某晶片工厂冷热系统的研究与设计方案

1 某晶片工厂冷热系统的研究与设计方案 1 绪论 晶片工厂冷热系统概况 国内供热系统概况 我国的供热采暖方式正向多样化发展。主要有以下几种方式： 1 1） 以电为主要能源方式，包括各种直接电热方式空气源热泵，水源热泵，地下土壤源热泵方式。 2）以燃气为主要能源的方式，包括大型燃气锅炉集中供热，小型模块化燃气锅炉的单座建筑的供热，单户燃气炉供热。 3）以核能为能源的低温核反应堆集中供热 。 4）以燃气为一次能源通过燃气轮机或内燃机发电，回收其尾气热量的燃气热电联产集中供热。 目前采暖系 统设计、建设和运行存在的问题： 1）在长江沿岸夏热冬冷地区，也参照北方严寒地区建设燃煤热电联供系统和大型燃煤锅炉房集中供热，由于这些地区采暖时间短，如果不考虑与夏季空调的结合，造成系统投资高，利用率低，采暖成本高，浪费能源。 2）对以天然气为能源的采暖方式，也仿照燃煤的模式，建设大型燃气锅炉房进行集中采暖，或者把燃煤锅炉房简单改为以燃气为燃料，没有体现燃气是洁净能源，分散采暖效率更高的特点，造成输送损失大，系统可调性差。 3）以电为能源的采暖方式出现了电锅炉集中采暖的方式，使一次能源利用率低，采暖成本高。 4）大部分地区对新建的节能建筑在采暖系统的设计、建设和运行的过程中还按普通建筑的模式处理，使节能建筑的节能优势不能发挥。 5）热源平均热效率低，采暖系统外网保温质量差，水力和热力失调严重。 2 6）许多用户不能根据室外温度的变化，合理确定锅炉运行参数。 7）对不同使用性质的建筑物，不采用分时供暖自控装置，浪费能源。 8）二次网保温效果差，热损失严重。 9）管理手段落后，很多系统缺少必要的自动检测手段和对系统的评估。 国内制冷系统概况 随着工业，农业，国防和科学技术现代化的发展，制冷技术在各个领域都 得到了广泛运用，特别是空气调节和食品冷藏，直接关系到很多部门的工业生产和人们的生活需要，它们不但在制冷设备需要量方面占相当大的比重，而且在动力消耗方面也占颇大比例。 2 实现制冷可以通过两种途径：一是利用天然冷源，二是利用人造冷源。 天然冷源就是用深井水或天然冰冷却物体或空间空气。人造冷源也称人工制冷，可分：液体气化法，气体膨胀法，电热法，固体绝热去磁法等。 空气调节用制冷技术术语普通制冷范围，主要采用液体气化制冷法，其中以蒸汽压缩式制冷，吸收式制冷应用最广。 国内空气净化系统概况 根据来源 和性质的不同，可以将室内空气污染物分为颗粒污染物和气态污染物，其中，颗粒污染物又可分为固体颗粒和微生物。 目前，我国室内空气净化器主要的形式有：机械过滤式净化器，机械过滤 +吸附式净化器，静电式净化器，负离子净化器。 3 1）机械过滤式净化器 这种净化器属于小型空气过滤器，室内空气经过风机加压后通过纤维过滤材料，从而将空气中的颗粒污染物捕集下来以达到净化空气的目的，显然，踢只能出去空气中一定粒径范围的颗粒污染物，对气态污染物无法去除，因而，总体净化效果不佳。 2）机械过滤吸附式净化器 这种净化器将普通空气 过滤技术和活性炭吸附技术结合起来，利用活性炭对气体具有较强吸附能力的特点，提高对气态污染物的净化效果，在总体上改善了净化性能。但由于活性炭存在吸附饱和状态，再生麻烦，因而，实际使用时不够方便，只是限制其广泛应用的主要原因。 3)静电式净化器 3 这种净化器实际上是一种小型静电式空气过滤器，对粒径较大的颗粒污染物的净化效果较好，但是无法净化气态污染物，同时还会产生臭氧等二次污染物，属于逐步淘汰产品。 4）负离子净化器 这种净化器通过强电场产生负离子，与空气中的颗粒污染物结合形成重离子而沉降或吸附在舞台表明，同时， 通过负离子还能杀灭某些细菌，因此，这种净化器有一定的杀菌和净化颗粒污染物的作用，但是，同时无法净化器他污染物，同时也会产生臭氧等二次污染物。 国外同领域概况 在空气净化技术中，国外采用纤维过滤技术： 其作用机理有：（ 1）筛滤作用；（ 2）惯性碰撞；（ 3）拦截作用；（ 4）扩散作用；（ 5）静电作用；（ 6）重力沉降作用。 此外还有吸附法、光催化、氧化法、静电除尘技术、臭氧法、活性炭净化技术、静离子群净化技术等。 在供热制冷方面，三联供系统是现今国外采用较多的，所采用的供暖制冷机还可以发电，满足自身对电 力的需求，其能源利用系数相当高，国家对这种技术大力支持。 国外采用的制冷包括脉冲管制冷，热声制冷，混合工质截流制冷以及吸附式制冷等。 系统发展前景 1）发展与空调末端结合的采暖方式 （ 1）以往考虑采暖时，往往仅从建筑物的采暖考虑，限制了系统的方式和投资。