一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)藥車間生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計方法。

背景技術(shù)

醫(yī)藥生產(chǎn)車間的潔凈空調(diào)通過初效過濾、中效過濾、高效過濾給受控空間送風，控制空間的塵埃粒子濃度。初始條件下，空調(diào)系統(tǒng)按照設(shè)計工況運行，隨著時間的延長，高效過濾器送風口集塵增加，與設(shè)計風量小的高效過濾器送風口相比較，風量大的過高效過濾器送風口集塵更多，阻力增加更大，通過的風量下降，另一個過濾器的風量增加，直至運行至第二個工況。這時候會使各房間之間的壓差發(fā)生逆向變化，引起風向倒流或逆流，給需要高潔凈度的房間造成污染（如圖1和圖2所示）。

現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計指南指出解決的方案有三種：1.定期更換高效過濾器。2.采用定風量閥控制的形式。3.安裝第二級高效過濾器。這三種方法均導致較高的運行費用和維護費用，并且建設(shè)成本增加。另外由于閥門的機械特性及閥門在系統(tǒng)中阻力占比，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能不好。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明公開一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計方法，該方法的系統(tǒng)初始投資小，便于調(diào)試，長期運行穩(wěn)定，并且是越用越穩(wěn)定，所有的送風口可充分使用至終阻力，降低生命周期成本。

一種應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的平衡設(shè)計方法，包括如下步驟：

步驟1、根據(jù)房間所需的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)，初算各個房間送風量并將各個房間的送風量相加得到系統(tǒng)送風量；

步驟2、初次布置每個房間的送風口；

步驟3、分析空調(diào)系統(tǒng)，確定本系統(tǒng)高效過濾器風口使用系數(shù)；

步驟4、根據(jù)確定的高效過濾器風口使用系數(shù)，反算房間送風量，調(diào)整送風口布置；

步驟5、復核房間的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)；

步驟6、設(shè)計送風管道、回風管道、排風管道系統(tǒng)，根據(jù)項目的控制要求，各系統(tǒng)在支管處設(shè)置風量調(diào)節(jié)閥。

步驟7、當潔凈區(qū)設(shè)置多個潔凈空調(diào)系統(tǒng)時，各系統(tǒng)分別按上述步驟設(shè)計，使?jié)崈魠^(qū)在項目的生命周期內(nèi)，各個系統(tǒng)實現(xiàn)平衡。

優(yōu)選的，所述步驟1中，潔凈室的送風量應(yīng)取下列各項計算所得的最大值。

(一)維持潔凈度級別所需的送風量。

(二)根據(jù)室內(nèi)熱濕負荷計算確定的送風量。

①保證房間潔凈度等級的送風量：

利用如下公式計算維持潔凈度級別所需的送風量；

②根據(jù)熱濕負荷計算的送風量；

首先計算冷負荷Q與濕負荷W,計算熱濕比?；

室內(nèi)狀態(tài)點的?由室內(nèi)設(shè)計溫濕度確定， 送風狀態(tài)點?由?線與送風溫差確定,?為空氣密度，房間送風量:

；

房間送風量的確定應(yīng)取上述兩項的較大值，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的送風量為各房間送風量之和；

③計算各個房間的回風量、排風量，系統(tǒng)的回風量和排風量，計算系統(tǒng)的循環(huán)風比例：

s=系統(tǒng)回風量/系統(tǒng)送風量；

優(yōu)選的，所述步驟2中每個房間高效過濾器送風口的布置，需結(jié)合房間的功能、形狀、高度因素。

優(yōu)選的，所述步驟3中高效過濾器風口的使用系數(shù)，計算采用如下方式：

①計算高效過濾器風口的使用時間：

；

式中：?—大氣含塵濃度（mg/m?3）；

—循環(huán)風比例；

—高效過濾器效率；

P?0—高效過濾器容塵量；

Q?0—高效過濾器額定風量；

t—高效過濾器每天的使用時間

—回風濃度；

—高效過濾器前的新風通路上的過濾器計重效率；

—高效過濾器前的回風通路上的過濾器計重效率；

②根據(jù)項目確定的生命周期?，計算潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比：

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比=項目生命周期/計算高效(過濾器)風口的使用時間

即：?

③確定高效過濾器風口的使用系數(shù)：

高效過濾器風口的使用系數(shù)=風口設(shè)計風量/風口額定風量，

即：?

