CN101476763A - 一种洁净室的节能控制方法及其洁净室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洁净室的节能控制方法及其洁净室，该节能控制方法包括如下步骤：(1)在洁净空间内设置复数个氧传感器和温湿度传感器；(2)在所述负压空间和回风通道之间设置通孔，通孔内设置热交换器，使负压空间与回风通道通过热交换器连通；(3)预先设定所述洁净空间内的氧气含量的高限值和低限值，由所述氧传感器经控制电路控制所述组合式净化空调器的进气流速；由所述温湿度传感器经控制电路连接组合式净化空调器和热交换器的控制装置，使洁净室的温湿度达到相应设定标准。本发明对于耗氧量小的洁净室可以进一步降低组合式净化空调器的输出功率，从而大大节约了电能，达到了节能的目的。

Description

一种洁净室的节能控制方法及其洁净室

技术领域

本发明涉及一种洁净室的节能控制方法及其洁净室，可应用于电子工业、精密机械工业、制药工业等高科技行业中。

背景技术

洁净室(Clean Room)，亦称为无尘室或清净室，是指在一定空间范围内将空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物减少到规定指标以下，并将室内的温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内而特别设计的房间。即不论外在空气条件如何变化，其室内均能维持原先所设定要求的洁净度及温湿度等性能。

我国在2001年11月最新发布了《洁净厂房设计规范》(GB50073-2001)，新定义了Class 5～Class 1级的五种洁净室，其中，Class 5级洁净室即为100级洁净室，Class 1级为最高等级，随着等级的提高，洁净室内洁净度、温湿度要求也相应提高，以满足不同场合的需要。

现有的洁净室主要包括一洁净空间、设置在洁净空间顶部的框架、风机过滤机组和组合式净化空调器，所述框架上配合布满所述风机过滤机组，所述组合式净化空调器的出风口与风机过滤机组上方的负压空间的顶部连通，所述洁净空间外侧设有向外排风的回风通道，回风通道通向大气。工作时，由组合式净化空调器调温后的空气进入风机过滤机组上方的负压空间，经过风机过滤机组过滤后进入洁净空间，最后由回风通道排出进入大气，从而形成一个空气循环。因此，洁净室内的空气温度是由组合式净化空调器来调节的，现有的组合式净化空调器包括变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀，根据洁净室内的温度要求通过控制电路连接所述变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀的控制装置，从而实现洁净室的洁净度和温湿度等性能的调节。

为了满足洁净室的温湿度的标准和充足的氧气含量，现有技术中的组合式净化空调器的设计一般均是以极端状况为设计值，正常工作时也是以此设计值来运行的，而组合式净化空调器在这种满负荷送风的情况下，必须同时打开空调器中的冷水阀、加热阀和加湿阀，其工作频率及输出功率也处于较高的状态；而对于高等级的洁净室，由于其内设置的设备或仪器的自动化程度一般较高，因此大部分时间内，厂房操作人员相对较少，对氧气消耗比较少，如果此时组合式净化空调器仍旧以上述设计值来运行，则大大浪费了电力能源，也增加了企业的生产成本。

发明内容

本发明目的是提供一种洁净室的节能控制方法及其洁净室，以降低洁净室的能源消耗。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种洁净室的节能控制方法，所述洁净室包括一洁净空间，洁净空间顶部的框架上配合布满有风机过滤机组，风机过滤机组上方的负压空间与组合式净化空调器的出风口连通，洁净空间外侧设有向外排风的回风通道；包括如下步骤：

(1)在洁净空间内设置复数个氧传感器和温湿度传感器；

(2)在所述负压空间和回风通道之间设置通孔，通孔内设置热交换器，使负压空间与回风通道通过热交换器连通；

(3)预先设定所述洁净空间内的氧气含量的高限值和低限值，由所述氧传感器经控制电路控制所述组合式净化空调器的进气流速，当洁净空间内的氧气含量大于高限值时，减小组合式净化空调器的进气流速，当洁净空间内的氧气含量小于低限值时，增大组合式净化空调器的进气流速；由所述温湿度传感器经控制电路连接组合式净化空调器和热交换器的控制装置，使洁净室的温湿度达到相应设定标准。

上文中，所述步骤(1)和(2)不分先后；所述步骤(3)中的温湿度的相应设定标准是指洁净室的相关国家标准，对于不同等级的洁净室，其标准是不同的；所述步骤(3)中的氧气含量的高限值和低限值的设定根据实际需要进行，一般以人能正常适应为准。所述由温湿度传感器经控制电路连接组合式净化空调器和热交换器的控制装置，这是现有技术，本领域技术人员能根据现有知识实现洁净室的温湿度调控。

