刘礼湘
奥意建筑工程设计有限公司 广东深圳 518031
摘要：本文介绍了珠海市某十级洁净室的空调设计参数、空调冷热源及水系统、洁净空气处理系统和工艺排风系统方面的设计。该工程为单晶体新材料研发生产项目，其特殊的工艺对环境要求极为严格，通过本文的介绍，从而为该类建筑暖通专业的设计提供一定的借鉴。
关键词：单晶体研发生产厂房；十级洁净室；空调设计
0.引言
随着各国对高精尖技术知识产权越来越重视，独立自主研发高端新材料显得极为迫切。单晶体半导体材料的研发和生产对环境的洁净度要求极高，对温湿度的控制也比较严格。如何合理的设置空调系统，使该类建筑维持要求的洁净度、温湿度及压差等已成为暖通专业从业人员需关注的问题。
1.工程概况
1.1 工程的概况
该项目位于珠海市金鼎工业片区中珠渠北侧，建设用地面积约为6163平方米，建筑面积17057平方米。该洁净生产装修工程共三层，一层主要功能为回风下夹层、配套生产设备间等；二层主要功能为洁净生产车间、设备房等；三层主要功能为新风机房、UPS电池间等，设备用房，仅二层设备房区域升高为三层，其他区域是和二层相通的高大生产车间。
1.2 空调设计概况
空调专业在此项目的设计内容为：空调系统、一般通风系统、工艺排风系统、防排烟系统。冷热源系统由气体动力专业设计。
根据建筑功能及生产工艺需求，空调设计了如下系统：降温空调系统、恒温恒湿空调系统和洁净空调系统。本文重点介绍洁净空调系统中的十级洁净室设计，其余空调设计只做简单介绍。
2.室内设计参数
本项目属于工业项目，空调主要为工艺性空调，主要房间室内设计参数见表1。
表1 主要房间室内设计参数
3．冷热源系统
本项目空调冷热源由气体动力专业提供，空调低温冷水总负荷为1718KW，供回水温度为6/11℃，主要用于新风机组制冷及除湿；空调中温冷水总负荷为447KW，供回水温度为14/19℃，主要用于洁净室干盘管制冷；空调热水总负荷为730KW，供回水温度为45/40℃，主要用于洁净空调新风机组和恒温恒湿空调机组制热；
恒温恒湿空调系统和洁净空调系统的加湿采用采用RO水，加湿量为467Kg/h。
4．空调系统
4.1 非洁净区空调系统
1层生产工艺的前端，如退火间、切割间、研磨间及抛光间等，无洁净度要求，但有恒温恒湿要求，采用全空气系统，气流组织为上送上回，AHU机组设置于3层空调机房内，通过管井下至1层；参观走道的空调采用风机盘管加新风系统；变配电房的降温空调系统采用柜式空调机组。
4.2 洁净区空调系统
1）4级洁净室采用新风集中处理（MAU）+风机过滤单元（FFU）+干盘管（DRY COIL）的净化空调系统。干盘管设置在下夹层（1层作为回风下夹层，同时兼做工艺配套动力设备区），组合式新风空气处理机组（MAU）设置在3层空调机房内。洁净室的气流流型为竖直单向流。洁净室内的回风经过干盘管进行降温处理后在静压箱内与已进行热湿处理的新风混合，经FFU过滤后送至洁净室内。
2）5~6级洁净室采用新风集中处理（MAU）+风机过滤单元（FFU）+干盘管（DRY COIL）的净化空调系统。干盘管（DRY COIL）设置在吊顶内，组合式新风空气处理机组（MAU）设置在三层空调机房内。气流流型为紊流。洁净室内回风经过房间底部的侧向回风风口、回风夹道及安装于吊顶上的干盘管进行降温处理后，在送风静压箱与已进行热湿处理的新风混合，经FFU过滤后送至洁净室内。
3）新风机组任务和选择
a．新风机组要保证工艺生产房间的相对湿度，因此新风机组有加湿和去湿功能；同时也有加热和降温功能，还有高精度的自动控制。新风机组还要保证房间的正压，因此每个工艺房间有独立的新风管，每个新风管上设有电动调节阀和精密的自动控制。
b．空气处理流程为：室外新风→粗效过滤段→中效过滤段→一级加热段→一级表冷段→加湿段→二级表冷段→二级加热段→风机段→化学过滤段→高效过滤段→服务区域吊顶上静压箱。通过4级过滤保证进入洁净室的新风的品质，同时保护FFU中的超高效过滤器。最终进入洁净室的空气共经过5级过滤。
c．新风机组的功能段有2级表冷、2级加热、1级加湿和4级过滤，加上其余中间段和风机段等共16个功能段；加湿用淋水加湿器。
4）风机过滤单元的参数
4级洁净室的FFU采用超高效过滤器，其MPPS效率η≥99.99999%（@0.1μm）；
5级洁净室的FFU采用超高效过滤器：其MPPS效率η≥99.9999%（@0.1μm）；
6级洁净室的FFU采用超高效过滤器：其MPPS效率η≥99.999%（@0.1μm）；
