潔淨廠房空調系統的設計及特點論文
潔淨廠房空調系統的設計及特點論文
摘、要：我國在改革開放初期的加工產業主要是以代加工和低端加工為主，隨著我國科技水平的不斷提升和科技技術人員數量的增加，我國的製造業也在逐漸向高階製造業發展。近年來，世界上的積體電路產業也在逐漸向我國轉移，因此潔淨廠房空調系統成為了當前的研究熱點。航天類的裝置裝備等都需要潔淨廠房進行安裝和調配，所以潔淨廠房具有面積大、高度高、換氣次數高，廠房內需要龐大的空調系統等特點。
關鍵詞：潔淨廠房；空調系統；設計特點
隨著我國科技水平和經濟增長速度的飛速發展，我國現在擁有自主知識的先進技術數量已經相當可觀，我國的市場結構和製造業發展方向也發生了巨大的變化，尤其是製造業正逐漸向技術含量較高的高階製造方向發展。如醫藥生產、積體電路將、航天裝置生產等高階製造業都需要潔淨度較高的廠房，對我國潔淨廠房的發展有一個推動和促進的作用。潔淨廠房最基本和最重要的要求就是潔淨度，潔淨度直接影響著高階產品的生產質量，而空調系統是潔淨廠房保持潔淨度的基礎和必備設施，潔淨廠房空調系統的設計和特點也引來了國內許多企業的注意。
1、國內外潔淨廠房空調系統的研究現狀及分析
1.1、潔淨廠房空調系統國外研究現狀
潔淨技術在國外發展的較早，在二十世紀初英、美和日本等國家就已經在部分加工生產行業開始使用潔淨技術，在二十世紀中期潔淨技術已經得到了大規模的應用和發展，尤其是在高階工業和科學研發等方向。在這個過程中潔淨技術得到了快速的發展，技術水平也逐漸趨於成熟，慢慢的被應用到了各個生產和製造行業上。在生產加工環境中第一次提出潔淨度這一概念是在第一次世界大戰後的美國航空儀表的加工生產中，之後英國等國家也將這一技術引入應用到航空配件的生產加工中，同時日本首先將該技術應用在半導體的生產加工上。而世界上第一個潔淨廠房的前身是二十世紀初期美國建立的.一個潔淨室。潔淨廠房的飛速發展是由於高效粒子空氣過濾器的研發，前蘇聯首顆人造衛星的成功發射也推動了美國在潔淨廠房建設標準制定方面的發展。上世紀80年代美國和日本研發出來新型超高效過濾器，過濾效果可以達到99.99%使得潔淨廠房的建設和發展進入了飛速發展的新時期。
1.2、潔淨廠房空調系統國內研究現狀
我國的潔淨技術和潔淨廠房建設起步較晚，在二十世紀中期潔淨技術在電子行業的生產加工上才得到應用，同時和潔淨廠房建設有關的空調系統、高效過濾器等裝置也逐漸得到了關注和重視，生產的產品可以滿足國內一些對潔淨度有要求的商品的需要，但是和世界上較為先進的技術水平和國際標準間仍存在著部分距離。隨著我國科學技術水平的不斷提升，我國在潔淨技術和潔淨廠房的建設上也取得了較大的成功。我國在上個世紀90年代成為了世界上主要的微電子加工商，大規模的積體電路和液晶顯示器的加工生產都需要較高的潔淨度，這在一定程度上促進了我國潔淨技術和潔淨廠房空調系統的發展，也使得潔淨廠房空調系統的研發進入了一個新的高峰。
2、潔淨廠房空調系統特點
潔淨廠房需要的空調系統和普通的空調系統有所區別，差別最大的一點就是潔淨廠房的空調系統對潔淨度的要求更高。隨著科技的發展，如半導體積體電路等高階產品的發展使得對潔淨廠房空調系統的要求越來越高，極小的灰塵和塵埃也有可能會導致電子晶片短路。同時，潔淨廠房不僅僅對潔淨度有相關標準要求，廠房溫度、溼度、噪聲控制等也是其管理的一部分。並且由於潔淨廠房生產產品的特性，潔淨廠房必須24小時保持潔淨，所以潔淨廠房的空調系統也需要全天執行。
2.1、送風量大
