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潔凈廠房空調系統(tǒng)的設計及特點論文
摘、要：我國在改革開放初期的加工產業(yè)主要是以代加工和低端加工為主，隨著我國科技水平的不斷提升和科技技術人員數量的增加，我國的制造業(yè)也在逐漸向高端制造業(yè)發(fā)展。近年來，世界上的集成電路產業(yè)也在逐漸向我國轉移，因此潔凈廠房空調系統(tǒng)成為了當前的研究熱點。航天類的設備裝備等都需要潔凈廠房進行安裝和調配，所以潔凈廠房具有面積大、高度高、換氣次數高，廠房內需要龐大的空調系統(tǒng)等特點。
關鍵詞：潔凈廠房；空調系統(tǒng)；設計特點
隨著我國科技水平和經濟增長速度的飛速發(fā)展，我國現在擁有自主知識的先進技術數量已經相當可觀，我國的市場結構和制造業(yè)發(fā)展方向也發(fā)生了巨大的變化，尤其是制造業(yè)正逐漸向技術含量較高的高端制造方向發(fā)展。如醫(yī)藥生產、集成電路將、航天設備生產等高端制造業(yè)都需要潔凈度較高的廠房，對我國潔凈廠房的發(fā)展有一個推動和促進的作用。潔凈廠房最基本和最重要的要求就是潔凈度，潔凈度直接影響著高端產品的生產質量，而空調系統(tǒng)是潔凈廠房保持潔凈度的基礎和必備設施，潔凈廠房空調系統(tǒng)的設計和特點也引來了國內許多企業(yè)的注意。
1、國內外潔凈廠房空調系統(tǒng)的研究現狀及分析
1.1、潔凈廠房空調系統(tǒng)國外研究現狀
潔凈技術在國外發(fā)展的較早，在二十世紀初英、美和日本等國家就已經在部分加工生產行業(yè)開始使用潔凈技術，在二十世紀中期潔凈技術已經得到了大規(guī)模的應用和發(fā)展，尤其是在高端工業(yè)和科學研發(fā)等方向。在這個過程中潔凈技術得到了快速的發(fā)展，技術水平也逐漸趨于成熟，慢慢的被應用到了各個生產和制造行業(yè)上。在生產加工環(huán)境中第一次提出潔凈度這一概念是在第一次世界大戰(zhàn)后的美國航空儀表的加工生產中，之后英國等國家也將這一技術引入應用到航空配件的生產加工中，同時日本首先將該技術應用在半導體的生產加工上。而世界上第一個潔凈廠房的前身是二十世紀初期美國建立的一個潔凈室。潔凈廠房的飛速發(fā)展是由于高效粒子空氣過濾器的研發(fā)，前蘇聯首顆人造衛(wèi)星的成功發(fā)射也推動了美國在潔凈廠房建設標準制定方面的發(fā)展。上世紀80年代美國和日本研發(fā)出來新型超高效過濾器，過濾效果可以達到99.99%使得潔凈廠房的建設和發(fā)展進入了飛速發(fā)展的新時期。
1.2、潔凈廠房空調系統(tǒng)國內研究現狀
我國的潔凈技術和潔凈廠房建設起步較晚，在二十世紀中期潔凈技術在電子行業(yè)的生產加工上才得到應用，同時和潔凈廠房建設有關的空調系統(tǒng)、高效過濾器等設備也逐漸得到了關注和重視，生產的產品可以滿足國內一些對潔凈度有要求的商品的需要，但是和世界上較為先進的技術水平和國際標準間仍存在著部分距離。隨著我國科學技術水平的不斷提升，我國在潔凈技術和潔凈廠房的建設上也取得了較大的成功。我國在上個世紀90年代成為了世界上主要的微電子加工商，大規(guī)模的集成電路和液晶顯示器的加工生產都需要較高的潔凈度，這在一定程度上促進了我國潔凈技術和潔凈廠房空調系統(tǒng)的發(fā)展，也使得潔凈廠房空調系統(tǒng)的研發(fā)進入了一個新的高峰。
2、潔凈廠房空調系統(tǒng)特點
潔凈廠房需要的空調系統(tǒng)和普通的空調系統(tǒng)有所區(qū)別，差別最大的一點就是潔凈廠房的空調系統(tǒng)對潔凈度的要求更高。隨著科技的發(fā)展，如半導體集成電路等高端產品的發(fā)展使得對潔凈廠房空調系統(tǒng)的要求越來越高，極小的灰塵和塵埃也有可能會導致電子芯片短路。同時，潔凈廠房不僅僅對潔凈度有相關標準要求，廠房溫度、濕度、噪聲控制等也是其管理的一部分。并且由于潔凈廠房生產產品的特性，潔凈廠房必須24小時保持潔凈，所以潔凈廠房的空調系統(tǒng)也需要全天運行。
2.1、送風量大
控制潔凈度是潔凈廠房空調系統(tǒng)最重要的功能，而如何控制廠房內的潔凈程度主要依靠的是空調系統(tǒng)的送風量，越大的送風量潔凈度也就越高，同時對能源的消耗也越大。普通建筑的空調系統(tǒng)的換氣大概在1小時6次左右，但為了保障潔凈廠房的潔凈程度，換氣次數要有較大幅度的增長，導致產生的循環(huán)風量也較大。6級的潔凈廠房的換氣次數可以達到1小時60次左右。
