江苏省建筑设计研究院有限公司上海分公司 上海 200050
摘要：工业建筑空调系统不同于民用建筑空调系统，厂房内空调系统主要服务对象为生产工艺，其次考虑人员工作环境，办公区域空调系统主要服务对象为区域内人员，因此，在做此类建筑的空调设计时，需要根据内部区域的使用性质、室内空气参数要求进行详细划分，设置合理的空调系统，以满足使用需求。本文介绍了丙类厂房空调系统的划分和设置情况，重点介绍了洁净厂房空调系统的设置情况，同时根据项目的实际情况，从经济性、实用性等多个角度，在空调系统、冷热源的选择方面进行了论述。研究成果可为相关应用与研究提供参考。
关键字：洁净厂房净化空调系统；恒温恒湿空调系统；空调系统划分；空调冷热源
引言：
工业建筑作为建筑类型的重要组成部分，生产工艺的要求对空调系统选择的权重较大，其中洁净厂房及其附属区域的要求分类较多。由于净化空调送风量较大，设备容量较其他空调末端有显著增大。当洁净厂房面积仅占整个工业厂房面积一小部分时，如果整个厂房全部使用净化空调，将会造成大量能源浪费，因此，需对整个厂房各区域冷热负荷特性和空气品质要求进行详细分类，配置合理的空调系统。
1.金桥智谷2#厂房装修项目概况
本工程位于江苏省徐州市区东南侧，为内部装修改造工程，涉及区域为1~5层区域内部平面，总装修面积约8473平方米，其中包括试验区、办公区、洁净厂房、库房等。厂房生产的火灾危险性为丙类，根据工艺要求，使用过程中无爆炸危险性，耐火等级为二级，使用年限50年。
2.空调系统
2.1设计参数
2.1.1 空调室外设计参数
本项目位于江苏省徐州地区，纬度 N34°17′，经度 E117°09′，海拔高度41米，冬夏季大气压力分别为10221Pa、10008Pa，最大冻土深度：21cm，大气含尘浓度（≥0.5μm）：20×107pc/m3：。
表1 室外空气设计参数
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2.1.2 空调室内设计参数见下表
表2 洁净厂房室内设计参数
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表3 研发室、走廊室内设计参数
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表4 机床区室内设计参数
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2.2.空调系统划分
本厂区承担产品研发、生产、试验、储存等基本功能，根据不同区域生产要求，进行空调系统设计和系统划分，考虑空调系统的初投资和运行的经济性等因素，将空调系统划分为以下系统：
（1）SMT生产车间采用净化空调，以确保空气中的含尘浓度低于国标8级中对粒径0.5μm要求的最大浓度限值；
（2）研发室、走廊采用风机盘管加新风系统，方便使用管理，冷热源装置均为空气源热泵式冷热水机组，夏季供冷，冬季辅助供热；
（3）机床区采用恒温恒湿空调，由于对温湿度控制要求较高，与大楼其他区域冷热负荷特性不同，因此冷热源装置采用直接膨胀式机组，不与其他区域共用同一系统。
3.洁净厂房要求和空调通风系统设计
3.1.SMT车间功能要求
电子电路表面组装技术（Surface Mount Technology，SMT），称为表面贴装或表面安装技术，要求生产车间空气洁净度为10万级（美标，单位PC/ft3，对应国标8级），对温湿度的要求并不是十分严格。
3.2.SMT车间空调通风系统
二层SMT车间建筑面积259.79m2，吊顶高度3m，工作人员30人，送风换气次数为15次/h。
3.2.1 风量计算：
（1）新风量计算：
车间全面排风换气次数为1次/h，为保证室内相对正压10Pa和补充排风，新凤换气次数为3~5次/h，新风量为
LX1=S×h×（3~5）=259.79×3×（3~5）=2338.11~3896.85（m3/h）（1）；
工作人员需要的人员新风量为LX2=N×40=30×40=1200（m3/h）（2）；
取二者中的大值，即LX=3896.85 m3/h（3）。
（2）送风量计算：
根据热湿负荷计算的送风量为：LS1=21798.945m3/h（4）；
满足空气洁净度等级要求的送风量为：LS2= S×h×15=259.79×3×15=11690.55m3/h（5）；
新鲜空气量（a计算结果）为：LS3=3896.85 m3/h（6）；
三者取大值，即LS=21798.945m3/h（7）。
3.2.2 组合式空调机组
（1）空调机组组成部分与室内气流组织设计
