無塵車間凈化工程凈化原理凈化公司:電子潔凈廠房凈化空調方式如何選擇?

 xinwen   2020-02-19 08:24   49 人閱讀  0 條評論

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電子潔凈廠房凈化空調方式如何選擇?

摘要:本文詳細比較新風機組+混風機組+高效過濾器與新風機組+干盤管+FFU這兩種凈化空調方式的特點,從初投資及運行能耗進行分析,說明新風機組+干盤管+FFU這種凈化空調方式是現實可行的,并根據實際經驗總結在設計過程中需要注意的一些問題。

關鍵詞:凈化空調方式;初投資;運行能耗;現實可行

引言

當前的電子廠房潔凈室潔凈等級大部份在1000級(ISO6級)—10000級(ISO7級)之間,其相當的換氣次數平均在25—60次/H,要求的潔凈室環境參數比較嚴格,大部份要求為室內溫度22±2℃,相對濕度55±5%,潔凈室內工藝設備發熱量大,部份工藝設備排除熱量所需的排風量也很大。由于要求高,發熱量大,導致電子廠房潔凈室空調系統的能耗是很驚人的,所以在設計之初對于潔凈室空調系統的方式選擇就需要認真考慮。

根據筆者的實際工程經驗,目前大多數已建成的電子廠房中,潔凈室的空調系統一般都會使用常規凈化空調方式---新風機組+混風機組+高效過濾器(HEPA),而另一種凈化空調方式---新風機組+干盤管+FFU(FFU為英文縮寫,全稱為FanFilter Unit, 中文意思為風機過濾器單元)比較少見,原因有:(1)常規凈化方式一直沿用,不愿更新改變;(2)部分企業認為新風機組+干盤管+FFU方式的潔凈空調系統是用于高潔凈度(≥100級)要求的項目中,擔心用于1000級—10000級項目時造價會偏高。為此,本文著重從兩種空調方式的特點及能耗方面進行分析探討,說明新風機組+干盤管+FFU方式的潔凈空調系統在電子廠房是確實可行的,并總結此凈化空調方式在設計過程中需要注意的一些問題。

一、兩種凈化空調方式的分析比較

1.1 新風機組+混風機組+高效過濾器(HEPA)空調方式介紹

該空調方式指的是室外新風經過新風機組處理后送入混風機組,混風機組把回風與新風混合并處理至所要求的空氣參數后直接用風管送風到各終端高效過濾器(HEPA),通常新風機組將新風處理到室內焓值,不承擔室內負荷,只承擔新風負荷,由混風機組承擔室內的濕負荷和顯熱負荷,空調方式示意圖見圖1。

1.2 新風機組+干盤管+FFU空調方式介紹

所謂干盤管,是因為在這種系統中冷凍盤管僅承擔顯熱負荷,其冷凍水進水溫度一般在13℃以上,也就是說在室內空氣的露點溫度以上,盤管一般不可能產生冷凝水,屬于干工況運行,所以其叫干盤管,而13℃的冷凍水常用的制取方法為利用水--水板式換熱器把冷水機組的7℃/12℃冷凍水轉換過來。所謂FFU,中文意思為風機過濾器單元,確切地說是一種自帶動力、具有高效過濾功能的模塊化的末端送風裝置,許多凈化設備生產廠家都有FFU的詳細介紹,這里不再贅述。新風機組+干盤管+FFU空調方式指的是室外新風經過新風機組處理后送入潔凈室的天花技術夾層內,干盤管負責處理空氣至所要求的參數,然后用FFU來循環空氣從而達到潔凈度要求的換氣量,通常新風機組將新風處理到室內露點溫度,承擔新風負荷及室內濕負荷,干盤管承擔室內的顯熱負荷,FFU負荷循環及過濾空氣。即濕度由新風機組負責,溫度由干盤管負責,潔凈度由FFU負責,空調方式示意圖見圖2。

1.3 兩種凈化空調方式的初投資比較

部分企業認為新風機組+干盤管+FFU凈化方式比常規凈化空調方式的初投資要高,現比較如下:

