摘要：科技和经济的迅速发展促进了我国工业生产的大型化，出现了更高要求的高大空间洁净厂房，这种厂房的使用功能丰富，能够满足大型化、机械化、自动化的生产作业，但是对建筑空调系统的要求极高。一般在高大空间洁净厂房的使用中，其空调系统能耗占总能耗比重超过一半，为降低运营成本，必须对其空调系统设计进行节能研究。文章就高大空间洁净厂房空调系统的设计要点进行了探讨，并针对其节能性要求提出了一些建议。
关键词：高大空间；洁净厂房；空调系统
当前的高大空间洁净厂房的设计中，除了存在换气次数难以确定、房间正压要求严格、系统规模庞大等问题外，更重要的还有一个能耗问题。高大空间洁净厂房在节能工艺上与其他普通厂房的标准化设计有所不同，它不适用统一的节能标准，但其空调系统往往极为庞杂且耗能高，所以节能的意义反而比普通厂房更加巨大。
一、高大空间洁净厂房空调的特点
高大空间洁净厂房的最大特点是建筑空间平上的占地面积大，垂直高度高。尤其是航空航天类装配厂房，其跨度少则数十米，长则超过百米，高度也在十米以上，厂房内因此产生明显的温度梯度。高大空间洁净厂房空调用于调节高大空间洁净厂房内的温度、湿度、控制空间内的污染物，避免其破坏生产环境。
在主要参数控制方面，洁净空调系统与非净化空调系统相比侧重于对温度、湿度的全面控制，同时保持空间对于新鲜空气量以及噪声方面的要求，适用于对温度、湿度有较高要求的空间，在控制空间的温度、湿度的基础上，还要控制空气的污染系数、出风口的风速以及换气次数等参数。在空气净化层级方面，高大空间洁净厂房仅使用粗效一级过滤标准明显是不够的，一般应当采用的是粗效、中效、高效三级过滤手段。在气密性的要求上，由于高大空间洁净厂房的能耗较大，所以在制造中必须极可能降低漏风量，通过提高气密性来降低其内部与外部之间的空气流动，防止内部空气受污染，降低洁净空调系统的能耗。
除了以上几个方面的突出特点外，高大空间洁净厂房的室内正压要求更为严格，为了保证室内处于正压状态，洁净空调系统的设备选材、厂房的门、窗等都有相应的要求，通过禁止外窗的开启、设置风淋门等保证厂房空间的密封性。
二、厂房空调系统设计要点
（一）空调系统形式设计要点
高大空间洁净厂房空调系统的设计形式在一般空调装置的基础上，其空气过滤设施换用三级过滤形式，即粗效、中效、高效三个层级，但是也有是少数情况下第三级采取亚高效过滤即可满足设计要求。室内正压的控制通过利用新风量的大小实现；空调系统的使用要求建筑具备良好绝热、密闭性[1]，所以要严格设备制造的选材以及厂房的设计建造选材以保障其密封性；洁净空调系统的空调机组在入风、送风、排风口都要设计与风机联动的自动密闭阀，防止外部空气造成室内空气的污染。
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（二）换气频率选择
净化换气次数是洁净厂房空调净化系统的一个重要设计参数，它直接影响到 洁净厂房的洁净度、机房面积、投资、运行能耗和费用[2]。换气次数根据国家的有关标准确定，我国国家标准的《洁净厂房设计规范》针对不同的洁净度等级规定了不同标准下的换气频率，一般对于气流的流型为非单向流的8级洁净度、且层高不超过4米的，换气频率为十到十五次每小时即可满足要求。
（三）末端气流组织
高大空间洁净厂房的洁净室末端气流组织的合理与否最重要的是看其能否实现对空气质量的温度、湿度、含尘量等各方面的全面控制，末端气流组织的设计应当保障室内温度、湿度以及空气洁净度符合厂房生产工作的要求，送风口、回风口的布置必须均衡合理，不留盲区。此外，由于高大空间洁净厂房每个区域的使用功能可能不同，在布置送风口、出风口的时候，应当综合考虑各个区域的不同功能，满足每个区域的不同需求。
三、关于节能性的建议
高大空间洁净厂房设计没有相应的明确节能标准，不能像普通厂房那样依照特定标准设计施工，所以在高大空间洁净厂房的具体设计中，存在很多漏洞，也引发了一些基于节能考虑带来的问题。
在高大空间洁净厂房的设计中，不能仅仅为了达到使用效果而什么都不加考虑地用最大的、最好的材料。这种从结果是考虑问题的做法势必导致建设过程中的成本浪费以及生产使用中的难以管控和维护。事实上，一座建筑物的设计和建造过程复杂，每一个细节都可以进行详细的节能研究，在建筑设计之初，就应当在细节上进行探索讨论，满足使用的基础上，做到均衡合理，既要达到使用要求，又不能过分超标准导致浪费。
（一）合理设计空调系统
高大空间洁净厂房的空调系统设计是髙大空间净化厂房实现节能的第一要素，也是在操作上最容易实现的要素，例如夏季采用二次回风空调系统能够取消空气处理的再热过程，有利于能耗的降低。又如，在对洁净度要求高的局部区域里安装局部净化机，在高大空间洁净厂房的局部范围内单独工作，营造出洁净度更高的区域，满足局部生产工作要求。
（二）分层空调技术的使用
分层空调技术是指在高大空间洁净厂房中仅对下部区域进行调节，而不进行全区域调节的空调技术，由于暖空气会自动上升，所以该技术仅适用于要求降温的高大空间洁净厂房，或者是夏季使用。将高大空间洁净厂房在垂直方向上氛围上下两层，，分别采取不同的处理措施，在下部工作区域中采用空调系统再加局部净化设备，在上部单独采取分层空调，从而减少空调区域，降低能耗。根据统计，高大空间洁净厂房采用分层空调技术的能耗相比于全区域空调技术低近30%，可见应用分层空调技术可以在满足使用要求的同时大幅减少能耗。
（三）气流组织的设计
针对不同的高大空间洁净厂房，应当采用不同的气流组织设计，根据射流温度以及与周围的温差，可以划分为两种，即等温自由射流、非等温射流。与分层空调系统配合的一般是非等温射流中的多股平行非等温射流的气流组织形式，其射程长、温降小，满足了大跨度反而送风需求，很好的契合了节能的理念。
结束语
高大空间洁净厂房空调系统的能耗大是一直都存在的问题，在当前工业生产规模大型化、机械化的趋势下，必须对高大空间洁净厂房的节能问题进行研究，从设计细节中寻找节能途径，在高大空间洁净厂房中，采用分层空调技术配合良好的厂房设计，采取科学合理的气流组织形式、合理设置厂房的形状等，能够有效达到减少能耗的效果。
参考文献
[1]罗华山, 韩旭, 冯浩栋. 大空间建筑室内空气污染控制研究[J]. 环境保护与循环经济, 2016(11);33-36.
[2]李兆坚. 某高大洁净厂房空调净化设计特点分析[J]. 暖通空调, 2016, 46(10):92-98.
论文作者:刘颢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/12
标签：厂房论文; 洁净论文; 高大论文; 空间论文; 空调系统论文; 空调论文; 节能论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;