净化车间空调系统工作原理图与设计要点

2025-10-28

技术知识

一、引言

本文围绕“净化车间空调系统工作原理图”展开，目标读者为工程设计人员、设施维护工程师和网站读者。内容覆盖系统总体原理、主要组成与功能、典型工作流程（含示意图文本版）、关键设计参数、层流与混合流对比、控制与维护要点，。

二、总体工作原理概述

净化车间空调系统（洁净空调系统）核心目标是在受控空间内实现稳定的空气洁净度、温度、湿度与压差。其基本思路是：引入适量新风 + 通过多级过滤与温湿调节 + 高效送排风与回风循环 + 精确监控与控制，以维持所需的洁净等级与工艺环境。

关键功能：

粒子控制（HEPA/ULPA 过滤）
温湿度控制（冷却/加热/加湿/除湿）
空气流型控制（层流/混合流）
压差维持与污染隔离
能耗最小化的同时确保稳定性

三、系统主要组成

新风进口与百叶窗：控制外部新鲜空气量并防止大颗粒进入。
初效/中效过滤器（预处理）：延长高效过滤器寿命，去除粗大颗粒。
空气处理机组（AHU）：含风机、冷却盘管、加热器、加湿器/除湿装置、风阀与旁通回路。
能量回收装置（可选）：热回收轮或板式热交换器，降低能耗。
高效空气过滤器（HEPA/ULPA）：终端过滤，决定洁净等级。
送风装置（FFU/送风口/无尘顶）：分布均匀、形成所需风型。
回风/排风系统：控制循环比与排放污染。
压差传感器与多点采样点：实时监测净区与缓冲区压差。
环境控制系统（BMS/PLC/DCS）：控制温湿、风量、压差、报警记录。
辅助设备：消声器、风量测量口、消毒/静电控制（按需）。

四、工作原理图

以下为典型的净化车间空调系统简明示意：

[室外空气] ─► 新风百叶窗 ─► 初效过滤 ─► AHU（风机 → 冷盘 → 加热器 → 加湿器） 
             │
             └─► 能量回收器（可选） ─► 终端高效过滤（HEPA/ULPA） ─► 送风扩散器/无尘顶 ─► 净化车间
                                                                 │
                                                                 └─► 回风格栅 ─► 回风管 ─► 回风过滤/中效 ─► 一部分回至AHU
                                                                 │
                                                                 └─► 排风阀（按比例排放至室外）

图中标注说明：

AHU：空气处理机组，负责温湿调节与风量。
HEPA/ULPA：终端过滤器，过滤效率通常 ≥99.97%（0.3 μm）。
FFU（可替代部分送风单元）：用于局部洁净区的模块化送风。
压差点：在净区/缓冲区/洁净通道处布设差压传感器。
新风/回风比例：根据工艺和洁净等级设定（例如高洁净等级时新风比例较低、循环比高以减少能耗并保证清洁度）。

五、分步骤工作流程（系统启动到稳态）

预冷却与预处理：AHU 启动，新风通过初效/中效过滤除尘。
温湿调整：空气经冷盘管（显热与潜热处理）和加热器精细调节至目标温湿度范围。
高效过滤：调节后的空气通过HEPA/ULPA，去除微粒至洁净等级要求。
均匀送风：经送风顶或FFU，形成层流或混合流以带走颗粒与热源。
回风与排风：部分空气回收循环，部分按设定比例排出以带走污染并保持压差。
压差与监控：差压传感器与洁净度监测器持续反馈，控制系统按需调节风机、风阀和加湿器，保持稳态。

六、关键设计参数与建议

注：以下为工程参考建议，需结合实际工艺与规范进一步校核。

温度控制：一般常见范围为 20–24°C（特殊工艺可调）。
相对湿度（RH）：常规 40–60%RH（部分工艺或设备要求可更窄）。
换气次数（ACH）：依据洁净等级不同，大致范围：
- 中低等级洁净区：30–60 次/小时
- 高等级洁净区（如十万级以下）：60–200 次/小时
过滤等级：终端常用 HEPA H13/H14 或 ULPA（根据洁净等级和颗粒控制需求）。
压差（净区对邻区）：0.01–0.03 kPa（10–30 Pa）为常见参考，关键区域可更高。
送风形态：层流场（单向流）用于最高洁净等级；混合流用于一般洁净区与工艺适配。
新回风比例：常设在 10–30% 新风（高洁净或特定工艺下调整）。

七、层流（单向流）与混合流（湍流）对比表

对比项	层流（单向流）	混合流（湍流/非单向）
典型用途	高洁净等级、关键工位	常规洁净区、辅助区
空气流型	垂直或水平单向冲洗	多向混合，湍流扩散
粒子控制	优（迅速带走颗粒）	中等（依靠换气稀释）
能耗	相对较高（风量、压力损失）	较低
维护要求	严格（送风均匀度、泄漏控制）	相对宽松

八、控制与监测要点（实现稳定运行）

BMS/PLC 集中控制：实现风量、温湿、压差、开关状态与报警联动。
多点环境监测：洁净度在线（粒子计数）、温湿、压差、风速分布。
自适应风阀与变频风机：根据洁净负荷动态调节，节能且维持压差。
报警与记录：粒子超限、压差异常、过滤器阻力过高等应有日志与告警。
定期校准：传感器、风量孔板、粒子计数器需按周期校准。

九、安装、调试与运行维护建议

安装阶段：过滤器、风道密封、消声与支吊架要严格按图施工；终端HEPA箱体与无尘顶应保洁至安装。
风量调试：按静压/风速/回风比逐段调试，记录平衡数据。
洁净度验收：粒子计数、压差与风速分布测试，验证设计目标。
维护周期示例：
- 初效过滤器：每1–3个月检查/更换（视污染情况）
- 中效/高效过滤器：按阻力上升或年度检查，HEPA更换需记录与泄漏测试
- 加湿器：每月检查水质与清洁，避免微生物滋生（采用闭环水处理）
常见故障排查（示例）：
- 压差下降：检查风机转速、风阀位置、过滤器堵塞。
- 温湿波动：检查冷/热盘管运行、加湿器控制、检测点校准。
- 粒子超限：查找洁净作业、门禁频繁、HEPA 密封泄漏、局部局部扰动源。