控制潔淨度是潔淨廠房空調系統最重要的功能，而如何控制廠房內的潔淨程度主要依靠的是空調系統的送風量，越大的送風量潔淨度也就越高，同時對能源的消耗也越大。普通建築的空調系統的換氣大概在1小時6次左右，但為了保障潔淨廠房的潔淨程度，換氣次數要有較大幅度的增長，導致產生的迴圈風量也較大。6級的潔淨廠房的換氣次數可以達到1小時60次左右。
2.2、新風負荷大
一些高階電子產品在生產的同時也會產生一些有害氣體，這種情況下就需要利用排風來進行消除和排放，同時也加大了潔淨廠房內的新風量。潔淨廠房必不可少的3個製冷負荷分別為新風、風機溫度和裝置的散熱，其中新風佔的比例最大，最高可以達到70%左右。而潔淨廠房需要的新風量平均也在每平方米1小時45到60立方米左右。
2.3、風機全壓高
潔淨廠房對潔淨度的高要求也導致了潔淨廠房的空調系統需要較多的過濾器，而通常過濾器的阻力都較高，高效過濾器的阻力初期就可以達到200Pa以上，終期可以升至400Pa左右。潔淨度要求更高的廠房需要安裝的超高效過濾器的阻力更大，因此新風機組的風力壓力通常都會在2500Pa，這些因素都使得風機擁有較高的靜態壓力，導致風機的能源消耗加大。
2.4、節能潛力大
由於潔淨廠房需要較多的送風裝置和風力過濾器，因此潔淨廠房執行的同時往往伴隨著巨大的能源消耗。潔淨廠房的空調系統對能源的需求是普通廠房的10倍以上，所以潔淨廠房空調系統的執行具有較大的節能潛力，可以透過合理佈置廠房內空調系統的管道線路、組織氣流的流通方式、對潔淨廠房進行節能改造等方式來達到節能目的。
2.5、控制系統複雜
潔淨廠房的面積較大，導致空調系統的覆蓋範圍也較廣，空調系統不僅僅要負責排風等問題，還要考慮到廠房內溼度、溫度等因素的控制，同時工廠內部大量的人員流動和機械裝置的執行也給空調系統的執行帶來很大的干擾，這些都導致潔淨廠房空調系統擁有十分複雜的控制系統。
3、空調系統的硬體和軟體設計
3.1、系統的結構設計
潔淨廠房空調系統結構的設計要根據工廠現場的實際情況進行設計和安排，在結構設計的同時要考慮到空調系統的執行可靠性和經濟性，是採用分散控制還是集中控制的方法，或將二者進行結合。
3.2、系統硬體配置
為了對潔淨廠房內的環境條件進行更好的控制，就需要建設一個功能全面強大的控制系統，而控制系統的構成硬體主要包括電源模組、控制器、通訊模組和通訊線路等。底板主要是為了實現不同模組間的資料傳輸和訊號轉換。電源模組通常安裝在底板為其他模組提供一定電壓的電源，同時電源模組還具有短路保護和電池後備作用，在電力中斷的條件下該功能可以提供能夠繼續提供電力給控制器。
3.3、系統軟體配置
對空調系統的硬體系統進行安裝完成後，要進行與硬體裝置相符的軟體設施的安裝和調配。軟體裝置的安裝主要包括以下幾個步驟，首先是建立一個專案的結構框架然後組態一個站，隨後進行組態硬體的設計和組態網路以及通訊的連線，同時對符號進行定義並建立相應程式同時生成評估參考資料和組態報文。最後組態操作員對電量進行監控、下載可程式設計控制的程式、對程式進行測試，同時對操作過程進行監控和硬體的診斷以完成裝置文件的製作。
3.4、控制系統的設計與實施
在潔淨廠房空調系統設計時可以根據不同潔淨度的要求設定效果不同的過濾器，或多種過濾器結合使用以實現潔淨度的即時調控。新風機輸送的新風可以與迴風進行混合後輸入到初級過濾器中，再透過表冷段、加熱區、加溼區後進入中級和高階過濾器中來控制廠房內的溫度及溼度。
4、結語
我國近年來出現了越來越多的潔淨廠房，潔淨廠房的空調系統的特點和其節能性也已經成為了研究的熱點和市場的焦點。因此，加大對潔淨廠房空調系統的研究和設計成為了潔淨廠房發展的主要方向。
參考文獻
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