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高大廠房潔淨室設計
作者:管理员    发布于:2018-12-17 10:13:38    文字:【】【】【
摘要:高大廠房有其固有的特點,一般情況下高大廠房主要在生産的後工序,一般用在大型設備的組裝爲主,對潔淨度要求不高,溫濕度的控制精度要求不高,工藝生産期間設備發熱量不大,人員相對較少

1 高大廠房的特點分析
  (1)高大廠房有其固有的特點,一般情況下高大廠房主要在生産的後工序,一般用在大型設備的組裝爲主,對潔淨度要求不高,溫濕度的控制精度要求不高,工藝生産期間設備發熱量不大,人員相對較少。
  (2)高大廠房通常爲大框架結構,而且經常采用輕型材料,頂板一般不易承受較大荷載。
  (3)塵埃粒子的産生和分布對于高大潔淨廠房,主要汙染源與一般潔淨室不同,除了人和運動設備發塵以外,表面發塵占有很大的比例。按照文獻所提供的數據,人靜止時的發塵量取 105粒/(min·人),人動作時的發塵量按照靜止時的5倍計算,對于普通高度的潔淨室,表面發塵量按8m2地面的表面發塵量相當于一個人靜止時的發塵量進行取值。對于高大潔淨廠房,其下部人員活動區,淨化負荷較大,上部區域淨化負荷較小,同時,由于工程使用特點,爲了安全和考慮到不可預見的塵埃汙染,取適當安全系數是必要的。本工程表面發塵量按照6m2地面的表面發塵量,相當于一個人靜止時的發塵量進行取值。本工程按照每班20人工作計算,人員發塵量僅占總産塵量的20%,而一般潔淨室中人員發塵量占總産塵量的90% 左右。
2 高大廠房潔淨室裝修
   洁净室装修一般包括洁净室地面、墙板、吊顶、及配套的空调、照明、消防、给排水等与洁净室相关的内容,根据要求,洁净厂房的建筑围护结构和室内装修,应选用气密性良好,且在温度和湿度变化时变形小的材料。洁净室内墙壁和顶棚的装修应符合下列要求:(1)洁净室内墙壁和顶棚的表面应平整、光滑、不起尘、避免眩光、便于除尘,并应减少凹凸面。(2)洁净室不宜采用砌筑墙抹灰墙面,当必须采用时宜干燥作业,抹灰应采用高级抹灰标准。墙面抹灰后应刷涂料面层,并应选用难燃、不开裂、耐清洗、表面光滑、不易吸水变质发霉的涂料。这样一般情况下洁净室装修主要选择比较好的彩涂金属壁板作为内装修材料。但是对于高大空间厂房来说,因层高比较高,对金属壁板隔墙的安装比较困难,强度差,造价高,不能承重等问题。本工程分析了高大厂房洁净室产尘的特点及房间洁净度的要求,没有采用常规的金属壁板的内装修做法,在原有土建墙体上打磨进行环氧涂层,整个空间不设吊顶,增加使用空间。
3 高大潔淨廠房的氣流組織
   按照文献对于高大洁净厂房,采用洁净分层空调系统可以使系统的总送风量大为减少。风量减少了,要得到较好的洁净空调效果,采用合理的气流组织就显得尤为重要,既要保证送风和回风系统的均匀性,减少洁净工作区的涡流和气流回旋,又要增强送风气流的扩散特性,充分发挥送风气流的稀释作用。在万级或十万级洁净度要求的高大洁净厂房中,可以引用舒适性空调高大空间的设计理念,如机场、展馆等大空间使用喷口的方式。采用喷口,侧面送风,气流可以扩散较长的距离,喷口送风是依靠喷口吹出的高速射流实现送风的方式,主要实用于高大厂房或者层高很高的公共建筑空间的空气调节场所。喷口采用侧送风,将喷口与回风口布置在同一侧,空气以较高的速度、较大的风量集中由设置在空间上的若干个喷口射出,射流行至一定路程后折回,使整个空调区处于回流区,然后有设在下部的回风口抽走返回空调机组。其特点是,送风速度高、射程远。射流带动室内空气进行强烈混合,速度逐渐衰减,并在室内形成大的回旋气流,从而使空调区获得较均匀的温度场和速度场。
4 工程設計實例
   某高大洁净厂房(长 40 m、宽 30 m、高 12m),要求 5 m 以下为洁净工作区,净化等级为静态万级,动态十万级,温度tn= 22℃±3℃,相对湿度 fn= 30%~60%。

