【摘要】某厂房用来制造精密电路板，因此对厂房的空调温湿度要求特别高。本文介绍了该车间恒温恒湿 空调系统的设计和调试。同时根据真实的情况一直在优化改进，最终采用二次回风的改造方案，在技术、时间和经济的效果与利益上满足了业主的要求，取得了显著的节能效果。
本项目为美国在天津拥有的CTS电子厂房，项目电子厂房2 700平方米，办公1 600平方米。因为工厂主要制造精密电路板，所以对厂房的空调参数有很高的要求，除了洁净厂房外，对恒温恒湿控制也有很高的要求:全年温度22℃±2℃。
(1)年相对湿度要求达到50%±10%。相对来说，冬季的湿度控制相对容易，只需要调节蒸汽加湿量就能达到加湿效果。在夏季，除湿很复杂，温度对相对湿度的扰动比较大，因此不是单一的制冷可以同时控制温度和相对湿度的要求。
(2)本车间设备散热量大，基本会达到全年制冷的工况，所以制冷主机也将在冬季运行，冷却塔和室外管道需做防冻设计。
因为是洁净车间，所以比常规的恒温恒湿 空调。洁净房间的特性对恒温恒湿有以下影响:
(1) 洁净车间通风量大，因此新风量较大，约为常规空调新风量的3~ 4倍，且新风是最大的湿度来源，因此对除湿能力的要求大大增加。
(2)通常能够最终靠调节送风量来调节相对湿度，但洁净车间送风量不允许改变，这就给调试增加了难度。
业主最终验收要求为:空调即使车间不投产，车间机器全部关闭，照明全部关闭，也必须开启，一定要满足设计湿度要求，即完全无负荷时一定要满足恒温恒湿的要求。这种要求在空调设计中并不常见。
洁净厂房围护结构采用双面金属墙板，中间填充岩棉保温材料。墙板内表面为彩钢板，外表面为镀锌钢板，内隔板为双面彩钢板。墙板正面没有观察窗。天花板为阿姆斯特朗专用净化房间天花板，地板为抗静电PVC地板。
①空气处理方案本系统采用一次回风方案，设粗、中、高效三级过滤器。高效空气过滤位于空调箱的末端。
各级过滤器的效率为:粗过滤器η≥25%，中过滤器η≥85%，高过滤器η≥99.99%。
②空气处理流程为:新风→新风回风混合粗滤→中滤→风冷→空气加热或微调→空气加湿→风机→均流段→高效过滤→风机→ 洁净房间→回风(新风和回风段)→工艺设备排气、正压漏风。
送风口为405 mm×405 mm方形散流器，面板尺寸为595mm×595 mm，共有61台风机，颈部风速为4.5 m/s，作用半径为1.2 m，每台风机送风量为1166 m3/h。计算温度波动为0.73℃，小于2℃。回风进风口为900 mm×500 mm百叶进风口，回风速度为2 m/s。
⑤系统运行系统的过滤阻力在运行初期较小。此时，控制风机进口导叶，调节风机风量不大于设计工况。由于系统三班制运行，本系统不考虑值班风机，节假日系统停机时可使用one 空调机组并应调低进口导叶以保持室内正压。系统运行时，首先打开新风阀启动空调机组，然后打开排气扇。当系统停止时，先关闭排气扇，然后停止空调机组，最后关闭新风阀。新风系统主管外壁设置保温总阀，防止冬季系统停机时表冷器结冰。
夏季工况:室内温度由表冷器进口三通阀调节的冷水量控制，室内相对湿度由加热器进口三通阀调节的热水量控制。表冷器供回水温度为4℃/9℃，加热器供回水温度为60℃~ 50℃。
冬季工况:室温下，通过改变新风与一次回风的比例，将送风温度调节到一个固定值，通过喷淋、蒸、加湿等方式控制室内相对湿度。室内正压通过回风量的不同来调节。在满足工艺排风量和漏风量的情况下，维持在5 Pa~10 Pa，由余压阀调节。
(1) 洁净车间工艺设备排气设置两个排气系统，每个排气系统的排气量为4 500 m3/h。
(2)下一生产的基本工艺设备总排风为26 500 m3/h，设置两个排风系统，每个系统的排风量为15 000 m3/h，车间通风量为4.5次/h，另设置5 000 m3/h的排气扇，由CO2 浓度传感信号控制。当车间内CO2 浓度超标时，启动排气扇，同时打开空调箱的新风阀，由自动控制系统完成。
