毕业设计（论文）无锡晶体管厂净化空调毕业设计说明书

无锡晶体管厂净化空调课程设计南京师范大学学士毕业论文目录摘要 4Abstract 5第一章绪论 6空气洁净概念综述 61.1.1空气净化与洁净空气 61.1.2无尘室及其组成 6空气洁净技术概述 71.2.1洁净室技术的发展历程 7洁净等级 81.2.3洁净室分类 91.2.4洁净室的应用领域 10气流组织形式及换气次数 11第二章工程概况 12原始资料 122.1.1工程简介 122.1.2围护结构 12气象资料 132.2.2冬季参数 132.2.3室内参数 13工艺资料 13任务要求 14第三章负荷计算 153.1基本概念 153.1.1冷负荷与的热量 15冷负荷计算公式 16热负荷计算公式 19第四章空调系统方案的确定 21空调系统分类 21各种空调系统比较 22空调系统选择原则 254.3洁净空调系统与普通空调系统的区别 264.4本课题国内外的研究现状 26光学微电子净化工程净化原理 27光学微电子净化工程净化参数 27光学微电子净化工程解决方案 274.5空调送风系统方案选定 294.6洁净室的压差控制及排风系统方案选定 304.7空调系统防火分区的划定 30第五章洁净室空调系统设计 315.1洁净室的气流流型和送风量 32气流流型的设计要符合下列要求 32洁净室的送风量应取下列三项中的最大值 32保证空气洁净等级的送风量 32室内设施布置 335.1.5洁净室压差控制 33洁净室正压风量的计算 345.3根据负荷计算送风量 36回风量以及排风量的计算 39各空调区域风量及所需制冷量计算 39气流组织形式的选择与计算 40气流组织形式的确定 42气流贴附长度校核计算 42第六章水力计算及设备选型 43风管水力计算方法简述 43风管系统总阻力的计算 45风管管径的确定 45送风系统水力计算 45回风系统水力计算 47空气处理机组选型 49冷却塔选型 51水泵选型 52水处理设备选型 53第六章空调制冷机房布置 53制冷机房布置 53技术要求 53建筑布局要求 54设备的隔音与降噪 54管道防腐与保温 55结束语 56参考文献 57致谢 58附录 59英文文献翻译 59AnExperimentonEnergyReductionofanExhaustAirHeatRecoveryTypeOutdoorAirConditioningSystemforSemiconductorManufacturingCleanRooms 59ABSTRACT 59Introduction 60ExperimentalMethods 61ResultsandDiscussion 63CONCLUSION 65ACKNOWLEDGMENT 65REFERENCES 65译文 66空调排气热回收实验半导体车间热回收型洁净空调系统 66摘要 66实验过程介绍 67试验方法 68实验结果与讨论 69总结 71致谢 72摘要晶体管厂恒温车间空气调节工程属于光学微电子净化工程亦名无尘室或清净室，目前已是半导体、精密制造、液晶制造、光学制造、线路板制造和生物化学、医药、食品制造等行业不可或缺的重要设施。近几年来，由于技术创新发展，对于产品的高精密度化、细小型化之需求更为迫切，如超大型积体电路之研究制造，已成为世界各国在科技发展上极为重视的项目。本文详细介绍了无锡某晶体管恒温恒湿无尘室车间的设计过程，车间内包括精磨间，精镗间，光曲磨间，电位差计校验修理室等。设计区按晶体管生产工艺需求设计ISO-7级洁净空调系统，净化空调系统严格遵守《电子工业洁净厂房设计规范》（GB50472-2008）和《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）的相关规定采用初、中、高三级过滤全空气空调系统，气流组织形式采用上部侧送、中上部回风方式。本设计本着规范、合理、节能的三个设计原则在首先保证所设计的空调系统能够达到晶体管厂恒温车间生产工艺对室内空气环境的要求，同时注重节能减排，灵活运用规范的相关规定，使整个系统达到布局合理、降低运行功耗、节约施工材料的目的。关键词：无尘室，恒温恒湿，全空气系统，洁净空调系统AbstractTransistorfactoryconstanttemperatureworkshopairconditioningengineeringbelongstoopticalmicroelectronicspurificationengineeringalsonameorcleanroom,cleanroomisalreadythesemiconductor,precisionmanufacturing,LCDmanufacturing,opticalmanufacturing,circuitboardmanufacturingandbiochemistry,medicine,foodmanufacturingandotherindustriesindispensableimportantfacilities.Inrecentyears,duetotechnicalinnovationanddevelopment,fortheproductwithhighprecision,fineminiaturizationdemandmoreurgent,suchasthestudyofthesuperlargeintegratedcircuitmanufacturing,hasbecomethecountriesallovertheworldareoftheutmostimportanceinthedevelopmentofscienceandtechnologyprojects.Thispaperintroducesindetailthewuxiatransistorconstanttemperatureandhumidityofcleanroomworkshopdesignprocess,theworkshopincludingfinegrinding,fineboring,opticalcurvegrinding,potentiometercheckrepairroom,etc.DesignareaaccordingtothetransistorproductionprocessrequirementsISO-level7cleanairconditioningsystem,purifytheairconditioningsystemstrictlyabidebythe"electronicsindustrycleanworkshopdesignspecification"(GB50472-2008)and"cleanworkshopdesigncode"(GB50073-2001)withtherelevantprovisionsoftheearly,middleandhighlevel3tofiltertheairconditioningsystem,airdistributionformstheuppersidetosend,theupperairreturnway.Thisdesigninlinewithnorms,reasonable,threedesignprinciplesofenergysavinginthedesignoftheairconditioningsystemcanachievefirsttransistorfactoryconstanttemperatureworkshopproductionprocessontherequirementsoftheindoorairenvironment,atthesametimepayattentiontoenergyconservationandemissionsreduction,flexibleuseofrelatednorms,toachievethewholesystemlayoutisreasonable,reducethepowerconsumptionoftheoperation,thepurposeofsavingconstructionmaterial.Keyword:Cleanroom,constanttemperatureandhumidity,theentireairsystem,cleanairconditioningsystem第一章绪论空气洁净概念综述空气净化与洁净空气“空气净化”就是指通过某种技术手段和使用相关设备对室内空气污染进行整治，使其变为洁净空气。现在广泛提到的空气净化大多以室内空气质量，改善居住、办公条件，增进身心健康为目的。然而一些工业生产中对工艺过程要求严格的生产车间或实验室来说，仅仅达到人类身体健康要求的相对洁净的空气质量是远远不能满足其工艺要求的。例如电子、宇航、高精密度机械制造、制药、手术室及某些实验室等，这些生产、实验空间对空气的洁净度以及温度湿度的控制非常严格，还需要对空气进行进一步处理。“洁净空气”表示空气所处的洁净状态，这一状态是通过不断的进行空气净化这一处理过程来实现的。无尘室及其组成无尘室(CleanRoom)，亦称为无尘室或清净室。它是污染控制的基础。无尘室是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计的房间。无尘室中不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温度、湿度及压力等性能特性。无尘室最主要之作用在于控制产品（晶体管等）所接触大气的洁净度日及温湿度，使产品能在一个良好的环境空间中生产、制造，此空间我们称之为无尘室。洁净区，可以分为开放式和封闭式，可以位于洁净室内也可以不位与洁净室内作为一个单独控制区域。洁净室的构成是由下列各项系统所组成(在所组成的系统分子中是缺一不可的)，否则将无法构成一完整且品质良好的洁净室：(1)天花板系统：包括吊杆(Ceilingrod)、纲梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceilinggrid或Ceilingframe)。(2)空调系统：包括空气处理设备AirHandingUnit、空气输送设备、空气分配设备、冷热控制源、自动调节控制装置等。(3)隔墙板(Partitionalwall)：包括窗户Windows、门Door。(4)地板：包括高架地板RaiseFloor或防静电舒美地板。(5)照明器具：包括日光灯、黄色灯管等。洁净室之建筑主体构造，一般是用钢筋或骨水泥，但无论是何种构造，必须满足如下条件：A.不会因温度变化与振动而发生裂痕；B.不易产生微尘粒子，且很难附着粒子；C.吸湿性小；D.为了维持室内之湿度条件，热绝缘性要高；空气洁净技术概述1.2.1洁净室技术的发展历程一切技术的产生与发展，都是出于生产的需要，洁净室技术也不例外。在第二次世界大战期间，美国生产的飞机导航用气浮陀罗仪，由于质量不稳定，每10个陀罗仪平均要返工120次。50年代初朝鲜半岛战争期间，美军的精密军用设备故障率居高不下，导致武器可靠性差，在生产过程中一些电子器件，精密部件成品率低、使用寿命短的现象频繁发生。军方与厂商究其原因，最终从多方面判定与生产环境不清洁有关。尽管当时曾不惜工本，采取了种种严密措施来封闭生产车间，但收效甚微。直到50年代初，将美国原子能委员会为解决对人体有害的放射性尘埃的捕集问题，于1951年研制成功的高效空气过滤器（HEPA—HighEfficiencyParticulateAirFilter）应用于生产车间的送风过滤，才真正诞生了具有现代意义的洁净室。1961年美国空军制定颁发了世界上第一个洁净室标准TO—00—25——203空军指令“洁净室与洁净工作台的设计与运转特性标准”。1963年12月公布了将洁净室划分为三个级别的美国联邦标准FED—STD—209。至此形成了完善的洁净室技术的雏形。上世纪六二年代中期，洁净室在美国如雨后春笋涌现在各种工业部门。它不仅用于军事工业，也在电子、光学、微型轴承、微型电机、感光胶片、超纯化学试剂等工业部门得到推广，对当时科学技术和工业发展起了很大的促进作用。七十年代初洁净室的建设重点开始转向医疗、制药、食品及生化等行业。除美国而外，其它工业先进国家，日本、德国、英国、法国、瑞士、前苏联、荷兰等也都十分重视并先后大力发展了洁净技术。我国洁净室技术起步于上世纪六十年代比发达国家晚了十年，但是在七、八十年代迅速发展，九十年代至今随着我国改革开放的不断加深，也推进了我国在洁净室这一领域对世界先进技术的引进与学习，逐渐与国际接轨走向规范化。在未来随着洁净技术的不断发展，这一技术还会继续为我国的工业、医疗等领域的发展做出巨大贡献。洁净等级世界各国均有自定规格，但普遍还是用美国联邦标准209为多，以下仅就209D及209E和世界上其它各国制定标准作介绍与相互比较。209E与209D等最大之不同在于209E表示单位增加了公制单位，洁净室等级以‵M′字头表示，如M1、、、M3依此行推，配合国际公制单位之标准化，M字母后之阿拉伯数目字是以每立方公中>=0.5(m之微尘粒子数目字以10的幂次方表示，取指数为之，若微尘粒子数介于前后二者完全幂次方之间，则以、、表示。美国联邦标准FS209D都以英制每立方英呎为单位，日本则是采用公制，即以每立方公尺为单位，以0.1(m微粒子为计数标准。日本标准之表示法以Class1，Class2，Class3~Class8表示，最好的等级为Class1，最差则为Class8，以每立方公尺中微尘粒子总数中化为10的幂次方，取其指数而得。ISO-14644的等级划分，首先定义了微粒的粒径是从到5mm，在此范围之外就不列入等級表，但是另定义有超微粒子与超大粒子针对范围外粒子。ISO等级本身归类为ISOClass1到ISOClass9，其允许上限的定义是大于等于该粒径的微粒数，数据如下表1-1所示，单位是每立方公尺的微粒数。我国的国家标准《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）中规定的洁净区内洁净度等级等同采用国际标准ISO-14644-1中有关规定。随着半导体行业从um量级向nm量级发展的过程中，洁净室等级要求也越来越高。但目前半导体行业中普遍采用的均为千级（6级）或万级（7级），只有局部区域的高自动化作业才要求百级（5级）甚至更高。表1-1洁净室分类洁净室按气流组织形式可分为三类1．乱流式非单向流空气由空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器(HEPA)进入洁净室，并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净室等级1,000-100,000级。