一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及醫(yī)藥車間生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)
醫(yī)藥生產(chǎn)車間的潔凈空調(diào)通過初效過濾、中效過濾、高效過濾給受控空間送風(fēng)，控制空間的塵埃粒子濃度。初始條件下，空調(diào)系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，隨著時(shí)間的延長，高效過濾器送風(fēng)口集塵增加，與設(shè)計(jì)風(fēng)量小的高效過濾器送風(fēng)口相比較，風(fēng)量大的過高效過濾器送風(fēng)口集塵更多，阻力增加更大，通過的風(fēng)量下降，另一個(gè)過濾器的風(fēng)量增加，直至運(yùn)行至第二個(gè)工況。這時(shí)候會(huì)使各房間之間的壓差發(fā)生逆向變化，引起風(fēng)向倒流或逆流，給需要高潔凈度的房間造成污染（如圖1和圖2所示）。
現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)指南指出解決的方案有三種：1.定期更換高效過濾器。2.采用定風(fēng)量閥控制的形式。3.安裝第二級高效過濾器。這三種方法均導(dǎo)致較高的運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，并且建設(shè)成本增加。另外由于閥門的機(jī)械特性及閥門在系統(tǒng)中阻力占比，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能不好。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明公開一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的自平衡設(shè)計(jì)方法，該方法的系統(tǒng)初始投資小，便于調(diào)試，長期運(yùn)行穩(wěn)定，并且是越用越穩(wěn)定，所有的送風(fēng)口可充分使用至終阻力，降低生命周期成本。
一種應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的平衡設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：
步驟1、根據(jù)房間所需的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)，初算各個(gè)房間送風(fēng)量并將各個(gè)房間的送風(fēng)量相加得到系統(tǒng)送風(fēng)量；
步驟2、初次布置每個(gè)房間的送風(fēng)口；
步驟3、分析空調(diào)系統(tǒng)，確定本系統(tǒng)高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)；
步驟4、根據(jù)確定的高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)，反算房間送風(fēng)量，調(diào)整送風(fēng)口布置；
步驟5、復(fù)核房間的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)；
步驟6、設(shè)計(jì)送風(fēng)管道、回風(fēng)管道、排風(fēng)管道系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目的控制要求，各系統(tǒng)在支管處設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
步驟7、當(dāng)潔凈區(qū)設(shè)置多個(gè)潔凈空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，各系統(tǒng)分別按上述步驟設(shè)計(jì)，使?jié)崈魠^(qū)在項(xiàng)目的生命周期內(nèi)，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡。
優(yōu)選的，所述步驟1中，潔凈室的送風(fēng)量應(yīng)取下列各項(xiàng)計(jì)算所得的最大值。
(一)維持潔凈度級別所需的送風(fēng)量。
(二)根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷計(jì)算確定的送風(fēng)量。
①保證房間潔凈度等級的送風(fēng)量：
利用如下公式計(jì)算維持潔凈度級別所需的送風(fēng)量；
②根據(jù)熱濕負(fù)荷計(jì)算的送風(fēng)量；
首先計(jì)算冷負(fù)荷Q與濕負(fù)荷W,計(jì)算熱濕比?；
室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的?由室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度確定， 送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)?由?線與送風(fēng)溫差確定,?為空氣密度，房間送風(fēng)量:
；
房間送風(fēng)量的確定應(yīng)取上述兩項(xiàng)的較大值，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量為各房間送風(fēng)量之和；
③計(jì)算各個(gè)房間的回風(fēng)量、排風(fēng)量，系統(tǒng)的回風(fēng)量和排風(fēng)量，計(jì)算系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)比例：
s=系統(tǒng)回風(fēng)量/系統(tǒng)送風(fēng)量；
優(yōu)選的，所述步驟2中每個(gè)房間高效過濾器送風(fēng)口的布置，需結(jié)合房間的功能、形狀、高度因素。
優(yōu)選的，所述步驟3中高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)，計(jì)算采用如下方式：
①計(jì)算高效過濾器風(fēng)口的使用時(shí)間：
；
式中：?—大氣含塵濃度（mg/m?3）；
—循環(huán)風(fēng)比例；
—高效過濾器效率；
P?0—高效過濾器容塵量；
Q?0—高效過濾器額定風(fēng)量；
t—高效過濾器每天的使用時(shí)間
—回風(fēng)濃度；
—高效過濾器前的新風(fēng)通路上的過濾器計(jì)重效率；
—高效過濾器前的回風(fēng)通路上的過濾器計(jì)重效率；
②根據(jù)項(xiàng)目確定的生命周期?，計(jì)算潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比：
潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比=項(xiàng)目生命周期/計(jì)算高效(過濾器)風(fēng)口的使用時(shí)間
即：?
