某国际著名生物制药企业，在中国南京附近地区投资建设一个生物疫苗生产车间。该车间功能包含三条疫苗抗原生产线、两条疫苗分装线、两条包装线，以及配套的动力站房等。生产区为单层轻钢结构，动力区为局部二层钢框架结构。车间建筑面积 8000㎡。

1、室内设计参数

厂房内对环境的要求为:

（1）疫苗灌装、冻干、轧盖等高风险区洁净度:B级背景下的A级环境

温度:19+1℃

相对湿度:35~60%

A 级区需采用单向流，风速 0.45m/s+20%

（2）抗原生产区

洁净度:C级

温度:20+1℃

相对湿度:35~60%

（3）物品清洗、准备等辅助生产区

洁净度:D级

温度:20+1℃

相对湿度:35~60%

（4）办公、质检、包装区

温度:22+2℃

相对湿度:35~60%

可以看到，除了洁净度的要求比较高以外，对温度的要求也异乎寻常。在国内相同性质的车间内，对洁净区的温度要求一般为 22~24℃。由于欧美人与亚洲人的体质差异，该公司将洁净生产区的温度基准设定为19℃和20℃，以防止人员生产操作过程中出汗。因为操作人员穿着无菌工作服，不太透气。一旦人体处于一种不舒适的环境中工作，会导致散发到空气中的微粒和细菌成倍增加，从而破坏无菌的洁净环境，给疫苗生产带来较大风险。

2、设计计算

2.1 冷负荷

在生物制药车间里，除了少量生产人员的散湿及个别设备以外，生产过程中工艺设备基本没有散湿量，因此可以认为热湿比线近似∝。从南京地区的焓湿图上可以查出:

夏季室外状态点T_d=34.4℃，RH=65.7%，T_w=28.3℃，h=91.1kJ/kg；

室内状态点 T_d=19℃，RH=55%，T_w=13.6℃，h=38.2kJ/kg，T_dp=10℃；

T_a为干球温度;T_w为湿球温度;RH为相对湿度;h为焓;T_dp为露点温度。

根据计算，本车间的夏季总冷负荷为2526kW。

根据南京市的全年逐时室外计算参数，计算出本车间的全年逐时冷负荷。

2.2 送风量

对classA洁净区域，采用风机高效过滤单元(FFU)自循环加组合式空调机组的送风方式:classB/C/D区域均采用组合式空调机组的全空气系统。根据洁净度的要求，计算出本车间的组合式空调机组的全部循环风量为798070m³/h。

3、空气处理方案

由于露点温度只有10℃，在制冷及除湿的方案选择上需要谨慎。

3.1温湿度独立控制

可以采用温湿度独立控制的方式，实现室内温度、湿度独立调节。选择采用转轮除湿机或者溶液除湿机控制湿度，制冷机只调节温度(或部分参与调节湿度)。这种方案对温湿度控制比较可靠，由于不需要把空气冷却到露点温度，制冷机的选择也比较灵活。但这种方式要额外增加除湿机的投资和能耗，总体来讲不经济。由于较高的投资和运行费用，通常在需要露点温度低于5时才使用。

3.2 冷冻除湿及降温

传统的方式是采用冷冻水同时进行降温除湿。本项目由于是洁净空调系统，不能通过调节送风量来调节温度。为了避免采用一次回风系统造成的冷热量抵消，可以采用二次回风的形式，比采用一次回风系统的空调系统在除湿过程能有较大的节能[]。同时为了避免二次回风不易调节导致温度控制精度不高的弊端,在二次回风之后再设置表冷盘管进行温度精调。

4、制冷方案

对于 10℃的露点温度，采用7℃供水的制冷机是否可行，如果采用5℃供水的制冷机，是否投资和能耗会增大许多，根据研究，常规空调采用大温差小流量供冷是能够节约能源的。我们对本项目做了一个比较。

4.1采用 7℃供水制冷机

选择3台麦克维尔螺杆式冷冻机，供水7℃，回水12℃，2用1备。单机制冷量1483.7kW，功率 245.9kW。选择3台冷冻水循环泵，2用1备。单台泵冷冻水计算流量69.5L/s，扬程35 米。

7℃的供水温度能否将空气温度降到10℃，通过对一台典型表冷盘管的计算，说明可以达到，但是传热面积和风阻较大。

通过对组合式空调设备和管道的计算，得出送风机的平均压力为 1740Pa，全部空调机组的送风机计算功率为566kW。

4.2 采用 5℃供水制冷机选择3台麦克维尔螺杆式冷冻机，供水5℃,回水12℃，2用1备。单机制冷量1457.3kW，功率 284.6kW。

选择3台冷冻水循环泵，2用1备。单台泵冷冻水计算流量49.8L/s,扬程35米,计算功率31kW。对5℃供水温度下的典型表冷盘管进行计算如表2。

通过对组合式空调设备和管道的计算，得出送风机的平均压力为 1700Pa，全部空调机组的送风机计算功率为553kW。

4.3 两种机型的投资及能耗比较

4.3.1能耗比较

根据全年逐时负荷计算，对全年逐时的冷冻机、冷冻水泵、空调送风机能耗进行统计，得出两种机型的全年能耗如下。

通过比较可以看到，虽然7℃供水的制冷机本身比5℃供水的制冷机能效比高，在相同制冷量的情况下能耗要省，但是5℃制冷机可以采用大温差小流量供冷，综合考虑水泵和表冷盘管的能量消耗后，本项目中5℃制冷机的整体能耗反而节省一些。这是因为露点温度只有10℃，7℃制冷机无法采用大温差小流量供冷，这与常规温度要求下15~16℃的露点温度的情形是完全不相同的。

4.3.2 投资估算

同样的，在投资上，相同制冷量的7℃制冷机也比5℃制冷机便宜，但将冷冻水泵与表冷盘管一起进行综合比较后发现，5℃制冷机的整体系统投资并不比 7℃制冷机更多。

5、结论

根据上述比较，由于本项目的特殊工况要求采用 5/12℃制冷机的投资、能耗均比7/12℃制冷机更节省，在满足设计工况的可靠性上也更好，因此最终决定采用 5/12℃制冷机作为本项目空调冷源。