一种应用于医药洁净室空调系统的自平衡设计方法

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2022年12月01日  点击数:239
一种应用于医药洁净室空调系统的自平衡设计方法

技术领域

本发明涉及医药车间生产建设领域,尤其涉及一种应用于医药洁净室空调系统的自平衡设计方法。

背景技术

医药生产车间的洁净空调通过初效过滤、中效过滤、高效过滤给受控空间送风,控制空间的尘埃粒子浓度。初始条件下,空调系统按照设计工况运行,随着时间的延长,高效过滤器送风口集尘增加,与设计风量小的高效过滤器送风口相比较,风量大的过高效过滤器送风口集尘更多,阻力增加更大,通过的风量下降,另一个过滤器的风量增加,直至运行至第二个工况。这时候会使各房间之间的压差发生逆向变化,引起风向倒流或逆流,给需要高洁净度的房间造成污染(如图1和图2所示)。

现有技术中设计指南指出解决的方案有三种:1.定期更换高效过滤器。2.采用定风量阀控制的形式。3.安装第二级高效过滤器。这三种方法均导致较高的运行费用和维护费用,并且建设成本增加。另外由于阀门的机械特性及阀门在系统中阻力占比,系统的调节性能不好。

发明内容

针对上述问题,本发明公开一种应用于医药洁净室空调系统的自平衡设计方法,该方法的系统初始投资小,便于调试,长期运行稳定,并且是越用越稳定,所有的送风口可充分使用至终阻力,降低生命周期成本。

一种应用于医药生产洁净室的空调系统的平衡设计方法,包括如下步骤:

步骤1、根据房间所需的温度、湿度、洁净度参数,初算各个房间送风量并将各个房间的送风量相加得到系统送风量;

步骤2、初次布置每个房间的送风口;

步骤3、分析空调系统,确定本系统高效过滤器风口使用系数;

步骤4、根据确定的高效过滤器风口使用系数,反算房间送风量,调整送风口布置;

步骤5、复核房间的温度、湿度、洁净度参数;

步骤6、设计送风管道、回风管道、排风管道系统,根据项目的控制要求,各系统在支管处设置风量调节阀。

步骤7、当洁净区设置多个洁净空调系统时,各系统分别按上述步骤设计,使洁净区在项目的生命周期内,各个系统实现平衡。

优选的,所述步骤1中,洁净室的送风量应取下列各项计算所得的最大值。

(一)维持洁净度级别所需的送风量。

(二)根据室内热湿负荷计算确定的送风量。

①保证房间洁净度等级的送风量:

利用如下公式计算维持洁净度级别所需的送风量;

②根据热湿负荷计算的送风量;

首先计算冷负荷Q与湿负荷W,计算热湿比 

室内状态点的 由室内设计温湿度确定, 送风状态点 由 线与送风温差确定, 为空气密度,房间送风量:

房间送风量的确定应取上述两项的较大值,洁净空调系统的送风量为各房间送风量之和;

③计算各个房间的回风量、排风量,系统的回风量和排风量,计算系统的循环风比例:

s=系统回风量/系统送风量;

优选的,所述步骤2中每个房间高效过滤器送风口的布置,需结合房间的功能、形状、高度因素。

优选的,所述步骤3中高效过滤器风口的使用系数,计算采用如下方式:

①计算高效过滤器风口的使用时间:

式中: —大气含尘浓度(mg/m 3);

—循环风比例;

—高效过滤器效率;

0—高效过滤器容尘量;

0—高效过滤器额定风量;

t—高效过滤器每天的使用时间

—回风浓度;

—高效过滤器前的新风通路上的过滤器计重效率;

—高效过滤器前的回风通路上的过滤器计重效率;

②根据项目确定的生命周期 ,计算洁净空调系统的周期比:

洁净空调系统的周期比=项目生命周期/计算高效(过滤器)风口的使用时间

即: 

③确定高效过滤器风口的使用系数:

高效过滤器风口的使用系数=风口设计风量/风口额定风量,

即: 

当K<1时,高效过滤器风口的阻力达到K=1时的终阻力,所需的时间 

由上式得:

—高效过滤器风口的设计风量

—高效过滤器风口的额定风

项目生命周期

计算高效过滤器风口的使用时间

根据上式制表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选取空调系统的主要功能房间,按照②的计算结果,以及气流组织有利原则,最终确定本空调系统的高效过滤器风口使用系数K。

优选的,所述步骤4,根据确定的高效过滤器风口使用系数,反算空调系统其他房间送风量G 1.调整送风口布置;计算房间的回风排风量,以及系统的送风量、回风量、新风比和循环风比例等参数。

优选的,所述步骤5,根据反算的房间风量,复核房间的参数(Tn,dn),计算采用如下方式:

①房间的温度T:

房间的湿度dn:

房间洁净度Nn:

Tn—洁净室温度

dn—洁净室湿度

Nn—洁净室的含尘浓度

Q—洁净室热负荷

W—洁净室湿负荷

S—洁净室尘负荷

Ts—送风温度

dn—送风湿度

Ns—送风含尘浓度

1—洁净室实际送风量

V—洁净室房间体积

②根据焓湿图,确定房间的运行温湿度在规范要求范围内;确定洁净室的含尘浓度在规范要求范围内。

优选的,所述步骤6中,送风量调节阀的设置如下:

