無塵車間漏風(fēng)原因分析
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- 發(fā)布日期：2017-04-13 16:14:23
在有關(guān)各種凈化工程無塵車間的設(shè)計手冊中，對于無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法都列出了復(fù)雜的計算過程公式,那么對于那些專業(yè)從事無塵車間建造的工程師們,專業(yè)凈化工程設(shè)計施工而言，是否有更為快速和簡單的計算方法解決無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法呢?在過去的38年里發(fā)展中，凈化技術(shù)無塵車間技術(shù)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，在汽車工業(yè)，微系統(tǒng)技術(shù)，生物技術(shù)，表面技術(shù)，制藥醫(yī)療，半導(dǎo)體工業(yè)等許多工業(yè)分支中，都已開發(fā)出了適合自己的無塵車間技術(shù)。無論何種無塵車間技術(shù)，都有哪些基本的原則和要求是大家所必須都要遵循的因素，比如說無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法。所有的無塵車間，可以有很多不同的標(biāo)準(zhǔn)和要求，但是如果沒有正壓，那么一切室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和要求都沒有存在的基礎(chǔ),沒法達(dá)到凈化無塵車間室內(nèi)空氣潔凈度要求。
各種設(shè)計手冊中復(fù)雜的計算方法并不適合現(xiàn)場施工技術(shù)人員的需求，在無塵車間建造項目中，基本上工程技術(shù)人員都在靠經(jīng)驗估算，并沒有比較準(zhǔn)確而且又簡單的無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法.
一個密閉性能良好的無塵車間，在使用過程中，主要的漏風(fēng)途徑有以下四種：
• 高效送風(fēng)口的漏風(fēng);
• 高
• 室內(nèi)門、窗縫隙的漏風(fēng);
• 開門過程中的漏風(fēng);
• 風(fēng)淋室、傳遞窗各種凈化設(shè)備的漏風(fēng);
• 室內(nèi)配套設(shè)備的工藝排風(fēng)。
1、縫隙漏風(fēng)量計算
計算方法一：
v=1.29(△P)1/2
△V=S*v
△P：無塵車間內(nèi)外壓力差(Pa)
v：從縫隙處流過的風(fēng)速(m/s)
S：縫隙面積(m2)
V：通過縫隙的泄漏風(fēng)量(m3/h)
例：假設(shè)條件：房間正壓20pa，門縫長度3.6m，窗縫長度 40m，假設(shè)縫隙寬度0.01m
門縫隙面積S1=0.01*3.6=0.072m2，窗縫隙面積S2=0.002*40=0.08m2
泄漏風(fēng)量V=s*v=(S1+S2)*3600*1.29*(△P)1/2=(0.072+0.08)*3600*1.29*(20)1/2=3157m3/hr
計算方法二：
壓差法計算方式：
L=0.827×A×(ΔP)1/2×1.25=1.03375×A×(ΔP)1/2
式中 L—正壓漏風(fēng)量(m3/s);0.827—漏風(fēng)系數(shù);A—總有效漏風(fēng)面積(m2);ΔP—壓力差(Pa);1.25—不嚴(yán)密處附加系數(shù)
2、開門的泄漏風(fēng)量
假設(shè)條件：房間正壓ΔP=20Pa，門面積S3=0.9*2.00=1.8m2，風(fēng)速v=1.29(△P)1/2=5.77m/s,開啟次數(shù)n=1次/hr，開啟時間t=5s
泄漏風(fēng)量Q=S3*v*t*n=1.8*5.77*5*1*=51.93 m3/h
每小時開一次門，開5秒，泄漏空氣量51.93 m3/h
3、風(fēng)淋室與傳遞窗的空氣泄漏量
假設(shè)條件：風(fēng)淋室體積15m3，密閉無縫隙
開閉順序為(1)開→ (1)關(guān)→ (2)開→ (2)關(guān).
分析：以風(fēng)淋室為例
(1)開時A/S內(nèi)壓力為常壓101325Pa
(1)關(guān)時A/S內(nèi)壓力為常壓101325Pa，保持不變
(2)開時A/S內(nèi)壓力為常壓101325Pa，保持不變，但穩(wěn)定后壓力變?yōu)榕c房間內(nèi)同樣壓力101325+20pa
(2)關(guān)時A/S內(nèi)壓力為常壓101325+20Pa,保持不變
結(jié)論：所以需要補(bǔ)充的空氣量為15m3的空間壓力變化為20Pa時的密閉空間的補(bǔ)氣量
根據(jù)理想氣體方程式PV=mRT，(P氣壓，單位Pa;V體積，單位m3;m氣體質(zhì)量單位kg;R氣體常數(shù)等于287;T氣體開氏溫度，單位K，假設(shè)室內(nèi)溫度25℃，開氏溫度為298K)
需補(bǔ)充空氣質(zhì)量m=(△P *V)/(R*T)= (20*15)/(287*298)=0.0035kg=3L
相對來說風(fēng)淋室及傳遞箱的泄漏量較小(密閉良好的情況下)，可忽略不計。
4、工藝排風(fēng)泄漏風(fēng)量
工藝排風(fēng)泄漏風(fēng)量即為工藝排風(fēng)量。
以上四種泄漏風(fēng)量之和即為房間維持正壓所需的送風(fēng)量。
更為快速的計算方法
潔凈時正壓換氣次數(shù)(次/時) ，如表1正壓換氣次數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)表，通過此表，可以更快速的計算正壓送風(fēng)量,無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法。
例，無塵車間要求正壓為20Pa(表中第四行)，無塵車間體積為100m3，無塵車間是有外窗、密閉性較好的無塵車間(表中第二列)，那么此無塵車間維持正壓所需的送風(fēng)量V=換氣次數(shù)2.5*100m3=250m3(不包括工藝排風(fēng)).