然而随着经济发展和人民生活水平提高，越来越多的建筑物同时要求采暖和空调。北方地区城镇需要采暖的建筑平均一半以上有夏季空调的要求。这一现实必须面对。它将影响我们对采暖方式的选择。 （ 2）在空气净化方面，新的技术有光催化氧化技术，活性炭 纳米 2合光催化净化体技术。 2）利用纳米 2催化氧化技术净化室内空气中的有机物具有以下特点： （ 1）直接利用空气中的氧气做氧化剂，反应条件温和； （ 2）可以将有机污染物分解为二氧化碳和水等无机小分子，净化效果彻底； （ 3） 2半导体光催化剂化学性质稳定，氧化还原性强，成本低，不存在吸附饱 4 和现象，使用寿命长。 3）活性炭 纳米 2合光催化净化体技 术具有以下特点： （ 1）合理的支撑体几何形状，使其具有较大的净化比表面积和较低的空气阻力； （ 2）实现较高的光利用率； （ 3）借助活性炭的吸附作用，对空气中极低浓度的污染物进行快速吸附和表明富集，加快光催化降解反应速率。 2 设计概况及依据 工程概况 无锡某晶片工厂，厂房建筑面积 6000 平方米， A=100m， B=60m， H=7m，总共一层。办公楼建筑面积 4000平方米， A=50m， B=20m， H=5m， 4层。有热水锅炉房，供回水温度 95/70。 计简图 晶片厂房平面示意图如图 1 5 图 1 晶片厂房平面示意图 设计规范及标准 气象资料 表 1 无锡 参考气候资料 4 平均最高气温 (） 平均气温( ) 平均最低气温 ( ) 降雨量 (降雨日数(天 ) 日平均 日照 (h) 1月 月 6 3月 月 月 月 月 月 月 0月 1月 2月 厂房及办公楼 冷热负荷计算 冬季热负荷计算基本内容 供热系统的设计热负荷是供热设计中最基本的数据，采热负荷是当室外环境温度低于供热设计温度时，为保持室内温度符合卫生要求，需由供热设备不间断地向室内输送的热量，其数值的大小直接关系着供热方案的确定、热源的选型和输热管道管径的大小、输热设备的多少等，也影响着供热系统的工程造价额供暖效果。影响室内温度升降的因素是房间的得热量与失热量。供热设计的热负荷概算，可采用体积热指标法或面积热指标法。 供热系统的热负荷就是为了在要求的室内温度下保持房间的热平衡，供暖设备向房间供给 的热量，即散热设备的散热量。对于一般的民用建筑和产生热量很少的工业建筑，供热系统设计热负荷的计算通常只考虑围护结构的传热耗热量，加热由门、窗户缝隙渗入室内的冷空气耗热量，以及加热由门等开启的孔洞和其他生产跨间流入室内的冷空气耗热量。 7 热负荷计算 本设计为对厂房及办公楼的热负荷进行更简洁明了的概算，采用面积指标法进行热负荷计算。 面积指标法 310 r 式中： Q 建筑物的 供暖设计热负荷， F 建筑物的建筑面积，； 建筑物供暖面积热指标， W/；它表示每 1 建筑面积的供暖设计热负荷。 应该指出，建筑物供暖面积热指标 大小，主要取决于通过垂直围护结构（墙、门，窗等）向外传递热量，它与建筑平面尺寸和高度有关，因而不是直接取决于建筑平面面积。 采暖热负荷指标 表 2 采暖热指标推荐值 5 建筑物类型 住宅 居住区综合 学校 办公 医院 托幼 旅馆 商店 影剧院展览馆 大礼堂体育馆 未采取节能措施 58 64 60 67 60 80 65 80 60 70 65 80 95 115 115 165 采取节能措施 40 45 45 55 50 70 55 70 50 60 55 70 80 105 100 150 注：热指标中已包括约 5%的管网热损失 多年来，我国开展了一定规模的建筑节能工作，主要采取了先新建后改造的策略，但到目前为止，建筑节能工作仍处于起步阶段，房屋建筑中普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差，供暖、制冷空调系统效率低下等问题。主要表现在以下几个方面：（ 1）高耗能建筑比例大，我国 每年新建房屋中， 99%以上是高能耗建筑；既有建筑中，仅 4%采取了 8 节能措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的 3倍以上。（ 2）建筑节能状况落后，发达国家早在上世纪 70 年代就开始致力于研究和推行建筑节能技术，而我国却未予以重视，造成我国建筑外墙的传热系数是发达国家的 3 5倍，外窗传热系数为 2 3倍，屋面传热系数为 3 6倍。 由于晶片工厂厂房里面房间较多，厂房平面图跟办公楼类似，根据我国目前现阶段建筑节能现状，所以采暖热指标取用办公楼采暖推荐值 60 80 W/。 