无尘厂房空调设计方案

1 无尘厂房空调设计方案 第一章 工程概况及原始资料 工程概况 本设计是 *净化空调设计 ,主要内容包括了二层车间的厂房、舒适区、百级、万级车间的洁净空调系统设计。 此建筑的状况为： 整个建筑有二层，其中地上一层为设备机房及辅助性房间，第二层为此次设计的重点，为冻干粉针剂生产车间；层高均为 4 m。 1、建筑面积：一层 967.3 二层 1578.4 2541.7 、空调面积：百级净化 80万级 800 ，其余为舒适区； 另 外，由于该医药企业，一层的冷库、水及污水处理站及制冷站由给排水与制冷专业负责设计，故本专业仅负责空调风系统的设计工作并向其提供设计参数及所需水量与制冷量，由其负责相关的设计安装工作。 计依据 1、洁净厂房设计规范（ 药品生产质量管理规范（ 采暖通风与空气调节设计规范（ 2、厂方所提供的资料及建筑作业图。 3、基本气象参数 : 2 室外计算参数 : （ 1）地理位置 : 湖南长沙麓谷高新技术开发区 （ 2）台站位置 : 北纬 28 东经 拔 1111.1 m （ 3）大气参数 : 大气压 冬季 775.1 采用最冷三个月各月平均大气压力平均值 夏季 773.5 采用最热三个月各月平均大气压力平均 室外计算干球温度： 冬季空调计算温度 采用历年平均不保证 1夏季 采用历年平均不保证 50空调室外湿球温度 采用历年平均不保证 50室外计算相对湿度： 冬季 48 % 采用历年累年最 冷月平均相对湿度 夏季 56 % 采用历年累年最热月平均相对湿度 室外平均风速：冬季 4.3 m/s 夏季 1.9 m/s 4、室内空调房间设计要求： 序号 房间 夏季 冬季 洁净级别 温度 相对湿度 % 平均速度 m/s 温度 相对湿度 % 平均速度 m/s 1 百级 24 45 65 0 45 65 万级 24 45 65 20 45 65 3 10万级 24 45 65 20 45 65 4 舒适 24 45 65 20 45 65 室内 温度：冬季 20 1 夏季 24 1 相对湿度：冬、夏均为 55 10% 噪声要求： 70 风量：辅助区不送新风；洁净车间为人均 40 m/h 由于洁净厂房内时刻要求保持室内正压状态，即室内压力高于室外，不会有冷风渗透入室内，且建筑为高密闭性生产车间（外窗为双层玻璃钢窗）故计算过程中，不考虑冷风渗透造成的能量损失。 3 第二章 负 荷 计 算 冷负荷 主要计算公式 : 1、人体冷负荷 : 由显热散热造成的冷负荷 = 群集系数 * 计算时刻空调房间的总人数 * 一 名成年男子小时的显热散热量 * 人体显热散热量的冷负荷系数 由潜热散热造成的冷负荷 = 群集系数 * 计算时刻空调房间的总人数 * 一名成年男子小时的潜热散热量 * 人体潜热散热量的冷负荷系数 2、人体湿负荷 : 湿负荷 = 群集系数 * 空调房间人数 * 一名成年男子小时散湿量 3、灯光冷负荷 : 白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯的冷负荷 = 1000 * 同时使用系数 * 照明设备的安装功率 * 照明散热的冷负荷系数 镇流器装在空调房间内的荧光灯的冷负荷 = 1200 * 同时使用系数 * 照明设备的安装功率 * 照明散热的冷负荷系数 暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯的冷负荷 = 1000 * 反射通风系数 * 照明设备的安装功率 * 照明散热的冷负荷系数 其它冷负荷 = 1000 * 照明实际散热量 * 照明散热量的冷负荷系数 4 4、设备冷负荷 : 电热设备冷负荷 = 1000 * 同时使用系数 * 利用系数 * 小时平均实耗功率与设计最大功率之比 * 通风保温系数 * 设备安装总功率 * 设备器具散热的冷负荷系数 电动机和工艺设备均在空调房间内的冷 负荷 = 1000 * 同时使用系数 * 输入功率系数 * 设备安装总功率 * 设备器具散热的冷负荷系数 只有电动机在空调房间内的冷负荷 = 1000 * 同时使用系数 * 输入功率系数 * 设备安装总功率 * ( 1 - 电动机效率 ) * 设备器具散热的冷负荷系数 