電氣硝子（上海）生產(chǎn)工廠潔凈室空調(diào)安裝技術(shù)方法研究

摘要：潔凈度的保證除了建筑內(nèi)裝上對隔斷、天花、門材料及密封性施工的要求，最主要的還涉及空調(diào)設(shè)備性能及安裝質(zhì)量，主要通過空氣中微塵粒子是否達到設(shè)計潔凈度要求表征。問題點有：風量循環(huán)次數(shù)達不到設(shè)計要求，包括潔凈室壓差值未達成;施工中風管密封性與高效過濾器質(zhì)量;空調(diào)溫濕度保證?；谠诔〔ＡО寮庸ち魉€潔凈生產(chǎn)車間的空調(diào)換氣設(shè)備關(guān)聯(lián)施工與調(diào)試工作中積累的寶貴經(jīng)驗，介紹了AHU關(guān)聯(lián)設(shè)計圖紙參數(shù)確認、AHU設(shè)備及風冷冷凍機運轉(zhuǎn)調(diào)試方案編制以及施工過程等實際工作成果，對于達到設(shè)計潔凈度要求具有很強的應用價值。

關(guān)鍵詞：潔凈室;潔凈度;風量循環(huán);節(jié)能;溫濕度

0? ? 引言

工廠建設(shè)中，目前比較引人關(guān)注的分項工程之一有潔凈車間的建設(shè)，其潔凈度牽涉到最終精細產(chǎn)品在運用上的質(zhì)量。筆者參加主持過電氣硝子工廠項目，產(chǎn)品是手機等電氣產(chǎn)品配套的薄板玻璃，在高潔凈度要求環(huán)境中對薄板玻璃進行清洗、切割、包裝的流水線生產(chǎn)。潔凈度的達成主要是在中央空調(diào)對車間溫濕度、壓差值進行精密控制的前提下進行換氣循環(huán)，并保證換氣潔凈。空調(diào)設(shè)備關(guān)聯(lián)的技術(shù)確認及安裝調(diào)試對潔凈度的確保起到關(guān)鍵作用。

1? ? 項目背景

電氣硝子（上海）工廠位于閔行區(qū)，是專業(yè)生產(chǎn)配套各種電氣產(chǎn)品的薄板玻璃的工廠。由于產(chǎn)品市場需求上揚，本工程在原一期工廠的未實裝區(qū)內(nèi)進行潔凈車間建設(shè)。本工程生產(chǎn)車間主要分為兩大潔凈區(qū)：洗凈區(qū)及檢查包裝區(qū)潔凈度為1K，溫度要求（21±3）℃、濕度要求（55±10）%;成品包裝區(qū)潔凈度為10K，溫濕度要求同1K。

1K級別就是每立方米空氣中0.5 μm微塵粒子不超過35 200個，5 μm微塵粒子不超過293個。

10K級別就是每立方米空氣中0.5 μm微塵粒子不超過352 000個，5 μm微塵粒子不超過2 930個。

2? ? AHU凈化空調(diào)機組

2.1? ? 凈化空調(diào)形式

此次凈化空調(diào)部分是根據(jù)業(yè)主提供的使用實際要求進行設(shè)計的。綜合廠房內(nèi)潔凈室部分有6級潔凈室（1K）（≥0.5 μm）、7級潔凈室（10K）（≥0.5 μm），其中6級和7級的房間為一個系統(tǒng)，由一臺組合式四管空調(diào)箱115 000 m3/h對新、回風混合預過濾后進行加熱、冷卻去濕、再熱、加濕以及過濾等過程處理，同時通過一臺59 740 m3/h加壓軸流風機的回風利用，將所需風量最后經(jīng)過高效過濾器進入潔凈室。高效過濾器的效率級別為：對0.3 μm DOP粒子的效率≥99.99%。潔凈室的氣流組織為頂送側(cè)回（6、7級潔凈室），7級潔凈室通過房間四周幾處的側(cè)回風口回風。潔凈室維持一定的正壓，依靠余壓閥維持壓差的恒定。

