Выбор сухого охладительного змеевика и его применение в системе кондиционирования чистого воздуха

Выбор сухого охладительного змеевика и его применение в системе кондиционирования чистого воздуха

Резюме

Сухой охлаждающий змеевик — это устройство, используемое для охлаждения или нагрева воздуха, возвращаемого в помещение. Для достижения «сухого» эффекта температура охлаждённой воды в сухом охлаждающем змеевике выше, чем в обычном, что, как правило, предотвращает образование конденсата, отсюда и название «сухой охлаждающий змеевик».

Выбор сухого охладительного змеевика и его применение в системе кондиционирования чистого воздуха

Выбор сухого охладительного змеевика и его применение в системе кондиционирования чистого воздуха

Сухая градирня V-типа
Температура воды на входе сухого змеевика обычно примерно на 2 градуса выше точки росы воздуха в помещении (на входе 13 °C, на выходе 18 °C). Для оптимальной эффективности теплообмена скорость воздуха в сухом змеевике должна составлять 2 метра в секунду. Рекомендуется установить поддон для сбора конденсата, чтобы предотвратить его образование в условиях высокой влажности или недостаточной изоляции трубопроводов. Сухие змеевики в основном используются в системах кондиционирования воздуха с постоянной температурой и влажностью для чистых помещений, которые обычно состоят из трёх компонентов: блока подачи приточного воздуха (MAU), блока фильтрации воздуха (FFU) и сухого змеевика (DC).

Сухой змеевик (DC) играет важнейшую роль в системе кондиционирования воздуха с постоянной температурой и влажностью в чистых помещениях, и его применение тесно связано с совместной работой с другими компонентами (MAU, FFU) в системе.

Состав и функции системы

1. МАУ (блок подготовки приточного воздуха):
Функция: отвечает за подачу и обработку наружного свежего воздуха путем удаления твердых частиц с помощью первичной и средней фильтрации, а также за регулирование уровня температуры и влажности воздуха до заданных значений (обычно близких к условиям в помещении) путем нагрева, охлаждения, увлажнения или осушения.
Основная задача: управление скрытой тепловой нагрузкой системы (контроль влажности) и обеспечение постоянного уровня влажности воздуха, подаваемого в чистое помещение.
2. ФФУ (блок фильтровентиляционный):
Функция: Устанавливается на потолке чистого помещения и оснащен высокоэффективными фильтрами (HEPA/ULPA) для поддержания чистоты (контроля за частицами) путем непрерывной циркуляции воздуха в помещении, создавая при этом стабильные вертикальные ламинарные или турбулентные потоки воздуха.
Основная задача: обеспечить чистоту воздуха и равномерность воздушного потока, не вмешиваясь в регулирование температуры и влажности.
3. Постоянный ток (сухая катушка):
Функция: Устанавливается в воздухозаборном коллекторе чистого помещения или под FFU, регулирует температуру воздуха путем циркуляции охлажденной или горячей воды, обрабатывая только явные тепловые нагрузки (регулирование температуры) без осушения или увлажнения.
Основная задача: управление явными тепловыми нагрузками в помещении (такими как тепловыделение оборудования и рассеивание тепла людьми) и обеспечение точного контроля температуры.
детали охлаждающего змеевика

Основные преимущества сухой катушки

1. Конструкция без образования конденсата:
1.1 Традиционные охлаждающие змеевики производят конденсат, поскольку температура их поверхности ниже точки росы воздуха, что может легко привести к размножению бактерий и загрязнению чистой среды.
1.2 Сухой змеевик контролирует температуру охлажденной воды (выше точки росы возвратного воздуха), чтобы предотвратить образование конденсата, устраняя риск роста микробов у источника и соблюдая стандарты чистых помещений, такие как ISO 14644.
2. Контроль развязки влажности и температуры:
2.1 MAU фокусируется на влажности: управлении скрытой тепловой нагрузкой свежего воздуха посредством глубокого осушения или увлажнения.
2.2 DC фокусируется на температуре: регулирует только ощутимую тепловую нагрузку, избегая взаимного влияния между контролем температуры и влажности, тем самым повышая стабильность системы и энергоэффективность.
3. Гибкость и энергоэффективность:
3.1 Сухие змеевики можно зонировать и контролировать независимо друг от друга для решения проблем, связанных с локальными изменениями тепловой нагрузки (например, в зонах с оборудованием, выделяющим большое количество тепла).
3.2 Разделение явной и скрытой тепловой нагрузки снижает потребление энергии на повторный нагрев/охлаждение и снижает эксплуатационные расходы.

