无尘净化车间设计(无尘室设计常用参数与选型)

Posted 2023-05-28

篇首语：知识就是飞上天的羽翼。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了无尘净化车间设计(无尘室设计常用参数与选型)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

无尘净化车间设计(无尘室设计常用参数与选型)

设计基本理念：

结合空气、水、热源，提供适应各种需求的最佳环境。

目前无尘室测试分三阶段：

第一阶段 As Built

第二阶段 At Rest

第三阶段 Operation

As Built：无尘室架构及空调都完成，无人员进入、且无设备进入。

As Rest：无尘室架构及空调都完成，无人员进入、但设备已进入。

Operation：无尘室架构及空调都完成，人员进入、设备进入，已开始生产。

目前一般无尘室测试项目及程序如下：

1.滤网风速测试(Air flow velocity testing)

2.滤网泄漏测试(Filter leakage testing)

3.无尘室内温湿度测试(Temperature&Humidity testing)

4.无尘室内压差测试(Room pressurization testing)

5.无尘室内噪音测试(Noise level testing)

6.无尘室内照度测试(Lighting level testing)

7.无尘室内环境微粒子测试(Air Particle counts)

无尘室空调系统特点介绍：

A 风量大

洁净室主要是通过空气量的循环来过滤空气中的尘埃、细菌等，实现对空气中非生物粒子和生物粒子的控制，达到洁净的标准。因此需要有足够的风量来保证室内的洁净度。洁净室的风量一般按照室内换气次数来计算，通常是10倍，甚至几十倍，尤其是单向流洁净室，换气次数达到房间体积的几百倍。

B 风机的压头高

洁净室一般至少要采用初、中、高三级过滤器过滤，而这三级过滤器的阻力加起来就有700～800帕左右，以保证维持洁净室的正负压调节的要求，所以洁净室的管道阻力一般比普通空调的要多一倍以上。需要克服这些阻力，就要求空气处理机组的送风机有足够的压头，在这种大风量，大压头的情况下，对机组的漏风率也是一种考验，洁净室用空气处理机组的漏风率越低，节省的能源就越多，运行费用就越低。

C 温湿度控制精度高

为了实现恒温恒湿，那么要求空气处理机组中至少要具备制冷、制热、加湿、除湿等功能段，而且需要精密控制的方式；如换热器要采用高效率的亲水翅片，并且水流量采用比例积分控制，加湿量也要采用比例积分或者是PID调节的方式，以便实现更高的控制精度。

D 正负压控制严格

要想有准确的压差控制值，在洁净室空气处理机组要求要有较低的漏风率，才能有较高的控制精度。

E 拥有良好的过滤系统

洁净技术对微生物、尘埃等的控制程度，主要取决于过滤器的性能。洁净室一般至少要经过三级过滤，空气处理机组配备初、中效过滤器，送风末端配高效过滤器。空气过滤器需要有良好的品质，一旦发生泄漏，就再也不可能达到洁净的可能。除了本身不能有任何的泄漏，过滤器在空调箱的密封也要引起注意。

全国代表城市气象参数一览表（参考）

空气线图介绍：

无尘室微粒标准：

GB50073-2013《洁净厂房设计规范》：

微粒的粒径是从0.1μm到5μm，在此范围之外就不列入等级表，其允许上限的定义是大于等于该粒径的微粒数，数目字如下表，单位是每立方英尺的微粒数。

MAU选型：

MAU功能段：

MAU送风量计算：

(A)机台排气量G1（CMH）：依检讨确认的需求。

(B)人员需求量G2（CMH）=人数×20 CMH/人

(C)开门（W3）及间隙（W4）泄漏量：

G3（CMH）=Ｔ×Ｎ×Ａ’×√（2g△Ｐ÷γ）×Ｍ

G4（CMH）＝Ａ”×√（2 △Ｐ÷γ ）×Ｅ×3600

Ｔ=时间(sec) Ｎ=次数（次/Hr）

Ａ’=门面积蓄(m2) Ｍ=门数量

g=重力加程度(m/s2) △Ｐ=室内正压(mmAq)