工厂中的办公楼，根据我国目前现阶段建筑节能 现状，取采暖热指标取用办公楼采暖推荐值 60 80 W/。 厂房热负荷 本设计中，厂房建筑面积 6000，采暖指标取 5 W/ 代入公式： r 4 5 010756 0 0 010 33 根据计算本厂房的热负荷为： 450 办公楼热负荷 本设计中，办公楼建筑面积 4000，采暖指标取 0 W/ 代入公式： r 2 8 010704 0 0 010 33 根据计算本办公楼的热负荷为： 280冷负荷计算 本设计为对厂房及办公楼的冷负荷进行更简洁明了的 概算，采用面积指标法进行冷负荷计算。 面积指标法 310 r 式中 Q 建筑物的制冷设计冷负荷， F 建筑物的建筑面积，； 建筑物制冷面积热指标， W/；它表示每 1建筑面积的制冷设计冷负荷。 9 应该指出，建筑物制冷面积冷负荷指标 要取决于通过垂直围护结构（墙、门，窗等）向外传递热量，它与建筑平面尺寸和高度有关，因而不是直接取决于建筑平面面积。 负荷设计指标 表 3 建筑冷负荷指标参考值 建 筑类型及房间名称 图书 阅览 科研，办公 公寓，住宅 餐馆 商场 体育馆 冷负荷指标（ W/） 75 100 90 140 80 90 200 350 150 250 120 250 注：本表摘自实用供热空调设计手册 表 厂房冷负荷计算 本设计中，厂房建筑面积 6000，厂房冷负荷设计指标取 130 W/ 代入公式： r 780101306 0 0 010 33 根据计算本厂房的冷负荷为： 780 办公楼冷负荷计算 本设计中，办公楼 建筑面积 4000，厂房冷负荷设计指标取 100 W/ 代入公式： r 400101004 0 0 010 33 根据计算本厂房的热负荷为： 400 10 4 晶片工厂及办公楼冷热系统总体方案确定 供暖系统介绍 供热系统根据热媒的不同 ,供给室内供暖系统末端装置使用的热媒主要有三类：热水、蒸汽与热风。以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统，同理可定义其他两类供暖系统。从卫生条件和节能等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒。 确定办公楼热水输送方式 热水供暖系统也用在生产厂房及辅助建筑中。按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。靠水的密度差精心循环的系统称为重力循环系统；靠机械（水泵）力进行循环的系统，称为机械循环系统。按系统管道敷设方式不同，可分垂直式和水平式。垂直式供暖系统是指不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系统；水平式供暖系统是指同一楼层的散热器用水平管连接的系统。按散热器供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。热水经立管或水平管顺序流过多组散热器，并顺序地走各散热器中冷却的系统，称 为单管系统。热水经立管或水平管平行地分配多组散热器，冷却后的回水 11 自每个散热器直接沿回水立管或水平管流回热源的系统，称为双管系统。 表 4 输水方式及其特点 型式名称 适用范围 特点 重 力 循 环 热水供热系统 单 管 上 供 下回式 作用半径不超过 50 米的多层建筑 1）升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能 2）水力稳定性好 3）可缩小锅炉中心与散热器中心距离 双 管 上 供 下回式 作用半径不超过 50 米的三层以下建筑 1）升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能 2）易产生垂直失调 3）室温可调节 单户式 单户单层用户 1）一般锅炉与散热器在同一平面，股散热器安装高度至少提高到300400度 2）尽量缩小配管长度减少阻力 机 械 循 环 热水供暖系统 双 管 上 供 下回式 室温有调节要求的四层以下的建筑 1）最常用的双管系统做法 2）排气方便 3）室温可调节 4）易产生垂直失调 双 管 下 供 下回式 室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的四层以下建筑 1）缓和了上供下回式系统的垂直失调现象 2）安装供、回水干管需设置地沟 