(1)由于干盤管與FFU制造技術的發展與普及,生產廠家的飛速增長,促使它們的價格相比前些年已經大幅度下降,品牌選擇也開闊得多,不僅有外國進口的產品,而且國內眾多廠家的新產品也均可以選擇;

(2)新風機組+干盤管+FFU凈化方式相比于常規凈化方式,其空調風柜僅為規格很小的新風機組,不含混風機組,所以空調風柜房的面積可以相應縮小,節省了建筑空間,而且新風管占用潔凈室吊頂空間較少,節省了吊頂空間;

(3)相比于常規凈化方式,新風機組+干盤管+FFU凈化方式由于使用天花板技術夾層,所以其在圍護結構方面的價格會稍高;

(4)相比于常規凈化方式,新風機組+干盤管+FFU凈化方式由于整體用電功率較少,所以其在空調配電方面用到的電線電纜型號較小,開關及變頻器等也可縮小型號,造價下降;

(5)新風機組+干盤管+FFU的凈化方式所需要的風管量是很少的,僅為新風機組的新風管,而常規的凈化方式中需要的風管量就很多,它包括新風機組的送風管、混風機組的送風管及回風管(都是大規格的風管)??傮w來說,新風機組+干盤管+FFU的凈化方式的初投資與常規凈化方式的初投資基本持平。

1.4 兩種凈化空調方式的運行能耗比較

運行能耗的比較主要體現在用電量方面,其中新風機組+干盤管+FFU凈化方式的用電量主要包括:新風機組,FFU,干盤管水泵三個方面。而常規凈化方式中用電量主要包括:新風機組,混風機組??梢钥闯?,兩個系統的比較就在于FFU+ 干盤管水泵與混風機組之間,可以很明顯地看出混風機組的用電量會高出很多,因為單個FFU的功率在0.2kw左右,而干盤管水泵是一個小水泵,功率也不會大,兩種設備加起來的用電量不多。而常規凈化方式的混風機組由于需處理整個系統的循環風量,還要負擔末端高效過濾器的阻力,送回風管的阻力,其功率動輒就會有幾十千瓦,所以常規凈化方式的運行費用是大大高于新風機組+干盤管+FFU凈化方式的。一般認為新風機組+干盤管+FFU凈化方式的運行費用大約是常規凈化方式的60%---80%.

