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《中温水在净化空调系统中的应用及产生方法》


《中温水在净化空调系统中的应用及产生方法》一文,学习该类空调系统中的一些重要专业知识,就文中某些问题提出个人观点并展开讨论。
《制冷与空调》2010年第2期中刊登了《中温水在净化空调系统中的应用及产生方法》文,该文作者论述了在高洁净级别净化间空调系统为新风空调机组+风机过滤单元+干盘管的形式时,对于干盘管所需的中温水的制取方法及应用。高级别的洁净室在某些生产领域很常见,如电子、医药等行业,对生产工艺起着重要的作用。
原文不但详细论述了通过混水制取中温水的过程,使读者了解到该方式的适用场合以及与其他制取中温水方式相比的优点,读者也能够学习到该类空调系统中的某些重要细节。例如,高级别净化间中断面风速和相对压差都是很重要的控制参数,原文介绍通过对FFU(fanfilterunits)采用变频控制可以使得其风速保持恒定,对新风机变频控制用来平衡净化间的压差,保证运行数值满足设计要求;电子厂房通常对室内空气分子污染(AMC)浓度有所要求,室外新风中AMC的主要来源包括汽车尾气、锅炉排烟、工厂工艺排风等,AMC的浓度超标将会影响到生产工艺及产品的成品率,原文介绍先通过纯水对新风进行水洗以去除部分有机物和杂质后再送入新风机组,则有效解决了这一问题。因此该工程在验收时成功通过相关验证,在运行中稳定可靠。
该文介绍的方法有较强的应用性,对实际工程项目也有很大的参考价值。笔者在拜读后觉得文中个别环节还有待商榷,因此就某些细节提出个人观点,就其涉及到的相关问题展开讨论。
高级别净化间空调系统中建议对FFU的风机进行变频控制,目的是“这样可以通过调节风机的转速使过滤器初阻力与终阻力平衡”,其实过滤器随着容尘量的增加其初阻力和终阻力是不会平衡的,终阻力必然会大于初阻力,确切地讲对风机进行变频控制的作用应该是当过滤器阻力变化时通过调节电机频率改变风机转速从而使风量保持恒定,维持室内断面风速不变,其方法可以是实际情况在室内取点测出风速的数值,取平均值来控制变频器。
该文的图1给出了净化间空气流程的示意图,笔者认为其在回风夹道与室外的隔墙上不宜设置余压阀。该文作者介绍到“为了准确控制净化间的压差,新风机内的风机通常须要变频控制,通过调节风机的转速来平衡净化间的压差”,如果回风夹道的压力偏大,净化间的压力也会偏大,此时可通过改变新风机组风机转速调节新风量的方式控制净化间的压差,因此无须安装余压阀,而且此处的余压阀又会成为一个漏风、积尘的地方。
该文作者认为由于吊顶内空间狭小,为便于检修,吊顶内的管线越少越好,“因此最好不要再为冷盘管安装冷凝水管和冷凝水集水盘,这就要求冷盘管不能有冷凝水产生。为了使冷盘管不产生凝结水,要求进入冷盘管的冷冻水的温度不宜太低,一般要求为12〜17°C的中温水。而冷冻机通常R能提供5〜10°C的冷冻水,因此大多数设计方案是通过板式换热器来产生中温水的。”此处笔者不同意该观点。该处冷盘管之所以被称为干盘管,是因为在稳定运行时盘管内的冷冻水温度不低于与其换热的空气的露点温度,因此R有显热交换而无潜热交换从而没有冷凝水产生。但是在系统运行初期或停止运行再开启时,由于空调系统刚刚运行,室内空气还没有达到设计工况,温湿度都较高,这时与通入中温水的冷盘管换热会产生冷凝水,因此必须安装干盘管的冷凝水集水盘和冷凝水管,以排走短时间内产生的冷凝水。