净化空调系统调试的常见问题和改进建议

摘要：经过对多个净化空调系统的调试,对几个常见的问题进行了归纳和总结,分别从洁净室回风口变为送风口、洁净室消毒排风、缓冲间、调节阀、空调机组五个方面说明了净化空调系统设计和调试中应该注意的问题,同时提出了自己的见解。

1洁净室回风口变为送风口的问题

按照工艺要求,相邻洁净室之间都要保证有一定的静压差,一方面是在门窗紧闭的情况下防止洁净程度低的洁净室内的空气由缝隙渗入到洁净程度高的洁净室内;另一方面在门开启时,保证有足够的气流按正方向流动,以尽量减少由于开门动作和人的进入的瞬时带来的逆向气流量,降低污染。然而在实际中由于设计或其他方面的原因,为了保证“相对重要”房间的较大静压差,会出现“较不重要”洁净室回风口变为送风口的现象,这在进行净化调试过程中是比较常见。现分析如下:

1.1维持房间压差的设计回风量难以确定

在净化空调设计中,设计人员比较偏重于洁净室送风量的设计,对于回风量的设计则通常采用概算,即回风量少于送风量就可保证一定的压差。但由于相邻房间的压差受现场条件的影响较大,其中主要是房间门缝隙的大小。如果门的密封性能好,较小的送回风风量的差值就可保证房间所需要的压差相反,如果门的密封性能比较差,为了保证设计时的洁净室的正压差就需要有较大送风量与回风量的差值。因此现场调试中就出现了即使在保证洁净室房间设计送风量和回风量的情况下,相邻房间的压差也会倒灌的现象。基于这种状况,实际调试时,都是先给洁净室按设计送风量进行风量分配,对于回风量则根据现场保证压差的要求进行适当的调整。作者曾经对已经调试好的洁净室进行送风量和回风量的测试发现,在保证送入房间的送风量在10%的范围内时,回风量与设计回风量的偏差有时可达到。当然,这并不是说设计中不必进行回风量的计算,只是说明设计时是按照理想状态进行的,而对于实际洁净室,影响因素有时甚至是无法控制预测的。

1.2回风管路设计不尽合理

尽管洁净室的回风量与设计值偏差较大,但如果回风管路设计得好也还是能较好地进行洁净室压差的调试,避免问题的发生的。相反,如果回风管路设计不合理,并联支管阻力偏差太大,再加上选用的空调机组的余压明显不足,那么为了保证某一回风管支路上所有房间对于室外的相对正压差,从而关小这一支路上总回风阀时,往往会造成同一支路上其它房间的回风口出现逆向流动,即回风口变为送风口。我们定性地以图1、2分析和说明这一问题。 图1洁净房间压力分布示意图 图2清洁房间回风管示意图 图1是房间的平面布置图,同时为了分析起见给出了这些房间的实际压力分布图,图2是对应房间的回风口系统示意图。从图中可以看出,压盖室相对室外的压差为66Pa,而缓冲间相对于室外的压差为28Pa,如果该回风支管在整个回风管路上形成的负压较小,不足以克服压盖室和缓冲间形成的正压,则压盖室的回风就会通过回风管压入缓冲间。对于其它的准洁净房间,同样如此,特别是有的为了保证与外走廊的正压差,关小该支管的回风调节阀后,往往会出现回风口变为送风口的现象。当然进一步的理论分析还可以由管路的压差特性,通常绘制管路四大线(总压线、势压线、位压线和零压线)做详细的探讨,此处不再赘述。

因此,作者建议对于同一个系统中绝对压力要求较大的洁净室与要求较小的准洁净区的回同管路在现场许可的条件下尽量不要设置在同一支管上,从而可以有效地避免回同口变为送风口的问题。当然这种现象的出现与所选择的空调机组的余压有很大的关系,设计中应对此给予重视。

