無塵室空調潔凈化方案的選擇及送風方案
無塵室空調潔凈化方案的選擇及送風方案
無塵室空調制冷方案:無塵室空調制冷方案應根據供冷要求(耗冷量、供冷方式、冷凍水溫等)、工程建設地區的水源情況(水溫、水質、水量等)以及電源、熱源籌備方而進行技術經濟比較。既要求有較好的經濟指標，又要考慮當地的可能性。
制冷裝置的選用是制冷方案確定過程中的中心環節，制冷裝置的主要類型如下。
1、壓縮式制冷裝置
壓縮式制冷裝置包括活塞(往復)式、離心式和螺桿式三種。
活塞(往復)壓縮式制冷裝置的主要設備是活塞式制冷壓縮機，常用工質是氨(NH3)、氟利昂—12、22(F—12、22)。這類設備用電動機帶動，使用方便，品種多，產品全，能滿足各類空調供冷的要求，被廣泛采用。但一次投資大，設備費用高，耗電量大，維護管理比較復雜。
離心壓縮式制冷裝置的主要設備是離心式制冷壓縮機，常用工質是氟利昂—11、113、114(F-11、113、114)。該機與活塞式制冷壓縮機的原理相同，但它只有回轉運動，比活塞式運轉平穩，振動小、機件少，常與蒸發器，冷凝器組合為一體，設備緊湊占地面積小。離心式制冷壓縮機的制冷量較大，因此只有空調耗冷量較大時，才選用這類設備。
螺桿式壓縮制冷裝置的主要設備是螺桿式制冷壓縮機，常用工質是氟里昂—12、22、氨(F-12、22、R717)。目前生產的螺桿式制冷壓縮機與活塞式相比，雖效率稍低，但由于其結構簡單、體積小，吸氣系數高、排氣溫度低、單級壓縮比大，對濕行程不敏感，排氣脈動小，易損件少，柱修周期長，制冷量可無級調節等優點，因此在各種制冷裝置中得到較廣泛應用。一般在(120—800)x105kJ＼h容量范圍內的制冷裝置中用該機具有較好的技術經濟指標。
2、吸收式制冷裝置
吸收式制冷裝置利用熱能制冷。常見的有氨—水吸收式制冷裝置和水—溴化鋰水溶液吸收式制冷裝置。前者適用于低溫冷凍；后者適用于空調供冷，制取4℃以上空調或工藝用冷水。溴化鋰吸收式制冷中水為工質，溴化鋰水溶液為吸收劑。它的優點如下。
對蒸汽熱源的壓力有極大的適應能力，當蒸汽壓力為0.02—0.1MPa時，可采用單溴化鋰吸收式制冷機，當蒸汽壓力為6.0—1.0MPa時，可采用雙效溴化鋰制冷機。
其次設備簡單，基本上是熱交換器的組合體，容易制造，除小功率的屏蔽泵、真空泵外，無運動部件，因此振動小、運轉平穩；設備在真空下工作，工質無嗅、無毒、對人無害，使用安全，操作管理簡單；容易實現設備操作自動化，制冷能力可在10％～100％范圍內自動調節；對冷卻水的水溫適應性強，即使達到37～38℃，設備仍能正常運轉；節省電能，單機制冷量相同條件下，溴化鋰制冷機的耗電量僅為壓縮式制冷機的5％左右，這對于供電緊張而熱源較充足的地區是很適用的。但是，溴化鋰吸收式制冷也有缺點和使用的局限性，主要是溴化鋰水溶液在接觸空氣的情況下，對金屬具有強烈腐蝕性，一旦遭到腐蝕，不僅影響傳熱效果，降低使用壽命，而且會引起設備損壞，所以要求設備必須嚴格密封，在運行管理上也需十分注意。
3、蒸汽噴射式制冷裝置
蒸汽噴射式制冷裝置也是利用熱能進行制冷的一種設備，以水為制冷劑，以蒸汽為制冷動力。蒸汽的壓力要求0.2—0.8MPa，其主要優點有：設備在真空下工作，除泵以外，無轉動件；制冷劑為水，對人無害，使用安全，操作簡單；設備簡單，容易制造，一般機械工廠或機修車間都可加工制造；設備一次投資小，而且可以安裝在室外，節省土建費用；可利用工業企業中的廢熱或工業企業中的采暖鍋爐，冬季供熱采暖，夏季供汽制冷。