非单向流优点：构造简单、系统建造成本低，洁净室扩充比较容易缺点：乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出，易污染制程产品。另外若系统停止运转再激活，欲需达到设定要求之洁净度，往往须耗时相当长一段时间。2．层流式层流式空气气流运动成一均匀直线形，空气过滤器进入室内，并由高架地板或两侧隔墙板回风，此型式适用于洁净室等级需求较高之环境使用，一般其洁净室等级为Class1~100。其型式可分为二种：(1)水平层流式：水平式空气自过滤器单方向吹出，由对边墙壁之回风系统回风，尘埃随风向排出室外，一般在下流侧污染较严重。优点：构造简单，运转后短时间内即可达到要求，稳定运转。缺点：建造费用比乱流式高，室内空间不易扩充。(2)垂直层流式：空气由上往下吹，可得较高之洁净度，在制程中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其它工作区域。垂直单向流优点：管理容易，运转开始短时间内即可达稳定状态，不易为作业状态或作业人员所影响。垂直单向流缺点：构造费用较高，弹性运用空间困难，天花板之吊架相当占空间，维修更换过滤器较麻烦。3.复合式复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用，可提供局部超洁净之空气。复合式(1)洁净隧道(CleanTunnel)：以HEPA或ULPA过滤器将制程区域或工作区域100%覆盖使洁净度等级提高至10级以上，可节省安装运转费用。此型式需将作业人员之工作区与产品和机器维修予以隔离，以避免机器维修时影响了工作及品质。洁净隧道另有二项优点：A.弹性扩充容易；B.维修设备时可在维修区轻易执行。复合式(2)洁净管道(CleanTube)：将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理，将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离，少量之送风即可得到良好之洁净度，可节省能源，不需人工的自动化生产线为最适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。(3)并装局部洁净室(CleanSpot)：将洁净室等级10,000~100,000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10~1000级以上。1.2.4洁净室的应用领域军事：飞机、军舰、导弹、核武器工业部门：光学、机械、化工、宇航、半导体、电子其他：医疗、制药、生物工程、动物饲养总之随着经济与科学技术的发展，空气洁净技术在各行各业的应用在加大，占据重要的地位。空气洁净技术的水平与应用已成为衡量一个国家和一个地区现代化经济和科技的重要标志。1.3气流组织形式及换气次数为实现洁净室不同等级的洁净度要求，在空调设计中宜采用不同的气流组织形式与送风量，详细数据如下表1-2所示：表1-2空气洁净度100级10000级100000级大于100000级气流流型垂直单向流水平单向流非单向流非单向流非单向流气流组织型式主要送风方式1.顶送(高效过滤器占顶棚面积≥60%)1.侧送(送风墙满布高效过滤器)2.侧布高效过滤器顶棚设阻尼层送风2.侧送(高效空气过滤器占送风墙面积≥40%)2.上侧墙送风2.上侧墙送风主要回风方式下部均布回风口2.格棚地面回风2.回风墙局部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)3.顶部布置回风口(有粉尘和有害物质的洁净室除外)3.顶部布置回风口(室内粉尘量大和有害物质的洁净室除外)送风量气流流经室内断面风速(m/s)不小于0.25不小于0.5换气次数(次/h)不小于20不小于15不小于12第二章工程概况2.1原始资料2.1.1工程简介该车恒温车间位于该车的西北部（见蓝图）。恒温车间为二层建筑，总建筑面积为1340m2。恒温面积为1064m2。本课程设计要求完成的空调设计为车间西半部，面积为532m2。恒温车间底层为精密机床间，二楼为计量及仪表修理室。空调及冷冻机房在底层，面积为112m2。各室在建筑总体上布置见蓝图。一楼上部的技术夹层为通风吊顶。所有外窗均装深绿色的窗帘。屋面承截能力为200kg/m2。2.1.2围护结构本课程设计将有关计算围炉结构传热的传热系数K作为已知值，如表2-1所示：表2-1围护结构参数表K值季节外墙内墙吊顶外门内门外窗楼板夏季冬季(注：表中单位均为W/m2·K)2.2气象资料2.2.1夏季参数表2-2夏季数据大气压（毫米汞柱）室外计算干球温度（℃）室外计算湿球温度（℃）最热月室外计算相对湿度(%)计算日较差（℃）平均风速（m/s）753328.4839.02.2.2冬季参数表2-3冬季数据大气压（毫米汞柱）室外计算干球温度（℃）冬季室外计算相对湿度(%)日平均温度≤5℃期间的平均温度(℃)平均风速（m/s）771-4743.92.2.3室内参数恒温车间要求全年空调，夏季与冬季各室对室内空气温度、湿度的要求均为：tn=20℃±1℃ψn=60%±5%2.3工艺资料恒温车间的生产设备型号，数量，布置见蓝图。各室设备、人员、照明等情况见附表。车间生产时间为二班制。附表2-4房间名称设备（KW）人员照明（W）备注精磨间（A）MM7132MGB14205.0545MM71205.447S75209.343总计：6480精镗间4720精磨间（B）6480光曲磨间2160贮藏室12160n1=n2=n3=1电工仪表校验室12160n1=n2=n3=1热电偶检定室12160n1=n2=n3=1电炉间12160n1=n2=n3=1转速表检修室2168机床室12160压力表检修室12160n1=n2=n3=1电位差计校验修理室24320n1=n2=n3=1热电偶一般修理室12160n1=n2=n3=1量具修理室4502.4任务要求一、目的要求运用《空气调节》课程所学知识，通过设恒温车间空气调节系统的实践，学习设计空气调节工程的基本方法，培养解决实际问题的能力。二、设计任务完成该恒温车间的空气调节系统设计，包括设计计算说明书一份及部分设计图纸。三、计算书1.夏季及冬季室内热湿负荷计算2.空所处理方案的确定及风量计算；3.空气处理设备和风机和选择计算4.制冷设备的选择计算四、绘图1.恒温车间空调系统平、剖面图；2.空调、冷冻机房平面图；3.冷冻水及冷却水系统流程图。第三章负荷计算3.1基本概念3.1.1冷负荷与的热量空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。在室内外热、湿扰量的作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗（失）热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需要向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热量而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。得热量通常包括以下几个方面：由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量；人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。