③確定高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)：
高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)=風(fēng)口設(shè)計(jì)風(fēng)量/風(fēng)口額定風(fēng)量，
即：?
當(dāng)K<1時(shí)，高效過濾器風(fēng)口的阻力達(dá)到K=1時(shí)的終阻力，所需的時(shí)間?
由上式得：
—高效過濾器風(fēng)口的設(shè)計(jì)風(fēng)量
—高效過濾器風(fēng)口的額定風(fēng)
項(xiàng)目生命周期
計(jì)算高效過濾器風(fēng)口的使用時(shí)間
根據(jù)上式制表1
?3.5?3.1?2.7?2.4?2.2?1.9?1.7?1.5?1.3?1.2?1.0?K?0.5?0.55?0.6?0.65?0.7?0.75?0.8?0.85?0.9?0.95?1.0
④選取空調(diào)系統(tǒng)的主要功能房間，按照②的計(jì)算結(jié)果，以及氣流組織有利原則，最終確定本空調(diào)系統(tǒng)的高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)K。
優(yōu)選的，所述步驟4，根據(jù)確定的高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)，反算空調(diào)系統(tǒng)其他房間送風(fēng)量G?1.調(diào)整送風(fēng)口布置；計(jì)算房間的回風(fēng)排風(fēng)量，以及系統(tǒng)的送風(fēng)量、回風(fēng)量、新風(fēng)比和循環(huán)風(fēng)比例等參數(shù)。
優(yōu)選的，所述步驟5，根據(jù)反算的房間風(fēng)量，復(fù)核房間的參數(shù)（Tn，dn），計(jì)算采用如下方式：
①房間的溫度T：
房間的濕度dn：
房間潔凈度Nn：
Tn—潔凈室溫度
dn—潔凈室濕度
Nn—潔凈室的含塵濃度
Q—潔凈室熱負(fù)荷
W—潔凈室濕負(fù)荷
S—潔凈室塵負(fù)荷
Ts—送風(fēng)溫度
dn—送風(fēng)濕度
Ns—送風(fēng)含塵濃度
G?1—潔凈室實(shí)際送風(fēng)量
V—潔凈室房間體積
②根據(jù)焓濕圖，確定房間的運(yùn)行溫濕度在規(guī)范要求范圍內(nèi)；確定潔凈室的含塵濃度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。
優(yōu)選的，所述步驟6中，送風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的設(shè)置如下：
①送風(fēng)管道系統(tǒng)，支管處可設(shè)置手動(dòng)對開多葉調(diào)節(jié)閥。
②回風(fēng)管道和排風(fēng)管道，可以根據(jù)潔凈室的壓力控制要求，設(shè)置定風(fēng)量閥、變風(fēng)量閥或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明的系統(tǒng)初投資小，便于調(diào)試，長期運(yùn)行穩(wěn)定，并且是越用越穩(wěn)定，所有的送風(fēng)口可充分使用至終阻力，降低生命周期成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明背景技術(shù)中初始狀態(tài)房間氣壓狀態(tài)圖；
圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中運(yùn)行到第二工況時(shí)房間氣壓狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾埖膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“左”、“右”指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明公開一種應(yīng)用于醫(yī)藥潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)自平衡設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括如下設(shè)計(jì)步驟：
