净化区直膨机系统与水系统方案对比

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摘要：本文结合某车间实例，从不同的方面对净化区采用直膨机系统与水系统进行了对比，为设计人员系统的选取提供参考。

关键词：直膨系统水系统

中图分类号：C35文献标识码： A

一、工程背景

本项目为制剂车间。该建筑为单层加局部二层的厂房构造，占地面积为7080m2，总建筑面积9600m2。一层层高8米，中间部分为公共区，其余部分分为4块完全镜像的区域，单个区域包含仓库区，洁净生产区及外包区等。局部二层为空调机房及质检区。本文从冷源的系统形式，能耗，运行和初投资等方面对该项目的两种冷源方案进行了对比，从中选择了一个比较合理的方案。

二、系统选择

为了统一管理，集中调控，该车间在一层设置了冷冻机房的位置。方案一：采用集中设置冷水机组+末端空调箱的形式，冷水机组置于一层冷冻机房内，空调箱放于二层空调机房内，冷却塔和膨胀水箱置于生产区屋面上，此时的空调系统形式如下：

水冷冷水式空调系统图

方案二：根据生产区两两镜像，且单个生产区面积不超过500的布置特点，想到采用分块式布置，各个区互不干扰，此时可采用单区直膨式空调系统。空调箱放置于二层空调机房内，直膨机室外机置于二层空调机房外侧的生产区屋面上。单区空调系统形式如下：

单区直膨式空调系统图

三、方案对比

3.1系统对比：

1)冷水机组+末端空调箱的系统形式如上图所示，空调循环水水管路较多，需要独立的制冷主机，冷冻水泵和冷却水泵，冷却塔以及定压膨胀系统。设备较多，占用机房的面积较大，需要独立的制冷机房（建议机房高度不低于6米）和复杂的水管路。冷却水系统因为要与空气换热，循环系统为开放式的系统，开放式水系统的最大缺点是水要与外界接触，赃物、杂物很多，导致水管路容易结垢堵塞水管，使换热效果变差，同时会增加循环水泵的功率。冷却塔中的水容易造成水雾飘散，对建筑物周围环境造成影响。

2)单区直膨式空调系统的系统形式较为简单，仅需在屋顶设置放置室外机的区域，室外机紧邻空调机房布置，制冷剂管路不超过15米，管路简单。不需要复杂的水管路，安装简单。设备较少，不需要单独设置冷冻机房，由于制冷剂热品质高，传热效率较高，空调机组的体积比传统的冷水机组小。

3.2功能对比：

1)冷水机组+末端空调箱的系统，冷源集中布置，管理方便。但冷源集中处理，一旦制冷机组发生故障，整个系统就无法运行，整个厂区就要停止生产。如果再备用一台制冷机，无疑会增加整个系统的造价，造成不必要的浪费。水冷冷水系统的冷媒为水，传热稳定，对流量的控制较为线性，空调自控所配备的电动三通阀门对温湿度的调节较为精准。

2)直膨机组通过控制制冷剂的流量来控制温湿度，由于室外压缩机工作状态的变换需要一定的响应时间，对温湿度的控制有一定的延时，很难精准的控制机组的温湿度，通过PLC控制技术，多级能量调节，室内温度精度达到±0.5℃，湿度精度为±3%，可以满足药厂生产区温湿度的要求。系统分散布置，各区互不干扰，各区可以独立进行调节与控制，各生产区可以根据自身温湿度需求调节制冷剂的流量，系统灵活。

3.3能耗对比：

1)传统的冷水系统的冷水主机可根据外网的负荷无极调节制冷主机的功率，最小负荷量也可以控制到10%左右，较为节能，但是水系统设备较多，加上冷却水泵和冷冻水泵、冷却塔的耗功率，系统总负荷量比直膨机组系统大。水管路复杂，输送距离长，能量输送损失大。

2)直膨机组单区制冷，控制和运行较为灵活，对能耗控制也较为有利。设备种类较少，总负荷量较低。管路简单，能量输送损失较少，长远来看直膨机组的能耗费用较传统冷水系统有优势。

3.4运行维护：

1)水冷冷水系统水管容易结垢，会对系统性能产生较大影响，需要定期对系统进行换水和清理过滤器，会产生一定的维护费用。同时制冷机房需要有专人看管，人工成本大。

2)直膨机组在正常运行条件下不需要清理，只需要定期保养即可，当机组需要维护的时候，可关闭需要维护的系统进行维护，其他系统继续运行，保证其他生产区继续生产运行。

3.5初投资对比：

1)水冷冷水主机和组合式空调器均参考档次较高的合资品牌作为参考，其中考虑到整个项目的的一半负荷，另一半负荷的主机此次预留，综合报价为单台冷水机组约70万，冷却塔约30万，4台空调机组为110万，定压机组预估20万，4台水泵预估10万，水处理器预估20万，管路安装费用以及机房安装费用预估80万，合计约为345万。（2种系统的预估价均不包括配电系统，自控系统和热水蒸汽系统）。

2)对直膨机组找来了国内档次较高的合资品牌进行询价，此次涉及的的2个区域总共4台机组包含安装费用预估约为230万，整体造价较水冷冷水系统要低115万。同时节省出一层制冷机房的位置，当作空压机房，节省了土建投资。

四、结论

结合以上分析，直膨式空调系统系统形式简单，不占专门的制冷机房，控制灵活，各区可分开运行及控制。初投资费用和日常运行维护费用比水冷冷水系统低，对于分散式净化生产区采用直膨式空调系统比采用集中水冷冷水机组系统形式合理。

主要参考文献：

1.《药品生产质量管理规范（2010年修订）》中国医药科技出版社，2011

2.《药品GMP指南》，张爱萍，孙咸泽，中国医药科技出版社，2011

3.《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

4.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

5.《化工采暖通风于空气调节设计规范》HG/T20698-2009