(1)作为冷源，机房设置2台700 kW螺杆式压缩机和2台211 kW螺杆式压缩机，分别提供9℃~ 4℃和12℃~ 7℃的冷水。9℃~ 4℃主机用于洁净室和后方生产更衣室空调系统。12℃~ 7℃主机用于办公楼及工艺冷却水。
(2)热源由区域提供的0.7 MPa高压蒸汽降压至0.4 MPa，60℃~ 50℃热水由板式汽水换热器组提供。机组换热能力500 KW，蒸汽消耗700 kg/h。
(3)系统蒸汽消耗总量为1 200 kg/h，其中冬季系统喷淋蒸湿量为空调 500 kg/h。
在恒温恒湿控制段，夏季由制冷盘管和二次再热段控制温湿度，冬季由表面冷却段和蒸汽加湿控制温湿度。
空调当系统完成时，是在夏天。空调调试时发现厂房内相对湿度过高。即使二次再热盘管的加热量已达到100%，室内的相对湿度也已达到70%~ 80%。但原设计依靠二次再热盘管调节相对湿度，意味着系统无法按照原设计有效控制相对湿度。在确认设备、材料的选择、采购、施工完全按照设计图纸和参数进行后，通过多次分析发现，相对湿度过大的原因是厂房设备没有完全投入到正常的使用中，设备发热量远小于设计值，工人人数未达到设计人数。因此，除了建筑负荷和照明负荷外，无另外的负荷，导致空调室内相对湿度过高。因此，即使厂房不投入到正常的使用中，也必须对原有的空调系统来进行改造，以满足业主对设计湿度的要求，即空载时应满足恒温恒湿的要求。
为尽量减少改造对系统的影响，满足温湿度要求，改造方案为将原一次回风系统改为二次回风系统，增设二次回风管道on 空调箱，保留原二次再热功能。所有操作均在空调箱式机房进行，不影响车间内部运行，可在短时间内解决问题，在生产线完全关闭或一条生产线运行或生产线全开时，可保证车间相对湿度控制在40%~ 60%以内。
改造后空调系统控制方案也有较大变化，与原系统相比，需要增加二次风阀的控制。第一种控制方案基于《实用采暖空调设计手册》中的相关二次回风章节，即通过调节二次回风比例来控制室温，通过控制盘管水阀来控制房间湿度。具体控制方案如下:
(1)夏季模式控温:根据回风温度调节二次回风的开度。当温度高于22℃时，减少一次回风的开度。当温度低于22℃时，增加二次回风的开度，保持总风量不变。恰恰相反，恰恰相反。湿度控制:根据回风湿度调节冷水阀开度，相对湿度大于50%时加大冷水阀开度，相对湿度小于50%时减小冷水阀开度。
(2)冬季模式控温:二次回风完全关闭。根据回风温度调节冷水阀的开度。当温度高于22℃时，增加冷水阀的开度。当温度低于22℃时，减小冷水阀的开度。湿度控制:二次回风完全关闭。根据回风湿度调节蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度小于50%时，增加蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度大于50%时，减少蒸汽加湿阀的开度。
在实际前期调试中发现湿度无法有效控制，夏季相对湿度只能基本控制在65%左右，观测到的相对湿度曲线变化较大，说明盘管水阀无法有效调节房间相对湿度。因此，笔者认为既然空调改造原则可行，那么就尝试改变工具来调整二次回风的比例，即以二次回风来控制房间湿度。
(1)夏季:控温:根据回风温度调节冷水阀开度，温度高于22℃时加大冷水阀开度，温度低于22℃时减小冷水阀开度。湿度控制:根据回风的湿度调节二次回风的开度。当相对湿度大于50%时，增加二次回风的开度，减少一次回风的开度，保持总风量不变。恰恰相反，恰恰相反。当二次回风阀开至100%且室内相对湿度仍 50%时，再热热水阀会立即自动开启，热水阀的开度会增大，直至相对湿度降至50%，此时室内温度仍由冷水阀控制。反之，则按照先减小热水阀开度再减小二次回风开度的顺序进行调整。