為什么有時不能達(dá)到理想正壓?
1、新風(fēng)補(bǔ)充量不足：重新計算新風(fēng)需求量
2、泄漏量過大：找出泄漏原因，尋出解決方案
3、排風(fēng)量太大：主要是工藝排風(fēng)量超標(biāo)，重新計算
4、空調(diào)回風(fēng)量太大：重新調(diào)節(jié)風(fēng)量
簡單計算法的應(yīng)用實例—在無塵車間建造中為投資方節(jié)約能源
合理的正壓值對無塵車間各項指標(biāo)的達(dá)標(biāo)及降低運行成本是非常重要的。
半導(dǎo)體廠工程設(shè)備用電約占全廠用電的49%，冷動機(jī)用電占工程設(shè)備用電的35%，無塵車間空氣處理機(jī)組用電占工程設(shè)備用電的23%。無塵車間正壓設(shè)定值越大，空氣處理機(jī)組送風(fēng)量越大，冷動機(jī)負(fù)荷越高，降低電力的耗用，即減少資源的消耗與污染源的制造。所以基于以上分析可知無塵車間內(nèi)的正壓設(shè)定直接關(guān)系到廠區(qū)運行成本,無塵車間漏風(fēng)原因分析及無塵車間正壓送風(fēng)量計算方法。
以松江九亭高科區(qū)富士金上海松江工廠為例(FUJIKIN)2002年三月至七月，
該廠主要由一個150 m2的1000級無塵車間和一個100m2的1級無塵車間組成，正壓設(shè)定值為50Pa，現(xiàn)以其1級無塵車間為例計算所需新風(fēng)量。
計算條件
面積100m2，層高3m，高架地板下部空間1m，F(xiàn)FU滿布加高架地板系統(tǒng)。窗9扇(1m x 1m)，門1扇(1mx2.1m)，每小時開啟一次，每次持續(xù)5秒，風(fēng)淋室一個，傳遞箱一個(1m3)，工藝排風(fēng)1000CMH，整個無塵車間氣密性良好，正壓設(shè)定為50Pa。
計算過程:
1.縫隙泄漏風(fēng)量
V=(S1+S2)*3600*1.29*(△P)1/2
(0.01*1*4*9+0.02*1*2+0.02*2.1*2)*3600*50(1/2)*1.29 = 4642m3/h
2.開門泄漏風(fēng)量
Q=S3*1.29*(△P)1/2*t*n
(2.1*1)*(50 (1/2)*1.29)*5*1 = 109 m3/h
3.風(fēng)淋室和傳遞窗密閉良好，假設(shè)無漏風(fēng)
4.工藝排風(fēng)量為 1000CMH
控制50Pa正壓所需的新風(fēng)量為 4624+109+1000 = 5733 m3/h
若根據(jù)表1經(jīng)驗值估算，控制50Pa正壓所需風(fēng)量為5.3*100*4 +1000= 3120m3/h
取大值5733 m3/h
實際余壓閥顯示正壓為65Pa
業(yè)主出于節(jié)能考慮，要求降低正壓至35Pa。
一、針對FFU風(fēng)速進(jìn)行改善
改善方式：
1、通過中控電腦，調(diào)整FFU馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低(original: 1,300 rpm)
2、觀察無塵車間壓力值的變化(original: 65 Pa)
3、持續(xù)降低轉(zhuǎn)速直至壓力為45 Pa
4、記錄FFU最后的轉(zhuǎn)速并觀察無塵車間壓力
二、針對(MAU)風(fēng)速進(jìn)行改善
改善方式：
1、通過中控電腦調(diào)整MAU馬達(dá)轉(zhuǎn)速(original:45Hz)
2、觀察無塵車間壓力值的變化(original: 45 Pa)
3、持續(xù)降低轉(zhuǎn)速直至壓力為35Pa
4、記錄MAU最后的轉(zhuǎn)速，并觀察無塵車間壓力
三、最終節(jié)能效果
1、降低FFU轉(zhuǎn)速
(1)FFU轉(zhuǎn)速由1,300 rpm降至1,100 rpm
(2)共計可節(jié)省FFU馬達(dá)耗電：62 Kw
2、降低MAU轉(zhuǎn)速
(1)調(diào)節(jié)無塵車間壓力至35Pa，MAU負(fù)載 由45 Hz降至 41 Hz
(2)共計可節(jié)省MAU馬達(dá)耗電：4 kW。
(3)降低無塵車間正壓同時可減少室外新風(fēng)(MA)供應(yīng)量以節(jié)省能源
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