γ=空气密度(kg/m3) Ｅ=泄漏系数

Ａ”=间隙面积(m2)

(D)总外气量：

a.当G2＞(G1+G3+G4)，则总外气量G≥人员需求量G2；

b.当G2＜(G1+G3+G4)，则总外气量G≥机台排气量G1+ 开门泄漏量G3+间隙开孔泄漏量G4。

MAU制冷量计算：

空调箱压力=机台余压+空调箱内部压力损失

A：风管沿程压力损失

1.1、用公式计算

ΔP1=ΔPm*L

ΔPm=λ/de*(V2*ρ/2*)

用查表法计算：ΔP1=ΔPm*L

B：风管局部压力损失

1.1、用公式计算

ΔP2= ξ*（v2＊ρ/2）

ξ局部阻力系数

v：风管内该压力损失发生处的空气流速m/s

ρ空气密度kg/m3

1.2、按经验值估算

ΔP2＝ ΔP1*k

K:局部压力损失与摩擦压力损失的比值

C：由A,B可知静压估算（常用）

ΔP=Pm*L*（1+k）

Pm：单位长度风管的摩擦压力损失Pa/m

L：到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管的总长度m

K：局部压力损失与摩擦压力损失的比值

弯头三通少时取k=1.0~2.0

弯头三通多时取k=3.0~5.0

空调箱机内静压概算：

所谓机内静压：就是空调箱内部所有部件在某一条件下的阻力的总和，包括空调箱箱体本身的阻力。

以面风速取2.5M/S以基准，可以参考以下值：

箱体阻力：2~4Pa/米；

初，中，亚高，高效过滤器（详下表）

电加热器：15Pa；电极/电热加湿器：15Pa；

冰水/热水管排：25Pa~50Pa；挡水板：105Pa；

均流板：80Pa；风阀参考值：35Pa。

过滤器在整个阻力中占的比例比较高：

DC选型：

室内热负荷计算：

器具热负荷：

A设备发热量(kcal/hr)＝设备耗电量(kw)×使用率×860

B冷却水散热量(kcal/hr)＝冷却水量(LPM)×60×(To-Ti)

C 排气散热（kcal/hr）=排风量（CMH）×0.29×(To-Ti )

器具热负荷（kcal/hr）＝（A）-（B）-（C）

灯具热负荷（kcal/hr）＝灯具耗电量(Kw)×860×1.25

人员热负荷（kcal/hr）＝人员显热SH + 人员潜热LH

SH（kcal/hr）＝人数×60

LH（kcal/hr）＝人数×105

传导热负荷（kcal/hr）＝隔墙面积(m2）×传热系数×(To-Ti)+楼板及顶板面积(m2)×传热系数×(To-Ti)

室内总热（kcal/hr）＝器具热负荷+灯具热负荷+人员显热负荷+传导热负荷

依洁净度计算换气次数或送风量G1(CMH)：

a.乱流式：

N（次/hr）=(60×β×G×H)÷(2.5×K×V)

β:所需要洁净度换气系数

β乱流式

G：室内发尘量(个/min)=106(个/min)×人数+400×103(个/min)×地板面积

H.天花板高度(M)

K.所需洁净室之室内落尘量(个/m3)

V.洁净室之体积（m3)

计算得换气次数N，须综合产业特性及工程经验加以调整，则送风量G1(CMH)=V×N

V:洁净室之体积(m3)；N:换气次数(次/hr)

b 层流式:G1(CMH)=A×V

V:流速(m/s)，流速以0.25～0.5(m/s)为佳

A:洁净度之面积（m3)

依室内负载计算送风量G2(CMH)=室内总热÷[0.29×(TR-TS)]

