PCB生产过程工艺复杂、设备发热量大、环境要求高，致使空调能耗极高，PCB工艺流程复杂，生产过程工序较多，各工序中生产设备的发热量、废气排放量及环境需求均不相同，从而导致了暖通空调系统复杂，且运行能源消耗大的现象。本文以某PCB厂房为例，探讨PCB电路板洁净厂房净化空调设计。

1概况

深圳富士康 N 综合工业厂房位于深圳市宝安龙华工业区﹐为一座工业标准厂房﹐是典型的PCB厂房，图 1 为该厂房外观图。N 厂房建筑面积约 3.3×10 ⁴ 平方米﹐地上四层﹐地面建筑高度 27.6m。地上4 层附房为主要设备机房﹐1 层~3 层为生产﹑办公﹑仓库及设备辅助用房。

2 设计参数及冷热负荷

2.1 室内空调主要设计参数见表1﹕

2. 2 计算冷﹑热负荷

1）1 层部分﹐建筑面积约为8896平方米﹐普通集中空调面积约为 6097m ²﹐计算冷负荷为 2134kW﹐工艺无热负荷需求。因此空调冷负荷指针为350W/平方米。

2）夹层部分﹐建筑面积约为 4200平方米﹐普通集中空调面积约为 3000平方米﹐计算冷负荷为 630kW﹐冬季无采暖要求。因此空调冷负荷指针为210W/平方米。

3）2 层部分﹐建筑面积约为 8896平方米﹐其中普通集中空调面积约为 5507平方米﹐计算冷负荷为 1817kW﹔电子零件仓恒温恒湿空调面积约为1268平方米﹐计算冷负荷为 317kW﹔十万级无尘室面积约为 1244平方米﹐计算冷负荷为 274kW﹐工艺上无热负荷需求。普通空调冷负荷指针为 330W/平方米﹐恒温恒湿空调冷负荷指针为250W/平方米﹐洁净空调冷负荷指针为 220W/平方米。

4）3 层部分﹐建筑面积约为8896平方米﹐其中办公区域空调面积约为 3011平方米﹐计算冷负荷为 542kW﹐生产区空调面积约为 3700平方米﹐计算冷负荷为 1332kW﹐工艺上无热负荷需求。生产区空调冷负荷指针为360W/平方米﹐办公区域空调冷负荷指针为 180W/平方米。

5）4 层部分为主要设备机房及其它附属用房﹐建筑面积约为2 100平方米﹐无集中空调要求。

3 空调冷源与水系统设计

3. 1 空调冷源

考虑到厂房布局需经常适应生产工艺的需求而进行相应调整﹐如对不同区间分别设置子系统﹐不但会增加初投资﹐而且当生产工艺经常发生变化时会造成设备使用的浪费﹐因此从工程初投资﹑运行节能﹑运行管理﹑快速应对方面考虑﹐整个厂房空调系统不进行子系统设计。

根据深圳的气象条件 (夏季空调室外计算干球温度 33℃﹐夏季空调室外计算湿球温度 27.9℃﹐风向东南﹐风速 2.1m/s)及生产工艺要求﹐厂房仅考虑夏季空调﹐冬季不采暖﹐空调系统冷源为 3 台 2100kW(600USRT) 离心式冷水机组及1台1230kW(350USRT)螺杆式冷水机组﹐冷媒为 R134a﹐冷水进出水温度为 12℃/7℃﹐冷却水进出水温度为 32℃/37℃﹐冷水机组设置于四层冷冻机房内。

3. 2 空调水系统

空调水系统(见图 2﹑图 3)为一次泵变水量系统﹐管路采用双管制﹐通过冷冻机房分(集)水器上的阀门切换来实现冬夏冷负荷调节。系统膨胀水箱设置于四层屋面。供﹑回水总干管位于顶层﹐分八路供﹑回水立管给 1 层 ~4 层空调系统供水(其中四层为预留)﹐通过回水立管的平衡阀调节各个立管内的水流量﹐供﹑回水总管及立管为异程序﹐水平支管为同程序。

4 空调风系统设计

4. 1 送风系统

1 层 ~3 层各层新风系统采取分层设置﹐即新风系统布置为水平形式﹐附房内设置风柜机房。电子零件仓于附房内设置恒温恒湿空调﹐无尘室采用 FFU加新风机送风与同层其它风系统分开设置。