根據(jù)業(yè)主的使用實際要求，計算換氣次數(shù)為：1K級40次/h;10K級20次/h。

2.2? ? 凈化空調(diào)換氣次數(shù)及正壓保證

系統(tǒng)流程如圖1所示，根據(jù)圖1設(shè)計數(shù)據(jù)進行計算。

2.2.1? ? 凈化空調(diào)換氣次數(shù)

檢查捆包區(qū)：（SA121 960 m3/h）/3 088 m3≈40次/h;

洗凈機室：（SA25 730 m3/h+壓差1 900 m3/h）/614 m3=45次/h;

打包車間：（SA21 180 m3/h+壓差3 460 m3/h）/974 m3≈25次/h。

上述總送風量需要168 870 m3/h，圖中設(shè)備選型115 000 m3/h+59 740 m3/h=174 740 m3/h，可以滿足潔凈室風量循環(huán)要求。

2.2.2? ? 正壓差保證

檢查捆包區(qū)：SA121 960 m3/h-RA110 600 m3/h=11 360 m3/h，其中生產(chǎn)線局部排氣6 000 m3/h、洗凈機室1 900 m3/h、打包車間3 460 m3/h。

洗凈機室：SA25 730 m3/h+壓差1 900 m3/h-RA19 530 m3/h=8 100 m3/h，其中生產(chǎn)線局部排氣3 000 m3/h、鄰室5 100 m3/h。

打包車間：SA21 180 m3/h+壓差3 460 m3/h-RA19 180 m3/h=5 460 m3/h。

由此可知，系統(tǒng)在設(shè)計上是能夠達到潔凈度要求的。

2.3? ? 節(jié)能

空調(diào)系統(tǒng)是采用混合風形式，根據(jù)人員30 m3/（人·h）負荷綜合計算新風19 560 m3/h，而絕大部分采用室內(nèi)回風149 310 m3/h，以保證能源有效利用。

另外，系統(tǒng)還從旁通加壓風機59 740 m3/h混合送風，很大程度上減輕了AHU的風量處理負荷，從成本上實現(xiàn)了節(jié)能。

3? ? AHU空調(diào)冷熱源

3.1? ? 冷熱源構(gòu)成及參數(shù)

潔凈空調(diào)系統(tǒng)冷源采用3臺制冷量為315 kW的風冷冷水機組，可以為潔凈空調(diào)提供163 m3/h冷凍水。由于潔凈空調(diào)在冬季需要加熱，所以將其中1臺單冷冷水機組改為風冷熱泵，可以為潔凈空調(diào)提供5 ℃溫差的加熱水54 m3/h。整個潔凈區(qū)域的計算總負荷為586.5 kW，計算熱負荷為302 kW。所需冷源為7 ℃冷凍水，回水溫度12 ℃;所需熱源為45 ℃冷凍水，回水溫度40 ℃。采用電極式蒸汽加濕。

本案所選AHU機組制冷量可達784 kW，制熱量為331 kW，可保證上述設(shè)計值。

3.2? ? AHU風冷機組系統(tǒng)

如圖2所示，本系統(tǒng)配置了3臺風冷機組，#1、#2機組為單冷全年制冷型機組，#3機組是冷熱切換型機組，產(chǎn)生的冷水與熱水用于凈化室AHU空調(diào)。

其中制冷季節(jié)，2臺冷凍機運轉(zhuǎn)348×2=696 kW就能確保潔凈室586.5 kW總冷負荷，因此，為確保機組的平均設(shè)備壽命，3臺機組需要輪流運轉(zhuǎn)切換工作。而制熱季節(jié)使用時間在1年中所占比例非常小，假定極冷季節(jié)2個月時間，而且根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)熱量計算，實際熱負荷只有302 kW，#3機組制熱348 kW，一臺就能確保302 kW總熱負荷。另，#3冷熱切換機組冬季時絕對不能用于制冷運行，否則容易造成損壞。

