侯硯軍
摘? ? 要:化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次潔凈室改造,改造后為空氣潔凈度萬級(局部百級)潔凈實(shí)驗(yàn)室,在原建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不變的情況下,增加水泥板和彩鋼板進(jìn)行分隔,對冷、熱、濕負(fù)荷進(jìn)行分析,空調(diào)采用組合式空調(diào)機(jī)組,二次回風(fēng)設(shè)計(jì)以及集中控制。
關(guān)鍵詞:潔凈實(shí)驗(yàn)室;組合式空調(diào)機(jī)組;通風(fēng)設(shè)計(jì)
1? 工程背景
某單位化學(xué)實(shí)驗(yàn)室為二層建筑,二層部分房間為潔凈室,已經(jīng)使用了15年,原設(shè)計(jì)為萬級潔凈實(shí)驗(yàn)室,部分空調(diào)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器均老化,需要根據(jù)目前最新單位需求,拆除原有潔凈室所有舊部,重新進(jìn)行改造。改造后為空氣潔凈度萬級(局部百級)潔凈實(shí)驗(yàn)室,改造房間。
2? 潔凈室改造設(shè)計(jì)
2.1? 圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造
根據(jù)潔凈室的設(shè)計(jì)規(guī)范要求,為了保證潔凈室內(nèi)的空間的潔凈度,潔凈室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)做了重新設(shè)計(jì)。原實(shí)驗(yàn)樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu),墻體為加氣混凝土磚,窗戶為雙層中空玻璃。本次改造不改變原有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和外窗戶,主要對建筑內(nèi)部裝修和內(nèi)墻體進(jìn)行改造、增加部分門窗、頂棚和地面。
2.2? 潔凈室內(nèi)環(huán)境要求
(1)潔凈度要求:潔凈房間:空氣潔凈度萬級;層流罩:空氣潔凈度百級。
(2)房間的壓差順序?yàn)椋悍块g1>房間2>房間3>走廊。
(3)人員的新風(fēng)量:為保證潔凈區(qū)的正壓并根據(jù)室內(nèi)人員的新風(fēng)量,按照總循環(huán)風(fēng)量的約10%(可調(diào))設(shè)計(jì)新風(fēng)并配初效過濾器。
新風(fēng)量滿足以下要求:
(1)潔凈室內(nèi)每人每小時(shí)的新鮮空氣量不小于40m3。
(2)補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量+保持室內(nèi)正壓所需的新鮮空氣量。
2.3? 空調(diào)系統(tǒng)選擇
根據(jù)潔凈室內(nèi)的環(huán)境要求,初步選擇兩種設(shè)計(jì)方案備選:
第一種方案:每個(gè)潔凈室安裝吊頂式風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)器和帶中效過濾器風(fēng)機(jī)箱,氣流組織采用頂送風(fēng)側(cè)下回風(fēng)方式。即:室內(nèi)污染空氣自側(cè)下回風(fēng)口,利用回風(fēng)管道與新風(fēng)混合(均經(jīng)初效過濾器)再經(jīng)風(fēng)管式冷暖空調(diào)處理回到吊頂里的帶中效過濾器風(fēng)機(jī)箱。然后經(jīng)過吊頂上的高效過濾器送風(fēng)口,將潔凈空氣送到潔凈室進(jìn)行循環(huán)。
第二種方案:整個(gè)潔凈室使用1臺風(fēng)冷組合式空調(diào)機(jī)組,采用頂送風(fēng)側(cè)下回風(fēng)方式。潔凈區(qū)空氣經(jīng)過初、中、高效過濾后送入室內(nèi);污染空氣自彩鋼壁板側(cè)下回風(fēng)口,回風(fēng)在空調(diào)混合段與新風(fēng)混合(均經(jīng)初效過濾器)進(jìn)行循環(huán),以溫濕度達(dá)到舒適性要求,冷熱量由機(jī)組控制柜控制。風(fēng)冷組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)于室外地面或者屋面,通過風(fēng)管連接到潔凈室。
兩種空調(diào)系統(tǒng)方案的對比分析。
