1、工程概況

該項(xiàng)目為天津美資 CTS 電子廠房，工程為2700 m'的電子廠房及1600 m的辦公室，由于廠方主要制造精密電路板，因此對(duì)廠房的空調(diào)參數(shù)需求較高，除了潔凈廠房的要求之外，對(duì)恒溫恒濕控制要求也比較高:全年溫度 22℃+2℃，相對(duì)濕度50%±10%。

2、工程的難點(diǎn)及重點(diǎn)分析

2.1 潔凈廠房有較高的潔凈度及壓差要求

該項(xiàng)目潔凈度要求:10000級(jí)(0.5μ)，正壓:5Pa~10 Pa。

2.2 嚴(yán)格的恒溫恒濕要求，是本項(xiàng)目的難點(diǎn)所在

(1)全年相對(duì)濕度要求達(dá)到50%±10%，相對(duì)來說，冬天的濕度控制相對(duì)容易，只需調(diào)節(jié)蒸汽加濕量可以到達(dá)加濕的效果。而夏天的除濕就比較復(fù)雜，溫度對(duì)相對(duì)濕度的擾動(dòng)比較大，并非單一的制冷就能同時(shí)控制住溫度和相對(duì)濕度要求。

(2)該廠房設(shè)備散熱量很大，基本上會(huì)達(dá)到全年制冷的工況，因此制冷主機(jī)也會(huì)在冬天運(yùn)行，冷卻塔及室外管路都要做好防凍設(shè)計(jì)。

2.3 潔凈廠房要求下的恒溫恒濕

因?yàn)槭菨崈魪S房，就要比常規(guī)的恒溫恒濕空調(diào)具有更大的難度，潔凈室的特點(diǎn)對(duì)恒溫恒濕有以下影響:

(1)潔凈廠房換氣次數(shù)較大，因此新風(fēng)量較大，是常規(guī)空調(diào)新風(fēng)量的 3~4倍左右，而新風(fēng)是濕度的最大來源，因此對(duì)除濕能力的要求大大增加了。

(2)通?？梢酝ㄟ^調(diào)整送風(fēng)量來調(diào)節(jié)相對(duì)濕度，而潔凈車間送風(fēng)量是不允許改變的，因此對(duì)調(diào)試又增加了難度。

2.4業(yè)主的特殊要求

業(yè)主最后的驗(yàn)收要求是:即使廠房沒有投入生產(chǎn)，車間機(jī)器全關(guān)，照明全關(guān)，人員全無的狀態(tài)下也必須開啟空調(diào)，并且達(dá)到設(shè)計(jì)濕度要求，即完全無負(fù)荷狀態(tài)也要達(dá)到恒溫恒濕要求，這個(gè)要求在空調(diào)設(shè)計(jì)中不是很常見的。

3、原空調(diào)及潔凈工程設(shè)計(jì)方案

3.1 概述

本工程空調(diào)系統(tǒng)為 10 000級(jí)潔凈車間。

3.2 空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

溫 度:22℃+2℃

相對(duì)濕度:50%+10%;

潔 凈 度:10 000 級(jí)(0.5μ);

正繆鏨錧徑壓:5 Pa~10 Pa。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)

3.3.1 底層潔凈車間空調(diào)系統(tǒng)

(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)

潔凈車間圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙面金屬壁板，中間充以巖棉保溫材料，壁板內(nèi)表面為彩色鋼板，外表面為鍍鋅鋼板，內(nèi)部隔斷為雙面彩鋼板，壁板立面不設(shè)觀察窗，吊頂采用阿姆斯壯專用凈化室吊頂板，地坪采用防靜電 PVC 地板。

(2)潔凈車間空調(diào)系統(tǒng)

① 空氣處理方案本系統(tǒng)采用一次回風(fēng)方案，設(shè)置粗、中、高效三級(jí)過濾器。高效空氣過濾設(shè)于空調(diào)箱末段。各級(jí)過濾器的效率分別為:

粗效過濾器 n≥25%，中效過濾器 n≥85%，高效過濾器 n≥99.99%。

②空氣處理流程為:

新風(fēng)→新回風(fēng)混合粗效過濾→中效過濾→空氣冷卻→空氣加熱或微調(diào)→空氣加濕→送風(fēng)機(jī)→均流段→高效過濾→送風(fēng)箱→潔凈室→回風(fēng)(去新、回風(fēng)段)→工藝設(shè)備排風(fēng)，正壓漏風(fēng)。

