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2022-06-25 來源:千良智能
潔凈室的設(shè)計過程中送風(fēng)量根據(jù)不同的等級有不同的算法,普通的可以按照換氣次數(shù)確定,而百級以上的有一套自己的計算公式,對比來說要求更加嚴(yán)格,為潔凈單向流,一般不按換氣次數(shù)確定。
送風(fēng)量計算公式為:送風(fēng)口有效面積*出風(fēng)口風(fēng)速(風(fēng)速一般為0.25m/s~0.3 m/s,考慮衰減,一般取0.4 m/s ~0.45 m/s)。
如千級潔凈室:50~60次/h,萬級潔凈室:15~25次/h;十萬級潔凈室:10~15次/h[1](對于高熱型電子廠房應(yīng)還要按消除余熱去計算送風(fēng)量,兩者取較大值)。其送風(fēng)狀態(tài)點較之舒適性空調(diào)難確定。現(xiàn)以某電子廠潔凈室夏季一次回風(fēng)系統(tǒng)為例,
設(shè)計參數(shù)見下表:
潔凈室設(shè)計參數(shù) 表1
風(fēng)量負(fù)荷計算見下表:熱濕比的定義為空氣的焓變化和濕量變化之比 ε=Q/W Q為室內(nèi)計算的熱負(fù)荷 W為室內(nèi)計算是濕負(fù)荷
潔凈室風(fēng)量負(fù)荷計算 表2
備注:新風(fēng)量取10%
空氣處理過程:采用一次回風(fēng)處理方式,室外新風(fēng)與回風(fēng)混合后處理至露點L,經(jīng)再熱后至送風(fēng)狀態(tài)點O,由O點沿?zé)釢癖染€吸收室內(nèi)余熱余濕后,達(dá)到室內(nèi)狀態(tài)點。處理過程如下圖所示:
圖1:潔凈室一次回風(fēng)空氣處理焓濕圖
由于潔凈空調(diào)是根據(jù)送風(fēng)量來確定送風(fēng)溫差(送風(fēng)溫差較小),故一般不能采用露點送風(fēng)。
各狀態(tài)點確定(以千級潔凈室為例):
Δh=Q/G
Δh:室內(nèi)狀態(tài)點同送風(fēng)狀態(tài)點的焓差(in-io);
Q:室內(nèi)余熱;
G:房間送風(fēng)量;
室內(nèi)狀態(tài)點焓值in為:50.26kJ/kg,Q:40 kw,G:23430 m3/h(7.81kg/s),可得:
Δh=40/7.81
=5.12kJ/kg
即可求出送風(fēng)狀態(tài)點的焓值io =45.14 kJ/kg,過io作等焓線與熱濕比線(對于高熱型電子廠房,室內(nèi)散濕量極少,主要散濕源為人體散濕,熱濕比線近似于垂直,所以對回風(fēng)的處理不能是除濕過程)的交點即可得送風(fēng)狀態(tài)點O。L點:連接室內(nèi)點N與送風(fēng)狀態(tài)點O,并延長與95%等相對濕度線相交,即得L點。M點:根據(jù)新回風(fēng)混合,混合比等于新回風(fēng)之反比,即NM/MW=新風(fēng)量/回風(fēng)量,即得M點。各狀點參數(shù)見下表:
各狀態(tài)點參數(shù) 表3
由圖可知:
室內(nèi)負(fù)荷:Q1=G*(in-io)
=7.81*5.12
=40kw
新風(fēng)負(fù)荷:Q2=Gw*(iw-in)=G*(iw-in)
=0.781*41.82
=32.7kw
再熱量: Q3=G*(io-il)
=7.81*3.94
=30.77kw
總負(fù)荷: Q= G*(iw-il)=Q1+Q2+Q3
=40+32.7+30.77
= 103.5kw
同理可計算其他幾間潔凈室的冷量同再熱量。
潔凈室一次回風(fēng)冷量同再熱量 表4
對于上述十萬級潔凈室,若按規(guī)范所要求的換氣次數(shù)去確定其送風(fēng)量,進(jìn)而計算確定送風(fēng)狀態(tài)點,可發(fā)現(xiàn),由于送風(fēng)量過小,在焓濕圖上找不這一狀態(tài)點,此時送風(fēng)量必須按消除室內(nèi)余熱來計算(此情況下可采用露點送風(fēng),不須再熱)。
上述十萬級潔凈送風(fēng)量:
G=Q/in-il
=30/(50.26-41.2)
=3.31kg/s(9933m3/h)
新風(fēng)負(fù)荷: Gw=0.331*(92.08-50.26)
=13.84kw
觀察分析可知,在一次回風(fēng)系統(tǒng)中須再熱,浪費能源,同時由于冷熱抵消,還要多消耗等量的冷量,不符合節(jié)能原則。
由于現(xiàn)階段,自動控制技術(shù)越來越成熟,大部分工程公司都采用PI控制器或DDC控制器來控制空調(diào)的溫濕度(控制冷凍水流量),控制原理如下圖所示:
圖2:DDC自動控制原理圖
控制原理:
安裝在回風(fēng)管內(nèi)的溫度傳感器T檢測的溫度送至DDC與設(shè)定的點相比較,用比例積分控制,輸出相應(yīng)的電壓控制電動調(diào)節(jié)閥M的開度,從而精確調(diào)節(jié)凍凍水流量,使送風(fēng)溫度保持在所需要的范圍內(nèi)。
同理,安裝在回風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器H所檢測的濕度送往DDC與設(shè)定值相比較,用比例積分控制輸出相應(yīng)的電壓信號,控制表冷器電動調(diào)節(jié)閥或加濕器的電動調(diào)節(jié)閥的開度,控制除濕量或加濕量,使送風(fēng)相對濕度保持在所要求的范圍內(nèi)。