(2)冬季模式:控温:二次回风完全关闭。根据回风温度调节冷水阀的开度。当温度高于22℃时，增加冷水阀的开度。当温度低于22℃时，减小冷水阀的开度。湿度控制:二次回风完全关闭。根据回风湿度调节蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度小于50%时，增加蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度大于50%时，减少蒸汽加湿阀的开度。
(3)冬夏季切换控制:秋季和春季是过渡季节，控制方式可以是夏季，也可以是冬季。歧视和转化的方式如下:
(1)夏季状态，当二次回风阀完全关闭，室内相对湿度持续小于40%且持续20 min时，将夏季状态切换至冬季状态。
(2)冬季运行时，当蒸汽阀门完全关闭，室内相对湿度大于60% 20min时，将冬季状态切换到夏季状态。经过这次调整，效果立竿见影。自动控制程序刚修改好几分钟后，相对湿度突然下降。
整个改造最大的成本只是增加了二次回风管道，改变了原有的自动控制系统编程，从而满足了业主的经济要求。
(1)温湿度状态:改造后的现场空调温湿度状态是车间内的温湿度控制处于稳定状态，完全可以满足业主的要求，即使在最极端的情况下，即不开机、不照明、不人员的情况下，空调仍然可以满足要求。据厂务部门介绍，自动控制系统的原始温湿度探头值来源于自动控制系统的回风温湿度探头，但根据生产线的要求，自动控制程序的温湿度检测点应以车间计量局校准的毛发湿度计为计数标准。在西门子自动控制优化温湿度值后，温湿度一直处于稳定状态。根据现场观察到的电脑记录，温度基本恒定在22.9℃，一天之内湿度从51%变化到53%。翻看两周内的记录，温度在2℃以内，湿度在5%以内。请自动控制厂商西门子再次优化程序(优化一次回风与二次回风之间的风阀开闭比、风阀动作延迟时间等。)，湿度控制在50%-52%之间。
(2)附加节能效果:二次回风改造后，惊奇地发现节能效果明显。由于使用了二次回风，基本上不需要二次再热盘管，在热能方面为业主节省了很多费用。因此，单从节能的角度来看，可以推广二次回风的设计方案。【摘要】某厂房用于制造精密电路板，因此对厂房的空调温湿度要求特别高。本文介绍了该车间恒温恒湿 空调系统的设计和调试。同时根据实际情况不断优化改进，最终采用二次回风的改造方案，在技术、时间和经济效益上满足了业主的要求，取得了显著的节能效果。
本项目为美国在天津拥有的CTS电子厂房，项目电子厂房2 700平方米，办公1 600平方米。因为工厂主要制造精密电路板，所以对厂房的空调参数有很高的要求，除了洁净厂房外，对恒温恒湿控制也有很高的要求:全年温度22℃±2℃。
(1)年相对湿度要求达到50%±10%。相对来说，冬季的湿度控制相对容易，只需要调节蒸汽加湿量就能达到加湿效果。在夏季，除湿比较复杂，温度对相对湿度的扰动比较大，因此不是单一的制冷可以同时控制温度和相对湿度的要求。
(2)本车间设备散热量大，基本会达到全年制冷的工况，所以制冷主机也将在冬季运行，冷却塔和室外管道需做防冻设计。
因为是洁净车间，所以比常规的恒温恒湿 空调。洁净房间的特性对恒温恒湿有以下影响:
(1) 洁净车间通风量大，因此新风量较大，约为常规空调新风量的3~ 4倍，且新风是最大的湿度来源，因此对除湿能力的要求大大增加。
(2)通常可以通过调节送风量来调节相对湿度，但洁净车间送风量不允许改变，这就给调试增加了难度。
业主最终验收要求为:空调即使车间不投产，车间机器全部关闭，照明全部关闭，也必须开启，必须满足设计湿度要求，即完全无负荷时必须满足恒温恒湿的要求。这种要求在空调设计中并不常见。
洁净厂房围护结构采用双面金属墙板，中间填充岩棉保温材料。墙板内表面为彩钢板，外表面为镀锌钢板，内隔板为双面彩钢板。墙板正面没有观察窗。天花板为阿姆斯特朗专用净化房间天花板，地板为抗静电PVC地板。
①空气处理方案本系统采用一次回风方案，设粗、中、高效三级过滤器。高效空气过滤位于空调箱的末端。