3）室内无供水干管， 12 顶层房间美观 4）排气不方便 双管中供式 顶层供水干管无法 敷设或边施工边使用的建筑 1）可解决一般供水干管挡窗问题 2）解决垂直失调比上供下回有利 3）对楼层、扩建有利 4）排气不利 双 管 下 供 下回式 热 媒 为 高 温水、室温有调节要求的四层一下建筑 1）对解决垂直失调有利 2）排气方便 3）能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度 4）降低散热器传热系数，浪费散热器 垂 直 单 管 顺流式 一般为多层 1）常用的一般单管系统做法 2）水力稳定性好 3）排气方便 4）安装构造简单 垂 直 单 管 下供上回式 热媒为高温水的多层建筑 1）可降低散热器的表面温度 2）降低散热器传 热量、浪费散热器 垂 直 单 管 三通阀跨越式 多层建筑和高层建筑 可解决建筑层数过多垂直失调问题 注：此表摘自实用供热空调设计手册 拟选用 垂直单管顺流式 机械循环热水供暖系统。 13 暖气片选择 供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分。它向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度。国内生产的散热器种类很多，按材质分，有铸铁、钢制 ,铝制和铜铝复合等；按其结构特点，分为柱形、翼型、管型和平板型等；按其传热方式分为对流型和辐射型两种。 6 散热器的选择，应根据对散热器的一般要求，再结合各自具体 情况来选用。对散热器的一般要求归纳起来有：“紧凑、卫生、耐用、轻型、高效、节能、节材、美观、内净、安全、环保、经济” 7这 12条 24字。具体设计选择时，应符合下列原则性的规定： 1）散热器的工作压力，应满足系统的工作压力，并符合国家现行有关产品标准的规定； 2）民用建筑宜采用外形美观、易于清洁的散热器； 3）采用钢制散热器时，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非供暖季节供暖系统应充分保养；蒸汽供暖系统不应采用钢制、板型和扁管等类型散热器； 4）采用铝制散热器时，应选用内防腐蚀型铝制散热器，并满足 产品对水质的要求； 5）在放散腐蚀性气体的厂房或相对湿度较大的房间，宜选用铸铁散热器。 各种材料散热器的特点如下： 1） 铝制 散热器 ：外形美观，散热量大；不耐碱腐蚀 ，但耐氧腐蚀，耐压强度一般不大于 10合于户式供暖系统，而不适合集中供暖；适合南方，而不适合北方地区。2) 钢铝复合型 散热器 ：指走水的部分是钢，它们是分段加工再粘接或焊接成为整体，因此外观相对较差不耐氧腐蚀，散热量也小一些。但价格便宜，承压能力也强 。 3) 铜铝复合型 散热器 ：和钢铝复合型一样，但耐腐蚀性强，价格较贵，散热量 也大些。 4） 铸铁 散热器：外观跟不上时代，传热效果不理想， 已很少使用。 5) 钢制散热器： 外观漂亮，性能更是卓越 。 与传统铸铁暖气片相比，它的散热效果提高了 20，更高效节能；承压能力提高了一倍以上，寿命更长久；而且大大减轻了重量（仅为铸铁的 1 3），安装也更方便 了 。 8 该晶片工厂的厂房和办公楼选用钢制散热器， 该型散热器 散热效果比较出色，外观新颖，外表面处理工艺先进（有喷塑、喷漆、烤漆等工艺，可以做成高光或亚光表面）美观，深受广大用户喜爱。 拟选用 怀远钢制六柱型 术参数如 14 下 ：高度 650侧进出口中心距 600度 220距 45热面积 m，传热系数 ，工作压力 图 图 2 怀远钢制六柱型 号的散热器 热力网管道敷设方式 表 5 各种敷设方式比较 敷设方式 适用条件 选用要点 地上敷设 地区，地下水位高，采用有效防水措施经济上不合理 高差较大，地下障碍多 t350的蒸汽管道 高支架 H 4m 中支架 H=2 4m 低支架 H=1m 地下敷设 热损失大，难以确保参数。 允许地上敷设。 由于考虑到厂区美观，且管径小于等于 300热力网管道，可以穿过建筑物的地下室或自建筑物下专门敷设的通行管沟内穿过，所以管道敷设采用地下通行地沟敷设方式。 15 几种空调系统比较 制冷在生活，生产及实验各个方面都有着广泛的应用。本文将就蒸汽压缩循环制冷，吸收式制冷，热电制冷，太阳能制冷，激光制冷，磁制冷等各种制冷方式进行比较。 