洁净厂房由于对房间的含尘浓度及颗粒有着严格的限制，所以洁净厂房的送风远大于一般的空调厂房。为了更好地控制洁净区域的洁净度，更好的达到气流组织的效果，传统意义上的洁净厂房往往是在满足工艺生产所需空间的前提下，越小越好，越低越好。随着现代装备制造加工技术的不断进步，各种大型设备的生产制造工艺过程中对于洁净的要求也越来越高，因此洁净厂房的尺寸也在逐步加大，并且在保证洁净度的基础上，对于温度和湿度也提出了更高的要求，以满足工业生产等特殊场合对室内环境的要求。由此对于传统意义上的洁净厂房设计带来了一些新的挑战。1）调整送风量是一般恒温恒湿厂房调节相对湿度的一般手段，而洁净厂房的送风量是不允许改变的，因此对于控制调节要求更高。2）洁净厂房换气次数较大，且由于保证房间内的正压度的需要，新风量较大。而新风是湿度的最大来源，因此对除湿能力的要求也相应增加。

本文就以一个典型的航空结构复合材料厂房的洁净成型间为例，对大空问、大跨度洁净厂房的恒温恒湿空调系统方案及节能性进行探讨和分析。

1、工程概况

洁净成型间房间面积为2268㎡，吊顶高度9ｍ，房间全年温度要求：（22±4）℃，全年湿度要求：30％～65％，洁净等级8级，室内对应于室外应保持10Pa一20Pa的正压力差，房间内部动力设备散热量90kw。

洁净成型间有以下主要特点：1）房间体量大，面积大，层高高。2）室内要求保持较高的洁净度。3）处理的总风量大，洁净度级别要求厂房内需要保持较大的换气次数。4）空调能耗大。

2、空调系统基础数据

2.1系统风量的确定

为保证车间区域的空气洁净度等级，洁净厂房的送风量由换气次数法计算得出。根据GB　50073－2001洁净厂房设计规范的要求，空气洁净度等级为8级时，换气次数为10次／ｈ一15次／ｈ，本文取10次／ｈ。

国内外洁净厂房压差风量的确定，多数是采用房间换气次数估算的。压差风量的大小与洁净厂房压差值大小及围护结构的气密性有关。由于门窗数量及形式的不同，气密性不同，相同大小的房间渗漏风量也不同，因此维持同样大小的压差值所需压差风量会有所差异。在确定换气次数时，对于气密性差的房问取上限，气密性较好的房间可取得小一些。根据《洁净厂房设计规范》，本厂房正压风量按照2次／ｈ换气次数计算。

因此经计算，该洁净厂房空调系统送风量应为205000m³／ｈ，新风量为42000m³／ｈ。

2.2负荷计算

因为有洁净度要求，洁净成型问为内区房间，围护结构负荷较小。主要的空调冷负荷来自用于消除生产过程产生的余热，约占房间冷负荷的45％。另外，由于正压度的要求，空调新风比例约为20％，由此所导致的新风负荷占相当大的比例。经计算室内总冷负荷约为200KW。

2.3气流组织形式及风口布置

洁净厂房的气流流型应考虑避免或减少涡流，以减少二次气流，有利于迅速有效地排除粒子。对于空气洁净度要求不同的洁净厂房，所采用的气流流型亦应不同。为了减少建设工程造价，

降低能量消耗，在满足洁净要求的前提下，本厂房气流组织形式采用混合流型。上部送风，两侧外墙壁板下部回风。送风口选用φ630㎜自动温控旋流风口（带高效过滤器），共计60只，颈部风速4.5ｍ／ｓ，每只送风量为3400m³／ｈ。回风口为1200ｍｍ×1000ｍｍ单层百叶风口，回风速度2.3ｍ／ｓ。

2．4送风温度的确定

送风风量及房间负荷确定后，计算得出，送风温度＝19℃。

3、空气处理方案

3．1　一次回风系统

1）一次回风系统空气处理流程：新风与室内回风混合后，经初中效过滤、表冷器处理达到机器露点，再热达到送风状态点。这种方式一定程度上存在再热量与部分冷量相抵消的弊端。

2）空气处理过程焓湿图如图2所示，经计算系统各项参数如下：

按一次回风系统计算夏季工况。由于篇幅所限，本文只针对夏季工况进行讨论，并且只列出公式和计算结果，具体计算过程及冬季处理过程不再赘述。

在i～ｄ图上（如图1所示）确定室内空气状态点Ⅳ，通过该点可确定出热湿比过程线ξ＝Ｑ／Ｗ。由送风温度ｔ。即可确定送风状态点O。新风与室内回风混合至C点，然后冷却降湿到露点L，经再热至O点。则空调系统所需冷量为ＱL＝ＧＸ（ｉＣ—ｉＬ）＝1200KW，

系统再热量为450KW。

3）系统控制方案。

a.夏季模式。湿度控制：根据回风湿度调节表冷器冷水阀开度，当相对湿度小于40％，减小冷水阀开度；当相对湿度大于60％，增大冷水阀开度。然后根据送风温度调节再热加热量，送风温度降低则增大电加热量，反之则相反。

温度控制：根据室内回风温度调节表冷器三通调节阀开度，当温度小于20℃时，减小阀门开度；当温度大于24℃时，增大阀门开度。

b.冬季模式。温度控制：加热盘管投入运行，表冷器及电加热器关闭。室内温度控制在22℃，室内温度高于24℃加热盘管热水二通阀关小，室内温度低于2Ｏ℃热水二通阀开大。风机停止运行时，当表冷器前温度低于5℃时，预热段热水阀门打开，当温度高于20℃时，联锁关闭热水阀门。室内相对湿度通过高压微雾加湿器调节加湿量控制。

3．2二次回风系统

1）二次回风系统空气处理流程：新风与一次回风混合，经初中效过滤、表冷器处理达到机器露点，再与二次回风混合，通过控制混合比来达到室内送风状态点。相对于一次回风系统，二次回风系统避免了冷热抵消的情况发生。

2）空气处理过程焓湿图如图2所示，经计算系统各项参数如下：

在i—ｄ图上（如图2所示）确定室内空气状态点N，通过该点画出热湿比ξ=ｑ／ｗ过程线。由送风温度ｔ。确定送风状态点0。空气处理过程为：新风与室内一次回风混合到点Ｃ，降湿冷却到点，与二次回风混合到送风状态点0，整个过程空调系统所需冷量为750KW.

