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净化车间系统新风处理与节能问题的探究

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　　在洁净车间中，净化空调系统起到至关重要的作用，是车间生产环境的缔造者，扮演着生产环境控制的重要角色。新风处理是净化空调系统运作的一个基础环节，然而新风系统中的含尘量占据了净化空调系统除尘负荷的90%左右。由此，新风处理和控制是洁净室的洁净度的前提，也是洁净度控制的关键一步。洁净室是能耗大户，净化空调系统的能耗不可忽视，而新风负荷是净化空调系统的重要负荷之一，合理地实行节能措施势在必行。余热回收在实际工程中的运用已较为普遍，也不失为一种合理而积*的节能措施。

　　1 净化空调系统新风处理的必要性

　　1.1 新风处理在净化空调系统运行过程中是一个重要环节。一方面，新风用于满足洁净室生产人员的卫生要求，新风量不足将直接导致洁净区空气品质的下降。另一方面，新风关系着系统的风量平衡和稳定运行。洁净室的排风、系统的漏风以及维持洁净区的正压水平的风量都需要新风进行补给。然而，只有经过合理净化，新风中含尘量下降至一定范围才能进入净化空调系统，这是满足洁净室洁净度的必要要求。

　　1.2 新风的含尘量和洁净室空气悬浮粒子标准的对比，有文献列出了大气尘的粒子分布，见表1 室外新风所含微粒的粒径分布。

地区分类	粒子数目（粒/L）
地区分类	≥0.5 μm	≥1.0 μm	≥2.0 μm	≥5.0 μm
工业城市内	3*103	6.57*104	1.44*104	1.94*104
工业城市郊区	2*103	4.38*104	9.61*104	1.29*104
非工业区或农村	1*103	2.19*104	4.80*104	6.46*104

　　相关规范列出了新的洁净度等级分级方法，见2。

　　表2 各级别空气悬浮粒子的标准规定

洁净度级别	悬浮粒子*大允许数/m3
	静态			动态
	≥0.5 μm	≥5.0 μm	备注	≥0.5 μm	≥5.0 μm	备注
A级	3520（ISO5）	20(ISO4.8)	传统百级	3520（ISO5）	20(ISO4.8)	传统百级
B级	3520	29	传统百级，ISO5	3520	29	传统百级，ISO5
C级	352000	2900	传统万级，ISO7	352000	2900	传统万级，ISO7
D级	3520000	29000	传统十万级，ISO8	不作规定	不作规定	不做规定

　　以上两表定性地对比了净化空调系统的新风除尘负荷。如要达到要求的洁净度等级，一部分的除尘要求在新风处理过程中完成，而另一部分的除尘要求则在净化空调系统中组合式空调器、末端过滤器等其他环节完成。下文将对新风处理的必要性进行进一步的阐述。

　　1.3 净化与普通空调相比，净化空调系统的新风含尘量对室内环境的影响是更大的，有研究指出，净化空调系统中的尘源90%来自新风。另外，新风含尘浓度高，处理不得当，会降低表冷器的传热系数，降低**空气过滤器的寿命。所以，必须对新风进行特殊的处理，以保障净化空调系统安全有效的运行。值得提出的是，对新风进行多级过滤处理是很有必要的。

　　对于新风采用何种处理方式是工程应用十分关心的课题。相关研究指出，新风含尘浓度处理至与回风含尘浓度相同或相近是合理的。这样的做法可有效延长**过滤器的使用寿命。对于生物制药厂房，应因地制宜选择粗效、中效两级过滤。笔者认为，对于新风集中处理机组或新回风循环机组，机组宜选择相对应除尘的粗、中效、中效三级（G4+F7+F9）过滤。

2 新风处理与节能措施

　　净化空调系统的能耗量是不可忽视的，与普通空调相比，其能耗量是普通空调的10～30 倍[4]。由于很多制药车间有排风的要求，而洁净区有保持与外界压力梯度的需求，所以净化空调系统具有风量大、新风量大的特点。另外，经过热湿处理和净化处理的新风几乎是不可回收的。在净化空调系统运行过程中，新风负荷是重要负荷之一，占洁净室制冷负荷的20%～70% [5]。

　　在满足补充排风、维持压差的前提下，控制新风过多地引入系统是合理的节能思路，但值得提出的是，有些洁净室人员密度小，尤其在全室空气净化排风需求不大的场合，单位面积新风量供给不足，空气品质下降容易造成工作人员头晕等，严重时甚至发生工作人员晕倒的现象。所以，节能的前提是保证洁净室达标的空气品质，务必保证工作人员需求的新风量，人均40 m3/h 是较合理的下限值。

在净化空调系统中，减少新风量或减少排风量都是较为被动的节能措施，而新排风热交换措施是降低新风处理能耗的一个更为积*的节能思路和方法。

　　目前市场上的能量回收设备有两类：一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收装置有中间热媒式换热器、板式显热换热器、热管式换热器。全热回收装置有转轮式换热器、板翅式换热器、热泵式换热器。仅从回收热量的能力来说，全热交换器**显热交换器。但有些生物洁净室排风含有有害气体，污染较严重，不适合使用全热交换器，宜使用中间热媒式换热器。

　　下文介绍两种工程中常用的显热换热器，即板式显热换热器和中间热媒换热器。

　　2.1 板式显热换热器板式换热器是由具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种**换热器。板式显热换热器具有结构简单，不消耗动力，无温差损失，设备费用较低等优点。但一般来说，显热换热器设备占用空间大，灵活性相对差些。

板式显热换热器应用于空调余热回收系统，经济性是较为明显的。有文献[6]指出：这种换热器在气流速度为3.5 m/s 时传热系数可达到25 W/(m2·K)，压降在25 Pa 左右，换热效率为60%～65%。

　　2.2 中间热媒式热交换器是采用普通盘管式换热器，利用水泵使水作为介质在两个换热器内循环，将排风中的热量（冷量）传递给新风，从而实现热能回收。中间热媒通常采用水，为了降低水的冰点，通常在水中加入一定比例的乙二醇。其优点是新风与排风位置可以不在一处，新风与排风不会产生交叉污染，而且换热器和水泵在市场上很容易购买，对于全新风系统，将换热器盘管安装在空调处理机组和排风机组内，实现热能回收。如果使用恰当的盘管排数，其显热回收率可达到40~60%，其缺点是只能回收显热，当增加盘管排数，回收效率有所增加，但同时被水泵和风机耗电量的增大所抵消。

　　新风处理是净化空调系统运行中的一个重要环节，应重视新风处理的效果。采取合理的新风处理措施对保护**空气过滤器以及保障净化空调系统的良好运行具有重要意义。新风量的调节关乎洁净室压差控制的安全性和有效性，压差变送器控制是一种较直接的控制方式，可按照具体工程特点选取不同的压差控制方案和策略。另外，在进行新建药厂、改造项目过程中，采用新风排风热交换能量回收方案将获得较好的节能效果和经济收益。

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