蒸汽压缩式空调 在蒸汽压缩空调循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽，再压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀（或毛细管）绝热节流成为低压液态制冷剂，在 蒸发器内蒸发吸收空调循环水（空气）中的热量，从而冷却空调循环水（空气）达到制冷的目的，流出低压的制冷剂被吸入压缩机，如此循环工作。 这是生产生活中最常用的制冷方式，如大多数冰箱就是以此工作原理。它有着设备简单，制冷效果好等优点，具有最优秀的性价比。但它所使用的制冷剂， 如氟里昂等， 会破坏臭氧层，对环境存在着有害影响。 9 吸收式空调 吸收式空调是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。 吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、 循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。稀混和溶液在发生器中被加热，分离出一定流量的冷剂蒸汽进入冷凝器中，蒸汽在冷凝器中被冷却，并凝结成液态；液态冷剂经过节流降压，进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发，产生冷效应，冷剂由液态变为气态，再进入吸收器中；另外，从发生器流出的浓溶液经换热器和节流降压后进入吸收器，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，吸收过程产生的稀溶液由循环泵加压，经换热器吸热升温后，重新进入发生器，如此循环制冷。 吸收式制冷以自然存在的水或氨等为制冷剂， 对环境和大气臭氧层无害；以热能为驱动能源，可以利用余热、废热、太阳能等，在同一机组中还可以实现制冷和制热（采暖）的双重目的。不过它同时也有着制冷量小且价格昂贵等缺点 。 空调制冷系统具体分析 1）按空气处理设备的设计情况分 10 （ 1） 集中式系统 16 空气处理设备（过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等）集中设置在空调机房内，空气处理后，由风管送入各房间的系统。也有把除集中处理外，分房间另设有室温调节加热器或者过滤器的系统成为集中式系统。 集中式系统按送风量是否变化分： 定风量系统 ：风量不随室内热 湿负荷变化而变化，送入各房间的风量保持一定的系统 变风量系统 ：风量随室内热湿负荷变化而变化，当热湿负荷大时，送入较多风量，热湿负荷小时，送入较少风量。 集中式系统按送入每个房间的送风管的数目分： 单风管系统： 仅有一个送风管，夏天送冷风，冬季送热风 双风管系统： 空气经处理后分别用两个风管送出，其中一个为风温比较高的热风管，另一个为风温比较低的冷分管，两个风管介入混合装置，经混合后送入房间，当负荷变化时，调整二者的风量比。 （ 2） 分散式系统（也称局部系统） 将整体组装的空调器直接放在空调房间内或者放在空调房间 附近，每个机组只供一个或者几个小房间的，或者一个房间内放几个机组的系统。 （ 3）半集中式系统 集中处理全部或部分风量，然后送往各房间，在各房间再进行处理的系统。包括处理新风，经诱导器送入室内或各室有风机盘管的系统，也包括分区机组系统等。 2）按处理空调负荷的输送介质分 （ 1）全空气系统 房间的全部负荷均由集中处理后的空气负担。属于全空气系统的有：定风量或变风量的单风管或双风管集中式系统，全空气诱导系统等。 （ 2）空气 空气调节房间的负荷由集中处理的空气负担一部分，其他负荷由水作为介质在送入空调房间时 对空气进行再处理（加热，冷却等）的系统。属于空气 热系统，带盘管的诱导系统，风机盘管机组和风道并用的系统等。 （ 3）全水系统 房间负荷全部由集中供应的冷热水负担，如风机盘管系统，辐射板系统等。 （ 4）直接蒸发机组系统 室内负荷由制冷和空调机组组合在一起的小型设备负担。直接蒸发机组按冷凝冷 17 却方式不同可分为风冷式，水冷式等，按组装情况可分：窗式，立柜式和分体式等。 