得湿量主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备三处的湿量。房间的冷（热）、湿负荷是以室外气象参数和室内要求维持的气象条件为依据计算得出的。冷负荷：又称“制冷负荷”。为使室内温湿度维持在规定水平，空调设备在单位时间内必须从室内排出的热量。它与得热量有时相等，有时则不等。得热量：某一时刻，由室外及室内热源散入房间内的热量。按性质不同可分为显热和潜热，其中显热又可分为辐射热和对流热。冷负荷计算公式1.外墙和屋顶传热冷负荷计算公式外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷CLQτ(W)（3-1）式中：ε——维护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于维护结构内表面的时间，h；K——维护结构传热系数，W/m2·k；τ——计算时间，h；F——维护结构计算面积，m2；——作用时刻下，维护结构的冷负荷计算，简称负荷温差2.外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷CLQτ按下式计算（3-2）式中：CLQτ——冷负荷（KW）；K——维护结构传热系数（W/m2·k）；F——维护结构计算面积，M2；——玻璃窗温差传热的负荷温差；3.外窗太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷CLQτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：（3-3）式中：——负荷系数；——窗的有效面积系数；——地点修正系数；——窗玻璃的遮阳系数；——窗内遮阳设施的遮阳系数。4.人体冷负荷人体散热形成的计算时刻冷负荷，按下式计算：（3-4）式中：Cr——群集系数；N——计算时刻空调房间内的人数；—一名成年男子小时显热散热量，W；——人体显热散热冷负荷系数。5.照明冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷CLQτ根据灯具的种类和安装情况分别按下式计算：（3-5） 式中：N——每平方米10瓦估算；n1——镇流器功率系数，暗装荧光灯取；n2——灯罩隔热系数，灯罩上有小孔取；JXt-τ——照明散热系数；由教材《空气调节》附录表2-15查得计算时刻的负荷系数JXt-τ6.车间制药设备形成的冷负荷（3-6）式中：T——设备投入使用的时刻（点钟）；τ-T——从设备投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，h；J——时间设备、器具散热的冷负荷系数；N——设备的实际散热量，Kw。由教材《空气调节》附录表2-14查得计算时刻的负荷系数J。7.渗透空气显热冷负荷渗透空气的显热冷负荷Qx（W）,按下式计算：（3-7）渗透空气散湿量及潜热冷负荷（3-8）式中：dw——室外空气的含湿量，g/Kg；dn——室内空气的含湿量，g/Kg；dw——室外空气的焓，KJ/Kg；in——室内空气的焓，KJ/Kg。8.新风负荷(3-9)式中：GW——新风量，m3/Kg；——室外焓值，KJ/Kg；——室内焓值，KJ/Kg；房间最小新风量LW=nRP(3-10)式中：n——室内人数；RP——每人最小新风量指标，m3/(人.h)。各房间冷、湿负荷计算结果如下表3-1所示电子厂冷负荷简略计算书表3-1无锡晶体管生产车间冷、湿负荷计算表房间编号面积夏季室内冷负荷夏季湿负荷夏季总冷负荷指标(全热)（余湿）(含新风)M2WKg/hW/M21楼层265．71001[精磨间A]1002[精镗间]941003[精磨间B]1004[光曲磨间]231005[预温间]23总计2楼层2992001[储藏间]232002[电工仪表检验室]232003[热电偶检定室]232004[电炉间]232005[转速表检修室]232006[机床间]232007[压力表检验室]232008[电位差计校检修理室]462009[热电偶一般修理室]232010[量具修理室A]232011[量具修理室B]23总计575热负荷计算公式通过维护结构的温差传热量以下式计算（3-11）式中：Qj——通过供暖房间某一面维护结构的温差的传热量，W；K——该维护结构的传热系数，w/（m2.℃）；F——该维护结构的散热面积，m2；tn——室内空气计算温度，℃；tw——室外供暖计算温度，℃；a——温差修正系数。通过门缝隙的冷风渗透耗热量（3-12）式中：——干空气的定压比热容；——室外温度下的空气密度，Kg/m3；——渗透空气的体积流量，m3/h；——室内外供暖计算温度，℃。渗透空气体积V的确定：（3-13）式中：l——房间某朝向上的门窗缝隙的长度，m；L——每米门窗缝隙的基准渗透风量，m3/h；M——门窗缝隙的综合修正系数。各房间热、湿负荷计算结果如下表3-2所示电子厂热负荷简略计算书表3-2无锡晶体管生产车间冬季热、湿负荷计算表房间编号面积冬季总热负荷冬季空调总湿负荷冬季空调总热负荷指标(含新风/全热)(含新风)(含新风)M2WKg/hW/M21楼层1001[精磨间A]1002[精镗间]941003[精磨间B]1004[光曲磨间]231005[预温间]23总计2楼层2993001[储藏间]233002[电工仪表检验室]233003[热电偶检定室]233004[电炉间]233005[转速表检修室]233006[机床间]233007[压力表检验室]233008[电位差计校检修理室]463009[热电偶一般修理室]233010[量具修理室A]233011[量具修理室B]23总计575第四章空调系统方案的确定4.1空调系统分类空调系统一般由：冷热源机组、冷（热）量输送系统、空气处理设备、空气输送设备、空气分配设备、被调对象组成。一、按空气处理设备的设置情况分类可分为：集中式系统、半集中式系统和分散系统，三种系统的特性及应用见表4-1。按集中处理的空气来源分类，集中式系统又可很为三类：封闭式系统，全部为在玄幻空气，无新风，亦可称之为再循环空气系统；直流式系统，全部用新风，不使用回风，亦称之为全新风系统；混合式系统，部分新风，部分回风，亦可分为一次回风系统、二次回风系统。按空气处理设备的设置情况分类比较表4-1空调系统系统特征系统应用集中系统空气在空气处理机中集中进行空气的处理、然后经风道输送和分配到使用地点单风管定风量或变风量系统、双风管系统半集中系统除了有集中的中央空调器外，在各自空调房间内还分别有处理空气的“末端装置”风机盘管加独立新风系统分散系统每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担单元式空调器二、按负担室内空调负荷所用的介质分类可分为：全空气系统、空气—水系统、全水系统、制冷剂系统，各系统的特性及应用见表4-2。按空气处理设备的设置情况分类比较表4-2空调系统系统特性系统应用全空气系统全部由处理过的空气负担室内空调负荷，由于空气比热、密度小，需空气量多，风道截面大，输送耗能大。一般是普通的低速单风道定风量或变风量系统，有一次回风和一、二次回风方式空气-水系统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷再热系统和诱导器系统并用；