2洁净室消毒排风的问题

洁净室的消毒排风大体上分为两类:一类是洁净室定期排风,洁净室生产线经过一定时间运行后需要进行全面消毒,消毒后的气体通过消毒排风机排除到室外;另一类是部分特殊洁净室运行期间的不定期排风,当洁净生产车间室内污染物浓度达到一定程度时自动(也可手动)排风,未达到上限值时则排风机停止运行。调试过程中消毒排风常常会出现如下的问题。

2.1排风口变为送风口

单独设置排风对部分房间进行排风。由于设计管路的原因,在房间不同静压差的作用下导致部分排风口倒灌而成为送风口,其原因与回风口变为送风口相同。建议除合理地选用排风机外,对压差相差比较大的洁净室建议分别设置其排风系统,现场不允许的情况下,也尽量保证压差相差比较大的洁净室的排风口不要布置在同一个支管上。值得一提的是,目前有的净化室排风系统排风机采用资用压力较高的离心式风机具有较好的效果,其它的系统也可借鉴。

2.2系统定期消毒排风的设置

如果洁净室在实际运行一段时间后,需要对整个系统进行定期消毒,此时比较合理建议在空调机组上设置系统定期排风系统,如图3所示。

图3 洁净室定期消毒排风设置原理示意图 图中通过电动密闭阀可以合理地利用系统回风管进行系统排风。其中排风管、新风管和回风管上分别设置电动调节阀,系统正常运行而不排风时,新风电动阀1和回风电动阀2开启,排风电动阀3密闭;当系统进行定期排风时,新风电动阀1和排风电动阀3开启,回风电动阀2密闭;当整个系统停止运行时,所有的电动调节阀全部关闭。

值得一提的是,上述的排风系统尽管解决了定期排风的问题,但现场调试这样的一个系统仍有可能出现另一个问题:即当系统正常运行时,如果电动阀3密闭不严,而空调机组的余压较大时,往往回造成新风通过排风管被吸入空调机组。防止此问题的方法除在设计方面合理布置管路外,最主要的是保证选用质量上乘生产厂家的阀门。

2.3洁净室不定期消毒排风设置注意事项

房间运行期间的不定期排风系统,大多数设计均未做进

一步的考虑,除设置防止倒灌的单向阀外,建议设置电动调节阀,随排风机的开停而自动启闭。这样,一方面可以防止在风机不运行的情况下,仍有大量经过处理的空气在室内压差的作用下通过排风管涌出,造成能源的浪费;另一方面可以降低非运行时间由于大量室外空气通过排风口的涌出产生的噪声。如作者在某净化生产车间二层进行调试,其中无菌室的平面压力分布和屋顶排风机剖面布置如图4、、图5所示:

图4 无菌室平面压力分布图 由于排风管较短,且排风管上未设置电动密闭阀,导致排风机不运行时,室内空气在高压差的作用下(相对于室外压差为64Pa)通过排风管大量涌出到室外,而且排风口所产生的噪声约为68.5dB(A),无论从哪个角度上看,这样设置洁净室的排风明显不满足要求。

3缓冲间的问题

缓冲间的设置一方面是为了防止污染物进入洁净室,另一方面还具有补偿压差的作用。缓冲间最好是对洁净室保持负压,对外保持正压。要求比较严格的净化室,常常设置两道或更多道缓冲间,但目前存在如下与缓冲间有关的问题。

3.1缓冲间不设置送风口而只设置回风口

通过非洁净区进入洁净区的缓冲间只设置回风口,而不设置送风口。这样势必会导致两个方面的不足:首先,尽管保证了缓冲对于室内的负压,但对于室外的正压较难保证;其次,缓冲间属于准洁净区域,对其不进行送风,单单凭借更衣间的门缝渗漏的补偿风量,较难保证准洁净区的洁净度。所以建议对缓冲间也进行适量的送风。 图6 准洁净区示意图 3.2洁净走廓通向室外的紧急出口处不设置缓冲间