整个生产区域内空调风系统均采用中低速全空气系统﹐建筑南北两侧附房(一般设计为办公区域)采用风机盘管加自然新风方式处理﹐不另外设置新风处理系统。东夹层办公区域因面积较大﹐人员相对集中﹐空气自然循环较难﹐因此采用超薄型卧式明装风机盘管进行空调﹐吊顶式空气处理机组处理新风的机械送风方式将空气处理后送至空调区域。

所有安装新风机组的空调机房外窗均设置铝合金防雨百叶并加装可拆卸初效过滤网以对新风进行初过滤并减少新风取风受风雨的影响。

4. 2 排风排烟系统

1 层 ~3 层层为生产动力设备集中摆放的楼层﹐使用过程中易产生高热及难闻气体﹐且人员相对集中﹐因此在 1 层 ~3 层设置机械排风系统﹐但由于生产需求的从长期考虑具有不确定性﹐因此排风系统仅设置排风干管及排风机部分﹐二次配管根据实际生产设备布置及需求确定完成。

由于厂房的 1 层 ~3 层的使用功能较为复杂﹐因此增加了火灾的可能性与危险性。所以排风系统设计亦需要考虑防火排烟。根据火灾烟气流动与烟气控制的原理及经验，对于排烟量的计算﹐仍采用换气次数法。并在送﹑排风管路上均设置防火调节阀，防火调节阀性能为 70℃自动关闭﹐电信号(DC24V)关闭﹐并可手动关闭，重新启动时仅手动复位。0°~90°无级手动调节，输出关闭信号。卫生间排风设计为独立排风机，排风机选用低噪声柜式离心风机。

5 空调自控设计

本厂房冷水机组﹑冷冻水(冷却水)泵﹑冷却塔﹑空调机组(风机盘管除外)等设备的监控均设计为两地控制﹐并预留远程控制端口﹐通过冷水机组的 PLC 程序设计﹐将设备监控纳入 BAS 系 统 (Building Automatic System 楼宇自动化控制系统)﹐以及时记录设备的运行状况及故障报警﹐并可根据维护单位需要实现调节控制的远程集中监控。

十万级无尘室亦通过设置于空调机房的 DDC(Digital Data Controller 数字数据控制器)控制模块实现自动控制﹐模块预留远程计算器接口以备进行BAS 系统整合 (DDC 为自动控制厂商根据实际需求定制)﹐数据由传感器采集﹐经传感数据总线传输至 DDC。传感器采集的数据主要包括无尘室的温度﹑湿度﹑室内外压力差等。根据无尘室的面积﹑使用功能及温湿度控制精度要求设计采集点设置位置及数量。本无尘室温度﹑湿度﹑压差表分别设计为两组。

附房内风机盘管系统采用带温控装置的电动二通阀(双位式)对室温进行控制，组合式空调机吊装风柜或卧式机柜等采用 PI 型电动两通阀 (带温度传感器及电动执行器)对室温进行调节，压差控制的电动阀采用PI型电动两通阀，温度传感器安装于回风静压箱内﹐显示装置就近设于墙面或柱子上便于观察的位置。

湿度控制采用湿膜加湿与电极加湿相结合的加湿方式﹐湿膜加湿器采用手动启停﹐电极加湿器采用通过湿度传感器自动控制加湿量的大小﹐湿度信号通过电气传感线反馈提供﹐自动控制系统由加湿器自带。

6 系统运行数据与分析

2004.7 月 ~2005.6 月期间主要运行数据见表 2和表 3。

7 使用效果及设计体会

7. 1 使用状况及效果

厂房建成投入使用期间 1 层 ~3 层的生产区域与办公区内﹐除无尘室﹑电子零件仓库未做调整外﹐其它区域均在使用功能方面进行过较大的调整。但经过布局调整后，空调系统仍然可达到各个功能区域的使用要求。厂房的空调系统于2004年6月试运行，2004 年7 月正式投入使用﹐至今空调与通风系统运行正常﹐使用效果良好。

7. 2 设计体会

该厂房单层面积较大，建筑在进行一次设计时未做出明显的区域分隔，而生产单位在使用过程中亦会根据生产的工艺性需求自行分隔区域﹐并修建墙体﹐这些因素给空调设计带来很大的不确定性﹐防火分区在每层亦无法实现严格分区，因此整体设计上空调的节能与防火排烟均存在一定的不足。

但空调风系统采用分层设置 (即新风系统布置为水平形式)，且生产区域主要设计为送风干管﹐因此在实际使用上具备一定的灵活性，比较适合工艺性经常调整的空间区域。在南北附房内利用建筑外窗进行自然通风换气，不设置新风处理系统，在实际使用过程中证明该做法在深圳地区的冬夏季均是可行的。