蒸汽噴射制冷的主要缺點是效率較低，設置專用鍋爐和利用小型采暖鍋爐供汽是不經濟的。冷凍水溫在5℃以上時可以采用，在100℃以上時比較經濟。其效率隨冷凍水溫度變化，冷凍水溫度越低，消耗蒸汽量越大，效率越低。此外，冷卻水量很大，單機制冷量相同條件下，蒸汽噴射式制冷機所需冷卻水是為壓縮式或溴化悝吸收式的1.5倍左右，這對于水源緊張的地區是不宜采用的。
熱、濕處理方案
熱、濕處理的過程包括加熱、冷卻、加濕和減濕。熱、濕交換的介質有水、蒸汽、液體吸濕劑和制冷劑。熱、濕交換的設備可分為直接接觸式和表面式，其中直接接觸式包括噴水室和蒸汽加濕器。表面式包括空氣加熱器，水冷式表面冷卻器和直接蒸發式表面冷卻器。
直接接觸式熱、濕交換設備的特點是，與空氣進行熱、濕交換的介質直接和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中去。例如，在噴水室中噴出不同溫度的水，可以實現空氣的加熱、冷卻、加濕和減濕等多種空氣處理過程。利用蒸汽加濕器噴蒸汽，可以實現空氣的等溫加濕過程；利用噴淋設備噴淋液體吸濕劑，可以實現空氣的各種減濕過程。
表面式熱、濕交換設備的特點是，與空氣進行熱、、濕交換的介質不和空氣直接接觸，熱、濕交換是通過處理設備的金屬表面進行的。例如，在空氣加熱器中通人熱水或蒸汽，可以實現空氣的等濕加熱過程；而在表面冷卻器中通人冷凍水或制冷劑，可以實現空氣的等濕冷卻或減濕冷卻(即干燥冷卻)過程等。
必須指出，在電加熱器和使用固體吸濕劑的空氣處理設備中，沒有上面提到的那些參與熱、濕交換的介質，它們是利用電能加熱空氣或固體吸濕劑的物理、化學作用吸收空氣中的水分。其作用原理與直接接觸式和表面式熱、濕交換設備有所不同。
常用的熱、濕處理方案如下：
1、加熱方案
利用空氣加熱器中通入熱水或蒸汽，可以實現空氣等濕加熱過程，空氣加熱器通常用于空調系統的一次加熱和二次加熱，可以提供較大的供熱量，并且比較經濟。
利用電加熱器是讓電流通過電阻絲發熱來加熱空氣。電加熱器有加熱均勻、熱量穩定、效率高、結構緊湊和控制方便等優點。因此，在空調機組和小型空調系統中應用較廣。在恒溫精度要求較高的大型空調系統中和凈化空調系統中，也經常在送風支管上使用電加熱器來控制局部加熱，這就是所謂的第三次加熱或叫精加熱。但是，采用電加熱器要耗費較多的電能，所以在加熱量要求較大的地方不宜采用。
2、加濕方案
利用普通的蒸汽噴管對空氣進行加濕。普通的蒸汽噴管是由略粗于供汽管道的管子組成，上面開有若干直徑為2—3mm的小孔。蒸汽在管網壓力作用下，由這些小孔噴出，混到從蒸汽管周圍流過的空氣中去，使空氣得到加濕。普通的蒸汽管雖然構造簡單，容易加工，但噴出的蒸汽往往夾帶凝結水滴，影響加濕效果的控制。通常用于濕度要求不嚴格的系統中。
利用干式蒸汽加濕器對空氣進行加濕。干式蒸汽加濕器就是在噴管外設一蒸汽保溫外套，在保溫外套內通人高壓蒸汽，因而保證噴管外壁有較高的溫度，不至于在管內產生凝結水。蒸汽再經過加濕器簡體、導流箱、導流管和加濕器內的簡體，最后干蒸汽經噴管噴出加濕周圍的空氣。通常用于大型空調系統中。