全新风系统和风机盘管机组系统并用全水系统全部由水负担室内空调负荷，输送管路断面小，但不能通风换气，一般不单独使用风机盘管机组系统制冷剂系统制冷系统蒸发器或冷凝器直接放室内吸收（或放出）余热余湿，冷、热量输送损失少柜式空调（整体或分体式）

多联机系统

闭环水热源热泵系统三、按管中空气流速分类亦可分为：低速系统和高速系统，二者之间的特性与应用比较见表4-3。按管道内气体流速分类比较表4-3空调系统系统特性系统应用低速系统考虑节能与消声要求的矩形风管系统，风管截面较大民用建筑主风管风速低于10m/s，一般不宜大于8m/s

工业建筑主风管风速低于15m/s高速系统考虑缩小管径的圆形风管系统，耗能多，噪声大民用建筑主风管风速高于12m/s

工业建筑主风管风速高于15m/s4.2各种空调系统比较各种空调系统的概略比较，见表4-4集中式、全分散式、半集中式空调系统比较表4-4比较项目集中式半集中式全分布式适用条件1.房间面积大或多层、多室而热湿负荷变化情况类似；1.房间面积大但风管不易布置；且面积较小；2.新风量变化大；2.多层多室层高较低，热湿负荷不一致或参数要求不同；3.室内温度、湿度、洁净度、噪声、振动等要求严格；3.室内温湿度要求t≥±1，ϕ≥±10％4.全年多工况节能；4.要求各室空气不要串通；分管系统1、空调送回风管系统复杂，布置困难1、放室内时，不接送回风管1、系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易达到均衡2、支风管和风口较多时不宜均衡调节风量2、当和新风系统联合使用时，新风管较小2、直接放室内时，可不接风管，也没有回风管3、风道要求保温，影响造价3、小型机组余压小，有时难于满足风管布置和必须的新风量风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各房间相互污染。当发生火灾时会通过风管蔓延各空调房间不会相互污染各房间之间不会相互污染、串声。发生火灾时不会通过风管蔓延空气分布可以进行理想气流分布受到限制气流分布受到限制气流分布温湿度控制可以严格控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求较严格时，难于满足各房间可以根据各自的负荷变化与参数要求进行温湿度调节。对要求全年须保证室内相对湿度允许波动范围<±5℃或要求室内相对湿度较大时，较难满足。多数机组按17~22KJ/kg的最大焓降设计，对室内温度要求较低、室外湿球温度较高、新风量要求较多时，较难满足空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求。采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足过滤性能差，室内清洁度要求时难于满足设备布置与机房1、空调与制冷设备可以集中布置在机房1、只需要新风空调机房面积较小1、设备成套，紧凑，可以放在房间内，也可以安装在空调机房内2、机房面积较大，层次较高2、风机盘管可以安设在空调机房内2、机房面积小，只及集中系统50%，机房层高较低3、有时可以布置在屋顶上或设在车间柱间平台上3、分散布置，敷设各种管线较麻烦3、机组分散布置，辐射各种管线较麻烦安装设备与风管的安装工作量大，周期长安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间1、安装投产快2、对旧建筑改造和工艺变更的适应性强消声隔震可以有效地采用消声和隔震措施须采用低噪声风机，才能保证室内要求机组安设在空调机房内，噪声、震动难处理维护运行空调与制冷设备集中安装在机房，便于管理与维修布置分散，维护管理不方便。水系统复杂，易漏水机组易积灰与油垢，清理比较麻烦，使用两三年后，风量、冷量将减少；难于做到快速加热（冬天）与快速制冷（夏天）。分散维修与管理较麻烦节能与经济性1、可以根据室外空气气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多任务节能运行调节，充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间1、灵活性大，节能效果好，可根据各室内情况自行调节1、不能按室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多任务节能调节，使过渡季节不能用全新风2、对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间，不经济2、盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率2、灵活性大，各空调房间可根据需要停开3、部分房间停止工作不需要空调时，整个空调系统仍需运行，不经济3、无法实现全年多任务节能运行调节3、加热大多采用热泵方式，经济性好造价除制冷剂锅炉设备外空气处理箱和风管造价均较高介于两者之间仅设备造价，单元式空调器价格合适，故造价低使用寿命寿命长寿命长寿命短4.3空调系统选择原则空调系统的选择要根据建筑物的性质、用途、规模以及使用特点、室外气象参数、负荷的变化规律、室内设计温度的要求和管道与设备的消声隔震要求等因素，通过系统全面的技术对比尔确定。空调房间较大或空调面积较多、室内空调对温湿度要求、洁净度等级单位、单位送风量的热湿扰动量、使用时间等基本一致时，宜使用集中式全空气系统，并且优先考虑单风道、低风速送风方式。当室内负荷变化的幅度较大且随机性较高时，宜采用变风量空调系统。一、空调区域面位置分布较分散且积较小，或使用要求与使用时间各不相同的情况下，适宜采用整体式空调器。当室内温度要求全年控制而又无集中热源可利用时，适宜采用热泵整体式空调器。二、空调区域较大、房间较多而且要求各个房间能单独运行控制，宜采用“风机盘管机组加新风”的空调系统。三、当集中式全空气空调系统为多多个空调区域服务时，如果每个区域的热、湿扰动量彼此相差较大，而各房间的温度要求又比较严格时，适宜采用多区机组或末端再热方式的空调方式。多区机组空调方式，是指在空调机组的出口段后，再并列设置若干组加热器和空气冷却器（例如再冷盘管和电加热器），通过加热和冷却后的空气在出口处通过冷热风阀调节后，再经风管送到各个控制区域进行分配的空调系统。采用这种系统时，各区可以设定不同的冷热风混合比和送风温差。为防止出口处冷热风阀调的节过程中引起各区域风量发生较大变化，所有风管压力损失必须保持在150Pa以上。（参考《医疗建筑空调设计》）四、对某些室内温度能任意调控的高级民用建筑，宜采用双风管全空气空调系统。五、采用双风管全空气系统时，宜采用分区双风管方式。对于各层有分别调节与运行要求的高层建筑，当建筑空间较小，无法布置大断面风管的情况，宜采用分层布置机组方式。六、建筑物的层高较小，且无多余空间设置机房，或改造旧建筑物加装空调系统时，适宜采用制冷剂容量可调的直膨式空调系统，简称“VRV”系统既多联机系统。七、室内空间特别高大的建筑，既当层高高于10m时，适合采用分层空调系统，并且首选全空气单风管低风速送风方式。4.3洁净空调系统与普通空调系统的区别1．空气过滤方面