2.2、新風負荷大
一些高端電子產品在生產的同時也會產生一些有害氣體，這種情況下就需要利用排風來進行消除和排放，同時也加大了潔凈廠房內的新風量。潔凈廠房必不可少的3個制冷負荷分別為新風、風機溫度和設備的散熱，其中新風占的比例最大，最高可以達到70%左右。而潔凈廠房需要的新風量平均也在每平方米1小時45到60立方米左右。
2.3、風機全壓高
潔凈廠房對潔凈度的高要求也導致了潔凈廠房的空調系統(tǒng)需要較多的過濾器，而通常過濾器的阻力都較高，高效過濾器的阻力初期就可以達到200Pa以上，終期可以升至400Pa左右。潔凈度要求更高的廠房需要安裝的超高效過濾器的阻力更大，因此新風機組的風力壓力通常都會在2500Pa，這些因素都使得風機擁有較高的靜態(tài)壓力，導致風機的能源消耗加大。
2.4、節(jié)能潛力大
由于潔凈廠房需要較多的送風設備和風力過濾器，因此潔凈廠房運行的同時往往伴隨著巨大的能源消耗。潔凈廠房的空調系統(tǒng)對能源的需求是普通廠房的10倍以上，所以潔凈廠房空調系統(tǒng)的運行具有較大的節(jié)能潛力，可以通過合理布置廠房內空調系統(tǒng)的管道線路、組織氣流的流通方式、對潔凈廠房進行節(jié)能改造等方式來達到節(jié)能目的。
2.5、控制系統(tǒng)復雜
潔凈廠房的面積較大，導致空調系統(tǒng)的覆蓋范圍也較廣，空調系統(tǒng)不僅僅要負責排風等問題，還要考慮到廠房內濕度、溫度等因素的控制，同時工廠內部大量的人員流動和機械設備的運行也給空調系統(tǒng)的運行帶來很大的干擾，這些都導致潔凈廠房空調系統(tǒng)擁有十分復雜的控制系統(tǒng)。
3、空調系統(tǒng)的硬件和軟件設計
3.1、系統(tǒng)的結構設計
潔凈廠房空調系統(tǒng)結構的設計要根據工廠現場的實際情況進行設計和安排，在結構設計的同時要考慮到空調系統(tǒng)的運行可靠性和經濟性，是采用分散控制還是集中控制的方法，或將二者進行結合。
3.2、系統(tǒng)硬件配置
為了對潔凈廠房內的環(huán)境條件進行更好的控制，就需要建設一個功能全面強大的控制系統(tǒng)，而控制系統(tǒng)的構成硬件主要包括電源模塊、控制器、通訊模塊和通信線路等。底板主要是為了實現不同模塊間的數據傳輸和信號轉換。電源模塊通常安裝在底板為其他模塊提供一定電壓的電源，同時電源模塊還具有短路保護和電池后備作用，在電力中斷的條件下該功能可以提供能夠繼續(xù)提供電力給控制器。
3.3、系統(tǒng)軟件配置
對空調系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)進行安裝完成后，要進行與硬件設備相符的軟件設施的安裝和調配。軟件設備的安裝主要包括以下幾個步驟，首先是建立一個項目的結構框架然后組態(tài)一個站，隨后進行組態(tài)硬件的設計和組態(tài)網絡以及通訊的連接，同時對符號進行定義并創(chuàng)建相應程序同時生成評估參考數據和組態(tài)報文。最后組態(tài)操作員對電量進行監(jiān)控、下載可編程控制的程序、對程序進行測試，同時對操作過程進行監(jiān)控和硬件的診斷以完成設備文檔的制作。
3.4、控制系統(tǒng)的設計與實施
在潔凈廠房空調系統(tǒng)設計時可以根據不同潔凈度的要求設置效果不同的過濾器，或多種過濾器結合使用以實現潔凈度的即時調控。新風機輸送的新風可以與回風進行混合后輸入到初級過濾器中，再通過表冷段、加熱區(qū)、加濕區(qū)后進入中級和高級過濾器中來控制廠房內的溫度及濕度。
4、結語
我國近年來出現了越來越多的潔凈廠房，潔凈廠房的空調系統(tǒng)的特點和其節(jié)能性也已經成為了研究的熱點和市場的焦點。因此，加大對潔凈廠房空調系統(tǒng)的研究和設計成為了潔凈廠房發(fā)展的主要方向。
參考文獻
[1]、嚴德隆.潔凈室HVAC系統(tǒng)節(jié)能及其進展[J].潔凈與空調技術，、2012，11（04）：19-22.
[2]、成森.潔凈空調系統(tǒng)與節(jié)能[J].科技風，2011（09）：12-16.
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