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摘要：本文介绍了深圳某高端印制电路板项目的暖通空调设计，主要包括设计参数、空调冷热源及水系统、空气处理系统、工艺排风系统和节能环保方面的设计，从而为该类建筑暖通专业的设计提供了一定的借鉴。
关键词：PCB厂房；洁净空调；温湿度独立控制；工艺排风；设计
0.引言
印制电路板大大减少了电子产品布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动效率，为人们能够享受到方便快捷的生活做出了重要贡献，但是同时印制电路板生产厂房是有名的“电老虎”和环境污染源。如何降低此类项目的能耗，减少其对环境的污染，暖通空调专业值得深深思索。
1.工程概况
1.1 工程的概况
某高端印制电路板投资工程项目位于深圳市龙岗区，建设用地面积为109877.34平方米。分期建设，一期工程包括子项：1至6号建筑、9号建筑、10号建筑、11号建筑（门卫）；二期工程包括子项：7、8号建筑（生产厂房）。厂区总平面布置詳见图1。
1.2 甲方对空调设计的要求
由于甲方考虑到资金和市场需求等因素，生产采用逐步投入再根据市场情况达到产能的方式，要求空调设计既要满足生产要求，又要能根据生产逐步投入的情况分期分批投入运营。
1.3 空调设计概况
空调专业在此项目的设计内容为：冷热源系统、室内空调系统、室内通风系统、工艺排风系统、防排烟系统。
二期工程中8号建筑是此项目典型厂房之一，地上共四层（不含夹层），设局部地下室，总建筑面积约49043平方米，建筑物总高度约24米。地上一～四层主要功能为生产、仓储、机电设备用房等。下面就8号建筑的空调设计进行详细介绍。
2. 室内设计参数
本项目地处夏热冬暖地区，根据《公共建筑节能设计标准》深圳市实施细则实施，办公区等属于公共建筑部分只设计夏季供冷，冬天不供暖；同时本项目属于工业项目，工厂的空调设计具有典型的工艺性空调的特点，其设计参数需满足具体的工艺生产需求。主要房间室内设计参数见表1。
3.空调冷热源及水系统
本项目由于是分期实施，且厂区跨度较大，因此设置了分散和集中相结合的冷热源方式。一期工程的冷热源集中设置在9号建筑（动力站）内，在此不做具体介绍；二期工程的冷热源分别设置在各栋厂房地下室的冷冻机房内，两栋厂房类似，8号厂房冷热源及水系统如下：
1）经计算，空调总冷负荷为7511KW，工艺冷却所需总冷负荷为6553KW，加热量约为600KW，加湿量为785KG/H。选用1000RT离心式冷冻机5台，考虑工艺生产的重要性和不间断性，其中1台冷冻机备用。冷冻水供回水温度为9/14℃，4层6级净化间干盘管系统供回水温度为14/19℃；冷却水供回水温度32/37℃。
2）恒温恒湿空调系统和洁净空调系统的加热采用电加热器、加湿采用电热式加湿器。电加热器及电热式加湿器均设在空调器内，每个电加热器根据需要分三挡自动投入运行。
3）空调冷冻水采用两管制异程式系统，冷水系统采用膨胀水箱定压，膨胀水箱设置在本栋建筑屋顶。
4.空调风系统
由于不同生产工艺对室内温度、湿度及洁净度的要求不一样，因此针对不同的需求分别设计了降温、恒温恒湿空调、净化空调系统。对于未设空调系统的高温生产环境按工艺要求设置区域降温或工作人员的岗位送风系统。空调机组均设置在南北两侧空调机房或一、二层间的夹层空调机房内，如此可使风管尽量就近接入所服务的空调区域，减少风管所占洁净区吊顶内空间。
4.1 不同空调系统的空气处理流程和气流组织形式如下：
降温空调系统采用全空气空调系统。空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→表冷器→空调房间。工作区气流组织形式为上送上回方式。
