1?電子元器件凈化車間的負(fù)壓分析

1.1?凈化系統(tǒng)概述

該凈化空調(diào)系統(tǒng)用于滿足某幢生產(chǎn)大樓4?層和5?層凈化間的電子元器件生產(chǎn)工藝的要求，系統(tǒng)采用了并聯(lián)送回風(fēng)的方式。由于凈化間必須滿足消防防火規(guī)范的要求，因此，在?4?層和?5?層送回風(fēng)支路均裝設(shè)有電動(dòng)防火閥。為了更好對(duì)系統(tǒng)總送風(fēng)量進(jìn)行控制，在送風(fēng)總管裝設(shè)有送風(fēng)壓力傳感器，并將壓力信號(hào)反饋給控制送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器，以調(diào)控風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)總量調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)為?4?層送風(fēng)量?20500 m3/h，排風(fēng)量?2250 m3/h；5層送風(fēng)量?13500 m3/h，排風(fēng)量?1900 m3/h。原理示意圖如圖?1?所示。

1.2?凈化系統(tǒng)故障現(xiàn)象

某天，據(jù)?5?層的用戶反應(yīng)，在凈化間內(nèi)突然集體感到頭暈、胸悶，且無法緊急推開安全門。相關(guān)人員立即進(jìn)行了系統(tǒng)停機(jī)處理，用戶便能推開安全門，緊急撤離凈化間。當(dāng)推開安全門時(shí)，能強(qiáng)烈感受到室外氣流流向凈化間。

1.3?凈化系統(tǒng)故障分析

根據(jù)事件發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象分析可知，該事件為?5層凈化間內(nèi)產(chǎn)生了負(fù)壓所致。

由圖?1，將該系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)研究對(duì)象，從系統(tǒng)風(fēng)量的平衡關(guān)系分析可知，5?層形成負(fù)壓的原因有?3?種情況：

1）4?層回風(fēng)防火閥關(guān)閉

2）5?層送風(fēng)防火閥關(guān)閉

3?）新風(fēng)濾網(wǎng)堵塞事后，經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)?4?層回風(fēng)防火閥關(guān)閉。打開4?層回風(fēng)防火閥，重新啟動(dòng)凈化空調(diào)機(jī)組，系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。下面就4?層回風(fēng)防火閥關(guān)閉引起?5?層產(chǎn)生負(fù)壓做出如下定性分析。

1.3.1?凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量平衡關(guān)系?（圖?1）

qin-1= qs1-1+ qs2-1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

同時(shí)，?qin-1= qout-1+ qx-1?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

而?qout-1= qh1-1+ qh2-1?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（3）

所以，?qs1-1+ qs2-1= qh1-1+ qh2-1+ qx-1 ? ? ?（4）

即，（qs1-1- qh1-1）+（qs2-1- qh2-1）＝?qx-1（5）

系統(tǒng)維持正壓是因?yàn)椋??層排風(fēng)量?qp1-1= qs1-1- qh1-1＞?0?維持正壓。

5?層排風(fēng)量?qp2-1= qs2-1- qh2-1＞?0?維持正壓。

可知，?qp1-1+ qp2-1= qx-1?（6）

由上可知，系統(tǒng)正壓排風(fēng)量?=?系統(tǒng)新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量。即系統(tǒng)的排出風(fēng)量等于系統(tǒng)的新風(fēng)補(bǔ)充風(fēng)量。此時(shí)，凈化間與室外維持正壓差。1.3.2 4層回風(fēng)防火閥關(guān)閉時(shí)的風(fēng)量平衡關(guān)系（圖2)

此種情況下，假定系統(tǒng)各支路送風(fēng)量與正常運(yùn)行情況下的送風(fēng)量相等，新風(fēng)量不變

排風(fēng)量：qp-2＝（qs1-2-0）+（qs2-2-qh2-2）（7）

顯然，此時(shí)的排風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常情況下的排風(fēng)量。此時(shí)，排風(fēng)量?qp-2≥新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量?qx-2。因此，系統(tǒng)要達(dá)到平衡，則只有降低排風(fēng)量，即增大5?層回風(fēng)量（qout_2=qh2-2）和增大新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量?qx-2。