对于紧急出口处的缓冲间的设置问题。不同的设计人员说法不一,但作者从调试的角度考虑,建议增设缓冲间,图6是某工程的一个实际例子。从压差的角度分析,洁净走廓相对于室外走廊的压差高达50Pa,在这样高的压差作用下,紧急出口处的门缝嚣叫声非常大,而且当此门万一开启时,造成整个洁净走廓泄压,洁净室部分房间将出现压力倒灌现象。如果设置一缓冲间且对其进行送风则这种状况会完全避免。值得说明的是,设置的缓冲间的门,其开启方向不应朝向压力较大(即洁净走廓)的一方,而应与紧急出口处门的开启方向保持相同。

4调节阀的问题

4.1普通风量调节阀

由于生产厂家的不同,阀门的质量存在着很大的差异,现场中不少调试问题是由于阀门启闭不灵引起的,如在对某电子生产车间进行调试时,有一台空调机组无论如何开启送风阀门,其风量始终不变,经过检查发现此阀门叶片错位,互成90度,无论全开还是全闭,总有一半开启,一半关闭。关于阀门的另一个问题是没有启闭的位置标志,无法判断阀门到底是开启还是关闭,只有通过测试才能知晓,给甲方将来的管理带来困难。因此建议甲方选用阀门厂家时,要充分考虑到将来的管理与维护的方便。

4.2防火调节阀

目前大多数净化空调系统机组出口处均安装防火调节阀,理论上讲一方面起到了防火的作用,另一方面也可调节机组的送或回风量。但实际调试中发现,目前的大多数防火调节阀的调节功能很弱,其原因是采用的档位调节(一般的是5档或6档)很难保证所调节的风量满足设计要求。

例如在某净化车间进行空调机组调试时,机组送风总管的防火调节阀开3档风量偏小,但开4档风量又明显偏大。同样,回风总管上的防火调节阀也存在调节量较小的问题。为了保证两个不同净化系统之间的相对压差值,在新风量调节范围很小的情况下,需要对其中某一个系统的空调机组风量作进一步的调整,而此回风防火调节阀开一档与关一档造成的相对压差值太大,不能很好地满足设计、规范和实际现场要求。当然这种情况还与阀门的调节流量特性有很大的关系,但由于档位的限制,使得阀门本身的调节流量特性变得更差。

同时,调试中发现防火调节阀启闭不灵的现象也普遍存在,有的防火阀只能全开或全关,处于其他档位时无法紧固,完全失去其调节功能。因此作者认为,在现场允许的情况下,最好使防火阀和调节阀分开设置,调节阀建议采用可连续调节的调节阀,不推荐采用档位比较少的非连续调节阀。

5空调机组的问题

调试发现,有的空调机组一味地追求结构上的紧凑,盲目地缩短风机出风段与过滤段之间的距离,而不采取其它补救措施(如在风机出口处加装均流板),从而造成被处理空气来不及扩散,使风机出口处的中效过滤器整个断面的空气滤速极不均匀,不仅影响过滤器的过滤效果,而且大大缩短了过滤器的使用寿命。

同时机组整体密封性能较差是目前极为普通的现象。有的空调机组动力电缆(如电机电源线、风机电源线)穿越机箱时,与机箱板连接处密封不严,甚至不做任何处理;同时调试现场发现空调箱检修门四周漏风也较为严重,机组检修门嚣叫声的现象时有发生。因此建议生产厂家严把质量关,检修门不仅要满足运行时的要求,而且也要保证国标GB/T1494-93[1]检验机组漏风率测定方法规定在正压700Pa时的严密性。作者在某厂进行空调机组实验时遇到过滤机组由于漏风严重而无法进行漏风率实验的情况(机组内压力无法达到700Pa)。

在现场中空调机组的表冷器带水、机组铭牌风量大于其机组内风机的铭牌风量、新风吸入口处不装粗效过滤网、机组过滤段不装差压计、检修门设置位置不合理等现象也时有发生。只要工程技术人员和生产厂家对出现的问题加以注意,努力改进,相信净化空调会有很大的改观。