利用電加濕器中的電能產生蒸汽，不經管道的輸送，而將蒸汽直接混到空氣中去進行加濕。電加濕器根據工作原理不同，可分為電熱式和電極式兩種。電極加濕器結構緊湊，加濕量容易控制，所以應用較多。其缺點是耗電量大，電極上易積垢和腐蝕。因此，宜用在小型空調系統中。目前整體式空調機組多采用電極式加濕器，并與壓縮機、蒸發器、冷凝器、通風機等一起組裝在一箱體內，使用方便。利用噴循環水的方法對空氣進行加濕。在淋水室和淋水表冷段，都設有噴水泵，冬季噴池內的循環水，可以實現對空氣的加濕。這種方法處理的風量較大，耗電量少，對濕度易于保證，是集中式空調系統中經常采用的加濕方法。
3、冷卻干燥方案
在淋水室中利用低于空氣露點溫度的冷凍水對需要處理的空氣直接進行噴淋，使其產生熱、濕交換，可以實現對空氣的冷卻干燥處理。這是空調中應用最普遍的方法。
淋水室處理空氣有以下優點：
具有熱工性能上的多樣性，即可用于降焓、降溫、降濕，又可用于增焙、增溫、增濕，在不同的季節均能保持較嚴格的相對濕度。當噴水溫度不同時，淋水室可以對空氣做不同過程的熱工處理。
設備比較容易制造，可以現場加工，也可以由專業化工廠制造，現場組裝；金屬耗量較少，造價較低；可以兼作空氣凈化用，除去空氣中的灰塵，使空氣清新，改善工作條件。
淋水室處理空氣有以下缺點：
設備的占地面積大，兩排臥式淋水室最小長度為1.9m，三排最小長度為2.5m，而表冷器的長度一般不超過0.6m，淋水表冷器也只是1.4m。水系統較為復雜，為了適應室外氣象條件的變化，一般用改變噴水溫度的方法調節，即利用一部分循環水。因此，每套空調器都必須設置水泵；另一方面水系統為開式系統，回水無壓力，如回水不能靠重力流出或做它用，則需要設回水箱或回水泵；水與空氣直接接觸，易受污染變臟，需定期排污并補充新水。
利用冷水式表面冷卻器處理空氣，使產生熱、濕交換，可以實現對空氣的冷卻干燥處理。這也是空調中普遍應用的方法。
冷水表冷器與淋水室比較，處理空氣能力相近，其優點如下：
a、設備的體積小，所需機房面積小，安裝簡便；
b、水系統比較簡單，由于水循環可以采用封閉式系統，可以省去冷水箱和回水箱以及噴水泵；水與空氣不直接接觸，避免了空氣與水的相互污染，水系統的補水量大為減少；
c、輸水系統電能消耗低，每套空調器的表冷器，無需設置水泵，表冷器的阻力損耗全部由動力站的冷凍給水泵負擔，盡管表冷器的空氣阻力較大，但處理空氣的總耗電量一般都較低。
冷水表冷器處理空氣有以下缺點：
對空氣的處理過程不像淋水室那樣具有多樣性，只能實現減焓降濕(即濕式冷卻)、減焓等濕(即干式冷卻)和增焙升溫的一部分(即加熱)三種處理過程，需加濕時，還須另設加濕器，不易達到較嚴格的相對濕度要求，這是表冷器處理空氣的最大缺點。
設備制造工藝復雜，不能現場加工，只能由專業工廠生產，現場組裝；金屬消耗量大，一般要消耗較多的有色金屬；造價也較淋水室高，10000—160000m3／h八種規格的表冷器與三排淋水室的造價相比較，平均要高出30％以上。無除塵、去味作用。
為了消除上述缺點，增加熱交換效率，也可采用帶淋水的表冷器。帶淋水的表冷器，淋水僅作為加濕除塵用。其處理功能可以和淋水室相同，適用于要求采用閉式冷水系統，且相對濕度要求嚴格又不能用蒸汽加濕或用蒸汽加濕不合理時(例如無蒸汽源或不能全天供蒸汽)。利用直接蒸發式表冷器也可對空氣進行處理，實現對空氣的冷卻干燥處理，這是小型空調機組昔遍采用的方法。