而且“冷冻机通常R能提供5〜10°C的冷冻水”并不能导致“大多数设计方案是通过板式换热器来产生中温水的”,目前特灵、格力等品牌的高温冷水机组早已普遍应用于工程项目,其较高的出水温度不但可以满足干盘管对水温的要求,而且由于机组蒸发温度的提高使得COP值大幅度提高,有利于节能。例如对于大面积的高级别洁净室采用MAU(新风空调机组)+FFU(风机过滤单元)+DC(干盘管)空调系统形式时,由MAU负担全部湿负荷,因此其盘管在对空气进行大焓差处理时往往须要很低的冷冻水温度,就须要低温冷水机组提供5°C和6°C的冷冻水。例如该文作者的处理方式也是“在夏季时经表冷器和除湿机的先后除湿”,就是因为通常7C冷冻水很难将新风处理到低于室内空气含湿量的状态点,还要靠除湿机进行再次深度除湿。而末端的DCR负担其余的显热负荷,须要不低于空气露点温度的中温水,则靠高温冷水机组提供12°C和13°C的中温冷冻水。通过这2种不同出水温度的冷水机组配合使用,同样可以很好地满足空调设备的换热要求。当然,若规模较小的系统不适宜采用2种出水温度的冷机时,通过混水泵来提供末端中温水也不失为一种好方法。
随后原文作者以图3介绍了通过冷冻水和空调回水混合制取中温水的方法。但是在图中有个小问题,一次冷冻水和部分二次中温水回水混合后经二次循环泵提供二次中温水供水输送给末端,其余部
分二次中温水回水回到冷源处,那么在设计工况下二次中温水回水温度为17℃,由于一次冷冻水供、回水之间安装有止回阀,那么一次冷冻水的回水温度应该也是17℃而不是12℃。如果说此处的12℃冷冻水回水是末端干盘管、新风机组和其他的非净化间空调总的回水,至少应该在12℃冷冻水回水管处标明还有其他的回水支管,以防读者误解,即便如此总的冷冻水回水温度也要高于12℃。
“当二次中温水循环管道内的温度低于设定值时,温度传感器反馈的信号会指令电动调节阀逐渐关闭,使进入二次中温水循环系统的低温冷冻水减少,使得二次中温水循环管道内的水温在有热负荷的情况下逐渐升高,净化间的温度也会随之升高”,此处在对冷冻水流量的控制逻辑的叙述不完善,会使得不了解该空调系统的人不易理解。二次中温水循环管道内的温度之所以会低于设定值,是因为当室内冷负荷(原文中误写为热负荷)降低时导致总的二次循环水回水温度降低或循环水量减少,此2种情况视二次循环泵是否变频运行而定:如果是定频运行,由于旁通的作用总水量不变而回水温度降低;如果是变频运行,水量减少而回水温度升高,而这2种情况都会使与一次冷冻水供水混合后的温度低于12℃的设定值。此时通过温度传感器信号控制电动调节阀开度减少参与混合的一次冷冻水,使混合后的水温恢复到12℃。净化间的温度应该是靠末端盘管的电动调节阀开度变化来调节水量控制的,而不是靠中温水的水温控制。
原文图4对冷冻水流程的介绍,从整体来看该系统应为一次泵变流量系统,局部循环支路为二次泵系统,一二次泵均为变频泵且一二次环路都有压差旁通。变频的目的应该是当所须冷冻水流量减少时降低水泵运行频率以节约电能,从实际运行角度考虑,末端3个支路中的净化间新风系统和其他普通空调系统的冷(热)量受季节变化影响较大,在负荷降低时一次泵变频运行会有较大的节能空间。而干盘管系统的负荷主要由设备、照明、人员和围护结构组成,除了最后一项以外其他均不受季节变化影响,尤其负荷中生产设备所占比例很大,而洁净室的围护结构通常外窗较少、保温效果很好、负荷比例较小,即该系统的负荷全年波动并不明显,因此笔者认为二次泵采用变频运行意义并不大,变频器及自控方面的初投资的回收年限可能会很长。
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