引言：如今，随着国内电子、化工、医药、食品以及精密机械等行业的飞速发展，越来越多的工艺对于室内环境有了更高的温湿度和洁净度的需求，越来越多的洁净厂房也给暖通空调专业提供了新的挑战和机遇。
众所周知，以往绝大多数有空调系统房间均为正压房间，洁净室更是如此。然而，在一些特殊的工艺过程中，需要有负压的洁净室，而这类洁净室并不多见。因此笔者想就某一项目中的一个负压洁净室，从空气处理过程的角度对此类设计中出现的问题进行探讨。
案例分析：
下面是某工程中某一车间的概况：
该车间为内区房间，大小为30m*14m*6.6m（LxWxH），温度要求24℃±1℃，湿度要求50%±10%，房间压力要求-5Pa（相对大气压），洁净度等级为ISO 9级；该车间外围房间的温湿度，洁净度要求与该房间相同，压力要求为+10Pa。
根据负荷计算后得出：
热负荷：该房间热负荷为70kW；
湿负荷：室内不催在散湿源，湿负荷为0；
循环风量：根据《洁净厂房设计规范》BG-50073中，第6.3.2条及6.3.3条，该车间的空调循环风量应按照换气次数10-15次确定，本次设计取12次换气。
L=房间体积x换气次数=30*14*6.6*12≈35000m³/h
为了计算方便，折合成质量流量：G≈11.67kg/s
送风焓差Δi=Q/G=6 kJ/kg
新风量：该房间为负压房间，工艺排风量较小（小于维持负压所需排风量），无人员在内工作，因此设计空调新风量为0。
排风量：为维持相对负压15Pa，根据门洞风速法
L=1.29* 
*S*3600≈2300m³/h （S为门洞的面积）
有了以上条件后，我们便可将整个空气处理过程用焓湿图的形式绘制出来。
因为该房间本身不需要任何新风，而由于该房间为负压房间，由周围正压洁净室渗入的空气参数又恰恰与该房间室内温湿度参数相同，因此不考虑任何新风带来的负荷；同时，由于湿负荷为0，热湿比线ε为∞，根据焓差法则得到送风状态点。那么空调机组仅设置一个表冷盘管段，就能达到工艺要求了。
这看似是一个非常简单的空气处理过程，但实际运行起来会不会有什么问题呢？细心的工程师一定能发现，只有一个表冷段，无法同时控制温度和湿度。
在理想状态下，由于没有室内湿负荷以及新风湿负荷，看似湿度是一个不用去考虑的问题，但是实际运行中，我们很难保证这样理想的运行状况，如空调间歇运行、检修时偶尔的人员进入、意外漏水等等，都有可能对房间造成额外的湿负荷。一旦房间内出现意外情况下的湿负荷的时候，室内的实际情况就会如下焓湿图中所显示：
室内的实际参数是这样的： 
相对湿度达到了63%，已无法满足工艺需求。同时，水路电动阀由于只能受温度控制，在此时室内状态点已经达到温度要求，冷水管上电动阀会自动关闭，无法通过表冷器将湿度除下来。如果强行打开表冷器，降低湿度，房间内温度就会降得比较低，只有20℃左右。
解决办法：
那么，遇到此类情况如何解决，或者说今后如何避免发生这样的问题呢？笔者经过研习发现可以有三种解决方法。
通过改变空调自控方案
如果是设备已经到货，无法更改设备的前提下，通过改变自控的程序，让水路电动阀优先通过室内绝对湿度控制开度，当绝对湿度达标后，再通过室温控制。这种控制虽然较为复杂，但是在自控方面是可以实现的。只是缺点在于，在空调起初除湿的阶段，室内温度会偏低。可能需要一个小时左右才能使房间温湿度均达标。
通过增加再热段
如果在设计初期，那么完全可以通过增加一个再热段来，即如果室内湿度偏大，就将表冷段冷水开大，降到绝对湿度达标后，再对空气进行再热，使送风温度不至于过低。具体控制处理过程如下：
然而，值得注意的是，此类空调处理方案，依然有控制方面较为复杂的缺点。由于当室内环境达标，空调正常运行时，湿度无需控制，仅由室内温度参数控制冷水路二通阀门开度；而当室内出现额外湿负荷时，需由室内绝对湿度控制冷水路二通阀，再由室内温度控制再热段二通阀。自控方面可能较难实现两种控制模式的切换。这种方案需今后实践中进一步探讨。
通过引入新风与两级表冷
这种方式相对控制上会简单的多，具体处理过程如下：
新风→前表冷→混风→后表冷→初中过滤→风机→高过滤→送风
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回风
用焓湿图表示如下：
当室内无额外湿负荷时候，新风关闭，仅用回风表冷抵消室内热负荷；当出现意外湿负荷时，开启新风，由新风负担室内的湿负荷。控制方式为：前表冷由室内湿度控制，后表冷由室内温度控制，同时新风阀与前表冷电动水阀联动开启。当然不可忘记的是需要加大排风量来保证房间的负压。
这种处理方式，不但很好的解决了控制问题，同时也免去了控制表冷后再热造成的能量损耗。但是该方案缺点在于不但因为引入新风造成一部分额外负荷，同时由于新风需要处理的焓差极大，需要很大的前表冷盘管，在初投资方面相对较高。
以上方案各有优劣，工程师应当根据实际的工艺需求以及业主的成本预算选择合理的空调及控制方案。
总结：
通常说来，大多数空调系统都不会出现以上的问题。由于绝大多数空调系统均含有新风，新风不可避免的引入了湿负荷，因此设计师在设计方案时自然会考虑除湿。而恰恰上述案例的特殊在于既无新风又无室内湿负荷，设计师容易忽略空调系统设计中的湿度控制。同时，该系统又是恒温恒湿空调系统，对湿度的控制不可以被忽略。
因此，设计师在遇到无湿负荷的负压房间空调设计时，需注意其有无湿度控制要求。当然在实际设计过程中也可能会有更好的方案来解决如何处理空调系统中所产生的意外湿负荷。
论文作者:蔡怡桦
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/12
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