深圳某高端印制電路板廠房空調(diào)設(shè)計

摘要：本文介紹了深圳某高端印制電路板項目的暖通空調(diào)設(shè)計，主要包括設(shè)計參數(shù)、空調(diào)冷熱源及水系統(tǒng)、空氣處理系統(tǒng)、工藝排風(fēng)系統(tǒng)和節(jié)能環(huán)保方面的設(shè)計，從而為該類建筑暖通專業(yè)的設(shè)計提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：PCB廠房；潔凈空調(diào)；溫濕度獨立控制；工藝排風(fēng)；設(shè)計

0.引言

印制電路板大大減少了電子產(chǎn)品布線和裝配的差錯，提高了自動化水平和生產(chǎn)勞動效率，為人們能夠享受到方便快捷的生活做出了重要貢獻，但是同時印制電路板生產(chǎn)廠房是有名的“電老虎”和環(huán)境污染源。如何降低此類項目的能耗，減少其對環(huán)境的污染，暖通空調(diào)專業(yè)值得深深思索。

1.工程概況

1.1 工程的概況

某高端印制電路板投資工程項目位于深圳市龍崗區(qū)，建設(shè)用地面積為109877.34平方米。分期建設(shè)，一期工程包括子項：1至6號建筑、9號建筑、10號建筑、11號建筑（門衛(wèi)）；二期工程包括子項：7、8號建筑（生產(chǎn)廠房）。廠區(qū)總平面布置詳見圖1。

1.2 甲方對空調(diào)設(shè)計的要求

由于甲方考慮到資金和市場需求等因素，生產(chǎn)采用逐步投入再根據(jù)市場情況達到產(chǎn)能的方式，要求空調(diào)設(shè)計既要滿足生產(chǎn)要求，又要能根據(jù)生產(chǎn)逐步投入的情況分期分批投入運營。

1.3 空調(diào)設(shè)計概況

空調(diào)專業(yè)在此項目的設(shè)計內(nèi)容為：冷熱源系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)、工藝排風(fēng)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)。

二期工程中8號建筑是此項目典型廠房之一，地上共四層（不含夾層），設(shè)局部地下室，總建筑面積約49043平方米，建筑物總高度約24米。地上一～四層主要功能為生產(chǎn)、倉儲、機電設(shè)備用房等。下面就8號建筑的空調(diào)設(shè)計進行詳細介紹。

2. 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

本項目地處夏熱冬暖地區(qū)，根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》深圳市實施細則實施，辦公區(qū)等屬于公共建筑部分只設(shè)計夏季供冷，冬天不供暖；同時本項目屬于工業(yè)項目，工廠的空調(diào)設(shè)計具有典型的工藝性空調(diào)的特點，其設(shè)計參數(shù)需滿足具體的工藝生產(chǎn)需求。主要房間室內(nèi)設(shè)計參數(shù)見表1。

3.空調(diào)冷熱源及水系統(tǒng)

本項目由于是分期實施，且廠區(qū)跨度較大，因此設(shè)置了分散和集中相結(jié)合的冷熱源方式。一期工程的冷熱源集中設(shè)置在9號建筑（動力站）內(nèi)，在此不做具體介紹；二期工程的冷熱源分別設(shè)置在各棟廠房地下室的冷凍機房內(nèi)，兩棟廠房類似，8號廠房冷熱源及水系統(tǒng)如下：

1）經(jīng)計算，空調(diào)總冷負(fù)荷為7511KW，工藝?yán)鋮s所需總冷負(fù)荷為6553KW，加熱量約為600KW，加濕量為785KG/H。選用1000RT離心式冷凍機5臺，考慮工藝生產(chǎn)的重要性和不間斷性，其中1臺冷凍機備用。冷凍水供回水溫度為9/14℃，4層6級凈化間干盤管系統(tǒng)供回水溫度為14/19℃；冷卻水供回水溫度32/37℃。

2）恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)和潔凈空調(diào)系統(tǒng)的加熱采用電加熱器、加濕采用電熱式加濕器。電加熱器及電熱式加濕器均設(shè)在空調(diào)器內(nèi)，每個電加熱器根據(jù)需要分三擋自動投入運行。