恒温恒湿空调系统采用全空气空调系统。空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→中效过滤→表冷器→加热器→加湿器→空调房间。工作区气流组织形式为上送上回方式。
6～7级（4层6级净化间除外）净化间采用集中式净化空调系统，空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→表冷器→加热器→加湿器→中效过滤→高效过滤器风口（HEPA）→洁净室。工作区气流组织形式为上送下侧回方式。下侧回风采用沿洁净室四周均匀设回风柱的方式。回风柱尽量靠结构柱设置，以减少对工艺设备布置的影响。6～7级净化空调系统原理详见图2。
6级（4层）净化间采用新风集中处理（MAU）+风机高效过滤单元（FFU）+干冷盘管（DRY COIL）。工作区气流组织形式为顶送架空底板下回方式。洁净室内回风经过安装于回风夹道内的干冷盘管进行降温处理后在送风静压箱内与新风混合，经FFU处理后送至净化间内。干盘管系统详见图3。
8级有温湿度要求的净化间末端高效过滤器集中设置在组合式空调机组内，其它与6～7级相同；8级无温湿度要求的湿作业净化间送风系统空调器内只设粗、中、高效过滤器。
6～8级净化空调系统新风需按室内参数要求设置转轮除湿机组进行预处理，经去湿处理后的新风再接入下级空调器进行温度、湿度和净化处理。
4.2 以某千级洁净室为例，介绍空调设计计算及空气处理过程，如表2和图4所示：
W：室外空气状态点 N：室内空气状态点
B：经转轮深度除湿后状态点 A：经转轮除湿机前表冷段处理后的状态点
C：新风和室内空气混合后状态点 O：送风状态点
L：经组合式机组表冷器处理后状态点 ε：热湿比线
5. 工艺排风系统设计
由于PCB电子厂房的大多数生产工序都有工艺排风，且不同工序的工艺排风不同，主要分为如下四类：第一类是一般排风（余热、余湿），第二类为酸、碱类排风（电镀区、沉铜、刷板、内外层蚀刻、内层前处理，化金、化银、OSP等工序），第三类为有机排风（内层湿膜、化锡、整平、褪油、洗网区等工序），第四类为含尘空气排风（钻孔、外形、层压、后处理及开料等工序）。 整个8号建筑的工艺排风量很大，约100万立方米每小时，由此造成横向排风管、竖向排风管井、补风量都很多，针对此种情况，排风采用的原则和思路是：在不影响工艺布置的前提下根据排风的类型就近布置管井；分类排风，但某些区域只有少量热排风时，可并入酸碱排风。
为了减少废气在室内的无组织扩散，以较少的排风达到较好的排风效果，排风采取了如下几种措施：
1）当产生废气的设备很集中时，尽量设密封糟或密封罐包封，在包封的上部或后面设机械抽风，下部或正面（人员操作面）补风，如图5所示。
2）当产生废气的设备半集中（集中在某区域）时，采用区域性透明玻璃隔断，在隔断区域设全室排风。如图6所示。
3）当产生废气的设备较分散且无法包封时，在靠近废气发散区域上空设集气罩，罩上部开孔抽风。如图7所示。
除少数轴流风机和排气扇为侧墙安装外，其余的离心风机、屋顶风机和废气处理塔均设置在厂房屋面上。
6. 节能设计
本项目在节能方面采取了如下措施：
1）设变频器。送风量超过20000CMH的空调系统风机和所有的工艺排风风机均配置变频器，可根据生产的实际情况调节风机转速，以节省空调系统风机耗电。
2）采用自然和机械相结合的方式补风。本项目工艺排风量很大，相应所需的补风量也很大。在有洁净需求的区域，补风均通过空调机组和高效送风口等设备处理后再送入相应区域；另外一些区域（沉銅、电镀等工序）有大量的酸性气体和热湿排风，却没有洁净度要求，为了节约电能，采用了外墙开百叶加粗效过滤的方式自然补风。
