中央空調(diào)工程作為潔凈室控制系統(tǒng)的重要組成部分,主要對生產(chǎn)環(huán)境中的空氣溫度、濕度、懸浮顆粒、微生物等進行控制和監(jiān)測,確保環(huán)境參數(shù)滿足質(zhì)量要求,避免空氣污染的發(fā)生和交叉污染,同時為操作人員提供舒適的環(huán)境。此外,空調(diào)系統(tǒng)還可以減少和防止產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中對工人的不利影響,保護周圍環(huán)境。對于潔凈室來說,潔凈、安全的空間環(huán)境是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中需考慮的關(guān)鍵因素。
一、空調(diào)系統(tǒng)的劃分
1、根據(jù)不同產(chǎn)品劃分,主要是避免各產(chǎn)品交叉污染或凈化空調(diào)要求不同。
2、根據(jù)不同的潔凈度等級或溫濕度要求,不同等級的潔凈室或溫濕度對室內(nèi)環(huán)境的要求不同。一般情況下,A、B級機房應(yīng)與C、D級機房分開設(shè)置。
3、非凈化系統(tǒng)、中效凈化系統(tǒng)、高效凈化系統(tǒng)要分別設(shè)置,由于兩者的電阻相差太大,組合成一個系統(tǒng)時很難平衡電阻。
4、單向流潔凈室與非單向流潔凈室應(yīng)分開,因為換氣次數(shù)相差較大,送風(fēng)溫差較大。再加熱會消耗大量熱量,因此應(yīng)單獨設(shè)置。
5、按樓層、平面分區(qū)或工藝工段劃分,允許部分生產(chǎn)工段單獨運行,有利于節(jié)能。
6、對有特殊要求或污染的環(huán)境,應(yīng)設(shè)置獨立的空調(diào)系統(tǒng),將生產(chǎn)高致敏藥品、避孕藥、疫苗、激素、抗腫瘤化學(xué)品、劇毒微生物藥品及產(chǎn)生較多致敏藥品的工段分開安裝。
7、不同的生產(chǎn)周期劃分為不同的系統(tǒng),如長時間生產(chǎn)工段和兼職生產(chǎn)工段;或者生產(chǎn)時間錯開;例如,暫存區(qū)系統(tǒng)與生產(chǎn)區(qū)分開。
二、空調(diào)熱源
1、熱源一般為燃?xì)忮仩t,以城市熱力蒸汽為主。
2、從節(jié)能角度考慮,優(yōu)先采用熱水鍋爐。如果鍋爐具有加熱、加濕、消毒、滅菌功能,則選擇蒸汽鍋爐。
3、鍋爐房為D類建筑,層高較高(至少7~10米)。鍋爐上方不能有房間,需是一棟獨立的建筑。若置于廠房內(nèi),則為非承壓熱水鍋爐或小于等于2t/h的蒸汽鍋爐。
4、鍋爐房要配備值班室、軟水處理裝置、分汽缸、燃?xì)庹{(diào)壓站、定期和不定期污水?dāng)U容儲罐、冷卻池、排氣、溝渠、設(shè)備運輸及維修門等。
5、鍋爐補水箱要放置在高位,排風(fēng)道需保溫,安裝防爆門、冷凝水管、煙氣省煤器,以利于節(jié)能。
6、鍋爐給水泵為多級泵,具有很高的壓頭,可采用手動備用或自動變頻運行。
7、鍋爐前后不能放置設(shè)備,將其放置在左側(cè)和右側(cè)。水處理設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離鍋爐,建議將其設(shè)置在單獨的房間內(nèi)。
8、每臺鍋爐獨立設(shè)置鍋爐煙道。
三、空調(diào)冷源
1、水冷機組優(yōu)于風(fēng)冷機組,水冷機組出水溫度容易確保,適用于恒溫恒濕系統(tǒng)。
2、如果有蒸汽,優(yōu)先采用蒸汽溴化鋰制冷機組,但需要電制冷機組作為備用,能源的多樣性能有保障。
3、制冷站可位于整個廠房的中央——動力中心,位于整個廠房的負(fù)荷中心。
4、冷凍站層高應(yīng)高(至少6米至9米),使水管彎頭曲率半徑大,阻力小,運行成本低,空氣透明,維護方便。
5、制冷機組靠外窗安裝,考慮到水泵管道檢查和維修的距離,水泵靠內(nèi)墻布置。大型泵考慮臥式泵,小型泵考慮管道泵。
6、冷凍站管道管徑大、負(fù)荷重,將大型管道布置在混凝土梁上需要專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。否則,需要用垂直鋼柱固定。大型管道不能隨意懸掛在樓梁下,除非結(jié)構(gòu)的懸掛荷載足夠。
7、溴化鋰制冷機組的水泵布置在單獨的房間內(nèi),防止水泵過熱。
8、主冷量比末端冷量小15%-30%。
9、管道采用母管進行分水合水,閥門采用電動蝶閥,可減少系統(tǒng)阻力,占地少,操作方便。