只有工艺设备在空调房间的冷负荷 = 1000 * 同时使用系数 * 输入功率系数 * 设备安装总功率 * 电动机效率 * 设备器具散热的冷负荷系数 其它冷负荷 = 1000 * 设备散热量 * 设备散热量的冷负荷系数 5、新风冷负荷 : 新风全冷负荷 新风量 * ( (m3) - 夏季室外计算参数下的焓值 (kJ/- 室内空气的焓值 (kJ/6、新风湿负荷 : 新风湿负荷 新风量 * ( *kg/h) 其中 : - 夏季空调室外计算参数时 的含湿量 (g/- 室内空气的含湿量 (g/7、渗透冷负荷 : 计算方法同新风冷负荷 8、渗透湿负荷 : 计算方法同新风湿负荷 5 9、外墙和屋面冷负荷 : 冷负荷 F * K( ( * 其中 : F 墙或屋面的面积 K 墙或屋面的传热系数 负荷计算温度的逐时值 度的地点修正值 , 单位 :度 温度的由于外表面放热系数不同引起的温度修正系数 , 无因次 内设计温度 10、外窗和天窗冷负荷 : 该冷负荷可分为三部分 : 直射冷负荷 , 散射冷负荷 , 传热冷负荷 直射冷负荷 中 :- 窗玻璃的直射面积 - 窗玻璃的综合遮挡系数 - 日射得热因数的最大值 - 冷负荷系数 散射冷负荷 中 :- 窗玻璃的散射面积 传热冷负荷 F * K( - 11、内围护结构冷负荷 : 冷负荷 F * K * 中 - 邻室温差 6 各区的冷负荷详细计算结果如以下各表所示： 百级空调负荷计算表 算时刻 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 266房间 冷负荷 屋面 计算温度 算温差 热系数 积 负荷 体显热负荷 体潜热负荷 负荷 其它冷负荷 体湿负荷 风湿负荷 计 冷负荷小计（ W） 风冷负荷（ W） 负荷（ W）（含） 负荷小计（含） 大冷负荷出现在 : 16:00点钟； 面积： 47 标： 2 最大湿负荷出现在 : 8:00点钟 ; kg/h 面积： 47 标： h 267房间 冷负荷 屋面 计算温度、温差及传热系数都与 266房间相同 面积 负荷 它冷负荷 负荷小计（ W） 大冷负荷出现在 : 8:00点钟； 面积： 标： 、温差及传热系 数都与 266房间相同 面积 负荷 它冷负荷 负荷小计（ W） 大冷负荷出现在 : 8:00点钟； 面积： 指标： 、温差及传热系数都与 266房间相同 面积 负 荷 计 其它冷负荷 负荷小计（ W） 大冷负荷出现在 : 8:00点钟； 面积： 指标： （ W） 风冷负荷（ W） 负荷（ W）（含） 负荷（ kg/h ） 风湿负荷（ kg/h ） 负荷（ kg/h ）（含） 大冷负荷为 6:00 面积 冷负荷指标： ；为 : kg/h 湿负荷指标： h 注： 1、（ 含 ）代表为 含新风 8 鉴于冷负荷的计算量比较大，在此不再一一将各房间的详细计算结果给予列出，而是以简表将各房间的总负荷情况简要列出，以供参考查询用，如须详细计算列表，可另行索取： 万级空调负荷计算表 表 15房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 216房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 217房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： 面积： 冷负荷指标： ： h 224房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 221房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 225房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 226房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 227房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 228房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 