表 6 各种空调方式的比较 空调方式 初投资 电力消耗 风、水管占有空间 各、房间的个别控制 可达到的温、湿度精度 采用全新风 维修繁简 设计和施工技术 到达较低噪音 冷热混合损失 室内排风量大时 机房面积 定风量、单风管、低速 中 中 中大 难 中 可 简 中 可 小中 可 中大 定风量、单风管、高速 小中 大 中 难 中 可 简 高 较繁 小中 可 中 变风量、低速 中大 大 中大 可 中高 可 简 高 可 小 可 中大 双风道、低速 大 中大 大 可 高 可 简 高 可 中 可 大 定风量、单风管、再热 中大 中 中大 可 高 可 简 中 可 大 可 中大 18 分区机组系统 中 小中 中 难 中 可 简中 中 可 小中 可 中大 风机盘管家新风（二水管制） 小 小中 小 冬夏可 中 不可 繁 中 可 小 不可 小 同上（四水管制） 小中 小 小 可 中 不可 繁 中 可 小 不可 小 诱导式系统 小 小 小 难 中 不可 中 中 难 小中 不可 小 窗式空调、柜式空调 小 小中 小 可 低中 不可 繁 简 不可 小中 不可 小 带风管的整体是空调机 小中 小中 中 难 中 一般不行 中 简 可 小中 新风机组可 中 分体式空调机组 小 小中 小 难 中 一般不行 中 简 可 小中 新风机组可 小 19 一些系统的适用条件： 1）仅需夏季降温、房间总面积较少宜采用窗式空调机、分体式空调机或带风管的整体式空调机； 2）对于大面积空调的旅馆、办公楼等排风量少、要求舒适的房间，宜采用风机盘管系统。要求固定新风量的，另设新风系统；一般采用两管制，当两管制不能满足要求时，可采用四管制； 3）对于允许温度波动 1或者相对湿度允许波动范围 10%的系统，或具有大量排风，或室内风量按洁净度要求确定的洁净室宜采用单风管定风量系统； 4）对于室内温湿度有一定要求，房间内负荷变 化较大，特别是多房间公用一个系统时，宜采用变风量系统； 5）负荷变化比较小时或间歇供冷、热风的，如大型建筑的内区、影剧院、商场等，宜采用单灯管集中式系统；小面积或认为经济合理时，亦才有带风管的整体式空调机组。 集中式系统，按回风情况不同分为三类，即全新风系统，一次回风系统和一、二次回风系统。 无论冬季或者夏季利用回风均可节约能源，当室内负荷变动时，夏季使用二次回风可节约能量，对喷水系统全年均可节约能量。 各种系统采用调节为： 1）全新风系统 （ 1）系统内各房间的排风量大于或接近于负荷计算出的送风量时； （ 2）系统内各房间为生产或储存火灾等危险性物质，防火要求不允许空气循环使用时； （ 3）风机盘管补新风的系统 2）一次回风系统 （ 1）仅作为降温系统，可以间断的使用调节室温； （ 2）室内散湿量大或室内散湿量变化大，使用二次回风影响室内相对湿度稳定时； （ 3）室内冷负荷变化小（例如大型建筑的内区；连续产生发热稳定的工艺性生产且围护结构冷负荷小时），并且可用最大送风温差时。 3）一、二次回风系统 （ 1）室温允许波动范围 1，确定的送风温差小于可能最大的送风温差时； 20 在室温允许波动范围 相对湿度允许波动范 围 5%时，为避免加大送风扰量，宜采用固定比例一、二次回风系统； （ 2）洁净室按洁净要求确定的风量大于按负荷计算的风量，应采用固定比例的一二次回风或者变动比例一、二次回风系统； （ 3）全年使用的空调系统，且室内温湿度允许波动范围较大、室内冷热负荷变化较大时，宜采用变动比例的一、二次回风系统，只要要有变动一、二次回风比例的可能性。 对于有回风的系统，又可分为额新风可变和新风不变两种。 对于全年运行的系统，采用新风可变的系统是经济的。但是对于室温允许波动范围 系统，宜采用新风不变系统。 厂房制冷系统选择 气流组织是室内空调的一个重要环节，它直接影响着空调系统的使用效果，尤其是在有室温允许波动范围和洁净度要求以及高大空间的建筑中，合理的气流组织具有更重要的作用。因为只有合理的气流组织才能充分发挥送风的冷却或加热作用，均匀的消除室内热量，并能更有效的排出有害物和悬浮在空气中的灰尘。因此，不同性质的空调房间，对气流组织与风量计算具有不同的要求。 一般的空调房间，主要是要求在工作区域内保持比较均匀而稳定的温湿度。而工作区风俗有严格要求的空调，主要保证工作区域内风俗不超过规定的数值。 有室内温湿 度允许波动范围要求的空调房间，主要使在工作区域内满足气流的区域温差、室内温湿度基数及允许波动范围的要求。气流的区域温差是指工作区域无局部热源时，由于气流而引起的不同地点的温差。 有洁净度要求的空调房间，气流组织和风量计算，主要使工作区域内保持应有洁净度和室内正压。 高大空间的空调气流组织和风量计算，除保证达到工作区的温湿度，风速的要求以为，还应合理的组织气流以满足节能的要求。 气流组织的方式和适用范围 国内空调房间常用气流组织的送风方式，按其特点可以归纳为侧送、孔板送风、散流器送风、条缝送风、 喷口送风等，对室温运行波动范围有要求的空调房间的气流 21 组织方式，目前常用前三种。 