结论：比较G1与G2m取最大值为送风量

DC数量计算（台）=室内总热÷单台DC最大制冷量

需考虑无尘室回风墙均匀度及室内负荷大小

DC迎风面积计算S(m2)=无尘室循环风量÷2.5m/s(干管迎面风速≦2.5m/s）

无尘室气流方式：

FFU是一种内配风机定吊顶用机组，用于乱流及层流洁净室内，FFU设计整体灵活，根据设计的规格，可以轻易顶配合任何吊顶骨架，以达到洁净等级要求，它可以为不同尺寸大小，不同洁净度等级的洁净室、微环境提供高质量的洁净空气。在新建洁净室、洁净厂房或改造翻新中，既可提高洁净度级别、降低噪音和减少振动，也可大大降低造价，安装维护方便，是洁净环境的理想部件。其特点有：

1.低振动、低噪音；

2.空气分布均匀；

3.风速自动恒定或有级调节；

4.机械性能和可靠性高；

5.过滤效率可达99.99%@0.3um。

FFU设计：

FFU是由风机单元和过滤单元组成，一般一台FFU的额定风量是900cmh～1200cmh，通常我们按900cmh/台来设计FFU数量，这样可以保证有30％的余量；同时FFU带三速开关控制，风量控制更加灵活；

不同等级的无尘室需要不同的循环次数和不同效率的过滤器，一般我们推荐次数如下：

当我们确定无尘室等级，确定循环次数后，就可得知循环总风量，从而可以计算出FFU的数量。

FFU数量（台）=无尘室总送风量（CMH)÷900(FFU最低档风量900CMH)

回风设计：

无尘室回风根据不同等级有不同的回风方式，一般1K级以下采用回风柱或回风墙的型式（非单向流），100级以上采用高架地板回风（垂直单向流）；回风墙或回风柱内风速一般取3～4m/s，回风口风速取2.5m/s以下；高架地板是利用地板做回风，一般高架地板的开孔率为10％以上，如果现场层高很高，无尘室没有做到顶，有时候我们为了避免冷量浪费，会做双层天花；如下图：

A 回风百叶面积计算S(m2)≧无尘室循环风量÷2.5m/s

B 回风墙面积计算S(m2)≧无尘室循环风量÷3.5m/s

水泵选型：

1.所谓水泵的选取计算其实就是估算（很多计算公式本身就是估算的），估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。　

2.特别补充一句：当设计流量在设备的额定流量附近时，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大过设备的额定流量很多。同样，水管的水流速建议计算后，查表取阻力值。

3.关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。

1、根据泵的工作原理和结构分：

叶片式泵、容积式泵：喷射泵、空气升液泵、电磁泵等。

叶片式泵：离心泵、旋涡泵、混流泵、轴流泵等

容积式泵：往复泵、转子泵

往复泵：电动泵、蒸气泵

电动泵：柱塞（活塞）泵、隔膜泵、计量泵

转子泵：齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵等

2、根据介质上分：清水泵、污水（污物）泵、油泵、耐腐蚀泵等；

3、从使用安装方式上分：管道式泵、液下式泵、潜水式泵等。

根据液体介质性质，确定清水泵、热水泵、油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵，或者采用不堵塞泵。

安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防爆电动机。

1.冷冻水泵流量=冷水机组蒸发器额定流量*1.1~1.2

2.冷却水泵流量=冷水机组冷凝器额定流量*1.1~1.2

扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处（泵出口法兰）能量的增值。

也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。

其单位是N·m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

管径、长度、管道附件种类及数目，吸水池至压水池

的几何标高等。

总阻力损失计算:包括直管阻力损失和所有管件,阀门等的局部阻力损失,若管路系统中的管径d不变,则：

£hf=[λ(l+£le/d)+£ζ]u2/2

扬程计算-空调冷热水管路：

（1）冷、热水管路系统

开式水系统：Hp=hf+hd+hm+hs （10-12）

闭式水系统：Hp=hf+hd+hm （10-13）

式中 hf、hd—水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；

hm—设备阻力损失，Pa；

hs—开式水系统的静水压力，Pa。

hd/ hf值，小型住宅建筑在1~1.5之间；大型高层建筑在0.5~1之间；远距离输送管道（集中供冷）在0.2~0.6之间。设备阻力损失见表下表。

流体层流时能量损失的计算式,可由哈根-泊素叶方程导出，即：△p=32µlu/d2 µ为流体黏度Pa*s 故能量损失为：hf= △p/ρ=32µlu/d2ρ

将上式改为直管能量损失计算的一般方程式： hf=[64/duρ/µ](l/d)(u2/2) hf=λlu2/d*2

局部阻力计算式为：Hƒ=ζu2/2

暖通水泵的选择：通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）：

Hmax=△P1+△P2+0.05L (1+K)

