近幾年來(lái)隨著電子、醫(yī)藥行業(yè)的迅速發(fā)展，凈化空調(diào)亦得以迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，其技術(shù)也在不斷更新。就空氣處理方式而言，在傳統(tǒng)的一、二次回風(fēng)的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了一些新興的空氣處理方式，它們以其自身的優(yōu)點(diǎn)迅速得以應(yīng)用和發(fā)展。
二、一次回風(fēng)系統(tǒng)
一次回風(fēng)系統(tǒng)是凈化廠房設(shè)計(jì)使用較為普遍的系統(tǒng)。通過(guò)組合式空調(diào)處理機(jī)組將處理后的空氣統(tǒng)一送入潔凈室。其與二次回風(fēng)最明顯的區(qū)別在于該方式將回風(fēng)與新風(fēng)混合后處理至機(jī)器露點(diǎn)，通過(guò)再熱升溫至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)送入室內(nèi)。一次回風(fēng)應(yīng)用在凈化系統(tǒng)中與其在舒適性空調(diào)中在能量調(diào)節(jié)方面沒(méi)多大區(qū)別，處理過(guò)程如下︰
（圖1 一次回風(fēng)圖）
處理過(guò)程圖：
一次回風(fēng)最主要缺點(diǎn)是耗能大，由于需要對(duì)降溫降濕后的空氣進(jìn)行再加熱，使得能量冷熱相抵，造成能量浪費(fèi)。但應(yīng)用在凈化系統(tǒng)中，一次回風(fēng)系統(tǒng)較二次回風(fēng)系統(tǒng)更容易調(diào)節(jié)房間的溫濕度。因?yàn)橐淮位仫L(fēng)對(duì)溫室度的調(diào)節(jié)不影響風(fēng)量，從而不影響潔凈室潔凈度和壓差。
—次回風(fēng)用于普通降溫、降濕、二級(jí)過(guò)濾或潔凈度級(jí)別低的凈化空調(diào)系統(tǒng)（換氣次數(shù)小)。但如果允許采用大溫差送風(fēng)，即潔凈房間對(duì)溫濕度要求不太高的情況下，則可以取消或減少二次加熱，從而克服一次回風(fēng)的主要缺陷。這也是一次回風(fēng)在凈化空調(diào)中得以廣泛應(yīng)用的重要原因。為達(dá)到大溫差送風(fēng)，我們可以采取在滿(mǎn)足潔凈等級(jí)和工藝允許參數(shù)條件下，提高室溫干燥區(qū)域：如，t=27℃，φ=40~50%范圍內(nèi)，而送風(fēng)溫度盡量接近機(jī)器露點(diǎn)。
三、二次回風(fēng)系統(tǒng)
凈化空調(diào)系統(tǒng)為達(dá)到要求的換氣次數(shù)，送風(fēng)量往往比舒適性空調(diào)大得多，而且送風(fēng)溫差要求很小，其送風(fēng)點(diǎn)遠(yuǎn)離空氣冷卻干燥后的機(jī)器露點(diǎn)。如果采用再加熱即一次回風(fēng)，勢(shì)必造成能量的極大浪費(fèi)。故當(dāng)送風(fēng)溫差不能太大（根據(jù)資料經(jīng)驗(yàn)∶機(jī)器露點(diǎn)與送風(fēng)點(diǎn)溫差>2℃時(shí)），為避免能量浪費(fèi)可以采用二次回風(fēng)方式。見(jiàn)圖2∶
（圖2 二次回風(fēng)圖）
和應(yīng)用于舒適性空調(diào)的二次回風(fēng)比較，二次回風(fēng)應(yīng)用于潔凈空調(diào)必須首先滿(mǎn)足工藝設(shè)備的凈化要求，即滿(mǎn)足潔凈等級(jí)送風(fēng)量和正壓送風(fēng)量，因此實(shí)際應(yīng)用中往往難于調(diào)節(jié)。
下面以某潔凈廠房為例說(shuō)明：
某潔凈電子廠房，凈化面積為100m ，高度3m，凈化級(jí)別為7級(jí)，夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)︰25±2℃ ，55±5%。當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)為∶夏季干球溫度：33.2℃，濕球溫度：27.3°℃。采用二次回風(fēng)。
原理及流程圖見(jiàn)圖3。
（圖3 二次回風(fēng)圖2）
GL—經(jīng)冷卻干燥處理的空氣量
Go—總送風(fēng)量