3）系统控制方案。

ａ．夏季模式。湿度控制：根据回风湿度调节冷水阀开度，当相对湿度小于40％，减小冷水阀开度；当相对湿度大于60％，增大冷水阀开度。

温度控制：根据回风温度调节一、二次回风开度，当温度小于20℃，增大二次回风开度，减小一次回风开度；当温度大于24℃，减小二次回风开度，增大一次回风阀开度。反之，则相反。

ｂ．冬季模式。温度控制：二次回风完全关闭。空调机组加热盘管投入运行。表冷器及电加热器关闭。室内温度控制在22℃，室内温度高于24℃加热盘管热水二通阀关小，室内温度低于20℃热水二通阀开大。风机停止运行时，当表冷器前温度低于5℃时，预热段热水阀门打开，当温度高于2Ｏ℃时，联锁关闭热水阀门。

3．3新风预先单独处理

1）新风预先单独系统空气处理流程：新风经单独的新风处理机组，经初中效过滤、表冷除湿后，使之处理到相应于室内设计参数的露点温度，然后与回风混合，经干冷、降温至所需的送风温度。该系统也避免了冷热抵消的情况发生。

2）新风单独处理空调系统夏季工况处理过程见图3，经计算系统各项参数如下：

新风单独处理至露点　，然后与室内回风混合至ｃ点，等湿冷却至0，新风冷量：QX：GX×（ｉＷ—ｉＬ）＝652KW，新回风混合干冷系统冷量：ＱＨ＝Ｇ×（Ｃ—Ｄ）：78KW，系统总冷量ＱＬ：ＱX＋ＱＨ＝662十88＝750KW。

3）系统控制方案。

ａ．夏季模式。新风机组表冷器运行，热水阀、电加热器、加湿器关闭。表冷器的冷水阀控制房间湿度，将室外新风处理至室内状态点的露点。房间湿度控制在50％，湿度高于55℃水阀开大，湿度低于45℃水阀关小。空调机组表冷器投入运行、加热器及电加热器关闭，室内温度控制在22℃，当室内温度增高表冷器冷水二通阀开大，室内温度降低冷水二通阀关小。空调机及新风机均配置了电加热段，当室外湿度较大，空气处理后室内湿度满足要求，温度低于设定值时，开启电加热。

ｂ．冬季模式。新风机组及空调机组加热盘管、加湿器运行。电加热器、表冷器关闭。预加热段的水阀全开将室外空气预加热后在经加热段加热、加湿器加湿。当室内温度低于22℃时水阀开大，室内温度升高至24℃时，水阀关小。加湿器控制房问湿度，房间湿度控制在50％，低于40％加湿器开大，高于60％加湿器关小。

3．4方案探讨及节能性分析

1）节能性。通过对各空气处理方案的计算分析，各系统能耗见表1。可以看出，制冷工况下，采用二次回风系统和新风单独处理空调系统，不但减少了制冷量450KW，而且节省了再热量450KW。

单从制冷角度考虑，系统节约冷量可达37.5％。如果同时考虑系统再热量，总体能量消耗将节约75％。在本项目中，二次回风空凋系统和新风预先处理的空凋形式节能效果相当可观。

2）系统控制。一次回风系统有系统简单，易于控制，系统运行更加稳定可靠，且初投资较低的优势，因此在小型系统中被广泛采用。但由于其很难避免冷热量抵消和二次加热的弊端。除非利用更加先进精细的控制手段或依靠专门可靠的程序，实现智能化湿度一温度解耦自动控制，否则很难改变或减小这种冷热量抵消的效应。

相比一次回风系统，二次回风系统成功规避了冷热抵消的问题，优势明显。但二次回风空调系统同样存在其弊端。二次回风的效果在很大程度上取决于一、二次风的风量之比，系统的控制主要通过对风阀的控制实现，而风阀的调节精度较低；并且该系统形式对现场运行管理人员的专业技术水平的要求也较高。实际运行中，许多二次回风空调系统的效果并不理想。因此，通常需要配备电加热作为备用手段。

新风预先单独处理空调系统在避免了一次回风系统冷热抵消弊端，同时避免了二次回风系统中送风效果对风阀调节的依赖性，在控制上更加简单可靠。

4.结语

文中对大空间大跨度洁净型恒温恒湿空调系统的三种空调方案进行了详细的计算分析和方案探讨。从本文的分析可以看出，对于大空间大跨度洁净型恒温恒湿型空调系统，新风预先单独处理空调系统的优势更加明显。GB50019－2003采暖通风与空气凋节设计规范中第6.6.13条也推荐在大中型恒温恒湿空调系统中采用新风预先处理的空调方式。

但需要说明的是，在新风经表冷除湿处理后，再与回风混合经干冷达到需要的送风状态点，而在送入室内后，会吸收室内的余热余湿而偏离设计值。由于本项目为洁净成型间，室内只有少量湿负荷，没有大量散湿量，且室内相对湿度控制允许波动范围不是特别严格，因此，此影响可以忽略不计。本文中对三种空调形式的方案探讨对工程中类似项目的空调设计有一定的借鉴作用。