當K<1時，高效過濾器風口的阻力達到K=1時的終阻力，所需的時間?

由上式得：

—高效過濾器風口的設(shè)計風量

—高效過濾器風口的額定風

項目生命周期

計算高效過濾器風口的使用時間

根據(jù)上式制表1

?3.5?3.1?2.7?2.4?2.2?1.9?1.7?1.5?1.3?1.2?1.0?K?0.5?0.55?0.6?0.65?0.7?0.75?0.8?0.85?0.9?0.95?1.0

④選取空調(diào)系統(tǒng)的主要功能房間，按照②的計算結(jié)果，以及氣流組織有利原則，最終確定本空調(diào)系統(tǒng)的高效過濾器風口使用系數(shù)K。

優(yōu)選的，所述步驟4，根據(jù)確定的高效過濾器風口使用系數(shù)，反算空調(diào)系統(tǒng)其他房間送風量G?1.調(diào)整送風口布置；計算房間的回風排風量，以及系統(tǒng)的送風量、回風量、新風比和循環(huán)風比例等參數(shù)。

優(yōu)選的，所述步驟5，根據(jù)反算的房間風量，復核房間的參數(shù)（Tn，dn），計算采用如下方式：

①房間的溫度T：

房間的濕度dn：

房間潔凈度Nn：

Tn—潔凈室溫度

dn—潔凈室濕度

Nn—潔凈室的含塵濃度

Q—潔凈室熱負荷

W—潔凈室濕負荷

S—潔凈室塵負荷

Ts—送風溫度

dn—送風濕度

Ns—送風含塵濃度

G?1—潔凈室實際送風量

V—潔凈室房間體積

②根據(jù)焓濕圖，確定房間的運行溫濕度在規(guī)范要求范圍內(nèi)；確定潔凈室的含塵濃度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，所述步驟6中，送風量調(diào)節(jié)閥的設(shè)置如下：

①送風管道系統(tǒng)，支管處可設(shè)置手動對開多葉調(diào)節(jié)閥。

②回風管道和排風管道，可以根據(jù)潔凈室的壓力控制要求，設(shè)置定風量閥、變風量閥或手動調(diào)節(jié)閥。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的系統(tǒng)初投資小，便于調(diào)試，長期運行穩(wěn)定，并且是越用越穩(wěn)定，所有的送風口可充分使用至終阻力，降低生命周期成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明背景技術(shù)中初始狀態(tài)房間氣壓狀態(tài)圖；

圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中運行到第二工況時房間氣壓狀態(tài)圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“左”、“右”指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明公開一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)自平衡設(shè)計方法，該設(shè)計方法包括如下設(shè)計步驟：

步驟1、根據(jù)房間所需的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)，初算各個房間送風量并將各個房間的送風量相加得到系統(tǒng)風量；

潔凈室的送風量應(yīng)取下列各項計算所得的最大值。

(一)維持潔凈度級別所需的送風量。

(二)根據(jù)室內(nèi)熱濕負荷計算確定的送風量。

①保證房間潔凈度等級的送風量：

利用如下公式計算維持潔凈度級別所需的送風量；

G＝nV(m?3/h)

②根據(jù)熱濕負荷計算的送風量；

首先計算冷負荷Q與濕負荷W,計算熱濕比ξ＝Q/W

室內(nèi)狀態(tài)點的i?N由室內(nèi)設(shè)計溫濕度確定，送風狀態(tài)點i?O由ξ線與送風 溫差確定,ρ為空氣密度，房間送風量:

房間送風量的確定應(yīng)取上述兩項的較大值，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的送風量為各房間送風量之和。

③計算各個房間的回風量、排風量，系統(tǒng)的回風量和排風量，計算系統(tǒng)的循環(huán)風比例：

s=系統(tǒng)回風量/系統(tǒng)送風量

步驟2、初次布置每個房間的送風口；

根據(jù)各個房間的送風量的計算，結(jié)合房間的功能、形狀、高度等因素，初步設(shè)置送風口。

步驟3、系統(tǒng)分析，確定高效過濾器風口的使用系數(shù)；

該步計算采用如下方式：

①計算高效(過濾器)風口的使用時間：

式中：?—大氣含塵濃度（mg/m?3）

—循環(huán)風比例；

—高效過濾器效率；

P?0—高效過濾器容塵量；

Q?0—高效過濾器額定風量；

t—高效過濾器每天的使用時間

—回風濃度；

—高效過濾器前的新風通路上的過濾器計重效率；

—高效過濾器前的回風通路上的過濾器計重效率；

②根據(jù)項目確定的生命周期?，計算潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比：

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比=項目生命周期/計算高效(過濾器)風口的使用時間：

即：?