空調(diào)設(shè)備處理空氣所需總冷量為∶
Gs—經(jīng)一次混合后的處理風(fēng)量
Gw—新風(fēng)量
(1)
在正常狀態(tài)下運(yùn)行通常遵守以上規(guī)律。但是，在凈化空調(diào)全年運(yùn)行調(diào)節(jié)過(guò)程中往往還會(huì)出現(xiàn)下面的情況∶
（1）當(dāng)新風(fēng)量需求過(guò)大（如潔凈室內(nèi)排風(fēng)大的情況)，或送風(fēng)量大，而室內(nèi)熱濕負(fù)荷?。ㄈ绺呒?jí)別潔凈室中)。會(huì)造成GL=GW，說(shuō)明此時(shí)不需要一次回風(fēng)，二次回風(fēng)增加，送風(fēng)焓差小。此時(shí)需將一次回風(fēng)閥門(mén)關(guān)死來(lái)達(dá)到目的。值得注意的是，若無(wú)一次回風(fēng)直接將大量新風(fēng)處理到機(jī)器露點(diǎn)，有可能存在處理焓差過(guò)大的問(wèn)題。一般空氣處理機(jī)組通常處理焓降約為30kJ/kg，此時(shí)如不采取預(yù)冷措施將使?jié)崈羰覝貪穸劝l(fā)生偏移。
（2）有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)GLW，在夏季處理方法∶在潔凈度允許情況下，將設(shè)計(jì)新風(fēng)減小到實(shí)際GL值，此時(shí)情況同(1)。但是實(shí)際上，由于風(fēng)量是保證潔凈度重要因素之一，新風(fēng)的大小是與房間正壓和排風(fēng)相關(guān)(不同于應(yīng)用于舒適性空調(diào)主要區(qū)別)，因此通過(guò)減小Gr往往是不現(xiàn)實(shí)的。
只能降低室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度來(lái)調(diào)整O點(diǎn)，使GL=GW，此時(shí)空氣處理實(shí)際已變成一次回風(fēng)。這也是在凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中大多數(shù)采用一次回風(fēng)而不采用二次回風(fēng)的主要原因。
四、 一、二次回風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合
現(xiàn)在為了克服凈化系統(tǒng)中一次回風(fēng)大量的能量浪費(fèi)和二次回風(fēng)難于調(diào)節(jié)中的缺點(diǎn)，將一、二次回風(fēng)結(jié)合起來(lái)，一、二次回風(fēng)相結(jié)合的方式，有的稱(chēng)為定比例二次回風(fēng)方式。即在二次回風(fēng)混合后再設(shè)置再熱段，在出現(xiàn)上述情況(2)時(shí)，將設(shè)計(jì)新風(fēng)減小到實(shí)際GL值，同時(shí)通過(guò)再熱使房間溫室度控制在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。見(jiàn)圖4 ：
（圖4 定比例二次回風(fēng)圖）
其處理過(guò)程為：
在正常情況下，系統(tǒng)通過(guò)一次回風(fēng)與新風(fēng)混合至C點(diǎn)通過(guò)冷卻干燥至機(jī)器露點(diǎn)L，再與二次風(fēng)混合至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O送至室內(nèi)，而不需要再熱。此時(shí)同二次回風(fēng)運(yùn)行情況同。在特殊情況下，如前所述，在一些高級(jí)別潔凈室中，熱濕負(fù)荷小而送風(fēng)量極大，為滿(mǎn)足室內(nèi)正壓和補(bǔ)償排風(fēng)導(dǎo)致新風(fēng)量也很大。在將一次回風(fēng)完全關(guān)閉情況下，室內(nèi)溫濕度仍然偏低，這時(shí)通過(guò)再熱將房間溫室度控制在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。
對(duì)于一次回風(fēng)而言再熱量︰Q1=Go( io- in)
對(duì)于本系統(tǒng)再熱量︰Q2=Go( io- io’)