上述系統(tǒng)中，機組安裝于3樓屋頂，而AHU凈化空調(diào)安裝于潔凈室側(cè)面2樓機械室內(nèi)，水管將冷熱分開，為四管制，并分別設(shè)有膨脹水箱，用于循環(huán)系統(tǒng)定壓和補給水，為保持水箱給水和水箱與系統(tǒng)的暢通，水管閥門保證常開。

三臺機組各自帶有回水循環(huán)泵，當運行某機組時應先啟動對應的水泵，否則機組由于水流開關(guān)沒閉合而不能運行。機組的出水口裝有水流開關(guān)，對其要做流量設(shè)定，當循環(huán)流量低于機組最小流量時水流開關(guān)將會斷開，強迫停機保護。

由于在用水側(cè)AHU的盤管前配置了三通閥流量控制系統(tǒng)，所以循環(huán)泵為定流量泵，原則上不做流量調(diào)節(jié)，三通閥系統(tǒng)會按照室內(nèi)溫濕度自動調(diào)節(jié)進入盤管的流量，其他水流返回，保持總水量不變。

機組目前的設(shè)定為出水溫度控制：冷水機組出口溫度為7 ℃;冷熱切換機組制冷時為7 ℃，制熱時為45 ℃。

機組散熱器上不能有積灰，以提高散熱風量和熱交換效率。

3.3? ? #3冷熱機組切換流程

冷熱切換機組在不同運行狀態(tài)時閥門開閉，可參照下述說明：首先在冷凍機控制柜上關(guān)閉機組運行、然后打開柜內(nèi)內(nèi)部控制盤面板？圯撥動選擇開關(guān)至“冷”，切換機器的運行模式？圯在循環(huán)泵（3）側(cè)控制柜上進行停止水泵運行操作？圯對熱水管上閥門（水泵入口處）進行切換，關(guān)閉閥門Q3、打開閥門A3？圯對機組連接冷水管上閥門（機組出口處）進行切換，關(guān)閉閥門Q2、打開閥門Q1？圯打開水泵，并按下冷凍機開機按鈕（此為制熱—制冷切換，制冷—制熱切換時閥門開閉與上述順序相反）。

3.4? ? 季節(jié)轉(zhuǎn)換時切換技術(shù)流程

3.4.1? ? 春、夏、秋（4月—11月中旬）

如圖3所示，冷溫水Chiller3（#3）、Chiller2（#2）、Chiller1（#1）都處于制冷模式，此時只需要2臺機組制冷運行，相互間交互運行如下設(shè)置的程序：

（1）#1/#2運轉(zhuǎn)切換到#1/#3運轉(zhuǎn)流程：#1/#2運轉(zhuǎn)→#3：確認Q3、P3、Q2關(guān)閉→#3：確認A3、B3、J3、Q1開→#3：冷水運轉(zhuǎn)模式設(shè)置確認→Pump3運轉(zhuǎn)→Chiller3運轉(zhuǎn)→Chiller3 CS管溫度70 ℃確認→Chiller2停止→Pump2停止。

（2）#1/#3運轉(zhuǎn)切換到#2/#3運轉(zhuǎn)流程：#1/#3運轉(zhuǎn)→#2：確認P2關(guān)→#2：確認A2、B2、J2、C2開→Pump2運轉(zhuǎn)→Chiller2運轉(zhuǎn)→Chiller2 CS管溫度70 ℃確認→Chiller1停止→Pump1停止。

（3）#2/#3運轉(zhuǎn)gGg切換到#1/#2運轉(zhuǎn)流程：#2/#3運轉(zhuǎn)→#1：確認P1關(guān)→#1：確認A1、B1、J1、C1開→Pump1運轉(zhuǎn)→Chiller1運轉(zhuǎn)→Chiller1 CS管溫度70 ℃確認→Chiller3停止→Pump3停止。

