空调系统设计

1、空调系统设计1.1 空调系统设备组成为了使洁净室内保持所需要的温度湿度、风速、压力和洁净度等参数，最常用的方法是向室内不断的送入一定量经过处理的空气，以消除洁净室内各种热湿干扰和尘埃污染。为获得送入洁净室具有一定状态的空气，就需要一整套对空气进行处理，并不断送入室内，又不断从室内排出一部分来，这一整套设备就构成了空调系统。空调系统基本由下列设备构成：1.空气处理设备：是对空气进行加热或冷却、加湿或去湿以及净化处理功能的设备，主要包括组合式空调机组、新风机组、风机盘管、空气热回收装置、变风量末端装置、单元式空调机等。1.空调冷源及热源：常用的热源一般包括热水、蒸汽锅炉、电锅炉、热泵机组、电加热器

2、串联等。目前常用的冷源设备包括电动压缩式和溴化锂吸收式制冷机组两大类。1.空调风系统：由风机和风管系统组成。1.1 空调系统工作原理1.1.1空调机组的类型及结构原理1）新风系统（又称直流系统）:例如：K16-K18空调全部采用室外新鲜空气（新风）的系统：该系统所处理的空气全部来自室外，新风经处理后送入室内，消除室内的冷、热负荷后，再排到室。该系统方式冷、热量消耗量最大，工程投资和运行费用较高，当洁净室内散发大量的有害气体，而局部排风不能解决时，采用该方式。在玻璃基板生产环境控制中，xx熔化工序现场即采用直流式。1）再循环式系统（又称封闭式系统）例如:K10K11空调再循环式系统：该系统所处理

3、的空气全部来自空调房间本身，循环往复。室内空气经处理后，再送回室内消除室内的冷、热负荷。当洁净室内无人长期逗留，仅仅为存放或为保证精密仪器正常运行，或一些无需从外界获得新鲜空气的特殊场合，可以采用封闭系统。封闭式系统没有室外新风，系统消耗冷、热量最小，但卫生条件最差。用于仓库及及环境有特殊要求且人员不经常出入的密封场所。1）回风式系统（又称混合式系统）例如：K11-K15空调回风式系统:该系统不仅吸取一部分室外新风，而且还利用一部分回风，根据回风形式，有一次回风系统和二次回风系统。新风与回风混合并经处理后，送入室内消除室内的冷、热负荷。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，应用最为广泛。4）空

4、调水系统：由冷冻水、冷凝水、冷却水系统的管道，软连接、各类阀部件（阀门、电动阀门、安全阀、过滤器、补偿器等），仪表仪器等组成。5）控制、调节装置：包括压力传感器、温湿度传感器、空气质量传感器、流量传感器、执行器等。以K11-15洁净空调机组为例，此空调为xx恒温恒湿间所用空调共分九段，第一段是混合段，包括回风口、新风口、新风口一次表冷器和新风口初效过滤，第二段是加热段，第三段是表冷段，第四段是风机段，第五段是均流段，第六段是消声段，第七段是是中效过滤段，第八段是加湿段，第九段是出风段。其基本示意图1-1所示：由于工艺要求不一样，所以每个区域所用的空调结构就有些差异，例如:K16-K18空调缺少

5、混合段，只有新风段，而且没有加湿段。在加热段、表冷段和加湿段中易产生冷凝水故在这三段中都装配有水盘进行排水。中效过滤段：通常用无纺布的袋式过滤器。初效过滤段：有板式过滤器（多层金属网、合成纤维或玻璃纤维）和无纺布的袋式过滤器。袋式过滤器的过滤段长度比板式的长。为便于定期对过滤器更换、清洗，有的可把过滤器从侧部抽出，有的在过滤段的上游功能段（如混合段）设检修门。一部和二部都是采用无纺布板式过滤器，初效过滤器和中效过滤器功能都是对空气的灰尘进行过滤。表冷器功能是用于空气冷却去湿处理，通常装有铜管套铝翅片的盘管。有4排、6排、8排管的冷却盘管可供用户选择。表冷器迎面风速一般不大1.5m/s。当迎面风