本发明同时请求保护一种洁净室，包括一洁净空间、设置在洁净空间顶部的框架、风机过滤机组和组合式净化空调器，所述框架上配合布满所述风机过滤机组，所述组合式净化空调器的出风口与风机过滤机组上方的负压空间的顶部连通，所述洁净空间外侧设有向外排风的回风通道；所述负压空间的侧壁上设有至少2个通孔，各通孔内固定设有热交换器，使负压空间与回风通道通过热交换器连通；所述洁净空间内设有复数个氧传感器和温湿度传感器，氧传感器和温湿度传感器的输出经控制电路连接所述组合式净化空调器和热交换器的控制装置。

上文中，所述风机过滤机组，其英文全称为Fan Filter Unit(FFU)，是现有技术；所述在框架上布满FFU，可以是同一型号或不同型号的FFU。所述氧传感器和温湿度传感器的数量根据实际情况设置，洁净空间的面积越大，相应的氧传感器和温度传感器设置就越多，对于温度变化频繁的区域，可以设置多个温度传感器，以满足精确控温的要求；同样的，通孔的数量和设置位置也是如此，在同等条件下优选周向均布。从氧传感器得到的数据经控制电路运算后，控制组合式净化空调器的进气流速，即控制新风的进气流速，从而控制洁净空间内的氧气含量；由温湿度传感器得到的数据经控制电路运算后，统一控制组合式净化空调器的变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位的输出值，以保证在此运行状态下，洁净空间的温湿度指标均满足要求相应设定标准，即变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位是同级的。

上述技术方案中，所述热交换器为干盘管。这里可以采用控制干盘管的进水阀的方式进行控制。

进一步的技术方案，所述通孔为6个，周向均布于负压空间的侧壁上。

进一步的技术方案，所述氧传感器为12个，周向均布于所述洁净空间内。

本发明的工作原理是：先通过设置在洁净空间内的氧传感器来测试室内的氧含量，并与设定的氧气含量的高限值和低限值进行比较，进而控制所述组合式净化空调器的进气流速；然后由温湿度传感器得到的数据经控制电路运算后，统一综合控制热交换器(干盘管)和组合式净化空调器的变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位的输出值，使组合式净化空调器在合理的功率下运作，并使洁净室的温湿度和氧含量达到相应设定标准；即：当室内的氧含量充足时，尽量通过负压空间侧壁上的热交换器调节温湿度，而使组合式净化空调器在尽可能小的功率下运作，甚至不运作；当室内的氧含量达不到相应设定标准时，再开启组合式净化空调器或加大其功率，将新鲜的空气送入洁净室内，以达到氧含量的设定标准。从而大大降低了组合式净化空调器的功率消耗，达到节能的目的。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明在洁净空间内设置氧传感器和温湿度传感器，并设置了热交换器，根据室内氧气浓度来控制调节组合式净化空调器的进气流速，再根据室内温湿度来统一调节组合式净化空调器和热交换器的运行，对于耗氧量小的洁净室可以进一步降低组合式净化空调器的输出功率，从而大大节约了电能，达到了节能的目的。

2、本发明在负压空间的侧壁上开设通孔，使负压空间与回风通道连通，使得从洁净空间出来的回风可以成为进风的一部分，并通过热交换器调节其温湿度，从而大大降低了组合式净化空调器的输出功率，节约了能源。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一中干盘管的分布示意图；

图3是本发明实施例一的自控系统示意图。

其中：1、洁净空间；2、框架；3、组合式净化空调器；4、负压空间；5、回风通道；6、风机过滤机组；7、干盘管；8、变频器；9、冷水阀；10、加热阀；11、加湿阀；12、氧传感器；13、温湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

参见图1～3所示，一种洁净室，包括一洁净空间1、设置在洁净空间顶部的框架2、风机过滤机组6和组合式净化空调器3，所述框架2上配合布满所述风机过滤机组6，所述组合式净化空调器3的出风口与风机过滤机组上方的负压空间4的顶部连通，所述洁净空间1外侧设有向外排风的回风通道5，所述组合式净化空调器3包括变频器8、冷水阀9、加热阀10和加湿阀11，所述洁净空间内设有复数个氧传感器12和温湿度传感器13，氧传感器12和温湿度传感器13的输出经控制电路连接所述组合式净化空调器3和干盘管7的控制装置。

上述技术方案中，所述负压空间4的侧壁上设有6个通孔，周向均布于负压空间的侧壁上，各通孔内固定设有干盘管7，使负压空间4与回风通道5通过干盘管连通；所述氧传感器为12个，周向均布于所述洁净空间内。

上文中，所述风机过滤机组，其英文全称为Fan Filter Unit(FFU)，是现有技术；所述在框架上布满FFU，可以是同一型号或不同型号的FFU。从氧传感器得到的数据经控制电路运算后，控制组合式净化空调器的进气流速，即控制新风的进气流速，从而控制洁净空间内的氧气含量；由温湿度传感器得到的数据经控制电路运算后，统一控制组合式净化空调器的变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位的输出值，以保证在此运行状态下，洁净空间的温湿度指标均满足要求相应设定标准，即变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位是同级的。

