运行特点及设计要点:
张国鹏[1]对工业厂房能源选择等一些设计要点进行了说明,其中,由于工业用电较高,车间厂房不宜采用电采暖,而非严寒地区则可采用风冷热泵机组,另外文献[1]中还建议在设计时采用离心式空气幕以及同时具备排风排烟功能的双速风机。李洪欣等人[2]则对洁净厂房相较一般民用建筑的特点做了阐述,提到洁净厂房具有洁净度要求高、能耗大、空调系统及冷热源输送系统均需全天运行等特点,就能耗问题也做了相应分析,提出送风量大、新风负荷大、风机全压高三个主要原因并就这些原因给出了相应的解决思路供设计师在设计时予以考虑,主要有将净化和空调两部分风量进行分开处理以减少空调处理机组能耗和过滤器负荷、将洁净室分区考虑以减小单向流洁净面积、过渡季减小新风和采用局部排风以减小新风量、根据排风情况及时调整送风量等几种方法。
- 冷热源设备选择方法:
同济大学叶盛[3]对于设计中冷热源设备的选择方法和各冷热源设备的特点进行了说明,其中,螺杆式冷水机组适用于中型制冷量场合,离心式冷水机组则主要用在1000kW以上的场合,但小流量时易发生喘振。再有废热排放的工厂宜采用溴化锂吸收式制冷,以利用低品位热源。热泵可同时充当冷热源,但也有一定的缺陷。此外,蓄冷空调适合负荷集中且变化较大的场合,VRV系统则有节省机房面积的优点。文献[3]中还强调了在设计时应考虑冷水机组的轮换使用和互为备用。
- 洁净厂房设计常见问题的解决方法,节能设计的思考方向,措施及依据:
洁净厂房很重要的一点是要保证一定的换气次数,国家虽有相关规定,但并不适用于所有类型的洁净厂房,李兆坚等人[4][5]从维持室内正压和洁净度要求两个角度出发研究了洁净室所需的最小设计换气次数,通过实验得出考虑室内正压要求,新风换气次数可减为1次/h,当高度超过4m时,8级洁净厂房所需维持洁净度的换气次数可降低到8次/h。对于较高大的洁净厂房,董秀芳和清华大学赵彬等人[6]提出了采用分层净化空调的方案,即在净化区采用侧上送侧下回的非单向流组织形式,同时在洁净区下层采用局部自净系统,并进行了CFD模拟,模拟结果显示仅在净化区送风比在整个工厂顶部送风节能近50%,且净化效果相同。北京建筑大学张从丽[7]也对该方法进行了实际案例分析。在她的设计案例中,采用了夏季二次回风,冬季一次回风的方式,以分层空调方式计算负荷时夏季按工作区域计算冷负荷,冬季按全室采暖计算热负荷。因建筑跨度较大,在送回风方式上采用双侧送风,同侧双侧回风的方式以减少气流涡流区,回风口可尽量临近局部热源,减少空调区域温差。使用可旋转球形风口得到集中且分散较快的气流。
在负荷计算方法上,文献[7]将冷热负荷分为围护结构负荷,室内冷热源负荷和新风负荷三个主要的部分,净化负荷则分为室内产尘和室外产尘带入两个部分,室外带入的负荷主要通过设置吹淋室解决,而室内产尘主要是指工作区负荷。
此外,在厂房空调设计出常出现一些设备安装空间有限,各洁净区域洁净等级不同,运行成本和能耗过大等等问题。其中,文献[8]对层高净高不足的问题提出了采用外挑板布置主送回风管,并将各层送风横支管与上一层回风横支管设于同层吊顶内的解决方案。该方案中还采用了多层布置空调机组,每层均设置对应于每层的空调机房的方法以减少机房占地,方便各层系统连接。该工程投入运行后取得了理想的效果。对于半导体生产行业的洁净工厂设计的特殊性,上海交通大学周金锋[9]给出了一些说明。文献中提到对于生产过程中的不同制程和工序均有不同的洁净度要求,还给出了一般半导体加工洁净室的三种主要布置方式,即开放式,港湾式和岛式,其中,开放式布置的洁净室采用局部洁净的方式其能耗较港湾式可节省2/3。对三种洁净室气流流型的应用场合作了介绍,即适用于千级以下的乱流型洁净室,百级以上的层流洁净室以及采用局部层流的复合型洁净室。同时,还提到了微环境技术和双温度冷冻循环两种节能设计措施。
对于空气处理方案的节能设计,文献[10]中也给出了相关论述,秦玉强工程师对无锡一电子净化生产车间设计案例进行了说明,提到对洁净度较高的区域可采用新风处理机组MAU 风机过滤单元FFU 干盘管DCC的形式。这种形式将新风负荷和净化负荷合理地分开处理,还将新风负荷和室内负荷分开处理,大大减少了空调机组能耗和机房面积。在无高架地板的条件下,回风可送至吊顶中的静压层。洁净度为7级或更低要求的区域可采用空气处理机组AHU 高效送风口HEPA的形式。空气处理机组设进风段、初效过滤段、表冷加热段、再热段、蒸汽加湿段、风机段、均流段、中效过滤段、出风段,采用二次回风系统。另外,湿度控制由房间内湿度传感器和加湿器电动二通阀实现,温度控制由室内温度传感器和空调机组表冷盘管冷冻水回水管上二通阀实现,正压控制由室内压差计新风电动阀实现。
- 相关规范说明:
针对洁净厂房的暖通工程设计,国家给出了相关条文《洁净厂房设计规范》(GB50073-2013)[11],其中,明确了洁净工作区域,规定了吹淋室、气闸室和旁通门等的设置要求,为满足噪声控制、洁净度等级的风速要求以及洁净室送风量的取值方法、各洁净等级气流流型、过滤器安装位置、设置局部排风排烟等的要求。规范中还强调了对管道坡度、防冻、防火阀的设置要求,列出了洁净室温湿度设计值范围、各建筑结构表面材料等。另外,《采暖通风与空调设计规范》(GB50019-2003)[12]中关于民用和工业建筑的室内外计算参数等也作出了相关规定,以供设计师在设计时有所参照。
参考文献:
[1]张国鹏. 工业厂房暖通空调的节能设计探讨[J]. 工程建设与设计,2010,08:85-88.
[2]李洪欣,宁永胜. 洁净厂房空调系统的特点与节能[J]. 建筑节能,2009,03:24-27.
