几种空气处理方式在净化空调系统中的应用

发布日期:2021-05-12　浏览次数：2850

一

近几年来随着电子、医药行业的迅速发展，净化空调亦得以迅速发展，应用范围越来越广，其技术也在不断更新。就空气处理方式而言，在传统的一、二次回风的基础上又出现了一些新兴的空气处理方式，它们以其自身的优点迅速得以应用和发展。

二、一次回风系统

一次回风系统是净化厂房设计使用较为普遍的系统。通过组合式空调处理机组将处理后的空气统一送入洁净室。其与二次回风最明显的区别在于该方式将回风与新风混合后处理至机器露点，通过再热升温至送风状态点送入室内。一次回风应用在净化系统中与其在舒适性空调中在能量调节方面没多大区别，处理过程如下︰

（图1 一次回风图）

处理过程图：

一次回风最主要缺点是耗能大，由于需要对降温降湿后的空气进行再加热，使得能量冷热相抵，造成能量浪费。但应用在净化系统中，一次回风系统较二次回风系统更容易调节房间的温湿度。因为一次回风对温室度的调节不影响风量，从而不影响洁净室洁净度和压差。

—次回风用于普通降温、降湿、二级过滤或洁净度级别低的净化空调系统（换气次数小)。但如果允许采用大温差送风，即洁净房间对温湿度要求不太高的情况下，则可以取消或减少二次加热，从而克服一次回风的主要缺陷。这也是一次回风在净化空调中得以广泛应用的重要原因。为达到大温差送风，我们可以采取在满足洁净等级和工艺允许参数条件下，提高室温干燥区域：如，t=27℃，φ=40~50%范围内，而送风温度尽量接近机器露点。

三、二次回风系统

净化空调系统为达到要求的换气次数，送风量往往比舒适性空调大得多，而且送风温差要求很小，其送风点远离空气冷却干燥后的机器露点。如果采用再加热即一次回风，势必造成能量的极大浪费。故当送风温差不能太大（根据资料经验∶机器露点与送风点温差>2℃时），为避免能量浪费可以采用二次回风方式。见图2∶

（图2 二次回风图）

和应用于舒适性空调的二次回风比较，二次回风应用于洁净空调必须首先满足工艺设备的净化要求，即满足洁净等级送风量和正压送风量，因此实际应用中往往难于调节。

下面以某洁净厂房为例说明：

某洁净电子厂房，净化面积为100m²，高度3m，净化级别为7级，夏季室内设计参数︰25±2℃ ，55±5%。当地气象参数为∶夏季干球温度：33.2℃，湿球温度：27.3°℃。采用二次回风。

原理及流程图见图3。

（图3 二次回风图2）

GL—经冷却干燥处理的空气量

Go—总送风量

空调设备处理空气所需总冷量为∶

Gs—经一次混合后的处理风量

Gw—新风量

(1)

在正常状态下运行通常遵守以上规律。但是，在净化空调全年运行调节过程中往往还会出现下面的情况∶

（1）当新风量需求过大（如洁净室内排风大的情况)，或送风量大，而室内热湿负荷小（如高级别洁净室中)。会造成G_L=G_W，说明此时不需要一次回风，二次回风增加，送风焓差小。此时需将一次回风阀门关死来达到目的。值得注意的是，若无一次回风直接将大量新风处理到机器露点，有可能存在处理焓差过大的问题。一般空气处理机组通常处理焓降约为30kJ/kg，此时如不采取预冷措施将使洁净室温湿度发生偏移。

（2）有时还会出现G_L<G_W，在夏季处理方法∶①在洁净度允许情况下，将设计新风减小到实际GL值，此时情况同(1)。但是实际上，由于风量是保证洁净度重要因素之一，新风的大小是与房间正压和排风相关(不同于应用于舒适性空调主要区别)，因此通过减小Gr往往是不现实的。

②只能降低室内设计温湿度来调整O点，使G_L=G_W，此时空气处理实际已变成一次回风。这也是在净化系统设计中大多数采用一次回风而不采用二次回风的主要原因。

四、一、二次回风系统相结合

现在为了克服净化系统中一次回风大量的能量浪费和二次回风难于调节中的缺点，将一、二次回风结合起来，一、二次回风相结合的方式，有的称为定比例二次回风方式。即在二次回风混合后再设置再热段，在出现上述情况(2)时，将设计新风减小到实际G_L值，同时通过再热使房间温室度控制在设计允许范围之内。见图4 ：

（图4 定比例二次回风图）

其处理过程为：

在正常情况下，系统通过一次回风与新风混合至C点通过冷却干燥至机器露点L，再与二次风混合至送风状态点O送至室内，而不需要再热。此时同二次回风运行情况同。在特殊情况下，如前所述，在一些高级别洁净室中，热湿负荷小而送风量极大，为满足室内正压和补偿排风导致新风量也很大。在将一次回风完全关闭情况下，室内温湿度仍然偏低，这时通过再热将房间温室度控制在设计允许范围之内。

