精密測量潔凈實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

精密測量潔凈實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

摘要：介紹了潔凈室通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，主要的設(shè)計(jì)計(jì)算在于確定系統(tǒng)的送風(fēng)量。按照本文的設(shè)計(jì)參數(shù)所建造的潔凈實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)校核，符合潔凈等級(jí)要求。

關(guān)鍵詞：潔凈室； 通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)； 送風(fēng)量

1 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)實(shí)驗(yàn)、研究和生產(chǎn)的環(huán)境要求越來越高，空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的內(nèi)容也隨之逐步擴(kuò)大?，F(xiàn)代空調(diào)技術(shù)不僅包含空氣的溫度、濕度和速度的概念，而且還包含了調(diào)節(jié)其潔凈度、壓力以至成分、氣味的概念，以適應(yīng)現(xiàn)代化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)空氣潔凈度的要求。

現(xiàn)代化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求室內(nèi)空氣潔凈度滿足加工的精密化，產(chǎn)品的微型化，產(chǎn)品的高純度和產(chǎn)品的高可靠性。顯然，如果有微粒進(jìn)入產(chǎn)品，就有可能造成障礙、短路、雜質(zhì)源和潛在缺陷。因此，潔凈室技術(shù)已成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。

本文針對(duì)一個(gè)具體的潔凈實(shí)驗(yàn)室，給出了潔凈室的通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)說明其風(fēng)量的確定。

2 工程概述

本工程位于西安市市區(qū)，為潔凈實(shí)驗(yàn)室改造工程，共有六個(gè)房間，分別用于精密測量、齒輪修形、齒輪測量及氣浮塊加工等。根據(jù)業(yè)主要求，實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)條件如下：超凈室 潔凈等級(jí)1000級(jí)，其中一部分（約占超凈室面積的一半）為100 級(jí)；室內(nèi)干球溫度20℃± 1℃，相對(duì)濕度50% ± 5% ；準(zhǔn)備間和精密測量室 潔凈等級(jí)10 000級(jí)；室內(nèi)干球溫度20℃± 1℃，相對(duì)濕度50% ± 5%；走廊及齒輪修形室、齒輪測量中心、氣浮塊加工室潔凈等級(jí)均為100 000級(jí)；室內(nèi)干球溫度20℃±2℃，相對(duì)濕度50% ± 5% 。需要改造的實(shí)驗(yàn)室總面積為224m2，層高3m。平面概況如圖1 所示。

3 潔凈室的氣流組織和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

潔凈室按照氣流可以分為四類，分別為單向流潔凈室、亂流潔凈室、輻流潔凈室和混合流（局部單向流）潔凈室。根據(jù)工程實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)室中房間較多，各個(gè)房間情況都不盡相同，所以設(shè)計(jì)時(shí)將超凈室設(shè)計(jì)為混合流潔凈室，其余房間設(shè)計(jì)為亂流潔凈室。

4 潔凈室計(jì)算

潔凈室和一般空調(diào)房間不同，其送風(fēng)量不是由系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷來計(jì)算的，因?yàn)檫@樣計(jì)算的風(fēng)量遠(yuǎn)小于由凈化要求按換氣次數(shù)或房間截面風(fēng)速計(jì)算得到的風(fēng)量，因

此，對(duì)凈化空調(diào)系統(tǒng)，一般先按凈化要求的換氣次數(shù)或截面風(fēng)速來計(jì)算送風(fēng)量而不管其冷熱負(fù)荷如何。

4.1 亂流潔凈室送風(fēng)量

亂流潔凈室送風(fēng)量的理論計(jì)算如下：

式中nv —潔凈室換氣次數(shù)，次/h；

V —潔凈室凈體積，m³；

G—單位容積發(fā)塵量，粒/（m³ . min）；

N —亂流潔凈室穩(wěn)定含塵濃度，粒/L；

S —回風(fēng)量與送風(fēng)量之比；

ηh —回風(fēng)通路上過濾器的總效率；

ηx—新風(fēng)通路上過濾器的總效率。

因?yàn)樯鲜诫y以計(jì)算，所以本改造工程中采用經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)。