10、冷卻塔設(shè)計更加大方,主機冷卻能力加大,可以延遲兩臺主機同時開機的時間,達到明顯的投資和節(jié)能效果。
四、空調(diào)末端設(shè)備的選擇
1、設(shè)置獨立的空調(diào)機房,無機房設(shè)計無需考慮噪音、維護等問題。
2、空調(diào)機房的長度在9米以上,考慮運輸和檢修門。首層考慮土建基礎(chǔ),二層及以上考慮輕鋼基礎(chǔ),基礎(chǔ)高度不宜小于150~200mm,基礎(chǔ)按施工方提供的說明清楚。
3、空調(diào)房的表冷段和加濕段考慮地漏和排水管,而不只是排水管。
4、為了節(jié)約能源并達到較高的溫濕度精度,需要對新風(fēng)進行集中處理。新風(fēng)冷凍水供水溫度5℃-7℃,循環(huán)機組12℃-19℃。對于有蒸汽或?qū)穸纫髧?yán)格的用戶,可以使用轉(zhuǎn)輪對新風(fēng)進行除濕。
5、水管閥門不要布置在空調(diào)機組上方,以免漏水影響空調(diào)機組。不要將閥門布置在垂直管道上,應(yīng)布置在水平管道上,并盡量避免放置在風(fēng)管下方。
6、消聲器設(shè)計:
排風(fēng)系統(tǒng)的送回風(fēng)管道和吸風(fēng)主管道段應(yīng)采取消聲措施,以滿足潔凈室的噪聲要求;中央空調(diào)工程的排風(fēng)管道或局部排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)管道段也應(yīng)采取降噪措施,滿足室外環(huán)境區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求。
消聲器一般布置在靠近機房、氣流穩(wěn)定的管段上,布置在機房內(nèi)時,消聲器、檢修門、消聲器至機房隔墻的風(fēng)道段要有良好的隔音措施;當(dāng)布置在機房外、與房間相鄰時,應(yīng)盡可能靠近機房隔墻,消聲器通向隔墻的一段管道(包括轉(zhuǎn)彎靜壓箱或彎頭)也應(yīng)有良好的隔音措施,防止機房內(nèi)的噪聲通過消聲器本身、檢查門及風(fēng)道松動部位重新引入系統(tǒng)。
7、風(fēng)量、壓力測量孔設(shè)計:
對于通風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)中的測壓孔,新風(fēng)風(fēng)道、送風(fēng)、回風(fēng)主風(fēng)道段應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置風(fēng)量測壓孔,系統(tǒng)中空氣過濾器前后應(yīng)安裝測壓孔或壓差表。凈化空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的測壓孔用于在凈化空調(diào)系統(tǒng)正式投入運行前測量和調(diào)節(jié)通風(fēng)機及系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)壓和風(fēng)量,以滿足設(shè)計要求。運行過程中有時需要進行檢測,在排風(fēng)系統(tǒng)中安裝測壓孔的目的是檢測風(fēng)道內(nèi)有害氣體或灰塵的濃度。如果沒有測壓孔,檢測不但費時費力,而且會損傷漆膜,容易腐蝕、污染風(fēng)道,密封困難。
8、關(guān)于凈化空調(diào)系統(tǒng)閥門設(shè)置:
新風(fēng)段應(yīng)設(shè)置電動密封閥和調(diào)節(jié)閥,新風(fēng)口應(yīng)加裝防蟲網(wǎng)。
送風(fēng)、回風(fēng)管道段應(yīng)設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
潔凈室的排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有調(diào)節(jié)閥、止回閥或電動封閉調(diào)節(jié)閥。
對于生物制藥要求較高的用戶,可設(shè)計定風(fēng)量閥和變風(fēng)壓閥,以維持室內(nèi)正壓或負(fù)壓。
9、風(fēng)機盤管選型時應(yīng)考慮負(fù)荷、功能、朝向等差異,例如辦公區(qū)與會議區(qū)的差異、有玻璃幕墻與無玻璃幕墻房間的負(fù)荷差異、以及南北和屋頂荷載的差異。