直接蒸發式由于采用制冷系統中的蒸發器作為空氣冷卻器，因此設備簡單，體積小，占地面積小，初投資也最省；但冷媒的管路損失大，要求密封嚴格，故蒸發器與冷凍機距離不宜拉得很遠，一般一臺冷凍機的蒸發器供給一個送風系統，組成整體式機組。直接蒸發式表冷器不易調節，不易保持嚴格的相對濕度，一般用于相對濕度無嚴格要求的系統。
送風方案
普通的空調送風方式可分為集中式和局部式兩種。另外，凈化系統需要粗效、中效和高效過濾器，結合空調與凈化的雙重要求，凈化空調系統可分為集中式凈化空調系統和分散式凈化空調系統。
1、集中式凈化空調系統
空氣的初效和中效過濾器及熱濕處理設備(風機、加熱、加濕冷卻設備)集中設置在一個空調機房內，用管道與布置在室內風口處的高效過濾器相連所組成的系統，叫集中式凈化空調系統。
集中式凈化空調系統的送風方式可有以下幾種形式。
（1）單風機系統
a、為防止污染空氣滲入凈化空調系統而再次污染中效過濾器后的空氣，中效過濾韶一般應設置在系統的正壓段。
b、為防止高效過濾器后的空氣再次被污染，高效過濾器應盡量布置在系統末端即盡量靠近無塵室的高效送風口。一般情況下不宜采用在空調機房內或離無塵室送風口較遠的送風管道上集中布置高效過濾器的做法。
c、當回風含塵濃度較高或有大粒徑灰塵、纖維等情況下，可在回風口或回風管道上設置中效過濾器。
d、在圍護結構比較嚴密的條件下，為防止系統停止運行后室外污染空氣由新風口進入無塵室，除在回風口或回風管道上設置中效過濾器外，可在新風人口管道上設置電動密閉閥并與風機連鎖。當風機啟動時，密閉閥打開，停止運行時關閉；或在新風人口管道上設置一般調節閥，再增設一道中效過濾器。
(2)設置值班風機的系統
當凈化空調系統間歇運行時，為防止系統停運后室外污染空氣通過圍護結構的縫隙或從新風口進入無塵室，可以設置值班風機。
值班風機的風量按維持室內預定正壓值所需換氣次數確定；如果無塵室內的排風系統全天運行或在非生產時減少風量運行，則值班風機的風量還應考慮排風系統的排風量。
(3)并聯的集中式系統
當一空調機房內布置多個集中式凈化空調系統時，可將幾個系統并聯，只設一個新風熱濕處理系統。這樣做可以減輕每個集中式凈化處理室空調系統的冷負荷與熱負荷，而且運行比較靈活。
系統正常運行時，閥1和閥3關閉，閥2和閥4打開，新風風機3和送風風機5投入運行；系統值班運行時，閥1和閥3打開，閥2和閥4關閉，新風風機3投入運行，送風風機5停止運行。此外，當某個系統不需要運行時，可將閥1和閥2或閥3和閥4關閉，其相應的送風風機也停止運行即可，而其余系統可以照常使用。
(4)雙風機系統
當系統阻力較大時，為了降低噪聲，減少漏風量和便于系統的運行調節，經技術經濟比較認為合理時，可采用雙風機集中式凈化空調系統
雙風機系統由于兩臺風機串聯使用，其效率較每臺風機單獨使用時要低，同時機房面積也大。
(5)兩級高效過濾器系統。對于層流無塵室，為了延長頂棚高級過濾器的使用壽命，減少其更換次數及提高室內空氣潔凈度，可在送風靜壓箱人口處或空調機房內增設一道高效過濾器，即見圖中第一級高效過濾器。這種做法的缺點是系統的阻力增大，投資也相應增加。