步驟1、根據(jù)房間所需的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)，初算各個(gè)房間送風(fēng)量并將各個(gè)房間的送風(fēng)量相加得到系統(tǒng)風(fēng)量；
潔凈室的送風(fēng)量應(yīng)取下列各項(xiàng)計(jì)算所得的最大值。
(一)維持潔凈度級別所需的送風(fēng)量。
(二)根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷計(jì)算確定的送風(fēng)量。
①保證房間潔凈度等級的送風(fēng)量：
利用如下公式計(jì)算維持潔凈度級別所需的送風(fēng)量；
G＝nV(m?3/h)
②根據(jù)熱濕負(fù)荷計(jì)算的送風(fēng)量；
首先計(jì)算冷負(fù)荷Q與濕負(fù)荷W,計(jì)算熱濕比ξ＝Q/W
室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的i?N由室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度確定，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)i?O由ξ線與送風(fēng) 溫差確定,ρ為空氣密度，房間送風(fēng)量:
房間送風(fēng)量的確定應(yīng)取上述兩項(xiàng)的較大值，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量為各房間送風(fēng)量之和。
③計(jì)算各個(gè)房間的回風(fēng)量、排風(fēng)量，系統(tǒng)的回風(fēng)量和排風(fēng)量，計(jì)算系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)比例：
s=系統(tǒng)回風(fēng)量/系統(tǒng)送風(fēng)量
步驟2、初次布置每個(gè)房間的送風(fēng)口；
根據(jù)各個(gè)房間的送風(fēng)量的計(jì)算，結(jié)合房間的功能、形狀、高度等因素，初步設(shè)置送風(fēng)口。
步驟3、系統(tǒng)分析，確定高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)；
該步計(jì)算采用如下方式：
①計(jì)算高效(過濾器)風(fēng)口的使用時(shí)間：
式中：?—大氣含塵濃度（mg/m?3）
—循環(huán)風(fēng)比例；
—高效過濾器效率；
P?0—高效過濾器容塵量；
Q?0—高效過濾器額定風(fēng)量；
t—高效過濾器每天的使用時(shí)間
—回風(fēng)濃度；
—高效過濾器前的新風(fēng)通路上的過濾器計(jì)重效率；
—高效過濾器前的回風(fēng)通路上的過濾器計(jì)重效率；
②根據(jù)項(xiàng)目確定的生命周期?，計(jì)算潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比：
潔凈空調(diào)系統(tǒng)的周期比=項(xiàng)目生命周期/計(jì)算高效(過濾器)風(fēng)口的使用時(shí)間：
即：?
③確定高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)：
高效過濾器風(fēng)口的使用系數(shù)=風(fēng)口設(shè)計(jì)風(fēng)量/風(fēng)口額定風(fēng)量，
即：?
當(dāng)K<1時(shí)，高效過濾器風(fēng)口的阻力達(dá)到K=1時(shí)的終阻力，所需的時(shí)間?