230房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： ： h 232房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 9 234房间 最大冷负荷 : 面积： ： h 241房间 最大冷负荷 : 面积： 负荷指标： ： h 242房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 249房间 最大冷负荷 : 面积： 负荷指标： ： h 250房间 最大冷负荷 : 面积： 负荷指标 ： ： h 252房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 253房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 256房间 最大冷负荷 : 面积： ： h 258房间 最大冷负荷 : 面积： 冷负荷指标： ： h 263房间 最大冷负荷 : 面积： 负荷指标： ： h 总计 冷负荷总计（ W） 风冷负荷（ W） 负荷（ W）（含） 负荷总计（ kg/h ） 风湿负 荷（ kg/h ） 负荷（ kg/h ）（含） 大冷负荷出现在 : 8:00点钟；最大冷负荷 : 面积： 负荷指标： ；最大湿负荷 : kg/h 面积： 负荷指标： h 10 舒适区空调负荷计算表 01走廊 最 大冷负荷 14:00点钟 面积： 108 负荷指标： ： 108 负荷指标： ： 13.5 负荷指标： ： 13.5 h 206房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积： 13.5 冷负荷指标： ： h 207房间 最大冷负荷 1 12:00点钟 面积： 冷负荷指标： ： h 209房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积 冷负荷指标： ： h 208房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积： 7.5 冷负荷指标： ： h 211房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积： 冷负荷指标： ： h 210房间 最大冷负荷 出现在 : 8:00点钟 面积： 冷负荷指标： ： 冷负荷指标： ： h 213房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积： 冷负荷指标： ： h 239房间 最大冷负荷 出现在 :10:00点钟 面积： 冷负荷指标： ： h 240房间 最大冷负荷 出现在 : 16:00点钟 面积： 5.4 冷负荷指标： ： h 总 计 总计 冷负荷（ W） 湿负荷（ kg/h） 最大冷负荷 14:00点钟 面积： 冷负荷指标： 40 W/大湿负荷 2.0 kg/ 8:00点钟 湿负荷指标： h 11 热负荷 主要计算公式 : 1、 过围护结构 温差传热量作用下的基本耗热量 : K * F * ( * a - 通过供暖房间某一面围护结构温差传热量(或称为基本耗热量 ), W; K 面围护物的传热系数 , W/ ; F 面围护物的散热面积 , - 室内空气计算温度 , ; - 室外供暖计算温度 , ; a 差修正系数 . 注 :对于内门、内墙 、内窗 ,如果提供了邻室温差 ,则基本耗热量计算公式如下 : K * F * 邻室温差 其符号意义同上 2、附加耗热量 : (1 + f) * ( 1 + + x 加耗热量 - 朝向附加率 (或称朝向修正系数 ) f 力附加率 (或称风力 修正系数 ) 度附加 x 门附加 12 13 14 15 由于该地区处于高海拔的青海省 ,夏季室内外温差为 ,而冬季为 35 ,不同于标准大气压下的设计工况 ,考虑到以下因素： 1、舒适区人员少，停留时间短，且对空气品质要求低可以不供新风； 2、洁净厂房对温湿精度要求较高，室内热源散热量大且冬夏散热量稳定 ,另外洁净系统风量特别大 ,为减少室内因工况条件变化而增加空调机组的要求 及投资成本； 故设计方案定为周围辅助区域采用风机盘管提供冷热量来维护室内的温湿度 ,而由以上舒适区的冷热负荷计算可看出 ,冬季热负荷远远大于夏季的冷负荷 ,故以冬季热负荷来选空调设备；而这样处理洁净区域的冬夏季的负荷变化不大则可以夏季为主。 