③系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)為:

風(fēng)量:60 000 m3/h;

冷量:377 kw;

換氣次數(shù):31次/h;

新風(fēng)比:17.85%(冬季≤31%);

再熱微調(diào):33.5 kw;

自凈時(shí)間:23.5 min;

單位面積冷量:577 W/㎡·h;

加濕量:142 kg/h。

④氣流組織

系統(tǒng)送風(fēng)采用亂流形式，平頂上部送風(fēng)，兩側(cè)外墻壁板下回風(fēng)。送風(fēng)口為405 mmx405 mm方型散流器，面板尺寸595 mmx595 mm，共計(jì)61只，頸部風(fēng)速 4.5 m/s，作用半徑1.2 m，每只送風(fēng)量為 1166 m%。經(jīng)計(jì)算溫度波動(dòng)為 0.73℃，小于土2℃的波動(dòng)要求。回風(fēng)口為 900mmx500 mm百葉風(fēng)口，回風(fēng)速度2 m/s。

⑤系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)

系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期過濾器阻力較小，此時(shí)控制風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉，以調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)量不大于設(shè)計(jì)工況。由于系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)為三班制，本系統(tǒng)不考慮值班風(fēng)機(jī)，節(jié)假日停機(jī)時(shí)可采用一臺(tái)空調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，并調(diào)小進(jìn)口導(dǎo)葉，使室內(nèi)維持正壓。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，先打開新風(fēng)閥啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組，然后開啟排風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)停止先關(guān)閉排風(fēng)機(jī)，再停空調(diào)機(jī)組，最后關(guān)閉新風(fēng)閥，新風(fēng)系統(tǒng)總管外墻處設(shè)置保溫總閥，當(dāng)系統(tǒng)停止時(shí)，以防冬季表冷器凍結(jié)。

⑥系統(tǒng)控制方案:

夏季工況:室內(nèi)溫度由表冷器進(jìn)口三通調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷水量控制，室內(nèi)相對(duì)濕度由加熱器進(jìn)口三通閥微調(diào)熱水量控制。表冷器冷水供回水溫度為 4℃/9℃考慮，加熱器供回水溫度為 60℃~50℃考慮。

冬季工況:室溫采用改變新風(fēng)與一次回風(fēng)之比例來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度至定值，室內(nèi)相對(duì)濕度通過噴蒸加濕調(diào)節(jié)加濕量控制。室內(nèi)正壓由調(diào)整送回風(fēng)量之差，在滿足工藝排風(fēng)與漏風(fēng)量的條件下，維持5Pa~10 Pa，并用余壓閥調(diào)節(jié)。

3.4 排風(fēng)系統(tǒng)

(1)潔凈車間工藝設(shè)備排風(fēng)設(shè)2個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)，每個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量為 4 500 m3/h。

(2)后道生產(chǎn)工藝設(shè)備排風(fēng)總量為26 500 m%h，設(shè)置2個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)排風(fēng)量15 000 m3/h，車間換氣為 4.5次/h。另設(shè)一臺(tái)5 000 m3/h的排風(fēng)機(jī)，此排風(fēng)機(jī)受CO?，濃度感測(cè)信號(hào)控制，車間C0，濃度超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)，同時(shí)開大空調(diào)箱之新風(fēng)閥，由自控系統(tǒng)完成。

3.5 新建輔助廠房采暖

新建輔助廠房設(shè)置蒸汽采暖系統(tǒng)，工作壓力 0.2 MPa。3.6 冷熱源

(1)冷源由機(jī)房設(shè)置二臺(tái)700 kW和二臺(tái) 211 kW 螺桿壓縮機(jī)組，分別提供 9℃~4℃和 12℃~7℃冷水。9℃~4℃主機(jī)供潔凈室及后道生產(chǎn)和更衣室空調(diào)系統(tǒng)用。12℃~7℃主機(jī)供辦公樓及工藝?yán)鋮s水之用。

(2)熱源由區(qū)域提供 0.7 MPa 高壓蒸汽減壓至 0.4 MPa經(jīng)板式汽一水熱交換機(jī)組提供 60℃~50℃熱水。機(jī)組熱交換能力為 500 KW，消耗蒸汽量為 700 kg/h。(3)系統(tǒng)蒸汽總消耗量為1200 kg/h，其中包括空調(diào)系統(tǒng)冬季噴蒸加濕量 500 kg/h。

3.7 恒溫恒濕控制系統(tǒng)