3）空調(diào)冷凍水采用兩管制異程式系統(tǒng)，冷水系統(tǒng)采用膨脹水箱定壓，膨脹水箱設(shè)置在本棟建筑屋頂。

4.空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

由于不同生產(chǎn)工藝對室內(nèi)溫度、濕度及潔凈度的要求不一樣，因此針對不同的需求分別設(shè)計了降溫、恒溫恒濕空調(diào)、凈化空調(diào)系統(tǒng)。對于未設(shè)空調(diào)系統(tǒng)的高溫生產(chǎn)環(huán)境按工藝要求設(shè)置區(qū)域降溫或工作人員的崗位送風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)機組均設(shè)置在南北兩側(cè)空調(diào)機房或一、二層間的夾層空調(diào)機房內(nèi)，如此可使風(fēng)管盡量就近接入所服務(wù)的空調(diào)區(qū)域，減少風(fēng)管所占潔凈區(qū)吊頂內(nèi)空間。

4.1 不同空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理流程和氣流組織形式如下：

降溫空調(diào)系統(tǒng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)?？諝馓幚砹鞒虨椋菏覂?nèi)回風(fēng)與室外新風(fēng)混合→粗效過濾→表冷器→空調(diào)房間。工作區(qū)氣流組織形式為上送上回方式。

恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)。空氣處理流程為：室內(nèi)回風(fēng)與室外新風(fēng)混合→粗效過濾→中效過濾→表冷器→加熱器→加濕器→空調(diào)房間。工作區(qū)氣流組織形式為上送上回方式。

6～7級（4層6級凈化間除外）凈化間采用集中式凈化空調(diào)系統(tǒng)，空氣處理流程為：室內(nèi)回風(fēng)與室外新風(fēng)混合→粗效過濾→表冷器→加熱器→加濕器→中效過濾→高效過濾器風(fēng)口（HEPA）→潔凈室。工作區(qū)氣流組織形式為上送下側(cè)回方式。下側(cè)回風(fēng)采用沿潔凈室四周均勻設(shè)回風(fēng)柱的方式。回風(fēng)柱盡量靠結(jié)構(gòu)柱設(shè)置，以減少對工藝設(shè)備布置的影響。6～7級凈化空調(diào)系統(tǒng)原理詳見圖2。

6級（4層）凈化間采用新風(fēng)集中處理（MAU）+風(fēng)機高效過濾單元（FFU）+干冷盤管（DRY COIL）。工作區(qū)氣流組織形式為頂送架空底板下回方式。潔凈室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)過安裝于回風(fēng)夾道內(nèi)的干冷盤管進行降溫處理后在送風(fēng)靜壓箱內(nèi)與新風(fēng)混合，經(jīng)FFU處理后送至凈化間內(nèi)。干盤管系統(tǒng)詳見圖3。

8級有溫濕度要求的凈化間末端高效過濾器集中設(shè)置在組合式空調(diào)機組內(nèi)，其它與6～7級相同；8級無溫濕度要求的濕作業(yè)凈化間送風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)器內(nèi)只設(shè)粗、中、高效過濾器。

6～8級凈化空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)需按室內(nèi)參數(shù)要求設(shè)置轉(zhuǎn)輪除濕機組進行預(yù)處理，經(jīng)去濕處理后的新風(fēng)再接入下級空調(diào)器進行溫度、濕度和凈化處理。

4.2 以某千級潔凈室為例，介紹空調(diào)設(shè)計計算及空氣處理過程，如表2和圖4所示：

W：室外空氣狀態(tài)點 N：室內(nèi)空氣狀態(tài)點

B：經(jīng)轉(zhuǎn)輪深度除濕后狀態(tài)點 A：經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕機前表冷段處理后的狀態(tài)點