3.4.2? ? 秋→冬（11月下旬初始時期）

如圖4所示，冷溫水Chiller3（#3）由制冷模式切換至制熱模式運行，Chiller2（#2）、Chiller1（#1）只需要1臺處于制冷模式，運行切換如下設(shè)置的程序：

#1/#3冷水運行切換至#2冷水運行、#3溫水運轉(zhuǎn)流程：#1/#3運轉(zhuǎn)→#2：確認P2關(guān)→#2：確認A2、B2、J2、C2開→Pump2運轉(zhuǎn)→Chiller2運轉(zhuǎn)→Pump3停止→Chiller3停止→#3：A3、Q1關(guān)→#3：確認P3關(guān)→#3：Q2、Q3開→Chiller3溫水模式切換→Chiller2 CS管溫度70 ℃確認→Pump1停止→Chiller1停止→Pump3運轉(zhuǎn)→Chiller3運轉(zhuǎn)。

4? ? 風冷機組流量開關(guān)技術(shù)

風冷機組運行時使用水作為媒介輸出冷量，所以在機組制冷時通過該機器的水流都會有一個降溫。當流量過于小時，水溫下降過大（一般情況下入口溫度為12 ℃）會造成水流在冷卻器內(nèi)凍結(jié)的事故，所以在機器的循環(huán)管路上安裝水流開關(guān)很有必要，對按照機器最小安全流量做了整定的水流開關(guān)來說，當循環(huán)水流的流量低于整定值時會發(fā)信使機組停止運行，從而保護設(shè)備不受損壞。

5? ? 測試

5.1? ? 測試程序及內(nèi)容

測試基礎(chǔ)必須保證潔凈室內(nèi)裝作業(yè)全部完成，空調(diào)風管漏光檢查及清潔工作結(jié)束。

主管風量（SA，RA）按照循環(huán)風量值調(diào)整？圯各風口風量調(diào)節(jié)？圯溫濕度確認？圯風壓確認？圯高效過濾器漏風確認？圯潔凈度確認進行測試。

5.2? ? 調(diào)試過程說明

（1）風管漏光確認：通常在分段安裝時已經(jīng)分段進行過檢查。空調(diào)正式運轉(zhuǎn)前，還需穿上潔凈服在風管內(nèi)使用白熾燈進行整體確認，一般在風管外用肉眼確認是否存在漏光。潔凈室風管由于高靜壓，必須使用法蘭式連接。實際作業(yè)如圖5所示。

（2）主管風量測試：首先將風管調(diào)節(jié)閥100%開啟，根據(jù)風管截面進行多點測試，測試點數(shù)如圖6所示，做好記錄，并進行計算，一般風量平均值略大于回風次數(shù)要求即可。實際現(xiàn)場作業(yè)如圖7所示。

測試結(jié)果：

檢查捆包區(qū)：SA126 354 m3/h，RA114 174 m3/h，壓差6 185 m3/h（包括局排6 000 m3/h）。

洗凈機室：SA26 679 m3/h，RA19 977 m3/h，壓差6 887 m3/h（包括局排3 000 m3/h）。

打包車間：SA19 972 m3/h，RA19 877 m3/h，壓差3 095 m3/h。

上述總送風量需要173 005 m3/h，滿足設(shè)計對于潔凈度要求。

（3）風口風量調(diào)節(jié)確認：上述主管風量測試結(jié)束后，進出風口使用臨時過濾網(wǎng)運轉(zhuǎn)48 h，之后安裝HEPA口及RA過濾網(wǎng)，各SA、RA風口調(diào)節(jié)閥開到最大，從離主管原始端最近處開始測量、調(diào)節(jié)，使用倒流罩，離開送風面300 mm位置，如圖8所示。每個點靜止穩(wěn)定30 s以上，并測量不少于10 s以上的穩(wěn)定讀數(shù)，測試后數(shù)據(jù)進行平均值計算，根據(jù)平面圖風口數(shù)量計算的風量進行風閥調(diào)節(jié)。實際現(xiàn)場作業(yè)圖9所示。