10、新風(fēng)量按衛(wèi)生風(fēng)量計算,但換氣次數(shù)不少于1.5~3次/h。
11、機房設(shè)計精密空調(diào),制冷量指標(biāo)700W/m2以上,CO2滅火系統(tǒng)排煙需考慮氣密性。
12、常年散發(fā)熱量的機房和有余熱的車間,需單獨設(shè)置冷水,并設(shè)置四根管道。
13、防凍、防風(fēng)沙、防煤塵是北方地區(qū)凈化設(shè)計的難點。
14、為了平衡凈化系統(tǒng)內(nèi)的壓差,進風(fēng)口和支管要裝有閥門,擴散器優(yōu)選地配備有空氣出口閥。對于不同的潔凈度、不同的壓差、不同的溫濕度,回風(fēng)管不宜設(shè)計為支管。相反,與主管分開連接。
15、對于吊頂懸掛的無機房大型空調(diào),可采用變速控制或采用消聲室,將空調(diào)罩在消聲室內(nèi),留出維修空間。
16、對于中央空調(diào)工程中的電加熱器,將無風(fēng)時停電改為風(fēng)機前后壓差。停電時,主開關(guān)直接關(guān)閉。更需要注意的是,電加熱器要求絕緣接地、超溫報警并斷電、壓差報警并斷電三大保護措施,屬于強制性規(guī)定。電加熱器用于夏季再加熱,其電功率按部分冷負(fù)荷計算。
17、新風(fēng)與風(fēng)機盤管相連的支管蝶閥可采用與壓力無關(guān)的定風(fēng)量閥,以確保新風(fēng)量的平衡。
18、設(shè)計二次回風(fēng),但一次回風(fēng),表冷器按一次回風(fēng)設(shè)計,使系統(tǒng)滿足一次、二次回風(fēng)條件。
五、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
1、重要通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機要處于待命狀態(tài)。
2、直流空調(diào)系統(tǒng)需考慮熱回收。
3、經(jīng)過空調(diào)房間的熱廢氣要保溫。
4、電梯機房需考慮通風(fēng)、空調(diào),通風(fēng)換氣頻率50次/小時,空調(diào)采用分體風(fēng)冷機組。
5、衛(wèi)生間排風(fēng)盡量采用土建豎井通風(fēng)。
6、通風(fēng)系統(tǒng)的材質(zhì)根據(jù)排氣性質(zhì)確定。
7、小風(fēng)管盡量采用圓形風(fēng)管,大風(fēng)管盡量采用矩形風(fēng)管。
8、對于噪聲要求較高的實驗樓、辦公樓等,風(fēng)機宜采用消聲風(fēng)機箱。
六、空調(diào)新風(fēng)量、送風(fēng)量、回風(fēng)量
1、新風(fēng)量的確定
潔凈室新風(fēng)補充量主要受三個因素影響:
①補充系統(tǒng)內(nèi)排風(fēng)所需的新風(fēng)量Lp;(立方米/小時)
②維持系統(tǒng)靜壓差所需的新風(fēng)量Lz(m3/h)
③確保室內(nèi)空氣新鮮,要求室內(nèi)人員的新風(fēng)量每人不應(yīng)小于40m3/h。
2、潔凈送風(fēng)量的計算
①工程中潔凈室的送風(fēng)量可根據(jù)換氣次數(shù)計算:
送風(fēng)量=K×建筑空間容積;
K值是一個系數(shù),可以在《清潔工廠設(shè)計規(guī)范》中查到。
②送風(fēng)量計算,消除潔凈室余熱、余濕
余熱:送風(fēng)量=3600×總熱負(fù)荷/1.2×空氣處理前后的焓差
殘余濕度:送風(fēng)量=1000×總殘余濕度/1.2×空氣處理前后含水率之差
潔凈室的送風(fēng)量可按計算出的值滿足上述要求。
3、回風(fēng)量
潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)量是系統(tǒng)送風(fēng)量與新風(fēng)量之差。
即:回風(fēng)量=送風(fēng)量-新風(fēng)量
七、設(shè)計原則
1、設(shè)計符合現(xiàn)行各種[敏感詞]規(guī)范、地方標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計深度、審圖要求、業(yè)主需求、設(shè)計經(jīng)驗;執(zhí)行強制性規(guī)定:消防、環(huán)境保護、職業(yè)健康安全、節(jié)能減排;
2、單獨預(yù)處理新鮮空氣