C：新風(fēng)和室內(nèi)空氣混合后狀態(tài)點 O：送風(fēng)狀態(tài)點

L：經(jīng)組合式機組表冷器處理后狀態(tài)點 ε：熱濕比線

5. 工藝排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

由于PCB電子廠房的大多數(shù)生產(chǎn)工序都有工藝排風(fēng)，且不同工序的工藝排風(fēng)不同，主要分為如下四類：第一類是一般排風(fēng)（余熱、余濕），第二類為酸、堿類排風(fēng)（電鍍區(qū)、沉銅、刷板、內(nèi)外層蝕刻、內(nèi)層前處理，化金、化銀、OSP等工序），第三類為有機排風(fēng)（內(nèi)層濕膜、化錫、整平、褪油、洗網(wǎng)區(qū)等工序），第四類為含塵空氣排風(fēng)（鉆孔、外形、層壓、后處理及開料等工序）。

整個8號建筑的工藝排風(fēng)量很大，約100萬立方米每小時，由此造成橫向排風(fēng)管、豎向排風(fēng)管井、補風(fēng)量都很多，針對此種情況，排風(fēng)采用的原則和思路是：在不影響工藝布置的前提下根據(jù)排風(fēng)的類型就近布置管井；分類排風(fēng)，但某些區(qū)域只有少量熱排風(fēng)時，可并入酸堿排風(fēng)。

為了減少廢氣在室內(nèi)的無組織擴散，以較少的排風(fēng)達到較好的排風(fēng)效果，排風(fēng)采取了如下幾種措施：

1）當(dāng)產(chǎn)生廢氣的設(shè)備很集中時，盡量設(shè)密封糟或密封罐包封，在包封的上部或后面設(shè)機械抽風(fēng)，下部或正面（人員操作面）補風(fēng)，如圖5所示。

2）當(dāng)產(chǎn)生廢氣的設(shè)備半集中（集中在某區(qū)域）時，采用區(qū)域性透明玻璃隔斷，在隔斷區(qū)域設(shè)全室排風(fēng)。如圖6所示。

3）當(dāng)產(chǎn)生廢氣的設(shè)備較分散且無法包封時，在靠近廢氣發(fā)散區(qū)域上空設(shè)集氣罩，罩上部開孔抽風(fēng)。如圖7所示。

除少數(shù)軸流風(fēng)機和排氣扇為側(cè)墻安裝外，其余的離心風(fēng)機、屋頂風(fēng)機和廢氣處理塔均設(shè)置在廠房屋面上。

6. 節(jié)能設(shè)計

本項目在節(jié)能方面采取了如下措施：

1）設(shè)變頻器。送風(fēng)量超過20000CMH的空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機和所有的工藝排風(fēng)風(fēng)機均配置變頻器，可根據(jù)生產(chǎn)的實際情況調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機耗電。

2）采用自然和機械相結(jié)合的方式補風(fēng)。本項目工藝排風(fēng)量很大，相應(yīng)所需的補風(fēng)量也很大。在有潔凈需求的區(qū)域，補風(fēng)均通過空調(diào)機組和高效送風(fēng)口等設(shè)備處理后再送入相應(yīng)區(qū)域；另外一些區(qū)域（沉銅、電鍍等工序）有大量的酸性氣體和熱濕排風(fēng)，卻沒有潔凈度要求，為了節(jié)約電能，采用了外墻開百葉加粗效過濾的方式自然補風(fēng)。

3）采用溫濕度獨立控制系統(tǒng)。夏季時采用中溫冷水機組制備9℃～14℃和利用混水泵系統(tǒng)制備14℃～19℃兩種中溫冷凍水來降低空氣的顯熱，空氣的潛熱由9℃～14℃中溫冷凍水和轉(zhuǎn)輪除濕機共同解決。根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計資料表明，冷凍水溫度每提高1℃，冷機的制冷效率可提高3%，此項可降低空調(diào)主機能耗約6%。

4）采用二次回風(fēng)系統(tǒng)。部分區(qū)域溫濕度控制精度在可控范圍時，采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)約因回?zé)岫速M的能源。

7. 環(huán)保設(shè)計

PCB廠房生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢固、廢液和廢氣，其中廢氣的分類收集、處理和排放由暖通專業(yè)負(fù)責(zé)。對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣均先經(jīng)過廢氣處理裝置處理達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后才排入大氣。具體措施如下：