鉴于送风量大、空气净化等级高、气流均匀等要求，本车间设置组合式净化空调，内设表冷段、粗中效过滤段、加热段、湿膜加湿段、送风段等处理段。其中表冷段接大楼空调冷热水系统，可实现降温减湿；加热段接大楼供热水管，可实现等湿升温；冷热盘管进水口均设置电动二通阀控制水流量。组合式空调设置于专门的空调机房，减少维修产尘对车间设备的影响，降低车间内噪声。机房内组合式空调侧边留出空调等宽的间距，以方便维修和更换部件。车间内部气流组织总体为上送下侧回，空调送风管吊装于车间吊顶内部，通过吊顶上均匀分布的高效过滤送风口，将处理后的空调风送进车间；空调回风口设置高效过滤器，装于车间下侧离地0.3m处，通过侧墙安装的回风管和吊顶内安装的水平回风管接入空调机房，与新风管一同接入组合式净化空调混风段。
（2）空气处理过程
冬夏两季空气处理过程为： a 冬季：新风与回风混合后，等湿加温后，等焓加湿，达到热湿比线上的送风状态点后，送入室内。b 夏季：新风与回风混合后，经过表冷段降温减湿后，至热湿比线与90%相对湿度线叉点，送如室内，即采用露点送风，经计算送风温差不大于10℃。组合式净化空调空气处理流程见图1。
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图1 SMT车间空气处理流程图
1.排风机 2.定风量阀门 3.70℃防火阀 4.下侧回风口 5.顶部送风口（带高效过滤器） 6.表冷段 7.粗中效过滤器 8.送风机 9.加热段 10.湿膜加湿段 11.净化空调箱体 12.上部排风口
4.机床区空调通风系统
一层机床区分为两个区域，建筑面积分别为122m2和185 m2，每个区域设置独立的风冷恒温恒湿空调系统，室内机为柜式机组，落地安装于机床区侧墙，室外机（风冷冷凝器）置于屋面，方便安装、维修。室内机机组内部设降温减湿、电加热、电极加湿等处理段，在出风处设置中效过滤器，以实现空调区域内部空气温度、湿度独立控制，同时保证送风空气质量。除恒温恒湿空调系统外，各区域设置新风系统、排风系统，新风在送风中的比例不大于10%，排风量为新风量的80%，排风口设置高效过滤器。机床区室内气流组织形式为上送侧回，空调送风管从室内机顶部接出，吊装于机床区顶部，通过顶部均匀分布的条缝型送风口送至工作区域，由于机组设置于车间内部，回风可直接从机组下侧方回风口进入机组。为保证恒温恒湿空调的使用效果，对建筑专业提出提高围护结构热惰性的要求，避免因外墙保温效果不足、厚度不够引起外墙传热过大的波动性。
5.研发室、走廊空调通风系统
二至五层研发室、走廊，总建筑面积4474m2，主要为研发人员工作时间活动区域、车间内人员非工作时间活动区域，空调系统主要考虑人员舒适性，和各区域控制灵活性，因此研发室、走廊区域的空调系统采用风机盘管加新风系统，经走道、卫生间集中排风。
各层设置小型新风机一台，吊装于设备间顶部，新风室外进风口均设置防虫网和粗效过滤装置，新风机出风口主管设置消声器，以降低气流噪音。室外空气处理至室内空气状态点等焓线，新风不经过风机盘管，支管直接将其送至空调区域，避免受室内风机盘管运行情况的影响，同时降低室内风机盘管设备负荷。
6.空调水系统
空调水系统采用一次泵变流量两管制系统，主管采用垂直异程、水平同程，各楼层水平出水主管安装平衡阀和能量计，末端采用风机盘管和四台新风机组、一台组合式空调，设备入口均设置电动二通阀控制水流量，风机盘管和新风机组布置在二~五层研发区、走廊，组合式空调布置在二层空调机房。
7.空调冷热源
各空调区空调冷负荷为：SMT生产车间：43kW；机床区：19.52 kW和38.85 kW；研发区和走廊：680kW。其中机床区采用两台直膨式恒温恒湿空调，名义制冷量分别为19.6kW、39kW。SMT生产车间、研发区和走廊共用大楼冷冻水系统，冷热源采用12台风冷涡旋冷热水机组（名义制冷量为65kW每台），均设置于屋面。根据最新热工设计规范，徐州市采暖期天数为84天，接近90天，项目所在地有市政供暖管网，本项目考虑供暖，同时风冷涡旋冷热水机组可在市政采暖非供热时期辅助供热。
8.结论与建议
工业建筑通风空调设计关乎生产质量、生产效率、生产人员身体健康，同时生产工艺分类繁杂，需要设计人员对原始设计资料细致分析，继而提出合理、适用的方案。本项目了解生产工艺、生产流程的基础上，对不同功能区域进行划分，洁净厂房、机床区、研发室等区域设置三种不同的通风空调系统，仓库等区域仅设置通风排烟系统。该项目空调冷热源布置相对集中，且均设置在屋顶，除净化空调、恒温恒湿空调外，其他空调设备均吊顶安装，不占用原本就紧张的生产用房空间。
参考文献：
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京.2008：1565
[2]GB50073-2013,洁净厂房设计规范[S]
[3]徐伟,吴少雄.基于6σ的SMT切换流程优化[J].山东建筑大学学报,2014,(01):82-87.