在焓濕圖可以看出io’明顯較i1大得多，Q1較Q2大。因此雖然和一次回風(fēng)一樣需再熱，但通過(guò)比較該系統(tǒng)所需熱量比一次回風(fēng)少的多。
基于定比例回風(fēng)上述兩大優(yōu)點(diǎn)，在一些大型凈化工程中定比例回風(fēng)已得以廣泛應(yīng)用。如航天集團(tuán)某凈化生產(chǎn)線(xiàn)、信息產(chǎn)業(yè)某電子研究所等均采用了該方式，效果良好。
五、獨(dú)立新風(fēng)+干盤(pán)管+FFU系統(tǒng)
在當(dāng)今隨著FFU自動(dòng)控制技術(shù)的日益成熟，一些超大型凈化工程中常常會(huì)采用該方式。
干盤(pán)管(DCC)——即在對(duì)處理空氣進(jìn)行冷卻時(shí)不產(chǎn)生冷凝水的盤(pán)管。干盤(pán)管之所以在凈化工程中得以應(yīng)用主要原因就是其無(wú)凝結(jié)水產(chǎn)生。干盤(pán)管一般設(shè)于FFU靜壓箱回風(fēng)口處，一旦產(chǎn)生凝結(jié)水除處理不好易漏之外，最主要的是空氣中的塵粒易粘附于盤(pán)管表面很容易滋生細(xì)菌。不但增加盤(pán)管阻力而且稍有振動(dòng)可能造成二次揚(yáng)塵。特別是在生物潔凈室中絕對(duì)不能有冷凝水產(chǎn)生的。
FFU風(fēng)機(jī)過(guò)濾器單元。有的還具有熱濕處理功能，但本文所述均為不帶熱濕處理功能只具有過(guò)濾功能的FFU。
獨(dú)立新風(fēng)+干盤(pán)管+FFU系統(tǒng)（如圖5）即新風(fēng)通過(guò)新風(fēng)機(jī)組集中處理送至靜壓箱與干盤(pán)管處理后的回風(fēng)混合，再通過(guò)FFU送入室內(nèi)。其中干盤(pán)管只負(fù)責(zé)房間熱負(fù)荷而濕負(fù)荷則由新風(fēng)承擔(dān)。
（圖5 MAU+DCC+FFU系統(tǒng)示意圖）
實(shí)際處理過(guò)程如下：
（圖6 MAU+DCC+FFU系統(tǒng)空氣處理圖)
夏季以新風(fēng)機(jī)組上含濕量信號(hào)控制表冷器電動(dòng)二通閥，將新風(fēng)處理至露點(diǎn)溫度L。集中送入各區(qū)域送風(fēng)靜壓箱，送風(fēng)量由靜壓箱內(nèi)壓力信號(hào)控制，從而保證房間正壓。室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)過(guò)干盤(pán)管處理至O'再與新風(fēng)混合至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O送入室內(nèi)。
由上圖可以看出∶理論上實(shí)際送風(fēng)狀態(tài)O由經(jīng)過(guò)o’與L點(diǎn)混合而得，將會(huì)位于直線(xiàn)O’L上，不可能在實(shí)際熱濕比ε之上，因此理論上室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N將偏移至N’，即濕度將偏大。但實(shí)際上潔凈室熱濕比很大，因此實(shí)際熱濕比線(xiàn)ε幾乎垂直和含遠(yuǎn)重線(xiàn)重合即可近似認(rèn)為含濕量線(xiàn)即為ε線(xiàn)，又由于新風(fēng)較回風(fēng)小得多（(從后面例子可以看出往往幾十分之一) ，因此混合后O點(diǎn)十分接近O’，可近似以為O點(diǎn)與O’重合，即O點(diǎn)位于ε線(xiàn)上，從而滿(mǎn)足室內(nèi)溫濕度要求。如圖7：
(圖7 MAU+DCC+FFU系統(tǒng)空氣處理H-D圖2)
如果將新風(fēng)處理后的機(jī)器露點(diǎn)L移至ε線(xiàn)與φ=90%相交點(diǎn)(實(shí)際露點(diǎn))上，則O點(diǎn)可位于ε線(xiàn)上（如圖7)，但是如果這樣則L點(diǎn)將位于N點(diǎn)露點(diǎn)溫度之下，則在靜壓箱內(nèi)混合時(shí)會(huì)有結(jié)露現(xiàn)象則干盤(pán)管便失去意義了。這是絕對(duì)不允許的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中L點(diǎn)的含濕量d─般控制在比N點(diǎn)高1g/kg左右。但是如果在新風(fēng)冷卻干燥后設(shè)置再熱段，將L點(diǎn)溫度升高高于N點(diǎn)露點(diǎn)溫度，并于ε線(xiàn)相交則可克服上述缺點(diǎn)，但這樣不但增加設(shè)備容量而且浪費(fèi)能量因此很少采用。如果個(gè)別房間對(duì)濕度要求嚴(yán)格可對(duì)進(jìn)入該房間的新風(fēng)進(jìn)行單獨(dú)處理，最好采用固體吸濕如硅膠類(lèi)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)。