△P1为冷水机组蒸发器的水压降。

△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。

L为该最不利环路的管长。

K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6。

考虑选择卧式、立式和其它型式（管道式、直角式、变角式、转角式、平行式、垂直式、直立式、潜水式、便拆式、液下式、无堵塞式、自吸式、齿轮式、充油式、充水温式）。

卧式泵：拆卸装配方便、易管理、但体积大，价格较贵，需很大占地面积；

立式泵：很多情况下叶轮淹没在水中、任何时候可以启动、便于自动盍或远程控制、并且紧凑、安装面积小、价格较便宜。

根据流量大小，选单吸泵还是双吸泵：根据扬程高低，选单级泵还是多级泵，高转速泵还是低转速泵（空调泵）、多级泵效率比单级泵低，当选单级泵和多级泵同样都能用时，宜选用单级泵。

泵的特性曲线：

(1) H~Q曲线表示H与Q的关系,通常H随Q的增大而减小。不同型号的离心泵，H~Q曲线的形状有所不同。有的离心泵H~Q比较平坦，其特点是流量变化较大而压头变化不大，而有的泵H~Q曲线陡将，当流量变动很小时，扬程变化很大，适用于扬程变大而流量变化小的情况。

(2) N~Q曲线表示N与Q的关系，N与Q的增大而增大。

(3)η~Q曲线表示η与Q的关系，开始与Q的增大而增大。达到最大值后,又随Q的增大而下降。曲线上最高效率点，即为泵的设计工况点，在该点所对应的扬程和流量下操作最为经济。实际生产中，泵不可能正好在设计工况点下运转，所以各离心泵都规定一个高效区，一般取最高效率以下7%范围内为高效区。

管路特性方程：H=H0+KQ2

管路长度，管径，磨擦系数及局部阻力系数有关：

k=(8/π2g) *[λ(l+£le/d5)+£ζ/d4]

利用泵特性曲线，在横坐标上找到所需流量值，在纵坐标上找到所需扬程值，从两值分别向上和向右引垂线或水平线，两线交点正好落在特性曲线上，则该泵就是要选的泵，但是这种理想情一般会很少，通常会碰上下列几种情况：

A、第一种：交点在特性曲线上方，这说明流量满足要求，但扬程不够，此时，若扬程相差不多，或相差5%左右，仍可选用，若扬程相差很多，则选扬程较大的泵,或设法减小管路阻力损失。

B、第二种：交点在特性曲线下方，在泵特性曲线扇状梯形范围内，就初步定下此型号，然后根据扬程相差多少，来决定是否切割叶轮直径，若扬程相差很小，就不切割，若扬程相差很大，就按所需Q、H，根据其ns和切割公式，切割叶轮直径，若交不落在扇状梯形范围内，应选扬程较小的泵。

确定泵的台数和备用率：

对正常运转的泵，一般只用一台，因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当，（指扬程、流量相同），大泵效率高于小泵，故从节能角度讲宁可选一台大泵，而不用两台小泵，但遇有下列情况时，可考虑两台泵并联合作：流量很大，一台泵达不到此流量。

对于需要有50%的备用率大型泵，可改两台较小的泵工作，两台备用（共三台）。

对某些大型泵，可选用70%流量要求的泵并联操作，不用备用泵，在一台泵检修时，另一抬泵仍然承担生产上70%的输送。

对需24小时连续不停运转的泵，应备用三台泵，运转，一台备用，一台维修。

空调常用计算公式：

本文来源于互联网，作者：邱益碧，李建进。暖通南社整理编辑。