一般空调采用一级，最多二级过滤，过滤器不设在末端，没有亚高效空气过滤器；而净化空调系统必须设二级甚至四级过滤器，末端配置滤器，必须有亚高效以上过滤器。因此，室内含尘浓度最少也要少几十倍。

2．气流组织方面

一般空调为了以较少的通风量达到尽可能提高室内温湿度场均匀度的目的，用乱流度大的气流组织形式，尽量住室内造成二次诱导气流和某些向上的气流。而洁净室正好相反，要尽量限制和减少尘粒的扩散，尽可能使由于各种原因产生的尘粒迅速流向回风口，因此要求减少单向气流和涡流。至于单向流气流形式更是一般空调所没有的．

3．室内压力控制方面

一般空调对室内压力没有明品要求，而洁净室则不是要求室内正压就是要求室内负压，最小爪矬在5Pa以上，这就要求供给一定的止压风拦或给亍一定的排风，因此必须采取一定的措施，这是一般空调所不必要的。

4．风量能耗方面

一般空调系统只有10次以下的换气次数，而净化空调系统的换气次数最少也要15次，最多几百次，是一般空调的几倍至几十倍。4.4本课题国内外的研究现状晶体管厂恒温车间空气调节工程属于光学微电子净化工程亦名无尘室或清净室，目前已是半导体、精密制造、液晶制造、光学制造、线路板制造和生物化学、医药、食品制造等行业不可或缺的重要设施。近几年来，由于技术创新发展，对于产品的高精密度化、细小型化之需求更为迫切，如超大型积体电路之研究制造，已成为世界各国在科技发展上极为重视的项目。光学微电子净化工程的定义：将一定空间范围内之空气中的微尘粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音震动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给于特别设计之密闭空间。4.4.1光学微电子净化工程净化原理气流→初效净化→空调→中效净化→风机送风→管道→高效净化风口→吹入房间→带走尘埃细菌等颗粒→回风百叶窗→初效净化重复以上过程，即可达到净化目的。4.4.2光学微电子净化工程净化参数换气次数：100000级≥15次；10000级≥20次；1000≥30次。压差：主车间对相邻房间≥5Pa平均风速：10级、100级－；温度冬季＞16℃；夏季＜26℃；波动±2℃。湿度45－65％；GMP粉剂车间湿度在50％左右为宜；电子车间湿度略高以免产生静电。

噪声≤65dB（A）；新风补充量是总送风量的10％－30％；照度300LX。4.4.3光学微电子净化工程解决方案净化工程的设计过程中，应加强对光学微电子行业净化工程设计方案分析了解,根据该工程是新建工程或者是旧厂房改造工程，并结合其具体的生产工艺、生产流程等要求确定其需要的洁净度、温湿度。再根据该工程的具体情况，同时还要考虑到生产厂家的经济承受能力，综合各种因素来确定采用何种净化方案，这样才可设计出一个能满足生产使用要求、工程造价合理、经济节能实用的方案。