16 第三章 空调方案的确定和经济技术分析 调系统 根据设计要求和建筑物的特点，及其所起的作用，选用了两种系统，一种是全水系统，一种是全空气系统。 本建筑物的二层为制药厂洁净生产车间，其中生产车间周围为辅助性房间，人员密度小，停留时间短，空气要 求质量不高，所以，全水系统就可以较好的满足要求；其内区为洁净度要求较高的万级和百级生产车间，由于外区采用风机盘管冬夏季冷、热负荷进行处理，没有户间传热，则车间负荷主要的为工艺设备散热造成的，内部的热、湿负荷变化较小，对洁净度要求高需求风量大，故万级区采用一次回风系统对空气进行处理，百级区采用一次回风 中文称作“风机过滤器单元”）系统。 根据药厂生产特点 ,空调方式采用集中式空调系统 ,空气处理设备采用组合式空调箱。净化区空调系统的空气经组合空调箱的初、中效过滤 及表冷、加热、加湿处理后经设置于送风系统的末端的高效过滤器送风口进入生产区。在新风入口管段上设有电动密闭阀 ,并与风机联锁 ,风机开启时打开 ,停止时关闭。 统单双风机的设计与选择 由于医药工业洁净厂房的特殊性 ,净化空调系统的送、回风管道比较复杂，而且空调服务半径较大，管路较长，因此局部和系统阻力较大。为避免采用一台高风压风机，在系统运行过程中产生较大的噪声和振动，设计中大风量的万级洁净系统采用双风机系统，以降低噪声和振动，同时，可降低送风机的压头和转速。 于净化空调系统三种形式的比较与选 取 1、综合比较 17 18 a、二次回风空调系统 在这种空调系统形式中，室内回风全部回至空调机房内，一次回风和新风混合后，经初效过滤、冷却（夏季工况）或加热（冬季工况）处理后与二次回风混合，再经再热、加湿、风机加压、中效过滤后送至净化房间吊顶静压箱，经高效过滤器送到室内。空气处理均在空调机房内完成，要满足不同净化级别和不同温湿度要求的场合，系统简单，运行和维护管理都方便；由于系统风量随净化级别提高而增大，这种形式所需空调机房面积较大，庞大的送回风管也难以布置，因此目前净化级别较高而且面积较大的系统较少采用。 b、新风单独处理 +风机高效送风口） +干冷却盘管： 新风在空调机房内集中处理，新风经初效过滤、冷却（夏季）或加热（冬季）、加湿、风机加压、中效过滤处理后与经置于技术夹层内的干式表冷器处理后的回风在吊顶静压箱内混合，再经吊顶上的 种方式，由于空调机房内只需对新风进行处理，而新风占系统风量的比例又小，不但机房面积可大大缩小，新风管道相对较小，便于布置安装。但要求多个房间室内温度湿度要求相同、散湿相近，则新风可合并集中处理。房间内的温度由表冷器控制，房间内的湿度由新风机组负责，房间 内的洁净度由 担。这种形式需要较大空间的上下技术夹层，投资费用大。因此多用于净化级别要求较高的场合。此外，由于干盘管无除湿功能，这种形式不宜用于室内散湿量大而且要求很高的场合。 c、一次回风 +第二种形式的基础上，根据建筑、工艺的实际情况可以选择一次回风 +以选择适当的下夹层回风，下夹层的高度与房间开间大小，回风的均匀性，辅助生产设备的放置和各种管道的敷设等多种因素有关。这种形式，室内只有一次回风回至空调机房与新风混合，处理过程为：初效过滤、冷却（夏季工况）或加热（冬季工况 ）、再热、加湿、风机加压、中效过滤处理后空气送到上夹层与二次回风混合经 前面所述两种形式相比，这种形式机房面积和风管大小介于两者之间，采用一次回风处理，对室内温湿度处理能力大大提高，取消了干冷盘管，便于维护管理。适用于室内散湿量较大，温湿度要求较高的场合。 19 2、施工周期 3、 运行能耗及日常维护 以系统的用电量要明显低于集中送风系统。 传统观念认为，集中送风系统设备数量少、集中，易于维护。 障率高。但有 资料表明，采用 4小时连续运行， 5年来无故障发生的已不在少数。 