在恒溫恒濕控制部分，夏季采用制冷盤管以及二次再熱段控制溫濕度，冬季采用表冷段及蒸汽加濕控制溫濕度。

4、調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題

空調(diào)系統(tǒng)完成之時(shí)正值夏季，空調(diào)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)廠房?jī)?nèi)部相對(duì)濕度過高，即使是二次再熱盤管加熱量已經(jīng)到達(dá)了100%的程度，房間相對(duì)濕度也都達(dá)到了70%~80%的情況，而原設(shè)計(jì)是靠二次再熱盤管來調(diào)節(jié)相對(duì)濕度，也就是說按照原有設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)無法有效地控制相對(duì)濕度了。在確認(rèn)完全是按照設(shè)計(jì)的圖紙及參數(shù)進(jìn)行設(shè)備材料選型、采購以及施工的情況下，通過多次分析，發(fā)現(xiàn)相對(duì)濕度過大原因是廠房設(shè)備還未全部投入使用，設(shè)備發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，而且工人人數(shù)也未達(dá)到設(shè)計(jì)人數(shù)。因此除了建筑負(fù)荷和照明負(fù)荷之外，沒有其它負(fù)荷，造成空調(diào)室內(nèi)相對(duì)濕度偏大。因此必須對(duì)原空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以達(dá)到業(yè)主的即使廠房沒有投入使用也必須達(dá)到設(shè)計(jì)濕度要求，即完全無負(fù)荷狀態(tài)也要達(dá)到恒溫恒濕要求。

5、改造的設(shè)計(jì)方案及調(diào)試

5.1 空調(diào)改造方案

為了盡量減少改造對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)滿足溫濕度要求:改造的方案是將原先一次回風(fēng)系統(tǒng)改為二次回風(fēng)系統(tǒng)，在空調(diào)箱上增加一次回風(fēng)管路，并且保留了原先的二次再熱功能。所有操作均在空調(diào)箱機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行，不影響車間內(nèi)部運(yùn)營，可在較短時(shí)間內(nèi)解決問題，并且能保證在生產(chǎn)線完全關(guān)閉或一條生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)或生產(chǎn)線全開狀況下車間相對(duì)濕度控制在 40%~60%內(nèi)。

5.2 第一次自控改造方案

改造后空調(diào)系統(tǒng)控制方案也做了大幅改動(dòng)，需要比原系統(tǒng)增加了二次風(fēng)閥的控制，第一次控制方案以《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)二次回風(fēng)章節(jié)內(nèi)容為參照方案，即以調(diào)節(jié)二次回風(fēng)比例來控制房間溫度，而以控制盤管水閥來調(diào)節(jié)房間濕度，具體的控制方案如下

(1)夏季模式

溫度控制:根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)二次回風(fēng)開度，當(dāng)溫度>22℃，減小一次回風(fēng)開度，當(dāng)溫度<22℃，增大二次回風(fēng)開度，并保持總風(fēng)量不變。反之，則相反。

濕度控制:根據(jù)回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)冷水閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度>50%，增大冷水閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度<50%，減小冷水閥開度。

(2)冬季模式

溫度控制:二次回風(fēng)完全關(guān)閉。根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)冷水閥開度，當(dāng)溫度>22℃，增大冷水閥開度，當(dāng)溫度＜22℃，減小冷水閥開度。

濕度控制:二次回風(fēng)完全關(guān)閉。根據(jù)回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)蒸汽加濕閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度<50%，增大蒸汽閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度>50%，減小蒸汽加濕閥開度。

5.3 調(diào)試中的自控方案調(diào)整

在實(shí)際的前幾次調(diào)試中，都發(fā)現(xiàn)濕度還是不能有效的控制，夏季相對(duì)濕度只能基本上控制在65%左右，且觀察相對(duì)濕度曲線變化較大，表明盤管水閥無法有效調(diào)節(jié)房間相對(duì)濕度，因此筆者想到既然空調(diào)改造原理可行，那就試著將控制相對(duì)濕度的工具改成調(diào)節(jié)二次回風(fēng)比例，即以二次回風(fēng)來控制房間濕度，而以盤管水閥來調(diào)節(jié)房間溫度:調(diào)整后的自控方案如下:

(1)夏季:溫度控制:根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)冷水閥開度，當(dāng)溫度>22℃，增大冷水閥開度，當(dāng)溫度<22℃，減小冷水閥開度。

