1、工程概况

随着科学技术的发展，工业生产技术进步以及产品的精度要求不断提高。工业产品的生产和科学实验中对室内的环境要求越来越高，所以在生产过程中出现了洁净空调系统，高精度恒温恒湿空调系统。本项目所在地苏州，主要使用设备光栅刻线机，刻划线数为6000线/mm的光栅。这一高精密受控的微环境对环境的温度（20±0.01℃，保持20天）、空气流速和空气中的微粒子浓度（即空气的洁净度等级）和防微振都有极为严格的要求。本文对净化空调系统与高温度精度空调系统组合讲述了方案的计算过程，为工程设计人员提供一种解决思路。

2、建筑平面布置

根据暖通设计规范GB50736要求，对于温度波动±0.5℃范围内，不允许该房间有屋面，不宜设置外墙，宜布置在底层。通向相邻房间的室温允许波动范围为±1℃。建筑根据暖通的这两项要求为原则进行工艺房间布局。一层主要功能区域光栅刻划、光栅检测，光栅母版、更衣间、准备间、设备间、空调机房等。其中光栅刻划区洁净区等级为十万级。建筑布局见图1：

3、系统方案确定

首先，本项目光栅刻划间净化等级为十万级；根据规范要求，十万级净化需要达到15次换气次数。根据目前洁净空调常用的空调系统形式：（1）新风机组+混风机组+高效过滤器；（2）新风机组+干盘管+FFU；（3）一次回风空气处理+高效过滤器；（4）二次回风空气处理+高效过滤器。由于本项目每个房间温度精度、正压要求不同，生产工艺不同，所以该区域需设置4个独立运行的空调系统，考虑到运行过程中降低费用要求，洁净空调方案采用了二次回风+末端高效过滤器的系统方案。此方案避免了空气处理过程中的二次再热冷热能耗抵消的损失。

其次，其中刻划间核心区要求温度精度±0.1℃，核心周边区温度精度±0.2℃，核心区房间温度精度±0.5℃。其中核心区与核心周边区域温度控制均由设备考虑，本方案空调系统仅考虑房间内达到±0.5℃。在暖通设计规范GB50736中，为保证室内±0.5℃，送风温差要求3～6℃；±0.1-0.2℃，送风温差要求2-3℃，由于刻划间核心区温度要求精度高，为了保证设备区温度精度所以夏季送风温度暂定17℃。刻划间对湿度仅要求30-70%，不需要和温度一样精确控制，但是为了使用考虑，还是将计算相对湿度定在60%，并采用电极式加湿器控制冬季加湿精度。

空调系统用冷热水由设置在室外的风冷热泵提供。

4、系统参数计算

根据洁净等级确定循环风量与根据室内热负荷、湿负荷确定的风量对比，取其中的大值。具体介绍刻划间的空调系统为计算过程:

(1)已知夏季室内温湿度为20℃，60%，室外计算参数Tw=34.6℃，Ts=28.2℃:

(2)根据室内的热负荷、湿负荷，计算得热湿比ε=63600kj/kg;

(3)送风量的计算为了满足房间内十万级的洁净度、温度波动范围要求、去除室内余热余湿，取三者风量中的大值15次换气次数，则系统的循环风量为10500m³/h:

(4)新风量根据满足正压风量、卫生风量的较大值来选取，为2750m³/h;

(5)取送风温差At=3℃，则送风温度为20-3=17℃，取混合点O点为室内点的热湿比与17℃等温线交点，得do=7.3g/kg，Ho=35.6kj/kg;

(6)表冷器处理参数:露点参数取12℃，95%相对湿度线，T1=12℃，Hl=35.2kj/kg;

(7)二次回风混合比n=(To-T1)/(Tn-T1)=(17-12)/(20-12)=0.625

二次回风量=10500x0.625=6550m/h，一次回风量=10500-2750-6550=1200m/h

一次回风混合点参数:Tw1=30.1℃，H=76.1kj/kg(8)处理到L点的冷负荷为Q(1200+2750)x1.2x(76.1-35.2)/3600=54kW

(9)为了满足送风温度17℃，在送风机送入室内前，需要对空气温度进行再次调温，所以需要设置精确控温的电加热段。

组合式空气处理机组的各个功能段确定为下:混风段+初效过滤段(板式过滤器，效率等级G4)+二级表冷(54kW)+二次回风段+再热段+加湿段(电极式加湿)+加热段(电加热13+6kw，精准控制送风温度)+风机段(10500m³/h)+中效过滤段(袋式过滤器，效率等级F8)+送风段+末端高效过滤器H13。

5、空调系统末端布置

根据十万级洁净空调的气流组织形式要求，确定房间内的气流组织形式为上送侧下回，回风口布置在房间的侧下部。

为了达到室内要求的洁净度，在经过空调箱初效、中效处理的基础上末端须采用高效送风口（过滤效率≥99. 99%@0. 3μm，初阻力≤220Pa。经计算和图纸布局需风量1500m³/h的高效送风口十个。

6、更高温度精度要求，系统末端研究

目前生产过程中，有更高的温度精要求，比如±0. 1-0. 2℃。在满足送风温差的条件下，需采用孔板送风。

孔板送风需在孔板上方设置送风静压箱。查手册得知送风静压箱内的水平风速与孔口送风风速的比值小于0. 25。根据计算出的孔口个数需要校核空调区的最大风速、最大轴心温差是否满足温度精度的要求。另外，孔板送风需要一个大的稳压层，这里经计算稳压层的高度为 1. 2 米；根据洁净空调的气流组织形式，把两种送风方式组合在一起，需要较高的房间层高， 把这两种送风在高度上叠加，如图 2 所示：

经过这样组合后，经过末端高效送风口把洁净的空气送至送至稳压层，然后在静压作用下经孔板均匀的把风送至空调区。这样同时保证了送风的温度精度和洁净度；末端高效送风口的布置尽量均匀，使空气在稳压层内可以均匀分布，不至于发生局部过大的风速直接吹向孔板。 建议采用小风量高效送风口，在房间上部均布。

当房间的面积过大，吊顶上的孔板如果采用同样的开孔率，会造成房间的中部的气流组织达不到要求，甚至不能满足要求的洁净度，温度精度。这时，应对孔板的开孔率进行调整，靠近回风口出的开孔率调小， 间中部的开孔率调大。这个应通过计算确定。

采用末端高效过滤器与孔板结合的送风方式，可以实现更高精度等级的房间温度。

7、结语

高精度温度控制空调系统，需要各个专业配合，从建筑布局到空调系统方案，然后再结合电气自动控制方案，才能最终实现房间内的温度精度。随着工业生产的发展，对温湿度、洁净度的要求越来越高，类似高建设标准的生产厂房也越来越多，本文为高精度温度波动要求的使用环境提供了方案选择计算过程，讨论了末端孔板送风实施的可行性，以供设计人员参考。