a．FFU单体噪声要求，噪声≤50dB（A）；b．FFU的机外余压≥120Pa；
c．FFU的出口断面风速的均匀度为±15%；d．FFU的电机寿命≥50000小时；
FFU是保证房间洁净度的最后关口因此非常重要。
5）干盘管的参数及配置
为使通过干盘管的风阻力一致，其排数均采用两排，翅片间距≥3mm，通过干盘管的面风速约为２m/s，风阻力≤40Pa。通入干盘管的中温水参数为14℃/19℃，干盘管的下部做了凝结水的滴水盘和冷凝水的排水系统。干盘管的面积很大，回风下夹层单层布置不下，需分两层布置。
6）洁净区气流组织
洁净区气流组织形式为顶送活动地板下回的方式。洁净室内的回风经过安装于1层回风下夹层内的干盘管降温处理后，通过回风夹道输送至吊顶上的送风静压箱内与新风混合，最后经FFU过滤处理后送至洁净室。十级洁净室原理图详见图1。
图1 十级洁净室原理图
5.排风系统
本项目的工艺设备排风分三类：第一类是一般排风（余热、余湿），第二类为化学排风（含酸、碱），第三类是排放含易燃、易爆的有机气体排风。化学排风和有机气体的排风均须采取相应处理措施，满足国家有关排放标准。
1）酸碱性废气利用酸碱性气体的水溶性，对各酸碱性废气采用水喷淋吸收，经水喷淋后的排放废气已经可以满足废气的排放要求。酸碱性排风系统的风管及配件采用SUS304内衬特氟龙，风机采用玻璃钢风机，废气洗涤塔采用玻璃钢（FRP）制作。
2）高温排风（≥80℃）系统采用高温型通风机，风管采用螺旋镀锌风管焊接，用50mm厚离心玻璃棉作隔热层（γ=40Kg/m3），外包0.5mm厚铝板作保护层。风管须设热补偿措施。
3）有机废气利用活性炭对废气进行吸附处理，处理后的有害气体均可达到规定的排放标准。有机废气排风系统的风管及配件采用不锈钢板（SUS304）制作，风机、废气处理装置采用钢板制作，风机为防爆风机。
6．结语
本项目在2018年全面竣工并投入运行，空调各方面运行正常，达到了设计目标，也得到了业主的肯定。在项目设计、施工到后期配合的过程中，有一些经验，总结如下：
1）在设计回风下夹层干盘管的制冷量时，由于回风下夹层内安装了很多生产工艺配套的动力设备，发热量比较大，干盘管的制冷量除了需考虑洁净室的热负荷，还有考虑对应区域内配套动力设备的发热量，因此虽然安装同一个大空间内，但不同区域干盘管的制冷量是不一样的，各干盘管由分区的温度敏感元件单独控制。
2）由于加湿量较大，加湿精度要求较高，对空气中化学污染物有严格要求，因此加湿选择采用淋水加湿方式。要求加湿器对二氧化硫、硫化氢和氨气的去除有效率≥75%；加湿水质采用RO水；段长大于2.2m；配喷雾系统，喷嘴为不锈钢中空防堵型；配不锈钢管道泵及不锈钢配件；设防溅型均流板和挡水板，材质为PPS；操作面设观察窗，防腐蚀、防水灯，防水检查门；加湿精度：小于或等于±5%。
3）在室内发热量很少的时候，中温水阀门开启得很小，控制水量较困难，为达到控制目的，将新风送风温度提高，加大中温水的水量来保证房间温度精度。
4）有的洁净室因设备占房间空间的比例较大，会造成单向流气流出现一定的偏斜，高级别的洁净厂房的回风活动地板和干盘管布置应尽量均匀，设备基础面积最好不要超过房间面积的一半。
5）半导体生产工艺设备非常昂贵，为避免工艺排风中的凝结水损坏工艺设备，所有的工艺排风管均向下接至一层回风下夹层，汇合后再接至屋面处理并排放。
6）生产设备对防微震的要求非常严格，为避免空调动力等设备的震动对生产工艺设备的影响，把厂房最边上一跨作为设备用房，结构上与生产区脱开，建筑上设伸缩缝。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社.2007
[2]《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015
[3]《洁净厂房设计规范》GB50073-2013
[4]《电子工程节能设计规范》GB50710-2011
作者简介
刘礼湘 男 暖通设计师 建筑环境与设备工程专业
论文作者:刘礼湘
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：新风论文; 洁净论文; 风管论文; 空调论文; 盘管论文; 洁净室论文; 空调系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;