濕度控制:根據(jù)回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)二次回風(fēng)開度，當(dāng)相對(duì)濕度>50%，增大二次回風(fēng)開度，減小一次回風(fēng)開度，并保持總風(fēng)量不變。反之，則相反。

當(dāng)二次回風(fēng)閥開至100%，而室內(nèi)相對(duì)濕度仍然>50%時(shí)，立即自動(dòng)打開再熱熱水閥門，增大熱水閥門開度，直至相對(duì)濕度降至50%，此時(shí)室內(nèi)溫度仍由冷水閥控制。反之，則按先減小熱水閥門開度，再減小二次回風(fēng)開度的順序調(diào)節(jié)。(2)冬季模式:溫度控制:二次回風(fēng)完全關(guān)閉。根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)冷水閥開度，當(dāng)溫度>22℃，增大冷水閥開度，當(dāng)溫度<22℃，減小冷水閥開度。

濕度控制:二次回風(fēng)完全關(guān)閉。根據(jù)回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)蒸汽加濕閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度<50%，增大蒸汽閥開度，當(dāng)相對(duì)濕度>50%，減小蒸汽加濕閥開度。

(3)冬夏季轉(zhuǎn)換控制:

在秋季及春季是過渡季節(jié)，控制方式可能為夏季狀態(tài)，也可能為冬季狀態(tài)。判別及轉(zhuǎn)換的方式為:

①在夏季狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)二次回風(fēng)閥完全關(guān)閉，而室內(nèi)相對(duì)濕度持續(xù)<40%、20 min時(shí)，將夏季狀態(tài)切換至冬季狀態(tài)。

②)在冬季季狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)蒸汽閥完全關(guān)閉，而室內(nèi)相對(duì)濕度持續(xù)>60%、20min時(shí)，將冬季狀態(tài)切換至夏季狀經(jīng)過這樣調(diào)整，效果立竿見影，在自控程序剛剛改好后運(yùn)行幾分鐘，相對(duì)濕度就一下子降下來了。

5.4 改造方案的經(jīng)濟(jì)因素:整個(gè)改造最大的花費(fèi)僅在增設(shè)了二次回風(fēng)管，以及對(duì)原有自控系統(tǒng)編程進(jìn)行了改變，因此達(dá)到了業(yè)主的經(jīng)濟(jì)型要求。

6、運(yùn)行效果

(1)溫濕度狀況:改造后現(xiàn)場(chǎng)空調(diào)溫濕度情況是車間溫濕度控制處于穩(wěn)定的狀態(tài)，完全可以達(dá)到業(yè)主的需求，那怕是最極端的情況，即不開機(jī)器、不開照明，不進(jìn)人員的情況下，空調(diào)一樣可以達(dá)到要求。據(jù)廠務(wù)部反映，原先自控系統(tǒng)溫濕度探頭取值來自自控系統(tǒng)的回風(fēng)溫濕度探頭，而應(yīng)生產(chǎn)線要求，自控程序溫濕度探測(cè)點(diǎn)要以車間內(nèi)經(jīng)過測(cè)量局校準(zhǔn)過的毛發(fā)濕度計(jì)為計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過自動(dòng)控制西門子公司優(yōu)化溫濕度取值之后，溫濕度一直處于穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)到的電腦記錄，溫度基本恒定為 22.9℃，濕度一天內(nèi)在 51%~53%之間變化，翻閱兩周之內(nèi)的記錄，溫度在土2℃之內(nèi)，濕度在土5%之內(nèi)。后請(qǐng)自動(dòng)控制的生產(chǎn)廠家西門子公司再次將程序進(jìn)行優(yōu)化后(優(yōu)化一次回風(fēng)及二次回風(fēng)之間的風(fēng)閥開關(guān)比例以及風(fēng)閥動(dòng)作延時(shí)時(shí)間等)，濕度已控制在 50%~52%之間。經(jīng)過一年的運(yùn)行，能達(dá)到恒溫恒濕的要求，再次證明了改造的成功性。

(2)額外的節(jié)能效果:經(jīng)過本次二次回風(fēng)改造之后，令人驚喜的發(fā)現(xiàn)有了明顯的節(jié)能效果，因?yàn)槎位仫L(fēng)的使用，使得二次再熱盤管基本不需使用，從而在熱能方面為業(yè)主節(jié)省了一大筆費(fèi)用，因此單從節(jié)能的角度來說，可以推廣二次回風(fēng)的設(shè)計(jì)方案。