4.1 氣流組織和換氣次數的確定
   针对该高大洁净厂房的使用特点,宽超过30m,不设吊顶,常规的洁净厂房的送风方式很难满足使用要求,采用喷口分层送风的方式来保证洁净工作区(5 m 以下)的温湿度和洁净度。在侧墙上均匀布置了对吹的喷口送风口装置,在厂房侧墙下部距地面0.25 m 高度附近均匀布置了带阻尼层的回风口装置,构成了工作区在喷口回流、集中侧下回的气流组织形式。同时,为了使5 m以上非洁净工作区的空气从洁净度和温湿度上不形成死区,减少顶棚室外冷、热辐射对工作区的影响,又能把上部吊车工作中产生的尘埃粒子及时排走,并充分利用扩散到5 m以上的洁净空气,在非洁净空调区布置了一排小型的带状回风口,形成了一个小的循环回风系统,可以大大减轻上部非洁净区域对下部洁净工作区的污染。本工程根据洁净度等级和污染物散发量,对6 m以下的洁净空调区采用了16 h-1的换气次数,对上部非洁净区域采用适量的排风,小于4 h-1的换气次数,实际上整个厂房的平均换气次数为 10 h-1。这样,同全室进行洁净空调相比,洁净分层喷口送风方式不仅较好地保证了洁净空调区的换气次数,满足大跨度厂房的气流组织,而且大大节省了系统的风量、冷量和风机动力。
4.2 側送噴口送風的計算
4.2.1 送风温差 ? ts
   洁净空调所需要的换气次数比一般空调大得多,于是充分利用洁净空调的大风量,减小送风气流的送风温差,不仅能够节省设备容量和运行费用,而且使其更有利于保证洁净空调区的空调精度。本工程计算出的送风温差为 ? ts= 6℃。
4.2.2 射流計算
   洁净厂房跨度比较大,宽为 30 m,需要保证中间区域搭接要求,又保证工艺工作区在射流的回风区,同时要考虑噪音的要求,本工程送风速度v0= 5 m/s,喷口安装高度为 6 m,气流以水平方向从喷口送出( = 00)。本工程对喷口送风气流进行了计算,喷口直径取0.36 m,根据文献[3]计算阿基米德数为0.0035,喷口的送风速度为4.8 m/s,末端的轴心速度为 0.8 m/s,平均速度为 0.4 m/s,回流的平均速度小于 0.40 m/s,满足工艺使用要求。
   由于送风气流的风量大、送风温差小,几乎与等温射流无异,所以射流长度容易保证,根据阿基米德数可以计算出相对射程 x/ds = 37 m,能够满足对侧送气流 15 m 搭接的要求。
4.3 空調工況處理
   针对洁净室设计中送风量大、送风温差小的特点,充分利用回风,在夏季空调处理方式上取消一次回风,采用最大比例的二次回风,只对新风进行一次性处理然后与大量的二次回风混合,从而取消了再加热,减少了设备的容量和运行能耗。
4.4 工程實測結果
   本工程竣工后,进行了全面的工程测试,整个厂房共设置了20 个水平方向和垂直方向的测点。在静态情况下对洁净厂房的速度场、温度场、洁净度、噪声等进行了测试,实测效果比较好。在设计工况下的实测结果:
   送风口处气流的平均速度为 3.0 m/s~4.3 m/s,两股对吹气流搭接处(即射流末端)风速为 0.30m/s ~ 0.45 m/s。洁净工作区的换气次数保证在 15h-1,测得其洁净度在万级以内,较好地满足了设计要求。
   室内A 声级噪声在回风口处为 56 dB,其他工作区均在 54dB 以下。
5 結論
5.1 對于要求不是很高的高大潔淨廠房,可以采用簡化裝修的做法來實現,既可以滿足使用要求,又能滿足潔淨度的要求。
5.2 對于只要求某一高度以下區域潔淨度級別爲萬級或十萬級的高大廠房,采用潔淨分層空調噴口的送風方式是一種比較經濟實用和行之有效的方式。
5.3 對于這種類型的高大空間潔淨廠房,在上部非潔淨工作區設置一排帶狀回風口,排走吊車軌附近産生的塵埃,減少頂棚室外冷、熱輻射對工作區的影響,可以較好地保證工作區潔淨度及溫濕度。
5.4 高大洁净厂房的高度是一般洁净室的 4 倍以上,在正常产尘量的情况下,应该说单位空间净化负荷远远低于一般低矮洁净室,因此,从这个角度分析,换气次数的确定,完全可以低于国标GB 73-84 推荐的净化级别的房间换气次数。研究分析表明,对于高大洁净厂房因洁净区的高度不同,换气次数也不同,一般可取国标推荐的换气次数的30%~80%即可满足净化要求。

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