1）侧送 侧送是空调房间中最常用的一种气流组织方式。一般以贴附射流形式出现，工作区通常是回流。对于室温允许波动范围有要求的空调房间，一般能够满足区域温差的要求。因此，除了区域温差和工作区风俗要求很严格，以及送风射程很短，不能满足射流扩散衰减的要求以外，通常宜采用这种方式。 2）孔板送风 孔板送风的特点是射流的扩散和混合较好，射流的混合过程很短，温差和风速衰减快，因而工作区的温度和速度分布较均匀，按照送冷风还是送热风，送风温差和单位送风量大小等条件，在工作区域内气流流型有时候是不稳定流，有时候是平行流，且风速均匀而较小，区域温差亦很小。因此，对于区域温差和工作区风速要求严格、单位面积风量比较大、室温允许波动范围较小的空调房间，宜采用孔板送风方式。 3）散流器平送和下送 散流器平送和侧送一样，工作区总是处于回流，只是送风射流的射程和回流的流程都比侧送短。空气由散流器送出时，通常沿着顶棚和墙形成贴附射流，射流扩散较好，区域温差一般能够满足要求。由于应用散流器平送时，应当设置顶棚，管道暗装在顶棚间层内，一般都在已经设置或者可以设置顶棚或者 技术层的一些空调房间中应用。 散流器下送，只有采用顶棚密集不知向下送风时，工作区风速才能均匀，有可能形成平行流，对有洁净度要求的房间有利。单位面积风量一般都比较大。由于下送射流的射程短，工作区内有较大的横向区域温差；又由于顶棚密集布置散流器，使管道布置较复杂。因此，仅适用于少数工作区要求保持平行流和层高较高的一些空调房间。 净化系统方案介绍 净化系统的分类 净化系统的划分，凡属下列情况之一者，一般分开设置净化系统： 11 1）单向流洁净室的空气净化系统和乱流洁净室的空气净化系统； 2）高效空气净化系统和高中效空气净化系统； 3）运行班次和使用时间不同的洁净室。 22 净化系统设计注意事项 净化系统设计，要考虑一下几点： 1）根据洁净室面积、净高、位置和消声、减震等要求，经综合技术经济比较后，确定采用集中式净化系统或者分散式净化系统，一般面积较大，净高较高、位置集中和消声减震要求严格的洁净室，采用集中式净化系统；反之，可采用分散式净化系统； 2）当工艺无特殊要求时，在保证新鲜空气量和洁净室正压条件下，净化系统要尽量利用回风； 3）当洁净室使用剧毒溶液或者易燃易爆品时，要根据具体 情况采用事故排风措施或者防火措施； 4）净化系统设置消声器时，要注意消声器的产尘和积尘问题，尽量选用气流畅通、阻力小、不起尘的管式或者片式消声器。消声器的位置一般设在中效过滤器之前的送风总管和回风总管。 设置值班风机 一般情况下，洁净室可不设值班风机。当工艺要求在非生产时间洁净室仍要维持一定的洁净度时，可设置值班风机，其送风量按维持洁净室正压所需风量考虑。 净化系统供暖方式 中等洁净度级别以上的洁净室（如 100 1 万级），不要采用散热器供暖。 【 12】 其值班供暖：当有技术走廊时 ，可在技术走廊内布置散热器；当设置有值班风机时，可利用值班风机送热风。 低洁净度级别（如 10 万级）的洁净室可以采用散热器供暖，但散热器要采用表面光滑不易积尘和便于擦拭的型式。 辅助房间的送、回风 更衣室和活动室，一般都采取一定的净化空调设施。实际工程中多数采用经粗效过滤器，温、湿度出来和中效过滤器过滤的送、回风方式；或利用洁净室的回风；当洁净车间周围大气污染比较严重时，也可采用三级过滤的送风。辅助房间内的洁净度 23 一般不高于洁净区的最低洁净度级别的洁净室。盥洗室、淋浴室、厕所等，一般要设排风装置。 厂房和办公楼整体方案 中等洁净度级别以上的洁净室（如 100 1万级），不要采用散热器供热。其值班供暖：当有技术走廊时，可在技术走廊内布置散热器；当设有值班风机时，可利用值班风机送热风。由于所设计的晶片工程洁净室洁净等级为 100 级和 1000级，不适合采用散热器供热，所以拟采用空调集中供热。办公楼没有严格的洁净度要求，拟采用散热器热水供暖。办公楼夏季制冷可以采用分体式空调，压缩制冷形式。根据房间大小，决定空调的功率大小等。厂房夏季可以采用空调集中制冷，可以满足洁净度的要求。 5 办公楼冷热系统设计 暖气片计算 当供热负荷、系统形式及散热器的型号确定后，就需要进行散热器的计算。散热器的计算就是决定供暖房间所需的散热器的散热面积和片数。 1）散热面积的计算 散热器散热面积可按下式计算： F= )t Q 2 3 式中 K 散热器的传热系数， W/( )； 散热器内热媒平均温度，； 室内供暖计算温度，； 1 散热器的片数修正系数； 2 散热器的连接形式修正系数； 3 散热器安装方式修正系数。 