4、 灵活性 由于医药生产工艺技术在不断革新、对医药生产卫生环境要求在不断提高，以及生产企业在不断向前发展，可能会对生产车间进行扩容，则生产区内隔间和洁净度要求也必须适应生产工艺的要求而随之调整。显然， 系统的方式在此方面具有明显的优势。 综上所述，经比较关于万级洁净系统选取一次回风系统；高洁净度的百级洁净车间采用一次回风 +统。 净车间的气流组织形式 洁净室的气流应满足空气洁净度和人体健 康的要求 ,并应使洁净室工作区气流流向单一。本工程洁净区主要采用上送侧下回 ,并使产生热、湿、粉尘的区域处于下风侧。 万级车间采用的为乱流型式，乱流型式主要是利用洁净空气对尘粒的稀释作用，使室内的尘粒均匀扩散而被“冲淡”。送、回风方式采用顶送侧下回，气流自上而下，与尘粒的重力沉降方向一致。 20 百级车间采用的为垂直单向流（层流）型式，采用一次回风加循环风，送、回风方式采用顶送侧下回，送风由均布在顶棚上的 入房间的气流充满整个洁净室断面， 取断面风速 V = s ,顶部均布 墙设置技术夹墙 ,下设回风口 ,风速 V s。 并且从出风口到回风口，气流的断面几乎不变，即流线型几乎平行，没有涡流。此外，由于 有均压均流作用，使气流断面上的流速均匀，送入房间的气流，像“活塞”一样把室内随时产生的尘粒迅速压至下风侧，然后排走。 净车间风量的确定 洁净室的送风量计算不同于一般空调房间因为经过滤处理送入洁净室内的清洁空气除了要承担室内的温、湿度的送风量之外，还要排除、稀释室内的污染物，以维持室内的空气 洁净度，确定洁净车间送风量的计算方法 : a) 为保证空气洁净度等级的送风量 b) 根据热、湿负荷计算确定的风量 c) 向洁净室内供给的新风量 21 第一种确定风量的方法： 根据洁净厂房设计规范要求： 洁净室必须保持一定的正压，不同空气洁净度的洁净区之间以及洁净区与非洁净区之间的静压差不应小于 5 净区与室外的静压差不小于 10 单向流洁净室内冲淡稀释微粒所需送风量（ 按式（ 3算。 V (m/h) （ 3 式中 K 换气次数 ，次 /h ； V 洁净室的体积 ， m 。 如下表所示： 风量平衡简表 表 号 名称 面积/别 换气次数次 /h 送风量 m /h 回风量 m /h 正压风量 m /h 备 注 212 拆包整理 340 来自气闸，排至走廊 213 气闸 万 30 340 340* 排至拆包 整理间 214 工卫间 万 30 390 365 20 25 215 贴签 10 400 400 排至走廊 216 轧盖 万 30 1680 1570 20 110 22 217 托盘暂存 8 100 100 排至走廊 218 配料 6 1万 30 470 440 20 30 219 万级走廊 34 1万 30 3000 2800 20 200 220 十万级走廊 30 10万 18 1200 1140 10 60 221 配消毒液 4 1万 30 300 280 20 20 222 铝盖暂存 万 30 250 235 20 15 223 工卫间 万 30 210 195 20 15 224 物净 8 140 140 排至走廊 225 辅料间 万 30 400 385 10 15 226 血酶层析 万 30 2330 2170 20 160 227 血酶纯化 万 30 2250 2100 20 150 228 血酶前处理 万 18 3980 3760 10 220 229 物净 330 来自气闸，排至走廊 230 气闸 7 1万 18 330 330* 排至物净 231 离心分离间 21 1万 18 990 935 10 55 232 器具清洗 万 30 510 475 20 35 233 换 鞋 4 150 来自脱衣，排至走廊 234 洗瓶、胶塞、灭菌 万 30 5170 4770 400 400m3/235 脱外衣 0万 18 150 150* 排至脱鞋 236 穿洁净衣 4 1万 30 300 280 20 20 237 气 闸 万 30 280 260 20 20 241 工衣灭菌及整理 6 1万 30 470 440 20 30 242 工衣清洗 万 30 630 590 20 40 243 气闸 万 30 265 250 20 15 23 244 穿洁净衣 万 30 265 250 20 15 245 