方案一组合式空气处理机组+冷水机组+高效送风口

这是一个最传统的净化空调系统的设计方案。组合式空气处理机组里含有各种功能段，如混合段、初效过滤段、表冷段、二次回风段(或中间段)、加热段、加湿段、中效过滤段、风机段等。其冷源由冷水机组提供。优点：

A.空气处理效果好，因空气经过集中处理，在送风过程中被污染程度较低。送风的温度、湿度的控制比较精确;

B.比较适用于有集中冷源的或是较大的厂房;

C.空调冷热源可与厂房普通空调系统合用或独立冷热源;

D.维修频率较低;

E.车间的噪音低。

缺点：

A.需要有配套的冷冻机房或有放置热泵机组的室外空间。另需要有放置组合式空气处理机组的空调机房，如25000m3/h的组合式空气处理机组，常用外形尺寸为6450×1850×2250mm左右。对于旧厂房改造项目来说比较困难。

B.造价高。方案二光学微电子行业净化工程设计方案分析之水冷柜机+增压风柜+高效送风口

与前种方案比较，这是相对比较简单的空调方案。它可以大大地缩小机房的面积，水冷柜机可以根据具体的情况布置于较小机房内或净化车间内，增压风柜也可以布置于机房内或吊在机房内或在夹层内。但是此方案较前种方案对室内温、湿度控制精度较低。

优点：

A.空气处理效果较好的，处理过后的空气在送风过程中被污染程度低。送风的温度、湿度控制效果可以达到较好的控制。主要在空气处理机组(增压风柜)里进行控制;

B.布置灵活，自带冷源；

C.大小厂房、新旧厂房都适用；

D.维修频率较低；

E.车间噪音低。

缺点：

A.需要小面积的机房。需要有冷却塔、冷却水泵的摆放位置;

B.空调机组与空调处理机组要集中布置;

C.造价较低。这种方案可以是一次回风也可以是二次回风，具体根据车间的大小情况而定;这类方案一般可以适用于洁净度为千级、万级、十万级等的净化无尘厂房。

方案三光学微电子行业净化工程设计方案分析之分体空调柜机++FFU送风口

这是最简易的一个空调方案。是直接将分体空调柜机布置于车间内，并用彩钢围护起来，在柜机回风口处再在彩钢板上开回风口(带初效过滤网);KLC风机过滤单元FFU均匀布置于吊顶天花。这个方案适用于对室内温湿度精度要求不高的无尘车间。

优点：

A.不需要占用机房面积，布置很灵活；

B.可以满足空气的洁净度；

C.造价最低；D.送风均匀度好。

缺点：

A.温湿度控制较差；

B.可以满足空气的洁净度；的维修频率高。4.5空调送风系统方案选定“设计规范”规定了选择空调系统的总原则：选择空调系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素，通过多方面的比较来确定。这样就可在满足使用要求的前提下，尽量做到一次投资省、系统运行经济和减少能耗。本设计是无锡晶体管厂净化空调系统设计，车间内包括精磨间，光曲磨间，电炉间，电位差计校验修理室等。由于是工艺性空调要达到车间的净化要求和维持车间的恒温恒湿环境，所以方案选择时考虑系统要首先满足工艺需求，其次兼顾系统节省初投资省、系统运行经济和减少能耗等问题。设计区间由于功能要求需要设计10000级洁净空调系统。净化空调系统遵守《医药工业洁净厂房设计规范》和《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）的相关规定，采用初、中、高效三级过滤器的全空气洁净空调系统，送风、回风采用侧送中上部回风方式。并采用两套净化空调系统，设置不同送风温差进行送风，在满足洁净室内工艺要求的前提下，尽量节省运行费用。本工程初步设计方案选用：组合式空气处理机组+冷水机组+高效送风口