Принцип работы системного взаимодействия

1. Путь воздушного потока: свежий воздух, обработанный блоком MAU, смешивается с частью возвратного воздуха, затем фильтруется фильтрами FFU перед подачей в чистое помещение → Воздух в помещении охлаждается/нагревается с помощью сухих охлаждающих змеевиков → Он циркулирует обратно в камеру возвратного воздуха, где снова смешивается с дополнительным свежим воздухом.
2. Логика управления:
2.1 Регулирование влажности: MAU регулирует объем увлажнения/осушения на основе показаний датчика влажности.
2.2 Регулирование температуры: Сухой змеевик регулирует расход или температуру охлажденной воды на основе показаний датчика температуры.
2.3 Контроль чистоты: Установки очистки воздуха работают непрерывно, поддерживая кратность воздухообмена (например, для чистых помещений класса ISO 5 требуется ≥300 воздухообменов в час).

Типичные сценарии применения

1. Производство полупроводников: требует чрезвычайно точного контроля колебаний температуры и влажности (±0,1°C/±1% относительной влажности), а также контроля загрязнения твердыми частицами. Сухие змеевики используются для предотвращения загрязнения пластин конденсатом.
2. Биофармацевтика: в стерильной среде отсутствие воды в сухой спирали соответствует стандартам GMP.
3. Точная электронная сборка: предотвращение накопления статического электричества, вызванного колебаниями влажности, и обеспечение точного контроля температуры для поддержания точности оборудования.

Проектные соображения

1. Настройка температуры охлаждённой воды: она должна быть выше точки росы возвратного воздуха, чтобы избежать конденсации. Обычно температура подачи/возврата охлаждённой воды составляет 16°C/21°C (конкретные значения необходимо рассчитывать с учётом условий эксплуатации в помещении).
2. Оптимизация организации воздушного потока: Место установки сухих змеевиков должно быть согласовано с компоновкой FFU, чтобы избежать температурной стратификации или локального перегрева.
3. Доступность для обслуживания: сухие змеевики требуют регулярного удаления пыли (хотя конденсат отсутствует, частицы могут накапливаться), а доступ для обслуживания следует зарезервировать на этапе проектирования.
Система с сухим змеевиком стала предпочтительным решением для высокотехнологичных отраслей промышленности, таких как производство полупроводников и фармацевтика, поскольку она соответствует строгим требованиям к чистым помещениям и обеспечивает баланс между высокой энергоэффективностью и низким риском загрязнения.

Ключевые моменты в проектировании сухого змеевика

1. Скорость набегающего потока в конструкции ребра не должна превышать 2,5 м/с:
Если толщина ребер DCC превышает три ряда трубок, а скорость воздуха слишком высокая, сопротивление воздуха превысит 30 Па. Если температура в чистом помещении относительно высокая, а относительная влажность слишком высокая, на DCC будет образовываться конденсат, а чрезмерная скорость воздуха может привести к рассеиванию капель воды.
2. Расчетная скорость ветра на плавнике должна быть не менее 0,6 м/с:
Низкая скорость ветра приводит к низкой эффективности теплопередачи, что невыгодно с экономической точки зрения. Кроме того, это может привести к ламинарному потоку воздуха, что затрудняет перемешивание и приводит к неравномерному распределению температуры. Распределение воздушного потока становится неравномерным: скорость выше в середине оребрённого трубчатого теплообменника, а ниже – в верхней и нижней его частях.
3. Скорость потока внутри оребренной трубы не должна превышать 1,8 м/с:
Сопротивление воды в трубопроводе превышает 50 кПа, что приводит к чрезмерно высокому напору основного насоса, увеличению его мощности и избыточному давлению воды в трубопроводе. При запуске без удаления воздуха возникает гидравлический удар, что приводит к повреждению гидропривода.
4. Скорость потока внутри оребренной трубы должна быть не менее 0,8 м/с.
5. Входные и выходные трубы должны быть быстроразъемными.
6. Входной патрубок водопровода оборудован сливным клапаном, а выходной патрубок снабжен ручным воздухоотводчиком и рабочими вытяжными устройствами.
7. Внутренний контур требует вакуумной конфигурации и режима полного противотока.
8. Особые условия эксплуатации требуют принятия антикоррозийных и антистатических мер.
9. Метод установки прост и быстр, требует минимальной фиксации.
10. Чистое помещение класса 1000 требует большой охлаждающей мощности при небольшом объеме воздуха, что обуславливает большую разницу температур, в то время как чистое помещение класса 100 требует большого объема воздуха при небольшой охлаждающей мощности, что обуславливает небольшую разницу температур.
11. Температура подаваемой воды DCC должна быть выше температуры точки росы в помещении.
12. Скорость движения воздуха у поверхности DCC в одной и той же области должна быть одинаковой, а сопротивление воздуха DCC также должно быть одинаковым.
13. Для обеспечения срока службы более 5 лет диаметр теплообменной трубки змеевика DCC должен быть более 12,7 мм, а толщина стенки — более 0,45 мм.
14. Для обеспечения качества монтажа все DCC должны выдерживать давление 3–7 кг/см2, а время удержания давления должно превышать 48 часов. После этого необходимо провести проверку на месте для подтверждения отсутствия утечек давления.