对于一次回风而言再热量︰Q₁=G_o ( i_o- i_n)

对于本系统再热量︰Q₂=G_o ( i_o- i_o_’)

在焓湿图可以看出i_o_’明显较i1大得多，Q₁较Q₂大。因此虽然和一次回风一样需再热，但通过比较该系统所需热量比一次回风少的多。

基于定比例回风上述两大优点，在一些大型净化工程中定比例回风已得以广泛应用。如航天集团某净化生产线、信息产业某电子研究所等均采用了该方式，效果良好。

五、独立新风+干盘管+FFU系统

在当今随着FFU自动控制技术的日益成熟，一些超大型净化工程中常常会采用该方式。

干盘管(DCC)——即在对处理空气进行冷却时不产生冷凝水的盘管。干盘管之所以在净化工程中得以应用主要原因就是其无凝结水产生。干盘管一般设于FFU静压箱回风口处，一旦产生凝结水除处理不好易漏之外，最主要的是空气中的尘粒易粘附于盘管表面很容易滋生细菌。不但增加盘管阻力而且稍有振动可能造成二次扬尘。特别是在生物洁净室中绝对不能有冷凝水产生的。

FFU风机过滤器单元。有的还具有热湿处理功能，但本文所述均为不带热湿处理功能只具有过滤功能的FFU。

独立新风+干盘管+FFU系统（如图5）即新风通过新风机组集中处理送至静压箱与干盘管处理后的回风混合，再通过FFU送入室内。其中干盘管只负责房间热负荷而湿负荷则由新风承担。

（图5 MAU+DCC+FFU系统示意图）

实际处理过程如下：

（图6 MAU+DCC+FFU系统空气处理图)

夏季以新风机组上含湿量信号控制表冷器电动二通阀，将新风处理至露点温度L。集中送入各区域送风静压箱，送风量由静压箱内压力信号控制，从而保证房间正压。室内回风经过干盘管处理至O'再与新风混合至送风状态点O送入室内。

由上图可以看出∶理论上实际送风状态O由经过o’与L点混合而得，将会位于直线O’L上，不可能在实际热湿比ε之上，因此理论上室内状态点N将偏移至N’，即湿度将偏大。但实际上洁净室热湿比很大，因此实际热湿比线ε几乎垂直和含远重线重合即可近似认为含湿量线即为ε线，又由于新风较回风小得多（(从后面例子可以看出往往几十分之一) ，因此混合后O点十分接近O’，可近似以为O点与O’重合，即O点位于ε线上，从而满足室内温湿度要求。如图7：

(图7 MAU+DCC+FFU系统空气处理H-D图2)

如果将新风处理后的机器露点L移至ε线与φ=90%相交点(实际露点)上，则O点可位于ε线上（如图7)，但是如果这样则L点将位于N点露点温度之下，则在静压箱内混合时会有结露现象则干盘管便失去意义了。这是绝对不允许的。在实际设计中L点的含湿量d─般控制在比N点高1g/kg左右。但是如果在新风冷却干燥后设置再热段，将L点温度升高高于N点露点温度，并于ε线相交则可克服上述缺点，但这样不但增加设备容量而且浪费能量因此很少采用。如果个别房间对湿度要求严格可对进入该房间的新风进行单独处理，最好采用固体吸湿如硅胶类转轮除湿机。

独立新风+干盘管+FFU系统和集中式一、二次回风比较︰前者大量使用循环风，因此大大减少风管使用量，且新风机组较一、二次回风组合式机组要小的多，占用机房面积较少。在温湿度控制方面独立新风+干盘管+FFU系统更要灵活容易，通过划分区域可实现各区域温度的精确控制。这样对于净化级别相差较大或设计参数不同的房间，可共用一套新风系统。而传统的一、二次回风系统则必须划分为若干小系统才能实现。

六、一种小型净化间简单的空气处理方式

实际工程中经常会遇到一些洁净面积小、净化级别低、对温湿度要求不高且甲方要求造价低的小型洁净室。特别是一些中小型电子厂中最为常见。这些洁净室面积大都在几十平方到几百平方米，往往与普通厂房设在一起，有的甚至位于办公大楼内。这些洁净室没有专门的空调机房、冷冻站等，并且很多是由普通厂房改建而成，层高大多在3m左右。

这些洁净室如果采用传统的空气处理方式（如前介绍的几种)，不仅造价让甲方接受不了，而且也没有足够空间(如冷冻、空调机房），因此往往让一些刚接触到这类洁净室的人感到棘手。下面介绍几种简单实用的形式。如图8∶