第一種方案:空調(diào)都布置在房間頂板上面,布置緊湊,僅有冷媒管通出外墻,而且每個(gè)房間都設(shè)有控制開關(guān),方便獨(dú)立控制??照{(diào)設(shè)備在頂板以下,彩鋼板以上,運(yùn)行會有些許噪聲傳到室內(nèi)。而且自動控制設(shè)備需要多套,室外還需要有一定的空間放置空調(diào)設(shè)備。
第二種方案:空調(diào)都布置在室外,僅有風(fēng)管通出外墻,所有房間一起控制溫、濕度。僅有風(fēng)管在頂板以下,彩鋼板以上,無運(yùn)行噪聲。僅需1套自動控制設(shè)備就行。但是需要風(fēng)管、支架較多,而且風(fēng)管在室外需要做好保溫處理。室外也需要有一定的空間放置空調(diào)設(shè)備。
潔凈室的實(shí)際需求和實(shí)際空間:所有的潔凈室都同時(shí)使用,而且房間對噪聲的要求并不高。根據(jù)甲方要求,室外的外墻不能掛空調(diào)室外機(jī),影響整個(gè)建筑的外觀,地面也沒有空間放置空調(diào)設(shè)備。不過在本棟樓緊臨有一二層建筑屋面可以放置空調(diào)設(shè)備。綜合以上方案和實(shí)際需求,第二種空調(diào)方案較優(yōu),因此選擇第二種方案。
3? 潔凈室空調(diào)的設(shè)備選擇
3.1? 熱濕負(fù)荷計(jì)算分析
潔凈室的冷熱負(fù)荷主要來自于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體、屋面、地面、外窗(本潔凈室無外門)以及室內(nèi)的用電設(shè)備、照明設(shè)備和人體的熱濕負(fù)荷。通過負(fù)荷分析軟件計(jì)算出冷熱負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算總冷負(fù)荷為52.5kW,總熱負(fù)荷為39.2kW,最大加濕量為21.5kg/h。
3.2? 組合式空調(diào)機(jī)組的配置
根據(jù)第二種方案,計(jì)算后,選擇風(fēng)冷組合式空調(diào)機(jī)組,風(fēng)量14000m3/h,余壓700Pa制冷量:60kW,電加熱量:51kW,加濕量:26kg/h,總輸入功率115kW/380V。組合式空調(diào)機(jī)置于本棟樓緊臨二層建筑屋面,屋面用彩鋼板做一板房,用于放置空調(diào)及控制設(shè)備。通過送回風(fēng)管與潔凈室相連。
(1)新風(fēng)預(yù)熱段 側(cè)開新風(fēng)口:500×400新風(fēng)預(yù)處理。(2)回風(fēng)混合段 上開回風(fēng)口:1000×500配板式初效過濾器,過濾效率:G4。(3)表冷擋水段 表冷器:銅管套波紋鋁翅片制冷量:60kW制熱量:51kW。(4)二次混合段 上開回風(fēng)口:1000×500配板式初效過濾器,過濾效率: G4。(5)蒸汽加濕段 加濕量:26kg/h電極加濕。(6)中效段 配板式中效過濾器,過濾效果:F8。(7)風(fēng)機(jī)出風(fēng)段? 電機(jī)功率;11kW變頻控制外開檢修門 上開送風(fēng)口:1000×500。
4? 潔凈區(qū)域的氣流組織
潔凈室的氣流流型主要分為三類:單向流、非單向流和混合流。為了降低工程造價(jià),減少能量消耗,本工程的氣流采用單向流和非單向流混合的混合流形式。送、回風(fēng)口的口部風(fēng)速控制在0.3m/s~0.5m/s之間,考慮到后期由于高效過濾器使用一段時(shí)間后阻力增加。風(fēng)速一般選擇在0.45m/s左右。在保證室內(nèi)新鮮空氣量和潔凈區(qū)域一定正壓的前提下,為了節(jié)約能源,盡量利用回風(fēng)。
5? 結(jié)束語
潔凈室對室內(nèi)的溫濕度和新風(fēng)都有較高的要求,要滿足室內(nèi)環(huán)境的要求,需要一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案,保證氣流從潔凈區(qū)流向非潔凈區(qū),維持潔凈區(qū)有序的梯度壓力分布不變;一套高效節(jié)能可靠的空調(diào)設(shè)備,合理配置新風(fēng)、回風(fēng)和送風(fēng),以及高效過濾器;一套有效可行的控制系統(tǒng),控制好末端閥門、溫濕度探測器以及風(fēng)機(jī)、加濕加熱等設(shè)備,才能真正有效的控制潔凈區(qū)域的潔凈度。本工程已經(jīng)投入使用2年以上,運(yùn)行狀態(tài)良好。
參考文獻(xiàn):
[1] 陸耀慶.實(shí)用供熱通風(fēng)手冊(第2版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
[2] GB 50176—2016,民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范[S].