24 2）散热器内热媒平均温 度 热水供热系统，散热器内热媒平均温度按下式计算 : 2 式中 散热器进水温度，； 散热器出水温度，。 对于双管供热系统，散热器的进口温度和出口温度分别按系统的设计供回、水温度计算，即进口温度为 95，出口温度为 70。 计算得，散热器内热媒平均温度 4）修正系数 13 散热器组装片数修正系数， 1= 散热器连接形式修正系数，查表， 2= 散热器安装形式修正系数，查表， 3= 根据式 F= ) 2 3计算得 办公楼 F=）散热器片数确定 计算出供暖房间内所需散热器面积 下式计算出所需散热器的总片数： 中， f 每片散热器的散热面积。 算得办公楼 n 1644所以，办公楼需要散热片至少 1644片，按 20片一组，需要 83组。 25 锅炉房热水需求量计算 办公室热负荷 Q=280008000kJ/h 由于办公室中散热器热媒是热水，热 水比热容可以采用 c=K 热水锅炉房供水温度为 95，回水温度 70 供回水温差 257095 t 25T K 理论每小时需求水量 q m / 100 80 00 考虑到管网损耗及漏损，又采用地沟敷设，取管网损耗及漏损系数0K=4 实际每小时需求水量 8 9 由于水的密度在压强每升高一个大气压的情况下，水的密度增加 二万分之一，所以整个系统可以忽略有压强引起的密度变化 095_ t 查水的密度表得， 3/ 3 供热水管以水为热媒的经济性流速为 s 之间，s。宜取 s 管道截面积 233 098.2 v 管径 7 宜取 10管径 管道保温 选用膨胀珍珠岩类散料为保温材料，该材料具有 密度轻，导热系数小，化学稳定性好，不燃，不腐蚀，无毒，无味，价廉，产量大，资源丰富，适用广泛的特点。 26 确定办公楼夏季制冷方式 拟采用分体式空调，具有以下的特点： 1）外形美观、式样多、占地小、噪声低、使用灵活。 2）由于分成室内机和室外机，室内机安装位置灵活，可以由一个室外机带多个室内机使用。室外机的外形尺寸不受限制。 3）噪声很小，可以低于 40 50窗 式空调器 的 噪声在 60右。 4）分体式空调器不影响室内采光，不会产生窗户随空调器振动的现象。 5）安装检修方便。 6）经济、实用、耐用 。 一般来说 1匹的制冷量大致为 2000大卡换算成国际单位乘以 324w。 这里的 W（瓦）即表示制冷量则 486W，依次类推，则大致能判断空调的匹数和制冷量。 15 根据制冷量给空调分类： 小 1P： 2300W 2500W； 1P： 2500W 3000W 200W 3750W 小 200W 3500W 4200W 小 2P： 4300W 4600W 2P:5000W 6000W 小 3P： 6000W 7000W 3P:7000W 8500W 5P:12000W 14400 10P:24000W 耗电量 : 小 1P： 700 1P:900 300W 左右 2P:18003P:2800 5P:5000W 左右 10P:10000W 左右 一般空调电压为 220V, 3P 的有 22080V； 220380V 为动力电适用于商用 一般 5P、 10 380 “3” 、 “S” 空调适用面积： 小 1P： 9 16 1P： 11 18 小 4 24 6 26 小 2P:20 35 2P:22 37 小 3P:30 45 3P:32 53 5P:50 86左右 10P:60 120左右 27 6 生产厂房净化空调系统设计 厂房制冷系统设计 风量计算 空调系统应有的送风量和新风量，必须根据不同生产工艺的特点，按照所要求的各项参数，通过计算确定。 送风量计算 空调房间的送风量 L 通常按照夏季最大的室内冷负荷，由下式计算确定 )/()(360 0)(360 0 3 式中： qQ、 室内总冷负荷和总显冷负荷（ 室内空气焓值 ( ); 送风焓值 ( ); 室内温度 ( ) 送风温度 ( ) 28 c 空气定压比热容 )，可取 ) 空气密度 ( 3/，在标准大气压下，空气温度 20时， =。 表 7 送风温差 空调类型及要求 送风温差（） 舒适性空调 房高 H 5m 10 房高 H 5m 15 工艺性空调 室温允许波动范围（） 10 6 3 注：此表摘自实用供热空调设计手册 陆耀庆 主编 中国建筑工业出版社 由于所设计厂房的选用的空调属于工艺性空调，温室允许波动范围在 取送风温差 6。又因为，空气密度在常温下相差不多，可以近似认为密度为 =。层高 7m。有前面算出数据，厂房夏季