(6)部分空氣直接循環的集中系統 利用大型離心通風機實現部分空氣直接循環的集中式系統（見圖）。 利用并聯的小型離心式通風機實現部分空氣直接循環的集中式系統（見圖）。 層流無塵室的換氣次數很大，如果空調機房與無塵室的距離較遠，可利用大型離心式通風機或風量大、風壓高、效率高、噪聲低的數臺小型離心式通風機并聯，就近實現部分空氣的直接循環，縮短了大風管的長度，并節省了風管所占空間。
將小型離心式通風機和高效過濾器組成凈化送風單元，然后用凈化送風單元組成層流無塵室，其機房占地面積較土建式的小，施工周期也將大大縮短。
(7)設置消聲器的集中式系統。 系統利用裝配式潔凈小室，局部凈化設備(潔凈工作臺、潔凈棚、層流罩和自凈器等)與一般空調環境所構成的系統，均叫分散式凈化空調系統。
目前，應用最廣泛的是集中式凈化空調系統與分散式凈化空調系統相結合的形式，它兼有集中式和分散式系統的優點，更能適應工藝生產的要求和建筑工程的客觀條件。
2、分散式凈化空調系統
分散式凈化空調系統的基本形式如下。
(1) 在集中式空調系統的環境中，設置局部凈化設備。
(2) 在分散式空調系統的環境中，設置局部凈化設備。
送風方案的選擇
新建工程應根據無塵室的面積、凈高、位置及消聲、減振等要求，經綜合技術經濟比較后，確定采用集中式凈化空調系統或分散式凈化空調系統作為送風方案。一般情況下，面積較大，凈高較高、位置集中及消聲、減振要求嚴格的無塵室應采用集中式系統；反之，可采用分散式系統。
改建工程除應符合上述原則外，可根據工程的具體情況作不同的處理。原有建筑內設有集中式空調系統時，可在空調系統內集中增設中效過濾器和高效過濾器或在送風口處增設高效過濾器，并且用提高風機轉速或更換風機的方法，提高風機的風量和風壓，組成集中式凈化空調系統。也可在室內增設局部凈化設備，組成分散式凈化空調系統。暖通空調在線
原建筑內未設空調系統時，可增設集中式凈化空調系統；也可增設凈化空調器或小型空調器和局部凈化設備，組成分散式凈化空調系統。
無塵室空調潔凈化方案凈化方案:
1、全室凈化
以集中凈化空調系統，在整個房間內造成具有相同潔凈度環境的凈化處理方式，叫全室凈化。這是潔凈技術中最早發展起來的一種方式，并且現在也仍然被采用。這種方式適合于工藝設備高大，數量很多，且室內要求相同潔凈度的場所。但是這種方式投資大、運行管理復雜、建設周期長。
2、局部凈化
以凈化空調器或局部凈化設備(如潔凈工作臺、棚式垂直層流單元、層流罩等)，在一般空調環境中造成局部區域具有一定潔凈度級別環境的凈化處理方式叫局部凈化。這種方式適合于生產批量較小或利用原有廠房進行技術改造的場所。目前，應用最廣泛的是全室凈化與局部凈化相結合的凈化處理方式，這是潔凈技術發展中產生的凈化方式，它既能保證室內具有一定潔凈度，又能在局部區域實現高潔凈度環境，從而達到既滿足生產對高潔凈度環境的要求，又節約能源的雙重目的。例如，需要100級潔凈度的操作工段，當生產批量較小時，只要在潔凈度較低的亂流無塵室內，利用潔凈工作臺或層流罩等局部凈化設備，就能實現全室凈化與局部凈化相結合的凈化方式。
3、潔凈隧道
以兩條層流工藝區和中間的亂流操作活動區組成隧道形潔凈環境的凈化處理方式叫潔凈隧道。這是全室凈化與局部凈化相結合的典型，是目前采用的凈化方式，也被稱之為第三代凈化方式。
按照組成潔凈隧道的設備不同，潔凈隧道可分為以下幾種形式。
(1)臺式潔凈隧道