新風(fēng)單獨處理,有利于壓差的控制、手術(shù)室的靈活使用、以及潔凈室的溫度和濕度控制,以防止凈化系統(tǒng)內(nèi)的空氣沖擊以及將濕負(fù)荷移交給集中新風(fēng)處理所引起的其他問題。
3、濕度優(yōu)先及自動控制
濕度優(yōu)先主要是為了防止系統(tǒng)內(nèi)長期高濕度導(dǎo)致霉變,因此系統(tǒng)設(shè)計很重要。但房間內(nèi)的溫度和濕度控制需要同時實現(xiàn),恒溫恒濕控制器可以做到這一點。并不是說濕度不能控制,而是溫度不能控制。僅當(dāng)控制系統(tǒng)的溫度和濕度控制器具有兩個獨立的控制器或一個控制器內(nèi)有兩個獨立的過程控制程序時,上述說法才有意義。
4、冬季還需要冷凍水來凈化空調(diào)系統(tǒng)
冬季,仍然需要為凈化空調(diào)系統(tǒng)提供冷凍水,但冷水機并不一直提供制冷,只有當(dāng)室外環(huán)境溫度較高或室內(nèi)熱負(fù)荷較大時才會自動工作。
5、夏天,四管凈化空調(diào)也需要熱水
在高溫天氣下,機組優(yōu)先除濕,使空氣過冷,需要熱補償來實現(xiàn)恒溫恒濕,降低空氣相對濕度。機組雖有電加熱補償,但一般設(shè)計值較小,即使分段啟動,也無法像熱水那樣輕松控制熱量,影響送風(fēng)溫度的穩(wěn)定性。
6、通過控制新風(fēng)和回風(fēng)的混合溫濕度,無法避免因冷卻盤管過冷而引起的冷熱平衡帶來的能耗問題。機組的運行只能服從溫濕度傳感系統(tǒng)的指令,這個傳感系統(tǒng)只能用來感知房間內(nèi)的溫度和濕度,因為穩(wěn)定控制房間內(nèi)的溫度和濕度才是目標(biāo)。如果將傳感器放置在新回風(fēng)的混合點處,房間內(nèi)的溫度和濕度會發(fā)生紊亂。
八、節(jié)能環(huán)保
1、空調(diào)、FFU、風(fēng)機、冷水機組、風(fēng)冷熱泵機組、水泵等動力設(shè)備采用節(jié)能產(chǎn)品。
2、各凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置值班運行,風(fēng)機采用變頻器,工作時正常運行,保持潔凈室的潔凈度、溫度、濕度、壓差穩(wěn)定性;工作后調(diào)至低速值班模式運行,壓差傳感器的信號自動調(diào)節(jié)電動新風(fēng)風(fēng)門的開度,保持室內(nèi)正(負(fù))壓,節(jié)約能源。
3、無污染的蒸汽冷凝水被回收,返回鍋爐房供水。
4、自動控制
中央空調(diào)工程采用電腦自動控制系統(tǒng),自動控制空調(diào)系統(tǒng)的溫度、相對濕度、壓差。對于需要溫濕度控制的房間,采用露點溫度來控制冷凍水流量和加濕量。冷水、熱水閥和冷水閥由溫度信號控制,開口綜合獲取露點和溫度信號輸出,遠(yuǎn)程監(jiān)控各種電力設(shè)備的運行狀態(tài),遠(yuǎn)程監(jiān)控冷庫、溫室的溫度,確保各種電力設(shè)備運行在適宜的狀態(tài),節(jié)約能源。
5、新風(fēng)預(yù)處理
新風(fēng)預(yù)處理有兩種類型:集中式新風(fēng)預(yù)處理和分系統(tǒng)新風(fēng)預(yù)處理。集中式新風(fēng)預(yù)處理在投資上更具優(yōu)勢,但可靠性較差,系統(tǒng)調(diào)節(jié)復(fù)雜;分系統(tǒng)新風(fēng)預(yù)處理可靠性較高,但機組較長,投資稍大,但系統(tǒng)調(diào)節(jié)簡單。
6、廢氣冷卻/熱回收
通常有液體循環(huán)式、熱管熱回收式等,液體循環(huán)式適用于嚴(yán)禁新風(fēng)/排風(fēng)交叉污染的場合,熱管熱回收適用于要求稍低的場合。
7、二次回風(fēng)
適用于室內(nèi)濕度負(fù)荷不大且根據(jù)室內(nèi)冷熱負(fù)荷計算的換氣次數(shù)小于潔凈度所需換氣次數(shù)的場合,但不適用于排風(fēng)量變化較大的場合。
中央空調(diào)工程能滿足潔凈室制冷節(jié)能需求,采用個性化控制技術(shù),控制系統(tǒng)對壓力、溫度等參數(shù)進行采集分析,并將數(shù)據(jù)反饋到后臺,融合設(shè)備參數(shù)優(yōu)化、停機時間優(yōu)化、智能系統(tǒng)應(yīng)用等技術(shù),讓機房控制系統(tǒng)進入自動控制模式,有效確保了空調(diào)和制冷系統(tǒng)的持續(xù)效率,為系統(tǒng)帶來節(jié)能效果。