由上式得：
式中：?—高效過濾器風(fēng)口的設(shè)計(jì)風(fēng)量
—高效過濾器風(fēng)口的額定風(fēng)
項(xiàng)目生命周期
計(jì)算高效過濾器風(fēng)口的使用時(shí)間
根據(jù)上式制表1
?3.5?3.1?2.7?2.4?2.2?1.9?1.7?1.5?1.3?1.2?1.0?K?0.5?0.55?0.6?0.65?0.7?0.75?0.8?0.85?0.9?0.95?1.0
④選取空調(diào)系統(tǒng)的主要功能房間，按照②的計(jì)算結(jié)果，以及氣流組織有利原則，最終確定本空調(diào)系統(tǒng)的高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)K。
步驟4、根據(jù)確定的高效過濾器風(fēng)口使用系數(shù)，反算空調(diào)系統(tǒng)其他房間送風(fēng)量G?1.調(diào)整送風(fēng)口布置；計(jì)算房間的回風(fēng)（排風(fēng)）量，以及系統(tǒng)的送風(fēng)量、回風(fēng)量、新風(fēng)比和循環(huán)風(fēng)比例等參數(shù)。
步驟5、按照步驟1的計(jì)算方法，復(fù)核房間的溫度、濕度、潔凈度參數(shù)；
計(jì)算采用如下方式：
①房間的溫度T：
房間的濕度dn：
房間潔凈度Nn：
Tn—潔凈室溫度
dn—潔凈室濕度
Nn—潔凈室的含塵濃度
Q—潔凈室熱負(fù)荷
W—潔凈室濕負(fù)荷
S—潔凈室塵負(fù)荷
Ts—送風(fēng)溫度
dn—送風(fēng)濕度
Ns—送風(fēng)含塵濃度
G?1—潔凈室實(shí)際送風(fēng)量
V—潔凈室房間體積
②根據(jù)焓濕圖，確定房間的運(yùn)行溫濕度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。
潔凈室的含塵濃度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。
步驟6、設(shè)計(jì)送風(fēng)管道、回風(fēng)管道、排風(fēng)管道系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目的控制要求，各系統(tǒng)在支管處設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
①送風(fēng)管道系統(tǒng)，支管處可設(shè)置手動(dòng)對開多葉調(diào)節(jié)閥。
②回風(fēng)管道和排風(fēng)管道，可以根據(jù)潔凈室的壓力控制要求，設(shè)置定風(fēng)量閥、變風(fēng)量閥或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
步驟7，當(dāng)潔凈區(qū)設(shè)置多個(gè)潔凈空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，各系統(tǒng)分別按上述步驟1～6進(jìn)行設(shè)計(jì)，使?jié)崈魠^(qū)在項(xiàng)目的生命周期內(nèi)，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡，并且使每個(gè)高效過濾器得到充分利用，避免某些新風(fēng)比大的空調(diào)系統(tǒng)更換高效過濾器周期短，影響項(xiàng)目的生產(chǎn)和運(yùn)行。
在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1.空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模劃分適當(dāng)，便于使用系數(shù)的選取,高效風(fēng)口的使用系數(shù)建議適當(dāng)取大值（0.8）。
2.在國標(biāo)風(fēng)口的基礎(chǔ)上加一級750風(fēng)量風(fēng)口，現(xiàn)在市場上已有此標(biāo)準(zhǔn)系列
3.大房間可以多級風(fēng)口組合滿足設(shè)計(jì)風(fēng)量，風(fēng)口的使用系數(shù)很容易滿足。
4.小房間由于單位體積的負(fù)荷比大，高效過濾風(fēng)口，可以加大一級選擇風(fēng)口。加大一級風(fēng)口后，單個(gè)風(fēng)口上下浮動(dòng)10%，最大增加為20%，室內(nèi)塵埃濃度、溫度濕度等參數(shù)均在可控范圍內(nèi)。
5.在風(fēng)管支路設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥即可，用以平衡始煅和末端阻力，由于高效的阻力，支路內(nèi)部風(fēng)量會(huì)自平衡。
6.回風(fēng)和排風(fēng)管路各風(fēng)口支管需設(shè)置調(diào)節(jié)閥控制風(fēng)量，塵負(fù)荷較大的房間根據(jù)房間壓力，及時(shí)更換風(fēng)口初效。
7.平衡設(shè)計(jì)分為系統(tǒng)層面和項(xiàng)目層面，系統(tǒng)層面保證單個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的自平衡，項(xiàng)目層面為潔凈區(qū)的多個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，項(xiàng)目生命周期的平衡。
對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