這種形式的潔凈隧道是將潔凈工作臺相互連接在一起，并取消中間的側壁，組成生產需要的隧道型生產線。當工藝要求垂直層流時，可選用垂直層流工作臺。當工藝要求水平層流時，則選用水平層流工作臺。這種凈化方式較全室凈化更易保證局部空間的高潔凈度，并由于工作臺相互連接，可以減少或防止交叉污染。此外，對建筑的要求比較簡單，只要求具備亂流無塵室的環境即可。其缺點是潔凈工作臺的尺寸固定，使操作面缺乏足夠的靈活性，工藝設備必須適應工作臺的尺寸，調整起來也不大方便。
(2)棚式潔凈隧道
這種形式的潔凈隧道是將潔凈棚，即棚式垂直層流單元串聯在一條生產線上所組成的。根據工藝要求，潔凈棚的面積可以變化，空氣可以全部為室內循環式，也可連通集中式凈化空調系統，吸取部分新風。棚式潔凈隧道適合于工藝設備較大的場所。當工業管道可以明裝時，采用圖a的形式，當工業管道必須暗裝時，采用圖b的形式。
(3)罩式潔凈隧道
這種形式的潔凈隧道是將層流罩，即罩式垂直層流單元串聯在一條生產線上所組成的。由于層流罩的進深比潔凈棚小，只適用于工藝設備較小的場所。空氣循環方式與棚式潔凈隧道和臺式潔凈隧道相同，是目前采用較多的一種潔 凈隧道。
(4)集中送風式潔凈隧道
這種形式的潔凈隧道是由集中式送風系統的滿布高效過濾器的靜壓箱所組成的。層流工作區的寬度可依照工藝提出的要求確定，而不像臺式、棚式和罩式潔凈隧道那樣，因局部凈化設備的尺寸而限制層流工作區的寬度，設計可以更為靈活。采用這種形式時，回風可以通過技術夾道，也可像圖這樣，在亂流操作活動區設置地溝。此外，工業管道可布置在工作區的沿壁板一側，排風管接至地溝。
潔凈隧道的特點如下：
(1)在隧道內造成不同的潔凈度，從而充分利用了不同潔凈氣流的特性，最大限度地滿足工藝要求。一般情況下，隧道內的兩側是高潔凈度的層流工作區，中間是亂流的操作活動區。工藝區連成一條線，使用方便，人員的活動也不會引起交叉污染。
(2)由于在隧道內減少了層流面積，基建費用和運行費用要比全室凈化的垂直層流無塵室節約三分之一以上。亂流活動操作區的凈高較層流工藝區高得多，能滿足人員舒適感的要求。
(3)技術夾道既可作為回風道，又可布置各種工業管道，安裝工藝輔助設備。組成潔凈隧道的局部凈化設備(潔凈工作臺、潔凈棚和層流罩等)、工業管道以及工藝輔助設備的維修均可在技術夾道內進行。由于技術夾道相對于潔凈隧道為負壓，因此，維修工作不會引起潔凈隧道的污染，維修工作可在不停止工藝生產的情況下進行。
潔凈隧道所需的局部凈化設備、頂棚、壁板、回風口及門窗等構件，可以標準化、模數化，由專業工廠加工生產，在現場組裝。同時，潔凈隧道可以迅速拆裝，重新組合，為工藝變化提供了方便。
(4)潔凈隧道可以按一定規模配置凈化空調系統，因此空調系統可通用化、系列化，從而可以大大縮短設計周期。
(5)一般情況下，潔凈隧道對于建筑方面的要求比較簡單，只要具備亂流無塵室的環境，即可滿足要求。
4、潔凈管道
把需要超高潔凈度級別(如1級或10級)的工藝生產線，放在與室內空氣環境隔絕的管道中的凈化處理方式，叫潔凈管道。這種方式要求工藝生產必須是自動化的，高效過濾器必須是以0．1μm塵粒為標準的才能實現超高潔凈度。此外，這種方式由于被凈化的是管道中的空氣，送、回風量很小，可以大幅度地節約能量，是潔凈技術的發展方向，也被稱為第四代凈化方式。
