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西安某高校潔凈實驗室設計

2017/9/6 15:46:02 作者:空氣過濾器 來源:

1引言

    隨著現代工業的發展,對實驗、研究和生產的環境要求越來越高,空氣調節技術的內容也隨之逐步擴大,F代空調技術不僅包含空氣的溫度、濕度和速度的概念,而且還包含了調節其潔凈度、壓力以至成分、氣味的概念,以適應現代化的科學實驗和生產活動對空氣潔凈度的要求。

    現代化的科學實驗要求室內空氣潔凈度滿足加工的精密化,產品的微型化,產品的高純度和產品的高可靠性。顯然,如果有微粒進入產品,就有可能造成障礙、短路、雜質源和潛在缺陷。因此,潔凈室技術已成為科學實驗和生產活動現代化的標志之一。

    本文針對一個具體的潔凈實驗室,給出了潔凈室的通風及空調系統設計,重點說明其風量的確定。

2工程概述

    本工程位于西安市市區,為西安某高校機械系潔凈實驗室改造工程,共有六個房間,分別用于精密測量、齒輪修形、齒輪測量及氣浮塊加工等。

    根據業主要求,實驗室的室內條件如下:超凈室  潔凈等級1000級,其中一部分(約占超凈室面積的一半)為100級;室內干球溫度20℃±1℃,相對濕度50%±5%;

    準備間和精密測量室  潔凈等級10 000級;室內干球溫度20℃±1℃,相對濕度50%±5%;

    走廊及齒輪修形室、齒輪測量中心、氣浮塊加工室潔凈等級均為100 000級;室內干球溫度20℃±2℃,相對濕度50%±5%。

    需要改造的實驗室總面積為224m2,層高3m。平面概況如圖1所示。

3潔凈室的氣流組織和系統設計

    潔凈室按照氣流可以分為四類,分別為單向流潔凈室、亂流潔凈室、輻流潔凈室和混合流(局部單向流)潔凈室。根據工程實際情況,實驗室中房間較多,各個房間情況都不盡相同,所以設計時將超凈室設計為混合流潔凈室,其余房間設計為亂流潔凈室。

4  潔凈室計算

    潔凈室和一般空調房間不同,其送風量不是由系統的冷熱負荷來計算的,因為這樣計算的風量遠小于由凈化要求按換氣次數或房間截面風速計算得到的風量,因此,對凈化空調系統,一般先按凈化要求的換氣次數或截面風速來計算送風量而不管其冷熱負荷如何。

4.1亂流潔凈室送風量

    亂流潔凈室送風量的理論計算如下:   

                Q1 = nvV

式中:

nv—潔凈室換氣次數,次/h;

V—潔凈室凈體積,m3;

G—單位容積發塵量,粒/(m3 . min);

N—亂流潔凈室穩定含塵濃度,粒/L;

S—回風量與送風量之比;

ηh—回風通路上過濾器的總效率;

ηx—新風通路上過濾器的總效率。

    因為上式難以計算,所以本改造工程中采用經驗換氣次數。

    《潔凈廠房設計規范》建議的動態級別下換氣次數的經驗值分別為:

    1 000級  nv≮50

    10 000級  nv≮25

    100 000級  nv≮15

    在本凈化實驗室的設計中,對各個亂流房間的換氣次數是如下規定的:1000級80次/h,10 000級40次/h,100 000級20次/h,以確保達到潔凈度等級的要求。

    得到亂流潔凈室各個房間的送風量如表1所示。

4.2單向流潔凈室送風量

    單向流潔凈室送風量以房間截面平均風速為準來計算:

         Q2 = 3600υ F                                        (3)

    式中:
    F—垂直于氣流的房間截面積,m2;

    υ—截面平均風速,m/s。

    應有υ≥υmin,υmin是在運行中經常保持的最低風速,稱為下限風速,按表2取值。

    根據表格中數據,本凈化實驗室中超凈室的局部單向流部分下限風速設定為0.3m/s。

4.3系統總風量

    系統總的送風量應在潔凈室送風量基礎上再加上系統漏風量。因為工程施工中嚴格按《潔凈室施工及驗收規范》制作安裝風道系統和空調設備,根據相關資料,其漏風率取表3所示數值。

    根據以上計算,并考慮到計算中尚有很大余量,最后確定系統總送風量為30 000m3/h。

4.4系統新風量

    《潔凈廠房設計規范》GB50073-2001中規定:潔凈室內的新鮮空氣量應取下列二項中的最大值:

(1) 補償室內排風量和保持室內正壓所需的新鮮空氣量之和;

(2)保證供給潔凈室內的新鮮空氣量應不小于40m3/(h.人)。

    在本潔凈實驗室中,不同潔凈室之間以及潔凈區與非潔凈區之間的壓差取為20Pa。根據《潔凈廠房設計規范》以及正常狀況下室內人員情況,最后確定系統總的新風量為4000 m3/h。

5空調負荷計算

    潔凈室的空調負荷計算與普通空調系統相同。根據氣象參數、室內設計參數及得熱量等,采用工程上常用的冷負荷系數法計算。這一部分設計與普通空調計算沒有區別,這里不再贅述。

6結語

(1) 本潔凈室工程為精密實驗室改造工程,其自身有一定的特殊性。因為房間較多,并且各個房間的潔凈度等級要求各不相同,所以設計時各個等級分開考慮,得到不同的氣流組織形式,即亂流潔凈室和單向流潔凈室。

(2)潔凈室和一般空調房間有所不同,其送風量不是由系統的冷熱負荷來計算的。在本潔凈室改造工程中,先分別計算各個房間的送風量,對于亂流潔凈室采用經驗換氣次數法,對于單向流潔凈室采用截面平均風速法,最后得到系統總的送風量。

(3)系統新風量根據新的《潔凈廠房設計規范》GB50073-2001的規定,并結合該工程的具體情況取值。

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