①送风管道系统,支管处可设置手动对开多叶调节阀。

②回风管道和排风管道,可以根据洁净室的压力控制要求,设置定风量阀、变风量阀或手动调节阀。

本发明的有益效果:

本发明的系统初投资小,便于调试,长期运行稳定,并且是越用越稳定,所有的送风口可充分使用至终阻力,降低生命周期成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明背景技术中初始状态房间气压状态图;

图2是本发明背景技术中运行到第二工况时房间气压状态图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“内”、“外”、“左”、“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开一种应用于医药洁净室的空调系统自平衡设计方法,该设计方法包括如下设计步骤:

步骤1、根据房间所需的温度、湿度、洁净度参数,初算各个房间送风量并将各个房间的送风量相加得到系统风量;

洁净室的送风量应取下列各项计算所得的最大值。

(一)维持洁净度级别所需的送风量。

(二)根据室内热湿负荷计算确定的送风量。

①保证房间洁净度等级的送风量:

利用如下公式计算维持洁净度级别所需的送风量;

G=nV(m 3/h)

②根据热湿负荷计算的送风量;

首先计算冷负荷Q与湿负荷W,计算热湿比ξ=Q/W

室内状态点的i N由室内设计温湿度确定,送风状态点i O由ξ线与送风 温差确定,ρ为空气密度,房间送风量:

房间送风量的确定应取上述两项的较大值,洁净空调系统的送风量为各房间送风量之和。

③计算各个房间的回风量、排风量,系统的回风量和排风量,计算系统的循环风比例:

s=系统回风量/系统送风量

步骤2、初次布置每个房间的送风口;

根据各个房间的送风量的计算,结合房间的功能、形状、高度等因素,初步设置送风口。

步骤3、系统分析,确定高效过滤器风口的使用系数;

该步计算采用如下方式:

①计算高效(过滤器)风口的使用时间:

式中: —大气含尘浓度(mg/m 3

—循环风比例;

—高效过滤器效率;

0—高效过滤器容尘量;

0—高效过滤器额定风量;

t—高效过滤器每天的使用时间

—回风浓度;

—高效过滤器前的新风通路上的过滤器计重效率;

—高效过滤器前的回风通路上的过滤器计重效率;

②根据项目确定的生命周期 ,计算洁净空调系统的周期比:

洁净空调系统的周期比=项目生命周期/计算高效(过滤器)风口的使用时间:

即: 

③确定高效过滤器风口的使用系数:

高效过滤器风口的使用系数=风口设计风量/风口额定风量,

即: 

当K<1时,高效过滤器风口的阻力达到K=1时的终阻力,所需的时间 

由上式得:

式中: —高效过滤器风口的设计风量

—高效过滤器风口的额定风

项目生命周期

计算高效过滤器风口的使用时间

根据上式制表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选取空调系统的主要功能房间,按照②的计算结果,以及气流组织有利原则,最终确定本空调系统的高效过滤器风口使用系数K。

步骤4、根据确定的高效过滤器风口使用系数,反算空调系统其他房间送风量G 1.调整送风口布置;计算房间的回风(排风)量,以及系统的送风量、回风量、新风比和循环风比例等参数。

步骤5、按照步骤1的计算方法,复核房间的温度、湿度、洁净度参数;

计算采用如下方式:

①房间的温度T:

房间的湿度dn:

房间洁净度Nn:

Tn—洁净室温度

dn—洁净室湿度

Nn—洁净室的含尘浓度

Q—洁净室热负荷

W—洁净室湿负荷

S—洁净室尘负荷

Ts—送风温度

dn—送风湿度

Ns—送风含尘浓度

1—洁净室实际送风量

V—洁净室房间体积

②根据焓湿图,确定房间的运行温湿度在规范要求范围内。

洁净室的含尘浓度在规范要求范围内。

步骤6、设计送风管道、回风管道、排风管道系统,根据项目的控制要求,各系统在支管处设置风量调节阀。

①送风管道系统,支管处可设置手动对开多叶调节阀。

②回风管道和排风管道,可以根据洁净室的压力控制要求,设置定风量阀、变风量阀或手动调节阀。

步骤7,当洁净区设置多个洁净空调系统时,各系统分别按上述步骤1~6进行设计,使洁净区在项目的生命周期内,各个系统实现平衡,并且使每个高效过滤器得到充分利用,避免某些新风比大的空调系统更换高效过滤器周期短,影响项目的生产和运行。

在设计时,还应注意以下几点:

1.空调系统规模划分适当,便于使用系数的选取,高效风口的使用系数建议适当取大值(0.8)。

2.在国标风口的基础上加一级750风量风口,现在市场上已有此标准系列

3.大房间可以多级风口组合满足设计风量,风口的使用系数很容易满足。

4.小房间由于单位体积的负荷比大,高效过滤风口,可以加大一级选择风口。加大一级风口后,单个风口上下浮动10%,最大增加为20%,室内尘埃浓度、温度湿度等参数均在可控范围内。

5.在风管支路设置电动调节阀或手动调节阀即可,用以平衡始煅和末端阻力,由于高效的阻力,支路内部风量会自平衡。

6.回风和排风管路各风口支管需设置调节阀控制风量,尘负荷较大的房间根据房间压力,及时更换风口初效。

7.平衡设计分为系统层面和项目层面,系统层面保证单个空调系统的自平衡,项目层面为洁净区的多个空调系统,项目生命周期的平衡。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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