測試結(jié)果：

檢查捆包區(qū)：126 360 m3/h（71個），RA114 181 m3/h（13個回風口）。

洗凈機室：26 682 m3/h（16個），RA19 979 m3/h（4個回風口）。

打包車間：19 982 m3/h（12個），RA19 878 m3/h（4個回風口）。

達到設(shè)計對潔凈室要求。

（4）溫濕度測量一般使用自動測量、記錄儀通宵工作12 h以上，同時與自動控制曲線進行對比，一般自控程序根據(jù)設(shè)計要求寫入軟件，當室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時，冷水閥逐漸打開，電加熱逐漸關(guān)閉;反之，冷水閥逐漸關(guān)閉，電加熱逐漸打開。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)對冷凍機組水量進行控制、加熱、加濕處理。根據(jù)室內(nèi)濕度串級控制送風露點溫度，露點溫度由房間濕度與房間濕度設(shè)定值做比較間接產(chǎn)生，隨房間濕度變化而變化。送風露點溫度的控制通過冷水閥比例控制和加濕器比例控制實現(xiàn)。

測試結(jié)果：

檢查捆包區(qū)：溫度20 ℃左右，濕度60%左右;

洗凈機室：溫度20 ℃左右，濕度61%左右;

打包車間：溫度19 ℃左右，濕度57%左右。

達到設(shè)計對潔凈室要求。

（5）風壓確認：基于上述風口風量測試，經(jīng)過計算，風壓值應該是滿足要求的。在此基礎(chǔ)上，通過實際安裝的壓力表再次進行肉眼確認，并做好記錄。檢查捆包區(qū)（1K）正壓打包車間（10K）在18～21 Pa，打包車間（10K）正壓室外自然壓差在11 Pa，檢查捆包區(qū)（1K）正壓洗凈機室（1K）維持在1 Pa，洗凈機室（1K）正壓室外自然壓差在20 Pa，結(jié)果與上述風量差值具有一致性，符合潔凈室正壓要求。

（6）高效過濾器HEPA漏風確認：在安裝結(jié)束，并通過24 h以上運轉(zhuǎn)進行確認后，使用熱線式風速儀再次對送風量進行確認，檢查是否存在因HEPA過濾器的破損和安裝不良引起的泄漏或框架泄漏。測試方法如圖10所示，用掃描探測器掃描對象過濾器，挨近25 mm，掃描速度5 cm/s以內(nèi)，在各點進行10 s連續(xù)測量，根據(jù)繼續(xù)點數(shù)有無進行是否合格的判斷。測試結(jié)果：由于風壓原因，HEPA網(wǎng)有6處破裂。進行新品更換后，都達到了要求。

（7）潔凈度測試：測定潔凈室內(nèi)粒子數(shù)，確認是否能維持所規(guī)定的潔凈度。使用光散亂式微粒子自動計數(shù)儀，將其設(shè)置在從地面起1 m高度，測定次數(shù)為每點連續(xù)測定3次，每次測定1 min。實際測試場景如圖11所示，部分記錄打印如圖12所示，在完成上述漏風測試基礎(chǔ)上，潔凈度基本都能達到設(shè)計要求。

6? ? 結(jié)語

本文結(jié)合實際案例，通過闡述與生產(chǎn)潔凈室潔凈度達成關(guān)聯(lián)緊密的一系列空調(diào)設(shè)備技術(shù)要點，更深入地剖析了潔凈室、潔凈度的概念，可為以后實際工作的開展打下一定的基礎(chǔ)，具有一定參考價值。本案例在調(diào)試階段最終潔凈度達到了0.1K以下，并滿足了生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)要求。

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收稿日期：2020-05-13

作者簡介：周波（1965—），男，浙江寧波人，工程師，研究方向：安裝。