6、速>1.5m/s时，一般在表冷段的出风侧设有挡水板，以防止气流中夹带水滴。为便于对表冷器进行维护，有的可把表冷器从侧部抽出，有的则在表冷段的上游功能段设检修门。加湿段是蒸汽加湿器，在空气中直接喷蒸汽，这是一个近似等温加湿过程，由喷管、套管、挡板、分离室、干燥室、自动调节阀、消声腔、疏水器等组成。如图1-1所示：疏水器图3.2蒸汽加湿器洁净空调系统一般分为三大类：1.集中式洁净空调系统：在系统内单个或多个洁净室所需的净化空调设备都集中在机房内，用送风管道将洁净空气配给各个洁净室。1.分散式洁净空调系统：在系统内各个洁净室单独设置净化设备和净化空调设备。1.半集中式洁净空调系统：在这种系统中

7、，既有集中的净化空调机房，又有分散在各洁净室内的空气处理设备。是一种集中处理和局部处理相结合的形式。集中式洁净空调系统特点：1.在机房内对空气集中处理，进而送进各个洁净室。1.由于设备集中于机房，对噪音和振动较容易处理。1.一个系统控制多个洁净室，要求各洁净室同时使用系数高。4.集中处理后的洁净空气送入各洁净室，以不同的换气次数和气流形式来实现各洁净室内不同的洁净度。集中式洁净空调系统适用于工艺生产连续、洁净室面积较大、位置集中，噪音和振动控制要求严格的洁净厂房。平板显示玻璃基板的生产环境主要采用集中式洁净空调系统控制。K1和KI空调送风区域是一层1#和1#前配电室，K1空调送风区域是一层半成

8、品存放区，K4空调送风区域是一层洁净服清洗室，X4-X6送风区域分别是北、中、南线半包区，X7-X9送风区域分别是北、中、南线热切区，K11和K11送风区域是1#和1#前配电UPS室，K11和K14送风区域是xx外围环境，K15送风区域是xxxx控制室，K16送风区域是四层xx变压器室，K17-K19送风区域分别是四层北、中、南线xx直接加热变压器室，K10-K11送风区域分别是北、中、南线xx区，K11-K15送风区域分别是北、中、南线xx恒温恒湿间，K16-K18送风区域分别是北、中、南线窑炉现场。1.1.1空调机组的工作原理及控制方式空调机组工作原理是以冷水或热水（蒸汽）作为冷、热源，以

9、功能段为组合单元，由风机导流室内空气，从而完成空气的输送、混合、加热、冷却、加湿、消声和空气洁净等处理功能，以达到调节室内空气质量的目的。对于整个生产车间环境的控制，各区域控制空调采用单独的西门子100系统进行控制，同时通过铺设网线构建局域网，并在控制室内增加监控电脑终端，设置操作权限，可实现对各空调参数进行调整优化。在开始建立环境系统时，通过该终端集中控制各空调参数调整，同时配合排风机等设备满足各区域对温度、湿度及压差等控制参数的要求。目前各区域的关键控制参数有温度、湿度及压差等。以下将单独对各参数控制简要分析:1）温度控制对于液晶玻璃基板生产来说，温度是生产过程中最重要的参考数据。生产环境

10、温度的波动将会严重影响到产品品质。尤其是现在精密热电偶等的使用，使温度的显示精度大幅提升，外界环境稍有波动就会导致热电偶温度异常，进而影响到产品品质。各区通过温度传感器采集现象的温度信号传输给PLC，经运算处理后控制表冷阀及加热阀的开度开实现温度的控制。根据现场温度的反馈信号，通过PID参数控制各阀门执行器的反应速度，最终实现控制温度的目的。在动力介质冷冻水、热水等介质稳定的情况下，通过自动调节表冷阀及加热阀的开度，能有效的对外界风量进行降温、加热等处理，最终实现整个生产车间环境稳定受控。对于空间较大的区域，可增加多个温度传感器，采用各温度平均值作为控制温度，可进一步提升生产现场温度的稳定性。