獨(dú)立新風(fēng)+干盤(pán)管+FFU系統(tǒng)和集中式一、二次回風(fēng)比較︰前者大量使用循環(huán)風(fēng)，因此大大減少風(fēng)管使用量，且新風(fēng)機(jī)組較一、二次回風(fēng)組合式機(jī)組要小的多，占用機(jī)房面積較少。在溫濕度控制方面獨(dú)立新風(fēng)+干盤(pán)管+FFU系統(tǒng)更要靈活容易，通過(guò)劃分區(qū)域可實(shí)現(xiàn)各區(qū)域溫度的精確控制。這樣對(duì)于凈化級(jí)別相差較大或設(shè)計(jì)參數(shù)不同的房間，可共用一套新風(fēng)系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的一、二次回風(fēng)系統(tǒng)則必須劃分為若干小系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。
六、一種小型凈化間簡(jiǎn)單的空氣處理方式
實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到一些潔凈面積小、凈化級(jí)別低、對(duì)溫濕度要求不高且甲方要求造價(jià)低的小型潔凈室。特別是一些中小型電子廠中最為常見(jiàn)。這些潔凈室面積大都在幾十平方到幾百平方米，往往與普通廠房設(shè)在一起，有的甚至位于辦公大樓內(nèi)。這些潔凈室沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的空調(diào)機(jī)房、冷凍站等，并且很多是由普通廠房改建而成，層高大多在3m左右。
這些潔凈室如果采用傳統(tǒng)的空氣處理方式（如前介紹的幾種)，不僅造價(jià)讓甲方接受不了，而且也沒(méi)有足夠空間(如冷凍、空調(diào)機(jī)房），因此往往讓一些剛接觸到這類(lèi)潔凈室的人感到棘手。下面介紹幾種簡(jiǎn)單實(shí)用的形式。如圖8∶
（圖8 簡(jiǎn)易系統(tǒng)示意圖）
其中如果有多個(gè)潔凈房間，也可將FFU換成高效過(guò)濾器，并通過(guò)加壓風(fēng)機(jī)送入各房間。自帶冷源空調(diào)器一般選用普通分體式家用空調(diào)即可。建議選用控制面板能與內(nèi)機(jī)分開(kāi)的空調(diào)器，將控制面板置于室內(nèi)便于調(diào)節(jié)處。
空氣處理過(guò)程如下∶
某萬(wàn)級(jí)潔凈室，凈化面積170m ，位于二層(頂樓)，室內(nèi)標(biāo)高為3m。原設(shè)計(jì)為普通生產(chǎn)房間，后因工藝需求臨時(shí)改為凈化房間。采用集中式一次回風(fēng)系統(tǒng)，組合式空調(diào)器、風(fēng)冷冷機(jī)置于屋頂。
（表1 PS:表中數(shù)據(jù)為多年前）
由表1可看出該系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單造價(jià)比集中式要小得多。適用于面積小、潔凈度、溫濕度要求不高的潔凈室。
七、結(jié)論
在進(jìn)行潔凈室設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工藝要求、工程造價(jià)等比較，合理選擇最優(yōu)化的空氣處理方案。在滿(mǎn)足工藝要求的前提下盡量選用易于調(diào)節(jié)管理、造價(jià)更低的空氣處理系統(tǒng)。
八、參考文獻(xiàn)
[1]張吉光等.凈化空調(diào)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.
[2]張學(xué)助著.空調(diào)潔凈工程安裝調(diào)試手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[3]原作：黃貴松.
