在洁净厂房的建设与运行中,中央空调系统的合理设计至关重要。尤其是送风量的计算,直接关系到洁净室内的空气洁净度、温湿度控制以及整体能耗效率。因此,掌握科学、准确的送风量计算方法是中央空调工程设计中的核心环节之一。
洁净厂房广泛应用于电子、制药、生物工程、精密制造等行业,其主要特点是要求室内空气中悬浮粒子和微生物数量控制在极低水平。为实现这一目标,中央空调系统不仅要满足常规的温湿度调节功能,还需具备高效过滤、恒定气流组织、压差控制等功能。其中,送风量的计算尤为关键,它决定了空气净化效率及换气次数,直接影响洁净等级是否达标。
中央空调送风量的计算应以满足洁净室的空气洁净度等级为核心目标,同时兼顾热湿负荷、人员活动、设备发尘等因素。通常遵循以下基本原则:
按洁净等级确定最小换气次数
根据《洁净厂房设计规范》(GB50073),不同洁净级别对应的最小换气次数有明确规定。例如,ISO Class 7级洁净室一般要求每小时换气次数不少于15次,Class 6级则不低于25次,Class 5级甚至需要达到50~60次以上。
考虑热湿负荷进行校核
在满足洁净度的前提下,还需根据房间的冷热负荷和湿负荷进行送风量的校核计算,确保温度和湿度控制在设定范围内。
维持正压防止污染
洁净室通常需维持相对于外界或相邻区域的正压状态,以防止外部污染物进入。为此,送风量应略大于回风量和排风量之和,形成稳定的气流组织。
满足人员新风需求
考虑操作人员的新风需求,通常每人每小时所需新风量为30~40 m³/h。这部分新风需经过预处理后纳入总送风量中。
首先根据生产工艺要求确定洁净等级,并查阅相关标准获取该等级下的推荐换气次数。例如,某洁净室面积为100㎡,层高为3m,则体积为300 m³。若要求换气次数为30次/小时,则基础送风量为: $$ Q = 300 \, \text{m}^3 \times 30 = 9000 \, \text{m}^3/\text{h} $$
根据洁净室的围护结构、设备发热、照明、人员活动等参数计算出冷负荷(W)和湿负荷(kg/h),再结合送风温差和空气比热容计算所需的送风量: $$ Q{\text{热}} = \frac{Q{\text{冷}}}{c_p \cdot \rho \cdot \Delta T} $$ 式中:
同样可计算湿负荷对应的送风量,并取两者中较大的值作为参考。
新风量通常按人数计算: $$ Q{\text{新风}} = n \times q{\text{人}} $$ 式中:
此外,还需考虑工艺设备排风所引起的补风需求,确保洁净室维持稳定正压。
将上述各部分送风量进行叠加,并适当考虑安全系数(通常取1.1~1.2),最终得出中央空调系统的送风量: $$ Q{\text{总}} = (Q + Q{\text{热}} + Q{\text{新风}} + Q{\text{补风}}) \times K $$ 其中 $ K $ 为安全系数。
在实际工程中,送风量的计算不仅是一个理论过程,更需结合现场实际情况灵活调整。例如:
洁净厂房中央空调送风量的计算是一项综合性、系统性强的技术工作,既要符合国家规范,又要结合具体项目特点进行精细化设计。只有在充分理解洁净室运行原理的基础上,综合考虑洁净等级、热湿负荷、新风需求、气流组织等多个因素,才能确保送风量的科学性和合理性,从而保障洁净环境的稳定运行与节能高效的目标同步实现。
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