11、另外在空调温度控制方法上，可分为夏季、冬季两种模式，在保证温度稳定的同时，可有效的减小机组选型，降低动能损耗，尽可能的实现利益最大化。目前各区温度能够控制在±1°C，个别关键区域如热电偶变送柜柜内温度可稳定在土0.1°C。1）压差控制压差控制在净化空调系统中是一个非常重要的环节。只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。对于压差控制系统来说，其所达到的结果实际上就是对送入和排出的空气的控制，通过对送风量和排风量的控制，实现送风量、排风量和压差风量的平衡，最终达到所期望的压差。对我们公司来说，传统的定量控制送风量或排风量等的单一

12、控制模式远远不能达到生产的需求。现用空调均采用变频电机，通过西门子100控制系统，在变频器带动下，以需要压差值为控制变量，通过自动调整电机频率或风阀开度，改变送风量，最终实现压差的稳定。同时，该控制方式也可以实现电机手动控制，压差系统的建立以静压箱，确定基准压力，然后通过压差变送器，以静压箱压力为基准，测量出各区域间的相对压力，这就是我们通常所说的压差。然后以这些压差为控制变量，来实现对区域压差的控制。目前，常用的压差控制方式有： 送风机频率控制：通过自动调整送风机频率开实现压差的稳定。该控制方式在现场环境出现波动时通过调整送风量大小来实现； 排风机频率控制：送风机风机频率固定，即送风量基本不

13、同，通过自动调整送风机频率开实现压差的稳定。该控制方式在现场环境出现波动时通过调整排风量大小来实现； 阀开度控制：根据现场压差，通过自动调整新风阀、排风阀等阀门开度，改变风量大小，实现压差控制。在正常生产中，根据不同区域对压差的要求，采用不同的控制方式，必要时会同时使用。通过各种控制方式相互配合，最终实现整个环境系统压差稳定。详细控制方式已经在第二章做了阐述。目前各区压差都稳定在土5Pa，个别关键区域XX区压差、热切对XX区压差则基本保证在±1Pa。1）湿度控制湿度控制在液晶玻璃基板生产行业中的也有着举足轻重的作用。在XX、及热切、检验包装等区域，湿度对于流量的控制及现场颗粒度等的影

14、响都具有决定的作用。若湿度波动时对于恒温恒湿间微环境的控制、半包包装品质等都会造成严重的影响。6.1.1.1湿度的控制原理及方法湿度控制是指通过空调控制系统，根据现场湿度对新风或回风等进行降温除湿或蒸汽加湿的处理之后送入车间，实现现场湿度稳定可控。空调湿度控制按照其控制方式来分，一是控制绝对湿度，即露点温度，二为控制相对湿度。进行绝对湿度即露点温度控制时，我们在知道控制目标的温度和湿度后，就可以得知目标露点温度。影响湿度的主要因素为新风。因此通过对新风或回风空气进行降温除湿后，再由加湿阀加湿至目标湿度。进行相对湿度控制时，由于对空气的处理是以温度和湿度来衡量，相对湿度是温度和绝对含湿量的复合函

15、数。在相同的绝对湿度下，温度的变化将导致相对湿度的波动。在控制方面，温度与相对湿度是两个单独的控制变量。温度波动将导致相对湿度偏离目标值。此时通过自动控制加湿阀开度来实现相对湿度的稳定。1.1 空调系统不足及优化改进方向目前空调系统运行基本稳定受控，但仍存在较多问题：当外界出现大风、降雨等强对流天气时各区压差会出现明显波动，关键区域如C4区温度等会出现较大波动，严重影响产品品质及生产的稳定性；由于空调控制能力有限，当昼夜温差较大时，新风空调区域内温度会出现波动，给生产稳定造成一定的影响；设备14h不停机运行，造成空调设备保养存在一定难度，一旦关键区域空调出现异常，对整个生产造成很大影响，尤其是xx区空调尤为重要，在设备长期运行情况下设备保养难度较大等。在外界环境剧烈变化时，针对受影响较大的新风空调，必要时可切为手动模式，避免因压差波动较大引起其他工艺参数的改变，此外平时要加强各区域点检，保证各区密封情况良好，静压箱存放处环境稳定，尽可能的减小外界环境变化对空调系统稳定性的影响；针对个