1 常見的凈化間空調系統簡介
    對于潔凈級別較高(Class5以上)的凈化間空調系統,通常是由FFU(filterfanunits)和冷盤管及新風機3個主要部分組成。其中:FFU的作用是潔凈空氣,是由高效過濾器和風機組成的一個整體,風機為高效靜音風機,最好能變頻控制,這樣可以通過調節風機的轉速使過濾器初阻力與終阻力平衡,使得FFU出口風速始終保持恒定;冷盤管的作用則是控制凈化間的溫度;新風機的作用是控制凈化間的濕度和壓差,對于溫濕度要求高的凈化間,新風機還須配備除濕機和加濕器。而且為了準確控制凈化間的壓差,新風機內的風機通常需要變頻控制,通過調節風機的轉速來平衡凈化間的壓差。

2 常規板式換熱器產生中溫水的方法
    潔凈室內的空調溫度通常由冷盤管控制:潔凈室內的空氣流經回風夾道后與冷盤管內的冷水進行熱交換從而起到降溫作用。對于較高級別的潔凈室,由于潔凈室內的生產設備、照明、FFU等產生的熱負荷相對較大,常年需要制冷,因此一般的冷盤管內只有冷水而不需要熱水。一個好的設計方案不但要求凈化間的溫度能被精確控制,平穩運行,而且要求節能。
    通常,設計凈化間時由于原有廠房高度有限,凈化間施工后吊頂內有各種管道和電纜橋架,以及風管和FFU等設備,所以有限的吊頂空間會變得更小。為了便于檢修及防止吊頂內積灰,通常要求吊頂內的管線越少越好,因此最好不要再為冷盤管安裝冷凝水管和冷凝水集水盤,這就要求冷盤管不能有凝結水產生。為了使冷盤管不產生凝結水,要求進入冷盤管的冷凍水的溫度不宜太低,一般要求為12～17℃的中溫水。而冷凍機通常只能提供5～10℃的冷凍水,因此大多數設計方案是通過板式換熱器來產生中溫水的。
    但是板式換熱器有以下缺點:①板式換熱器的水阻力大(一般都在100kPa左右),這會增加一次冷凍水循環泵和二次中溫水循環泵的揚程,無形中增大了水泵的功率,產生了相當大的能耗。②在熱交換過程中能量損失較大。冷凍水和中溫水在換熱過程中有相當一部分能量是以其他方式損耗掉,而不能全部轉換。③保養維護費用高。由于板式換熱器內管道結構復雜,很容易堵塞,因此對水質要求較高,須要定期維護和清洗。④須要增加補水管。因為板式換熱器的兩側是二次中溫水循環系統和一次冷凍水循環系統,相互獨立。板式換熱器換熱過程如圖2所示。

3 冷凍水和空調回水按比例混合產生中溫水的方法
    筆者介紹一種用冷凍水和空調回水按比例混合產生中溫水的方法,與板式換熱器產生中溫水的方法相比,其優點有:①節能。一次冷凍水循環泵和二次中溫水循環泵的功率小,水泵不須克服板式換熱器的水阻而增加揚程,每年會節約大量的電能。②在熱交換過程中幾乎沒有能量損失。由于其是由冷凍水和中溫回水在管道內按一定比例直接混合,所以不存在能量交換過程中的損失。③可以不設置補水管。因為二次循環系統與冷凍水一次循環系統通過管道相互連接,將2個系統連接后形成一個大系統。④保養維護費用低。相對于板式換熱器系統而言,對水質的要求低,且清洗次數少。⑤不須要購置板式換熱器,減少了初期投資。
    其原理為:在一次冷凍水循環系統(送/回水溫度為7℃/12℃)和二次中溫水循環系統(送/回水溫度為12℃/17℃)間增加一組精度動態電動流量平衡調節閥(簡稱電動調節閥),它由安裝在二次中溫水循環管道內的溫度傳感器控制。
    當二次中溫水循環管道內的溫度低于設定值時,溫度傳感器反饋的信號會指令電動調節閥逐漸關閉,使進入二次中溫水循環系統的低溫冷凍水減少,使得二次中溫水循環管道內的水溫在有熱負荷的情況下逐漸升高,凈化間的溫度也會隨之升高;反之則逐漸打開電動調節閥,進入二次中溫水循環系統的低溫冷凍水逐漸增加,使得二次中溫水循環管道內的水溫逐漸降低,凈化間的溫度也會隨之降低。如圖3所示。
    其設計條件有:①一次冷凍水循環系統為一個較大的系統。其末端不僅僅有冷盤管,還應有新風機或其他非凈化間空調。這樣整個一次冷凍水循環系統的運行就會相對穩定,不會因為電動調節閥的開關而影響一次冷凍水循環系統的正常運行,出現冷凍機負荷變化較大而影響正常啟停的現象。②二次中溫水循環泵的揚程計算要準確,不能比實際阻力大很多。以防止二次中溫水循環系統管道內的壓力太高,而使一次冷凍水循環系統管道內的低溫冷凍水無法進入二次中溫水循環系統管道內。③從一次冷凍水循環系統進入二次中溫水循環系統的電動調節閥的管道要安裝在二次中溫水循環泵的入口處,這樣確保冷凍水更容易進入,達到更好的效果。
    在設計潔凈室空調水系統時,大多數潔凈室空調冷凍水系統末端除了有冷盤管外,通常還會有新風機和其他的非凈化間空調。即除了中溫水系統外,還有低溫冷凍水系統,因此這個條件一般都具備。另外,常見的空調水系統中,一次冷凍水循環系統的設備較多,相對管路也較長,而二次中溫水循環系統內只有冷盤管設備,管路系統也相對簡單。因此二次中溫水循環泵的揚程都要小于一次冷凍水循環泵的揚程。即一次冷凍水循環系統中的水很容易進入二次中溫水循環系統。而第三個條件在施工時也容易做到。因此,該方案在潔凈室空調設計中的實用性很高,在其他空調冷凍水系統中需要產生中溫水的應用范圍也很廣。
4 結束語
    經理論研究和實踐運行,用冷凍水和空調回水按比例混合產生中溫水的方法在潔凈工程空調設計中應用效果良好,應用范圍也很廣,簡單實用,并且具有初期投資和運行維護費用低,節能降耗的優點。