1）本項目酸堿性廢氣主要包括HCl、H2SO4、NOx和氨氣等，利用酸堿性氣體的水溶性，對各酸堿性廢氣采用二級水噴淋吸收，經(jīng)二級水噴淋后的排放廢氣需滿足廢氣的排放要求。水噴淋產(chǎn)生的吸附水可循環(huán)使用，定期排放，經(jīng)廠內(nèi)廢水處理設(shè)施處理達標(biāo)后接入污水處理廠進行集中處理。酸堿性排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管及配件采用PVC制作，風(fēng)機、廢氣洗滌塔采用玻璃鋼（FRP）制作。

2）本項目有機廢氣中主要污染物為非甲烷總烴。利用活性炭對廢氣進行吸附處理，處理達到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后再排入大氣。有機廢氣排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管及配件采用不銹鋼板（SUS304）制作，風(fēng)機、廢氣處理裝置采用不銹鋼制作，風(fēng)機為防爆風(fēng)機。

3）含塵廢氣主要是在使用切割、磨邊、鉆孔等過程中產(chǎn)生的。本項目線路板生產(chǎn)對車間潔凈要求比較高，為保證車間的空氣潔凈度，切割、鉆孔等均是在密閉的設(shè)備中進行的，所產(chǎn)生的粉塵全部通過設(shè)備內(nèi)的集氣罩收集，由大風(fēng)量的風(fēng)機通過排氣管道，抽排至布袋除塵器過濾凈化后排放。

8.結(jié)語

本工程建筑面積較大，設(shè)計周期、施工周期都比較緊張，項目在2013年全面竣工并投入運行，空調(diào)各方面運行正常，達到了設(shè)計目標(biāo)，也得到了業(yè)主的肯定。在項目設(shè)計、施工到后期配合的過程中，有一些感觸，與大家一起分享：

1）工業(yè)項目各種管線非常多且復(fù)雜，需要占較多的安裝空間，且某些凈化生產(chǎn)車間的生產(chǎn)設(shè)備較高，因此在設(shè)計初期，需綜合考慮建筑層高，避免出現(xiàn)建筑先天不足，后期機電及生產(chǎn)設(shè)備無法安裝的情況。

2）雖然設(shè)計時做了管線綜合，但現(xiàn)場施工情況復(fù)雜，往往出現(xiàn)設(shè)計時未考慮的一些調(diào)整，因此在工程招標(biāo)時，盡量建議甲方與總包方簽訂合同中包含總包方對管線綜合的責(zé)任，減少后期施工時因管線沖突而產(chǎn)生的資源浪費和初投資增加。本項目簽訂了此類協(xié)議，后期施工中沒有出現(xiàn)因管線沖突而產(chǎn)生的變更。

3）由于此類電子廠房室內(nèi)空氣含有一定的酸、堿性氣體，空調(diào)設(shè)備及管道附件材料需有防酸堿腐蝕的能力，特別是表冷器。在設(shè)計和招標(biāo)采購時需注意。

4）本項目相對一般工業(yè)廠房的區(qū)別在于產(chǎn)生了大量的廢氣，如不能有效的捕集，室內(nèi)空氣會有嚴(yán)重的異味，不僅影響員工的生產(chǎn)效率，還影響員工的身體健康。在設(shè)計初期，建議甲方對所有產(chǎn)生廢氣的工藝設(shè)備盡量設(shè)密封糟、密封罐包封，沒法包封的設(shè)備設(shè)局部排氣罩，在排氣罩上開小孔接排風(fēng)管抽排，使車間內(nèi)處于負(fù)壓，減少廢氣無組織排放。

參考文獻：

[1]陸耀慶主編，《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》 中國建筑工業(yè)出版社.2007

[2]《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》 GB50019-2003

[3]《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》 GB50073-2001

[4]《電子工程節(jié)能設(shè)計規(guī)范》 GB50710-2011

[5]劉曉華，江億《溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)》 中國建筑工業(yè)出版社.2006

作者簡介：

劉禮湘 男 暖通設(shè)計師 建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)