脱外衣 0万 18 150 150* 排至脱鞋 246 穿洁净衣 万 30 265 250 20 15 247 脱外衣 万 18 150 150* 排至脱鞋 248 换鞋 300 来自脱衣，排至走廊 249 万 30 1200 1000 20 200 250 万 30 2750 2570 20 180 251 走廊 252 化验 万 30 450 420 20 30 253 器具存放 万 30 690 645 20 45 254 工卫间 18 150 140 15 10 255 器具存放 18 150 140 15 10 256 设备清洗 0万 18 540 510 10 30 257 南北向走廊 258 0万 18 1100 1040 10 60 259 气闸 万 18 150 140 15 10 260 穿洁净衣 万 18 150 140 15 10 261 脱外衣 万 18 150 150* 排至脱 鞋 262 换鞋 150 来自脱衣，排至走廊 263 称量 万 18 270 270 由 至室外 264 风井 265 前室 合计 33540 29110 4430 24 25 向流洁净室的洁净送风量是按照与气流垂直方向的洁净室断面及气流的平均速度进行计算。 3600 （ 3 式中 单向流 洁净室洁净送风量， m/h； v 断面平均风速， m/s； F 垂直气流方向的洁净室断面面积， 单向流洁净室的洁净送风量与断面气流平均风速直接有关，断面气流平均风速的取值大小将直接关系到净化空调系统的初投资和运行费用，以及洁净室内的空气洁净度。在国内外有关标准中对断面风速都有规定，洁净厂房设计规范（ 0073 2001）中明确了不同级别的单向流洁净室洁净送风量送风计算所需的断面气流平均风速。 一次回风量由负荷法 266 输液灌装 47 100 0000 9700 20 300 267 器具存放 00 50 630 20 20 268 气闸 00 40 430 15 10 269 穿洁净衣 00 40 430 15 10 工艺设备补风 55 3000 3000 由两台烘箱自带排风系统排至室外 合计 空调机组处理风量 10440 7100 3340 I=循环风 44590 40790 3800 总风量 断面风速法 算得 55030 51690 注： 关于详细的风量及送回风口的选择请见图纸中的风量平衡表 26 2、 热、湿负荷法确定风量的计算方法： 非单向流洁净室内消除余热、余湿的送风量可按式（ 3 - 3）和式（ 3算： 3600 Q / I （ 3 式中 消除消除室内余热的送风量， m/h； Q 洁净室的总热负荷， 空气密度， m,在 77350 大气压、 20情况下 =； I 送风焓差， I 。 1000 W/ (3式中 消除室内余湿的送风量， m/h； W 夏季洁净室的最大总湿负荷， /h； 送风含湿量差， do,g/ 总负荷计算所得风量如下表： 名称 冷负荷 负荷 /h 风量 m/h 万级系统 8968 百级系统 0440 3、 向洁净室内提供的新风量的计算方法： 在洁净室中，如果说新风量不足，工作人员将有气闷、头晕等不舒适的症状 发生。为了满足工作人员的卫生要求，保证工作效率，洁净室中要供给足量的新风。为了补偿洁净室中的工艺设备排风，洁净室需要补偿相应的新风。为了保证洁净室的洁净度 27 免受邻室或外界的污染以及洁净室中的产品或产品生产过程的致辞敏性物质等对邻室的影响，洁净室需要维持一定的压差值，这也需要新风的补充。因此洁净室所需的新风尚量应满足 : （ 1）作业人员健康所需新鲜空气量； （ 2）维持静压差所需补充风量； （ 3）补充各排风系统的排风所需新风量。 工作人员健康要求所需的新风量，按洁净厂房设计规范 2001版中规定：每 人每小时的新鲜空气量不小于 40 m。 维持洁净室静压差所需新风量，按洁净厂房设计规范 2001版中规定的取换气次数法。 充排风所需的新风量 在洁净厂房中，根据各车间的生产工艺不同，确定相应的排风量。 28 第四章 空调设计计算 风管阻力计算 假定流速法 是以风道内空气流速作为控制指标，计算出风道的断面尺寸和压力损失，再按各环路间的压损差值进行调整，以达到平衡。 其中，末端高、中效过