对于净化空调系统来说新风必不可少:既要保障洁净区域操作人员对新风的需求,还要弥补泄漏风。在净化空调系统中,新风一般会占到总风量的15%以上,在某些情况下甚至还会全部采用新风。本文列举了几个比较常用的新风处理策略,分析讨论了各个方案的优点和弊端,以便用户在实际操作过程中能做出正确的选择。
1.洁净空调箱新风处理的经典方法
当新风的含尘浓度较高时,必须进行妥当的处理,否则就会造成表冷器的污染从而降低空调箱的效率。因此新风处理的对象主要便是外界大气中的尘埃粒子和焓。需要注意,当焓值为一个定值的时候,温度与相对湿度存在一个类似跷跷板的关系:温度低、湿度就高;温度高、湿度就低,如图1所示。
图1 焓值一定时温度和湿度的关系
不过焓又是一个状态函数,改变状态点所要做的功与路径无关,仅与它的始、末状态点有关。根据新风取风的位置和焓值的处理目标,新风的处理方式或者说策略,大体上可以划分成如图2所示的几种方式。
图2 几种常见的新风处理方法
2.几种新风处理方法的对比分析
2.1直接室外取风
2.1.1空调箱置于室内
将洁净空调箱(AHU)设置在室内,由它的取风口直接从室外取新风,如此便无需配置单独的新风处理机(MAU)。因为外界可视为是一个无限大的空间,所以这样的设计可以保证所有的空调箱都不会相互干扰。
需要注意的是,当雨季来临时,进行室外取风可能会有大量的雨水被吸入,这些雨水会将初中效过滤器打湿,从而增加洁净空调箱的阻力。所以在室外需要安装一个取风弯头(如图3所示),该弯头的垂直段可以对雨水进行沉降排除。同时,在下部的吸入口还需安装一个不锈钢的滤网,防止外界的大颗粒物和昆虫被新风口吸入。
图3 室外取风弯头
2.1.2空调箱置于室外
将洁净空调箱直接设置在室外(如图4所示)需要考虑其耐候、防水的条件,同时更需要周密地考虑如何防止雨水的吸入。一般情况下,不建议将空调箱安装在室外,毕竟这样做会影响设备的使用寿命。
图4 室外安装的洁净空调箱
采取上述两种形式的取风,表冷器自然就需要同时承担除湿和降温的功能,所以在设计表冷器时要考虑极端天气下的工作情况,不能仅仅依据当地的国标气象参数。
2.2室内密闭取风
在该方法中,新风处理机会先对外界的新风进行预处理,然后通过密闭的连接管道将新风输送给附带的洁净空调箱(如图5所示)。它的优势在于新风机组拦截了大量的尘埃和雨水,减轻了洁净空调箱表冷器的负担,新风对洁净空调箱的背景房间没有任何的影响。其弊端是从这个密闭空间取风的洁净空调箱,只要其中有一台停止运行(取风),就会影响到其他取风空调箱的风平衡,并且可能还会影响到洁净区域里的压差平衡。因为原取风的新风机组处于一个平衡状态,一旦有变化就会过渡到另外一个状态。只有在洁净空调箱的送风量保持恒定的同时,新风机组能够准确地控制送风的压头,这种情况下才能将影响控制在较低的水平。
图5 室内密闭取风示意图
为了充分发挥室内密闭取风的节能效果,新风机组的出风需要直接输送到洁净空调箱的表冷后。新风机组来对室外的新风进行除湿,空调箱的表冷器仅对一次回风(如清洁卫生产生的湿负荷)进行除湿。实施这样的新风设计策略,新风机组和空调箱的表冷器都需要具备达到机器露点的能力。在夏季模式的时候仅需要新风机组来进行除湿,在一次回风带有湿负荷的时候空调箱也需要除湿。
图6 室内敞开取风示意图
2.3室内敞开取风
在该方法中, 新风机组会将其处理过的新风送入洁净空调箱的背景房间,洁净空调箱安装在这个敞开的背景房间中,并从该背景中取风。在这种方法中,新风机组同样拦截了大量的尘埃和雨水,减轻了洁净空调箱表冷器的负担。不过这种形式的新风处理不太适用于达到机器露点的状态,因为背景房间内还有电气设备。由于是在相对敞开的背景房间中取风,空间较大,因此即便有个别洁净空调箱停止运行(取风),相互间的干扰较上面的密闭取风也要小很多。
该方法具备一个优点,即不再需要给洁净空调箱的背景房间配置额外的空调。因为背景房间的温度会和它的进风温度趋同,所以只需给新风机组设置一个比较合适的送风温度即可。但这个设定温度需要根据外界气温进行调节,特别是在夏季的时候,如果设定的温度不当,整个背景房间都可能会处于达到机器露点的状态。这个露点的状态是需要避免的,否则会给背景房间的配电箱带来风险。在夏季的时候,只要设定的温度不是太低,便能够达到这一要求。毕竟房间中还有产热的设备,即便新风处理机送出的是露点风,遇到房间的热量被升温后就能够摆脱露点状态。
3.结论
洁净空调箱的新风处理有多种形式,不同的形式都存在着各自的优点和弊端,没有哪一种形式是绝对完美的。
如果仅有1~2台洁净空调箱,那就采用将空调箱置于室内直接从外界取新风的方式,因为这样的投入会较少。
如果洁净空调箱的台数较多、安装的空间又有限,那么就比较适合采用室内敞开取风。毕竟如此设计的新风机组不止1台,要避免因为1台新风机组发生故障就对整个背景房间产生较大影响的情况发生。但采用该方法务必要防止空调箱背景房间处于露点状态,否则容易引起配电箱的电器短路。
如果洁净空调箱的台数较少、安装的空间又充足,则可以考虑采用室内密闭取风。但必须准确地控制好新风机组的送风静压和空调箱的恒定送风量,否则1台空调箱的停运,便会导致洁净区域内风平衡的大幅波动。需要注意,这种形式下的新风机组一般仅配置1台,一旦这台宕机,也会发生问题。
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作者:赵延武 程静 张文标 王军 张永秉
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