《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》建議的動(dòng)態(tài)級(jí)別下?lián)Q氣次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值分別為：

1 000級(jí)                nv≮50

10 000級(jí)               nv≮25

100 000級(jí)              nv≮15

在本凈化實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)中，對(duì)各個(gè)亂流房間的換氣次數(shù)是如下規(guī)定的：1000級(jí)80次/h，10 000級(jí)40次/h，100 000級(jí)20次/h，以確保達(dá)到潔凈度等級(jí)的要求。

得到亂流潔凈室各個(gè)房間的送風(fēng)量如表1 所示。

4.2 單向流潔凈室送風(fēng)量

單向流潔凈室送風(fēng)量以房間截面平均風(fēng)速為準(zhǔn)來計(jì)算：

Q₂ = 3600u F （ 3）

式中F —垂直于氣流的房間截面積，m2；

υ—截面平均風(fēng)速，m/s。

應(yīng)有υ≥υ_min，υ_min 是在運(yùn)行中經(jīng)常保持的最低風(fēng)速，稱為下限風(fēng)速，按表2 取值。

根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，本凈化實(shí)驗(yàn)室中超凈室的局部單向流部分下限風(fēng)速設(shè)定為0.3m/s。

4.3 系統(tǒng)總風(fēng)量

系統(tǒng)總的送風(fēng)量應(yīng)在潔凈室送風(fēng)量基礎(chǔ)上再加上系統(tǒng)漏風(fēng)量。因?yàn)楣こ淌┕ぶ袊?yán)格按《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》制作安裝風(fēng)道系統(tǒng)和空調(diào)設(shè)備，根據(jù)相關(guān)資料，其漏風(fēng)率取表3 所示數(shù)值?？傦L(fēng)量計(jì)算式如下：

式中 ΣQi—各潔凈室送風(fēng)量之和。

根據(jù)以上計(jì)算，并考慮到計(jì)算中尚有很大余量，最后確定系統(tǒng)總送風(fēng)量為30000m³/h。

4.4 系統(tǒng)新風(fēng)量

《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50073-2001 中規(guī)定：潔凈室內(nèi)的新鮮空氣量應(yīng)取下列二項(xiàng)中的最大值：

（1） 補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和保持室內(nèi)正壓所需的新鮮空氣量之和；

（2 ）保證供給潔凈室內(nèi)的新鮮空氣量應(yīng)不小于40m³/（h.人）。

在本潔凈實(shí)驗(yàn)室中，不同潔凈室之間以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差取為20Pa。根據(jù)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》以及正常狀況下室內(nèi)人員情況，最后確定系統(tǒng)總的新風(fēng)量為4000 m³/h。

5 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

潔凈室的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算與普通空調(diào)系統(tǒng)相同。根據(jù)氣象參數(shù)、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)及得熱量等，采用工程上常用的冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算。這一部分設(shè)計(jì)與普通空調(diào)計(jì)算沒有區(qū)別，這里不再贅述。

6 結(jié)語

（1） 本潔凈室工程為精密實(shí)驗(yàn)室改造工程，其自身有一定的特殊性。因?yàn)榉块g較多，并且各個(gè)房間的潔凈度等級(jí)要求各不相同，所以設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)等級(jí)分開考慮，得到不同的氣流組織形式，即亂流潔凈室和單向流潔凈室。

（2）潔凈室和一般空調(diào)房間有所不同，其送風(fēng)量不是由系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷來計(jì)算的。在本潔凈室改造工程中，先分別計(jì)算各個(gè)房間的送風(fēng)量，對(duì)于亂流潔凈室采用經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)法，對(duì)于單向流潔凈室采用截面平均風(fēng)速法，最后得到系統(tǒng)總的送風(fēng)量。

（3 ）系統(tǒng)新風(fēng)量根據(jù)新的《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50073-2001的規(guī)定，并結(jié)合該工程的具體情況取值。

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