这是一个传统的净化空调系统的设计方案。组合式空气处理机组里含有各种功能段，如混合段、初效表冷段、检修段、加热段、风机段、消声段、均流段、加湿段、中效过滤段和出风段。其冷热源由一台水冷热式泵机组提供。本设计采用集中式中央空调，集中式中央空调系统又可以分为以下两种:单风机系统、双风机系统。一、单风机洁净空调系统基本形式，单风机系统优点是空调机房占用面积少。二、双风机系统采用的是分担系统的阻力。此外在制药工业当中，洁净室需要定期进行灭菌，采用的双风机系统在新风、排风管道设计合理时调整相应的阀门，使系统按直流式运行，便可以带走洁净室内残留的刺激性气体和粉尘。本设计中洁净车间，对细菌控制没有过多要求，所以选用单风级洁净系统即可满足设计要求。4.6洁净室的压差控制及排风系统方案选定洁净室的正压应通过使净化空调系统的送风量大于回风量和排风量之和的办法来实现。国内外相关洁净室的正压值都做了相关规定。例如在GMP中“压差”作了以下说明：洁净室必须维持一定的正压。不同等级洁净室以及洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于5Pa，洁净区与室外的静压差不应小于10Pa。目前常见的正压控制方式：1.回风口装空气阻尼层特点：结构简单、经济、灵敏度高、安装简单2.余压阀特点：长期使用后，关闭不严、灵敏度高、可靠性强、设备较复杂3.压差式电动风量调节器特点：主要用于控制回风阀和排风阀维持正压所需风量应根据维护结构密封性来决定。一般排风量送风量的一定比例。此外，为保证洁净室正压值，送风、回风、和排风机宜联锁（联锁程序：系统开机时，应先开启送风机，再启动回风机和排风机；系统关闭时，应先关排风机，再关回风和送风机）。排风系统在洁净空调中具有举足轻重的地位。对于净化空调系统，处理新风能耗更多，而且增加新风还会加重过滤器负荷，缩短其使用寿命。特别对于制药工业来说，还有防止进排风携带某些强致敏感或毒性污染大气，以及回收排风中所携带的药物有效成分等问题。国标《洁净厂房设计规范》对于局部排风系统划分有如下规定：局部排风系统在下列情况下，应单独设置：第一风介质混合后能产生或加剧腐蚀性、毒性、易燃易爆危险性；第二排出的物质危害性相差很大；第三排风系统防倒灌措施。防倒灌措施的目的是，防止净化空调系统停止运行时，室外空气倒流引入洁净室，引起污染和落尘。一般常用的方法是在排风适当通路中设置中效过滤器。4.7空调系统防火分区的划定建筑设计防火规范GB50016-2006中规定如下：进行排烟分区设计。规范厂房（仓库）的耐火等级、层数、面积和平面布置要求如下表4-5：厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积表4-5生产类别厂房的耐火等级最多允许层数每个防火区的最大允许建筑面积（m2）单层厂房多层厂房高层厂房地下、半地下厂房，厂房的地下室、半地下室甲一级除生产必须采用多层者外，宜采用单层4000-30003000——二级2000——乙一级不限5000-400040002000—二级630001500—丙一级不限不限60003000500二级不限8000-300040002000500三级22000——丁一、二级不限不限不限40001000三级34000-10002000——四级1———戊一、二级不限不限不限60001000三级35000-15003000——四级1————本设计中洁净厂房洁净空调系统面积1064m2，根据建筑设计防火规GB50016-2006规定医药工业洁净厂房的耐火等级不应低于二级，而此工程是双层厂房，在双层厂房防火分区最小面积是2000m2，因此此工程不需要再进行防火分区。第五章洁净室空调系统设计由于工艺车间对洁净度的严格要求，在设计空调系统过程中必须要保证洁净车间内的送风量能够满足其工艺要求，通常洁净室的洁净风量往往大于其热湿处理风量，因此在设计计算中要现根据设计要求的洁净等级确定其换气次数，进而得出洁净风量。然后再利用焓湿图计算房间的热湿处理风量，通过调整空调系统的送风温差，使热湿处理风量达到甚至略大于洁净间的洁净风量。因此，洁净空调的风量计算顺序是：1.确定洁净等级2.根据洁净等级参照国家标准确定室内换气次数，计算得出洁净风量3.利用焓湿图计算房间的热湿处理风量，设定合适的送风温差，使热湿处理风量达到洁景风量要求通过以上步骤计算得出的风量既能满足室内温湿度控制要求，同时也能满足洁净室的洁净要求。5.1洁净室的气流流型和送风量国家标准洁净厂房设计规范GB5073-2001中第6章对洁净室的气流流型和送风量有详细规定，援引如下。气流流型的设计要符合下列要求1.气流流型应满足空气洁净度等级的要求。空气洁净度等级要求1~4级时，应采用垂直单向流；空气洁净度要求为5级时，应采用垂直单向流或水平单向流。2.空气洁净度要求为6~9级时，宜采用非单向流。3.洁净室工作区的气流分布应均匀。4.洁净室工作区的气流流速应满足生产工艺要求。5.1.2洁净室的送风量应取下列三项中的最大值1.为保证空气洁净等级的送风量。2.根据热、湿负荷计算确定的送风量。3.向洁净室内供给的新鲜空气量。5.1.3保证空气洁净等级的送风量为保证空气洁净等级的送风量，按表5-1（原文表）中有关数据进行计算。气流流型和送风量（静态）表5-1空气洁净度等级气流流型平均风速（m/s）换气次数（h-1）1~4单向流—5单向流—6非单向流—50~607非单向流—15~258~9非单向流—10~15注：=1\*GB3①换气次数适用于小于4.0m的洁净室。=2\*GB3②室内人员少、热源少时，宜采用下限值。5.1.4室内设施布置洁净室内各种设施的布置，应考虑对气流流型和空气洁净度的影响，并符合下列要求：1.单向流洁净室内不宜洁净工作台；非单向流洁净室的回风口宜原理洁净工作台。2.需排风的工艺设备宜布置在洁净室下风侧。3.有发热设备时，应采取措施减少热气流对气流分布的影响。4.余压阀宜布置在洁净气流的下风侧。5.洁净室压差控制为了保证洁净室在正常工作或空气平衡暂时受到破坏时，气流都能从空气洁净度高的区域刘翔空气洁净度低的区域，使洁净室的洁净度不会受到污染空气的干扰，所以洁净室必须保持一定正压。在国内外洁净室标准和空气洁净度等级中，对洁净室内压差值的大小都做了明确的规定。压差值的大小应选择适当。压差值选择过小，洁净室的压差很容易被破坏，洁净室的洁净度就会受到影响。压差选择过大，就会使净化空调系统的新风量增加过大，空调负荷增加，同时使中效、高效过滤器的使用寿命缩短，很不经济。另外，当室内压差值高于50Pa时，门的开关就会受到影响，因此，洁净室压差值的大小应根据我国现有洁净室的建设经验，参照国内外有关标准和实验研究的结果合理的确定。对于洁净室的压差控制国家标准洁净厂房设计规范GB5073-2001中第6章6.2有相关规定：1.洁净室与周围的空间必须维持一定的压差，并按照生产工艺要求决定维持正压差或负压差。2.不同洁净等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa，洁净区与室外的压差，应不小于10Pa。3.洁净室维持不同的压差值所需的压差风量，根据洁净室特点，宜采用缝隙法或换气次数法确定。4.送风、回风和排风系统的启闭应连锁。正压洁净室联锁程序为先启动送风机，再启动回风机和排风机；关闭时联锁程序应相反。5.负压洁净室联锁程序与上述正压洁净室相反。6.非连续远行的洁净室，可根据生产工艺要求设置值班送风，并应进行净化空调处理。洁净室正压风量的计算洁净室压差曾量的控制有两种方法：1.换气次数法2.缝隙法采用缝隙法来计算漏风量，既考虑了洁净室围护结构的气密性，又