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為了建立和維持潔凈級別,制藥企業需要采用潔凈空調箱來進行凈化處理。新風處理是凈化空調系統運行的一個基礎環節——新風系統的含塵量能夠占到凈化空調系統除塵量的90%左右。凈化空調系統的能耗可以占到藥廠總能耗的一半左右,而新風的能耗又占據著其中較大的份額,所以做好新風處理對藥廠來說尤為重要。
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對于凈化空調系統來說新風必不可少:既要保障潔凈區域操作人員對新風的需求,還要彌補泄漏風。在凈化空調系統中,新風一般會占到總風量的15%以上,在某些情況下甚至還會全部采用新風。本文列舉了幾個比較常用的新風處理策略,分析討論了各個方案的優點和弊端,以便用戶在實際操作過程中能做出正確的選擇。
Part
1
潔凈空調箱新風處理的經典方法
當新風的含塵濃度較高時,必須進行妥當的處理,否則就會造成表冷器的污染從而降低空調箱的效率。因此新風處理的對象主要便是外界大氣中的塵埃粒子和焓。需要注意,當焓值為一個定值的時候,溫度與相對濕度存在一個類似蹺蹺板的關系:溫度低、濕度就高;溫度高、濕度就低,如圖1所示。
圖1 焓值一定時溫度和濕度的關系
不過焓又是一個狀態函數,改變狀態點所要做的功與路徑無關,僅與它的始、末狀態點有關。根據新風取風的位置和焓值的處理目標,新風的處理方式或者說策略,大體上可以劃分成如圖2所示的幾種方式。
圖2 幾種常見的新風處理方法
Part
2
幾種新風處理方法的對比分析
2.1
直接室外取風
2.1.1空調箱置于室內
將潔凈空調箱(AHU)設置在室內,由它的取風口直接從室外取新風,如此便無需配置單獨的新風處理機(MAU)。因為外界可視為是一個無限大的空間,所以這樣的設計可以保證所有的空調箱都不會相互干擾。
需要注意的是,當雨季來臨時,進行室外取風可能會有大量的雨水被吸入,這些雨水會將初中效過濾器打濕,從而增加潔凈空調箱的阻力。所以在室外需要安裝一個取風彎頭(如圖3所示),該彎頭的垂直段可以對雨水進行沉降排除。同時,在下部的吸入口還需安裝一個不銹鋼的濾網,防止外界的大顆粒物和昆蟲被新風口吸入。
圖3 室外取風彎頭
2.1.2空調箱置于室外
將潔凈空調箱直接設置在室外(如圖4所示)需要考慮其耐候、防水的條件,同時更需要周密地考慮如何防止雨水的吸入。一般情況下,不建議將空調箱安裝在室外,畢竟這樣做會影響設備的使用壽命。
圖4 室外安裝的潔凈空調箱
采取上述兩種形式的取風,表冷器自然就需要同時承擔除濕和降溫的功能,所以在設計表冷器時要考慮極端天氣下的工作情況,不能僅僅依據當地的國標氣象參數。
2.2
室內密閉取風
在該方法中,新風處理機會先對外界的新風進行預處理,然后通過密閉的連接管道將新風輸送給附帶的潔凈空調箱(如圖5所示)。它的優勢在于新風機組攔截了大量的塵埃和雨水,減輕了潔凈空調箱表冷器的負擔,新風對潔凈空調箱的背景房間沒有任何的影響。其弊端是從這個密閉空間取風的潔凈空調箱,只要其中有一臺停止運行(取風),就會影響到其他取風空調箱的風平衡,并且可能還會影響到潔凈區域里的壓差平衡。因為原取風的新風機組處于一個平衡狀態,一旦有變化就會過渡到另外一個狀態。只有在潔凈空調箱的送風量保持恒定的同時,新風機組能夠準確地控制送風的壓頭,這種情況下才能將影響控制在較低的水平。
圖5 室內密閉取風示意圖
為了充分發揮室內密閉取風的節能效果,新風機組的出風需要直接輸送到潔凈空調箱的表冷后。新風機組來對室外的新風進行除濕,空調箱的表冷器僅對一次回風(如清潔衛生產生的濕負荷)進行除濕。實施這樣的新風設計策略,新風機組和空調箱的表冷器都需要具備達到機器露點的能力。在夏季模式的時候僅需要新風機組來進行除濕,在一次回風帶有濕負荷的時候空調箱也需要除濕。
圖6 室內敞開取風示意圖
2.3
室內敞開取風
在該方法中, 新風機組會將其處理過的新風送入潔凈空調箱的背景房間,潔凈空調箱安裝在這個敞開的背景房間中,并從該背景中取風。在這種方法中,新風機組同樣攔截了大量的塵埃和雨水,減輕了潔凈空調箱表冷器的負擔。不過這種形式的新風處理不太適用于達到機器露點的狀態,因為背景房間內還有電氣設備。由于是在相對敞開的背景房間中取風,空間較大,因此即便有個別潔凈空調箱停止運行(取風),相互間的干擾較上面的密閉取風也要小很多。
該方法具備一個優點,即不再需要給潔凈空調箱的背景房間配置額外的空調。因為背景房間的溫度會和它的進風溫度趨同,所以只需給新風機組設置一個比較合適的送風溫度即可。但這個設定溫度需要根據外界氣溫進行調節,特別是在夏季的時候,如果設定的溫度不當,整個背景房間都可能會處于達到機器露點的狀態。這個露點的狀態是需要避免的,否則會給背景房間的配電箱帶來風險。在夏季的時候,只要設定的溫度不是太低,便能夠達到這一要求。畢竟房間中還有產熱的設備,即便新風處理機送出的是露點風,遇到房間的熱量被升溫后就能夠擺脫露點狀態。
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3
結論
潔凈空調箱的新風處理有多種形式,不同的形式都存在著各自的優點和弊端,沒有哪一種形式是絕對完美的。
如果僅有1~2臺潔凈空調箱,那就采用將空調箱置于室內直接從外界取新風的方式,因為這樣的投入會較少。
如果潔凈空調箱的臺數較多、安裝的空間又有限,那么就比較適合采用室內敞開取風。畢竟如此設計的新風機組不止1臺,要避免因為1臺新風機組發生故障就對整個背景房間產生較大影響的情況發生。但采用該方法務必要防止空調箱背景房間處于露點狀態,否則容易引起配電箱的電器短路。
如果潔凈空調箱的臺數較少、安裝的空間又充足,則可以考慮采用室內密閉取風。但必須準確地控制好新風機組的送風靜壓和空調箱的恒定送風量,否則1臺空調箱的停運,便會導致潔凈區域內風平衡的大幅波動。需要注意,這種形式下的新風機組一般僅配置1臺,一旦這臺宕機,也會發生問題。