當(dāng)?qh2-2增大到>qs2-2時(shí)（即此時(shí)?qs2-2-qh2-2＜?0），5層回風(fēng)風(fēng)量大于送風(fēng)風(fēng)量時(shí)，5?層凈化間則產(chǎn)生了負(fù)壓。因?yàn)?，此時(shí)4層凈化間只有送風(fēng)，沒有回風(fēng)，即排風(fēng)風(fēng)量一直>0，故?4?層凈化間一直維持正壓，且正壓值較正常運(yùn)行情況下有所增大。

1.3.3?從管路系統(tǒng)阻力變化分析4層回風(fēng)防火閥關(guān)閉時(shí)5?層凈化間產(chǎn)生負(fù)壓的原因

△P01= P0?P1= S01×?qx-22（8）

因?P0＝?0，故?P1= -S01×?qx-22（9）

△P21= P2?P1= S21×?qh2-2（10）

綜合公式?1-8~1-10，即得：P2= – S01×?qx-22+ S21×?qh2-22（11）

P2=?△?P21-?△?P01（12）

式中：△?P01為室外與混合點(diǎn)?1?處的壓差；△?P21為室內(nèi)回風(fēng)口?2?處與混合點(diǎn)?1?處的壓差；P0、P1、P2分別為相應(yīng)點(diǎn)處的壓力；S01為0點(diǎn)到1點(diǎn)管段的阻抗；S21為?2?點(diǎn)到?1?點(diǎn)管段的阻抗。

由式（1-12）可知，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)（P2為正），此時(shí)△?P21＞△?P01；當(dāng)系統(tǒng)非正常運(yùn)行時(shí)（如，4?層回風(fēng)閥關(guān)閉時(shí)，P2為負(fù)），此時(shí)△P21＜△?P01。由式（1-11）分析，我們可認(rèn)為系統(tǒng)正常與非正常運(yùn)行時(shí)，其阻抗基本不變。而造成因?4?層回風(fēng)閥關(guān)閉，5?層為負(fù)壓（P2為負(fù)）的原因是因?yàn)樾嘛L(fēng)風(fēng)量增大，而系統(tǒng)回風(fēng)風(fēng)量較正常有所減少造成。

同理，5?層送風(fēng)防火閥關(guān)閉，新風(fēng)濾網(wǎng)堵塞形成負(fù)壓的原因也可同上分析之。

2?解決措施

將回風(fēng)防火閥與凈化空調(diào)主機(jī)聯(lián)動(dòng)，回風(fēng)防火閥關(guān)閉時(shí)，凈化空調(diào)主機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，為確保系統(tǒng)更加安全。分別在?4?層、5?層凈化間內(nèi)安裝壓差開關(guān)及報(bào)警器，當(dāng)壓差開關(guān)所測(cè)壓差達(dá)到設(shè)定報(bào)警值時(shí)，聯(lián)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警，以使得凈化間內(nèi)人員及時(shí)做出按動(dòng)急停按鈕，停止凈化空調(diào)主機(jī)。經(jīng)改造后，系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

3?結(jié)語

從上述個(gè)案情況，我們可以知道，凈化空調(diào)系統(tǒng)由于管路系統(tǒng)中某一閥件的故障，可能會(huì)造成部分凈化區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，而對(duì)于相對(duì)密閉的凈化區(qū)域而言，這種負(fù)壓不僅會(huì)對(duì)凈化區(qū)域的產(chǎn)品造成嚴(yán)重不良后果，甚至還會(huì)威脅到凈化區(qū)域人員生命安全。由本個(gè)案推而廣之，當(dāng)一套凈化空調(diào)主機(jī)同時(shí)滿足物理隔斷的不同的凈化區(qū)域使用時(shí)，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到送、回風(fēng)支路上的閥門關(guān)閉時(shí)，對(duì)相應(yīng)的凈化區(qū)域產(chǎn)生的負(fù)壓影響