1.5 兩種凈化空調方式的比較匯總表

序號

項目

新風機組+干盤管+FFU凈化方式

新風機組+混風機組+高效過濾器凈化方式

1

組成設備

使用新風機組,干盤管,FFU,板式換熱器,干盤管水泵,設備投資費稍高

使用新風機組,混風機組,高效過濾器,設備投資費稍低

2

風柜房建筑空間及潔凈室吊頂空間

風柜房只是含新風機組,節省了建筑空間,只含新風管,占用潔凈室吊頂空間較少

風柜房放置新風機組及混風機組,占用建筑空間較多,含送風管與回風管,占用潔凈室吊頂空間較多

3

圍護結構

增加了天花技術夾層的圍護結構的費用

沒有天花技術夾層此項費用

4

空調配電

總體用電功率較少,用到的電線電纜型號較小,開關及變頻器等也可縮小型號

總體用電功率較大,導致電線電纜、開關及變頻器等都要選大,空調配電方面費用較高

5

風管工程量

風管工程量很少,僅為新風機組的送風管

風管工程量很多,包括新風機組的送風管、混風機組的送風管及回風管

6

安裝難度及施工期

設備較輕型,風管工程量少, 潔凈室吊頂空間較多,安裝容易,施工期短

混風機組較大型,風管工程量很多,潔凈室吊頂內送回風管較大,出現管線交叉情況較多,吊頂空間較少,安裝困難,施工期較長

7

運行能耗

FFU與干盤管水泵加起來的總體功率也不會大,運行費用較低

混風機組的功率動輒就會有幾十千瓦,運行費用很高

二、新風機組+干盤管+FFU凈化空調方式的現實可行性

從上述的比較中我們可以看出:新風機組+干盤管+FFU 凈化空調方式的初投資并不一定比新風機組+混風機組+高效過濾器這種常規的凈化空調方式的初投資高,如果設計合理,初投資往往與常規凈化方式基本持平,但是再考慮電子廠房中凈化空調系統所占的用電量是很大的,一個凈化空調方式選擇的著重點應該放在運行能耗處,而且潔凈室的使用班數基本上地連續班數的,凈化空調設備均是長時間運行,于是選擇能耗低的凈化方式是現實可行的,往往一個低能耗的凈化方式在兩到三年內就可以把初投資所高出的那一部份完全節省回來。所以, 新風機組+干盤管+FFU 這種凈化空調方式是值得推廣與實行的。

三、新風機組+干盤管+FFU凈化空調方式在設計過程中需要注意的一些問題

新風機組+干盤管+FFU凈化空調方式跟常規方式的設計基本相同,無論是室內負荷的計算,凈化循環風量的選擇,正壓風量的選擇,加濕量的選擇都是大同小異,也有很多學術論文在這方面的設計有詳細介紹,筆者在這里著重提一下需特別注意的一些問題:

(1)新風機組處理的新風焓差較大,處理后空氣的溫度也較低,在通常的冷水溫度下運行,需要增加盤管的排數來增大換熱面積,因此,新風機組盤管的排管數比常規方式的盤管排管數要多,而且處理后空氣溫度較低,所以新風機組的箱體保溫厚度以及新風管的保溫層厚度比常規方式的厚度要厚;

(2)干盤管干工況運行時進水溫度是需根據室內空氣的露點溫度而確定的,并不是一個定值,需要按照潔凈室的實際溫濕度要求情況確定的,而且在不同工況下,干盤管的冷量是變化的,但目前大多數盤管生產廠家的產品說明書中僅僅提及標準工況下的冷量,而干盤管是處在非標準工況下運行的,所以要特別注意干盤管的冷量取值,可以通過相關論文的介紹方法來計算所得,或者由盤管生產廠家來提供非標準工況下的冷量值;

(3)使用此凈化空調方式,如果凈化區域中局部房間的溫濕度條件不同或者局部房間內的工藝設備發熱量不同,則必須對該局部房間進行單獨隔斷,再設置一套獨立的空調系統進行獨立的溫濕度控制,這樣設置有助于溫濕度精度的控制及運行時能源的節約;

(4)按照設計理論來說,干盤管是在干工況下運行的,是不會有冷凝水的,但是一個凈化房間在剛開空調機的時候,干盤管在進入正常干工況之前的那一段時間內是在濕工況下運行的,即使凝結水量很少,還是建議要設置凝結水盤及排水管,保證不滴水漏水,而且如果干盤管需要清洗或者排空,也有排水設施可用,設置凝結水盤及排水管的費用也不高,所以盡量考慮設置凝結水盤及排水管;

(5)當一個大面積凈化房間采用新風機組+干盤管+FFU凈化空調方式時,FFU的使用量比較多,單獨逐一來管理控制是很不方便的,為了管理方便,建議采用FFU群控這種新型的管理技術,其能夠在電腦上觀察到FFU的運行、停止、故障等各種狀態,也可以在電腦上進行開停、調速等控制,可以極大的減少對FFU的管理工作量。

四、結語

由于電子電路行業的飛速發展,潔凈室的使用將會越來越廣泛,而凈化空調方式的選擇則顯得尤為重要,由于常規系統(新風機組+混風機組+高效過濾器)存在著運行能耗高、建筑空間要求大、管線交叉多等缺點,我們有理由推薦使用新型凈化空調方式(新風機組+干盤管+FFU),其節能效果是明顯優于常規系統的,建筑空間要求小,管線也不多,并且綜合造價和成本與常規系統相差已經不大,相信在不久的將來會更低,所以新風機組+干盤管+FFU 凈化空調方式的實施是具有現實可行性的。

隨著空調技術的發展,凈化空調的設計方式必然會更多,只要我們認真了解系統,有針對性地進行研究,相信電子廠房凈化空調方式的選擇會不斷更新,并且能夠不斷完善,能夠再進一步的降低能源成本。

參考文獻

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