③確定高效過濾器風口的使用系數(shù)：

高效過濾器風口的使用系數(shù)=風口設(shè)計風量/風口額定風量，

即：?

當K<1時，高效過濾器風口的阻力達到K=1時的終阻力，所需的時間?

由上式得：

式中：?—高效過濾器風口的設(shè)計風量

—高效過濾器風口的額定風

項目生命周期

計算高效過濾器風口的使用時間

根據(jù)上式制表1

?3.5?3.1?2.7?2.4?2.2?1.9?1.7?1.5?1.3?1.2?1.0?K?0.5?0.55?0.6?0.65?0.7?0.75?0.8?0.85?0.9?0.95?1.0

④選取空調(diào)系統(tǒng)的主要功能房間，按照②的計算結(jié)果，以及氣流組織有利原則，最終確定本空調(diào)系統(tǒng)的高效過濾器風口使用系數(shù)K。

步驟4、根據(jù)確定的高效過濾器風口使用系數(shù)，反算空調(diào)系統(tǒng)其他房間送風量G?1.調(diào)整送風口布置；計算房間的回風（排風）量，以及系統(tǒng)的送風量、回風量、新風比和循環(huán)風比例等參數(shù)。

步驟5、按照步驟1的計算方法，復核房間的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)；

計算采用如下方式：

①房間的溫度T：

房間的濕度dn：

房間潔凈度Nn：

Tn—潔凈室溫度

dn—潔凈室濕度

Nn—潔凈室的含塵濃度

Q—潔凈室熱負荷

W—潔凈室濕負荷

S—潔凈室塵負荷

Ts—送風溫度

dn—送風濕度

Ns—送風含塵濃度

G?1—潔凈室實際送風量

V—潔凈室房間體積

②根據(jù)焓濕圖，確定房間的運行溫濕度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

潔凈室的含塵濃度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

步驟6、設(shè)計送風管道、回風管道、排風管道系統(tǒng)，根據(jù)項目的控制要求，各系統(tǒng)在支管處設(shè)置風量調(diào)節(jié)閥。

①送風管道系統(tǒng)，支管處可設(shè)置手動對開多葉調(diào)節(jié)閥。

②回風管道和排風管道，可以根據(jù)潔凈室的壓力控制要求，設(shè)置定風量閥、變風量閥或手動調(diào)節(jié)閥。

步驟7，當潔凈區(qū)設(shè)置多個潔凈空調(diào)系統(tǒng)時，各系統(tǒng)分別按上述步驟1～6進行設(shè)計，使?jié)崈魠^(qū)在項目的生命周期內(nèi)，各個系統(tǒng)實現(xiàn)平衡，并且使每個高效過濾器得到充分利用，避免某些新風比大的空調(diào)系統(tǒng)更換高效過濾器周期短，影響項目的生產(chǎn)和運行。

在設(shè)計時，還應(yīng)注意以下幾點：

1.空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模劃分適當，便于使用系數(shù)的選取,高效風口的使用系數(shù)建議適當取大值（0.8）。

2.在國標風口的基礎(chǔ)上加一級750風量風口，現(xiàn)在市場上已有此標準系列

3.大房間可以多級風口組合滿足設(shè)計風量，風口的使用系數(shù)很容易滿足。

4.小房間由于單位體積的負荷比大，高效過濾風口，可以加大一級選擇風口。加大一級風口后，單個風口上下浮動10%，最大增加為20%，室內(nèi)塵埃濃度、溫度濕度等參數(shù)均在可控范圍內(nèi)。

5.在風管支路設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥或手動調(diào)節(jié)閥即可，用以平衡始煅和末端阻力，由于高效的阻力，支路內(nèi)部風量會自平衡。

6.回風和排風管路各風口支管需設(shè)置調(diào)節(jié)閥控制風量，塵負荷較大的房間根據(jù)房間壓力，及時更換風口初效。

7.平衡設(shè)計分為系統(tǒng)層面和項目層面，系統(tǒng)層面保證單個空調(diào)系統(tǒng)的自平衡，項目層面為潔凈區(qū)的多個空調(diào)系統(tǒng)，項目生命周期的平衡。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。