图3中，DDC是指DDC控制器，由其发送启动或停止命令，控制空调机组的运行，AI、AO、DI、DO分别表示模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出。这是根据空调系统设备分布特点，以及各系统具有相对独立性，选用具有大容量输入/输出的数字控制器，可以自由选择输入卡＊输出卡的数量，以此减少空闲点。为计量各空调使用点的能耗等运行参数，可增加自动记录仪。

现以面积为400m²的Class 3级洁净室为例，说明本发明的节能效果：

方案一：按照现有技术，用一台91600立方米/秒的组合式净化空调器送风，空调器电机按75KW计算，则每天耗电75×24＝1600度，每年耗电1600×365＝584000度。另外，在空调满负荷送风的情况下，按一般空调器辅助能耗为风机功率的3倍计算，折算为电能约为58400×3＝1752000度。因此，整台空调一年能耗为584000+1752000＝2336000度。

方案二：按照本发明的技术方案，可使用两台45800立方米/秒的组合式净化空调器送风(在一台停机检修时，还可以保证系统过渡时期的要求)，并在洁净室的负压空间的侧壁上设有6个通孔，各通孔内固定设置干盘管，则理论测算，为保证房间氧气满足要求，风机频率在38赫兹可满足要求。为保证房间温湿度，冬季加热加湿比较多，夏季制冷比较多，过渡季节则以送风为主。下表为一年1～12月份中空调器的变频器、冷水阀、加热阀和加湿阀这4个调控单位的调控范围：

 

月份	变频器频率(HZ)	冷水阀开度(％)	加热阀开度(％)	加湿阀开度(％)
					1	38～42	0～15	35～55	45～65
2	35～41	0～25	23～53	32～45
					3	34～40	0～28	12～40	12～22
4	36～38	12～36	8～23	0～13
					5	37～40	22～56	0～34	0～6
6	40～43	32～65	0～56	0～0
					7	41～49	45～89	0～65	0～0
8	41～45	40～75	0～34	0～0
					9	38～43	35～65	0～22	0～12
10	35～40	22～43	0～34	11～18
					11	36～41	0～23	12～45	22～34
12	37～42	0～12	22～56	35～46

通过上表，空调器频率运行区间为34～45赫兹，只有在夏季38℃极热温度下运行在49赫兹，按中间值40计算，功率为满负荷的0.64倍，即用电量为2336000×0.64＝1495040度。

因此，由方案一和方案二相比可知，方案二比方案一每年可节约2336000×(1-0.64)＝840960度，按一度工业电1元计算，一年可节约84万元。可见该效果是很显著的，具有良好的经济效益，有利于推广应用。

Claims (5)

1.一种洁净室的节能控制方法，所述洁净室包括一洁净空间，洁净空间顶部的框架上配合布满有风机过滤机组，风机过滤机组上方的负压空间与组合式净化空调器的出风口连通，洁净空间外侧设有向外排风的回风通道；其特征在于，包括如下步骤：

(1)在洁净空间内设置复数个氧传感器和温湿度传感器；

(2)在所述负压空间和回风通道之间设置通孔，通孔内设置热交换器，使负压空间与回风通道通过热交换器连通；

(3)预先设定所述洁净空间内的氧气含量的高限值和低限值，由所述氧传感器经控制电路控制所述组合式净化空调器的进气流速，当洁净空间内的氧气含量大于高限值时，减小组合式净化空调器的进气流速，当洁净空间内的氧气含量小于低限值时，增大组合式净化空调器的进气流速；由所述温湿度传感器经控制电路连接组合式净化空调器和热交换器的控制装置，使洁净室的温湿度达到相应设定标准。

2.一种洁净室，包括一洁净空间(1)、设置在洁净空间顶部的框架(2)、风机过滤机组(6)和组合式净化空调器(3)，所述框架(2)上配合布满所述风机过滤机组(6)，所述组合式净化空调器(3)的出风口与风机过滤机组上方的负压空间(4)的顶部连通，所述洁净空间(1)外侧设有向外排风的回风通道(5)；其特征在于：所述负压空间(4)的侧壁上设有至少2个通孔，各通孔内固定设有热交换器(7)，使负压空间(4)与回风通道(5)通过热交换器(7)连通；所述洁净空间内设有复数个氧传感器(12)和温湿度传感器(13)，氧传感器(12)和温湿度传感器(13)的输出经控制电路连接所述组合式净化空调器(3)和热交换器(7)的控制装置。

3.根据权利要求2所述的洁净室，其特征在于：所述热交换器(7)为干盘管。

4.根据权利要求2所述的洁净室，其特征在于：所述通孔为6个，周向均布于负压空间的侧壁上。

5.根据权利要求2所述的洁净室，其特征在于：所述氧传感器(12)为12个，周向均布于所述洁净空间内。

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