各级过滤器的效率为:粗过滤器η≥25%，中过滤器η≥85%，高过滤器η≥99.99%。
②空气处理流程为:新风→新风回风混合粗滤→中滤→风冷→空气加热或微调→空气加湿→风机→均流段→高效过滤→风机→ 洁净房间→回风(新风和回风段)→工艺设备排气、正压漏风。
送风口为405 mm×405 mm方形散流器，面板尺寸为595mm×595 mm，共有61台风机，颈部风速为4.5 m/s，作用半径为1.2 m，每台风机送风量为1166 m3/h。计算温度波动为0.73℃，小于2℃。回风进风口为900 mm×500 mm百叶进风口，回风速度为2 m/s。
⑤系统运行系统的过滤阻力在运行初期较小。此时，控制风机进口导叶，调节风机风量不大于设计工况。由于系统三班制运行，本系统不考虑值班风机，节假日系统停机时可使用one 空调机组并应调低进口导叶以保持室内正压。系统运行时，首先打开新风阀启动空调机组，然后打开排气扇。当系统停止时，先关闭排气扇，然后停止空调机组，最后关闭新风阀。新风系统主管外壁设置保温总阀，防止冬季系统停机时表冷器结冰。
夏季工况:室内温度由表冷器进口三通阀调节的冷水量控制，室内相对湿度由加热器进口三通阀调节的热水量控制。表冷器供回水温度为4℃/9℃，加热器供回水温度为60℃~ 50℃。
冬季工况:室温下，通过改变新风与一次回风的比例，将送风温度调节到一个固定值，通过喷淋、蒸、加湿等方式控制室内相对湿度。室内正压通过回风量的不同来调节。在满足工艺排风量和漏风量的情况下，维持在5 Pa~10 Pa，由余压阀调节。
(1) 洁净车间工艺设备排气设置两个排气系统，每个排气系统的排气量为4 500 m3/h。
(2)下一生产工艺设备总排风为26 500 m3/h，设置两个排风系统，每个系统的排风量为15 000 m3/h，车间通风量为4.5次/h，另设置5 000 m3/h的排气扇，由CO2 浓度传感信号控制。当车间内CO2 浓度超标时，启动排气扇，同时打开空调箱的新风阀，由自动控制系统完成。
(1)作为冷源，机房设置2台700 kW螺杆式压缩机和2台211 kW螺杆式压缩机，分别提供9℃~ 4℃和12℃~ 7℃的冷水。9℃~ 4℃主机用于洁净室和后方生产更衣室空调系统。12℃~ 7℃主机用于办公楼及工艺冷却水。
(2)热源由区域提供的0.7 MPa高压蒸汽降压至0.4 MPa，60℃~ 50℃热水由板式汽水换热器组提供。机组换热能力500 KW，蒸汽消耗700 kg/h。
(3)系统蒸汽消耗总量为1 200 kg/h，其中冬季系统喷淋蒸湿量为空调 500 kg/h。
在恒温恒湿控制段，夏季由制冷盘管和二次再热段控制温湿度，冬季由表面冷却段和蒸汽加湿控制温湿度。
空调当系统完成时，是在夏天。空调调试时发现厂房内相对湿度过高。即使二次再热盘管的加热量已经达到100%，室内的相对湿度也已经达到70%~ 80%。但原设计依靠二次再热盘管调节相对湿度，意味着系统无法按照原设计有效控制相对湿度。在确认设备、材料的选择、采购、施工完全按照设计图纸和参数进行后，通过多次分析发现，相对湿度过大的原因是厂房设备没有完全投入使用，设备发热量远小于设计值，工人人数没有达到设计人数。因此，除了建筑负荷和照明负荷外，没有其他负荷，导致空调室内相对湿度过高。因此，即使厂房不投入使用，也必须对原有的空调系统做改造，以满足业主对设计湿度的要求，即空载时应满足恒温恒湿的要求。
为尽量减少改造对系统的影响，满足温湿度要求，改造方案为将原一次回风系统改为二次回风系统，增设二次回风管道on 空调箱，保留原二次再热功能。所有操作均在空调箱式机房进行，不影响车间内部运行，可在短时间内处理问题，在生产线完全关闭或一条生产线运行或生产线全开时，可保证车间相对湿度控制在40%~ 60%以内。
改造后空调系统控制方案也有较大变化，与原系统相比，要增加二次风阀的控制。第一种控制方案基于《实用采暖空调设计手册》中的相关二次回风章节，即通过调节二次回风比例来控制室温，经过控制盘管水阀来控制房间湿度。具体控制方案如下:
(1)夏季模式控温:根据回风温度调节二次回风的开度。当温度高于22℃时，减少一次回风的开度。当温度不高于22℃时，增加二次回风的开度，保持总风量不变。恰恰相反，恰恰相反。湿度控制:根据回风湿度调节冷水阀开度，相对湿度大于50%时加大冷水阀开度，相对湿度小于50%时减小冷水阀开度。
(2)冬季模式控温:二次回风完全关闭。根据回风温度调节冷水阀的开度。当温度高于22℃时，增加冷水阀的开度。当温度不高于22℃时，减小冷水阀的开度。湿度控制:二次回风完全关闭。根据回风湿度调节蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度小于50%时，增加蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度大于50%时，减少蒸汽加湿阀的开度。
在实际前期调试中发现湿度无法有效控制，夏季相对湿度只能基本控制在65%左右，观测到的相对湿度曲线变化较大，说明盘管水阀无法有效调节房间相对湿度。因此，作者觉得既然空调改造原则可行，那么就尝试改变工具来调整二次回风的比例，即以二次回风来控制房间湿度。
(1)夏季:控温:根据回风温度调节冷水阀开度，温度高于22℃时加大冷水阀开度，温度不高于22℃时减小冷水阀开度。湿度控制:根据回风的湿度调节二次回风的开度。当相对湿度大于50%时，增加二次回风的开度，减少一次回风的开度，保持总风量不变。恰恰相反，恰恰相反。当二次回风阀开至100%且室内相对湿度仍 50%时，再热热水阀会立即自动开启，热水阀的开度会增大，直至相对湿度降至50%，此时室内温度仍由冷水阀控制。反之，则按照先减小热水阀开度再减小二次回风开度的顺序进行调整。
(2)冬季模式:控温:二次回风完全关闭。根据回风温度调节冷水阀的开度。当温度高于22℃时，增加冷水阀的开度。当温度不高于22℃时，减小冷水阀的开度。湿度控制:二次回风完全关闭。根据回风湿度调节蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度小于50%时，增加蒸汽加湿阀的开度，当相对湿度大于50%时，减少蒸汽加湿阀的开度。
(3)冬夏季切换控制:秋季和春季是过渡季节，控制方式能是夏季，也可以是冬季。歧视和转化的方式如下:
(1)夏季状态，当二次回风阀完全关闭，室内相对湿度持续小于40%且持续20 min时，将夏季状态切换至冬季状态。
(2)冬季运行时，当蒸汽阀门完全关闭，室内相对湿度大于60% 20min时，将冬季状态切换到夏季状态。经过这次调整，效果立竿见影。自动控制程序刚修改好几分钟后，相对湿度突然下降。
整个改造最大的成本只是增加了二次回风管道，改变了原有的自动控制系统编程，从而满足了业主的经济要求。
(1)温湿度状态:改造后的现场空调温湿度状态是车间内的温湿度控制处于稳定状态，可完全满足业主的要求，即使在最极端的情况下，即不开机、不照明、不人员的情况下，空调仍然能够完全满足要求。据厂务部门介绍，自动控制系统的原始温湿度探头值来源于自动控制系统的回风温湿度探头，但根据生产线的要求，自动控制程序的温湿度检测点应以车间计量局校准的毛发湿度计为计数标准。在西门子自动控制优化温湿度值后，温湿度长期处在稳定状态。根据现场观察到的电脑记录，温度基本恒定在22.9℃，一天之内湿度从51%变化到53%。翻看两周内的记录，温度在2℃以内，湿度在5%以内。请自动控制厂商西门子再次优化程序(优化一次回风与二次回风之间的风阀开闭比、风阀动作延迟时间等。)，湿度控制在50%-52%之间。
(2)附加节约能源的效果:二次回风改造后，惊奇地发现节约能源的效果明显。由于使用了二次回风，基本上不需要二次再热盘管，在热能方面为业主节省了很多费用。因此，单从节能的角度来看，可以推广二次回风的设计的具体方案。