由于DDC根據(jù)回風(fēng)所反饋的溫濕度自動控制冷水的流量同加濕用蒸汽量,控制精確,故現(xiàn)對DDC的使用已走進(jìn)了一個誤區(qū):對于一次回風(fēng)系統(tǒng)不使用再熱,完全依賴DDC的自動控制,即室內(nèi)多少負(fù)荷,通過DDC控制電動閥,給冷盤管多少冷凍水量,或相當(dāng)一部分人認(rèn)為,用DDC控制冷凍水量,便處理過的空氣直接達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點,省去再熱量同等量的冷量。通過分析可知,僅用DDC控制不能使空氣狀態(tài)直接達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點。結(jié)合焓濕圖,詳細(xì)分析如下:
方案1:
方案2:
方案1:從焓濕圖可看出:從M點到O點是一個降溫除濕過程,但O點不是露點,且線段MO上任一點都不存在露點,故從M點直接處理至O點是不可能實現(xiàn)的。
方案2:從焓濕圖可看出:從M點到L點是等濕過程(即提供的冷凍水溫度高于其露點,即干盤管),從L點到O點為等焓除濕過程,這一個過程難以實現(xiàn)。
方案3:從焓濕圖可看出:新風(fēng)集中處理至露點L(承擔(dān)部分室負(fù)荷),室內(nèi)回風(fēng)處理至L’點(等濕過程),處理過的新風(fēng)同回風(fēng)的混合點剛好在送風(fēng)狀態(tài)點O上:L’O/OL=新風(fēng)量/回風(fēng)量。
此種空氣處理方式,新風(fēng)由新風(fēng)機(jī)組集中處理,再與處理過的回風(fēng)混合至送風(fēng)狀態(tài)點,省去再熱量,適用于多個回風(fēng)機(jī)組集中布置。
對于此種空氣處理方式,回風(fēng)機(jī)組同新風(fēng)機(jī)組對冷凍水水溫要求不同,由于冷水機(jī)組的冷凍水供回水溫度通常為7oC-12oC,故新風(fēng)機(jī)組直接引自冷水機(jī)組冷凍水即可,而回風(fēng)機(jī)組所用冷凍水則須經(jīng)換熱器換熱。回風(fēng)處理狀態(tài)點可由DDC控制系統(tǒng)精確控制。各狀態(tài)點參數(shù)如下表所示:
一次回風(fēng)各狀態(tài)點參數(shù) 表5
由圖可知:
新風(fēng)負(fù)荷:Q1=Gw*(iw-il)
=0.781*50.88
=39.7kw
回風(fēng)負(fù)荷:Q2=(G-Gw)*(in-il’)
=7.03*4.68
=32.9kw
總冷負(fù)荷:Q=Q1+Q2
=39.7+32.9
=72.9kw
同理可計算其他潔凈室新風(fēng)負(fù)荷同回風(fēng)負(fù)荷:
潔凈室新風(fēng)負(fù)荷、回風(fēng)負(fù)荷 表6
備注:上述十萬級潔凈室采用圖1所示空氣處理方式(露點送風(fēng))。
兩種空氣處理方式能量消耗對比如下表所示:
兩種空氣處理方式能量消耗 表7
通過觀察可知:總冷負(fù)荷與再熱式一次回風(fēng)系統(tǒng)的室內(nèi)負(fù)荷+新風(fēng)負(fù)荷的總和相等,即用些種空氣處理方式省掉了再熱量,同時還有相應(yīng)等量的冷量,節(jié)能效益相當(dāng)可觀.
DDC控制原理圖:
圖6:方案3DDC自動控制原理圖
當(dāng)室內(nèi)余熱增大時,溫度傳感器所反饋的溫度值大于DDC系統(tǒng)的設(shè)定值,DDC通過所反饋的信號去控制電動調(diào)節(jié)閥的開度,增大冷凍水流量從而提高送風(fēng)溫差,才能消除室內(nèi)余熱,即送風(fēng)狀態(tài)點O下移。相應(yīng)的回風(fēng)處理狀態(tài)點L’也下移。L’O/OL=新風(fēng)量/回風(fēng)量。
同理,當(dāng)室內(nèi)余熱減少時,調(diào)節(jié)過程與室內(nèi)余熱量增大時相反。
從焓濕圖上可看出此種空氣處理方式有一個特點:熱濕比大,回風(fēng)處理為等濕處理。此種空氣處理方式對于低熱高濕型潔凈室是否也可行呢?我們可從焓濕圖上加以分析:
圖7:方案3在低熱高濕型潔凈室空氣處理焓濕圖
從焓濕圖可看出:新風(fēng)集中處理至露點L(承擔(dān)部分室負(fù)荷),室內(nèi)回風(fēng)處理至L’點,為降溫除濕過程,L’點為非露點,故這一過程不可能實現(xiàn)。
綜上分析,此種一次回風(fēng)空氣處理方式僅適用于高熱少濕型潔凈室。對于低熱高濕型潔凈室不能僅依靠DDC控制,必須采用再熱,才得到相適的送風(fēng)狀態(tài)點,為節(jié)約能源,建議采用采用二次回風(fēng)方式(空氣調(diào)節(jié)教材上已有詳細(xì)敘述,故在此不再贅述)。
結(jié)論:通過以上分析對比可以看出,針對高熱少濕型潔凈室,采用合適的空氣處理方式,可以達(dá)到節(jié)能目的,潔凈級別越高,節(jié)能效果越明顯。但對于低級別潔凈室節(jié)能效果不大,在實際建設(shè)中,從節(jié)能和投資的角度綜合考慮,采用常規(guī)一次回風(fēng)(圖示所示空氣處理方式)更為合算。
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