3）采用温湿度独立控制系统。夏季时采用中温冷水机组制备9℃～14℃和利用混水泵系统制备14℃～19℃两种中温冷冻水来降低空气的显热，空气的潜热由9℃～14℃中温冷冻水和转轮除湿机共同解决。根据经验统计资料表明，冷冻水温度每提高1℃，冷机的制冷效率可提高3%，此项可降低空调主机能耗约6%。
4）采用二次回风系统。部分区域温湿度控制精度在可控范围时，采用二次回风系统，节约因回热而浪费的能源。
7. 环保设计
PCB厂房生产过程中产生大量的废固、废液和废气，其中废气的分类收集、处理和排放由暖通专业负责。对于生产过程中产生的废气均先经过废气处理装置处理达到国家规定的排放标准后才排入大气。具体措施如下：
1）本项目酸碱性废气主要包括HCl、H2SO4、NOx和氨气等，利用酸碱性气体的水溶性，对各酸碱性废气采用二级水喷淋吸收，经二级水喷淋后的排放废气需满足废气的排放要求。水喷淋产生的吸附水可循环使用，定期排放，经厂内废水处理设施处理达标后接入污水处理厂进行集中处理。酸碱性排风系统的风管及配件采用PVC制作，风机、废气洗涤塔采用玻璃钢（FRP）制作。
2）本项目有机废气中主要污染物为非甲烷总烃。利用活性炭对废气进行吸附处理，处理达到规定的排放标准后再排入大气。有机废气排风系统的风管及配件采用不锈钢板（SUS304）制作，风机、废气处理装置采用不锈钢制作，风机为防爆风机。
3）含尘废气主要是在使用切割、磨边、钻孔等过程中产生的。本项目线路板生产对车间洁净要求比较高，为保证车间的空气洁净度，切割、钻孔等均是在密闭的设备中进行的，所产生的粉尘全部通过设备内的集气罩收集，由大风量的风机通过排气管道，抽排至布袋除尘器过滤净化后排放。
8.结语
本工程建筑面积较大，设计周期、施工周期都比较紧张，项目在2013年全面竣工并投入运行，空调各方面运行正常，达到了设计目标，也得到了业主的肯定。在项目设计、施工到后期配合的过程中，有一些感触，与大家一起分享：
1）工业项目各种管线非常多且复杂，需要占较多的安装空间，且某些净化生产车间的生产设备较高，因此在设计初期，需综合考虑建筑层高，避免出现建筑先天不足，后期机电及生产设备无法安装的情况。
2）虽然设计时做了管线综合，但现场施工情况复杂，往往出现设计时未考虑的一些调整，因此在工程招标时，尽量建议甲方与总包方签订合同中包含总包方对管线综合的责任，减少后期施工时因管线冲突而产生的资源浪费和初投资增加。本项目签订了此类协议，后期施工中没有出现因管线冲突而产生的变更。
3）由于此类电子厂房室内空气含有一定的酸、碱性气体，空调设备及管道附件材料需有防酸碱腐蚀的能力，特别是表冷器。在设计和招标采购时需注意。
4）本项目相对一般工业厂房的区别在于产生了大量的废气，如不能有效的捕集，室内空气会有严重的异味，不仅影响员工的生产效率，还影响员工的身体健康。在设计初期，建议甲方对所有产生废气的工艺设备尽量设密封糟、密封罐包封，没法包封的设备设局部排气罩，在排气罩上开小孔接排风管抽排，使车间内处于负压，减少废气无组织排放。
参考文献：
[1]陆耀庆主编，《实用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社.2007
[2]《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
[3]《洁净厂房设计规范》 GB50073-2001
[4]《电子工程节能设计规范》 GB50710-2011
[5]刘晓华，江亿《温湿度独立控制空调系统》 中国建筑工业出版社.2006
作者简介：
刘礼湘 男 暖通设计师 建筑环境与设备工程专业
关键词：PCB厂房；洁净空调；温湿度独立控制；工艺排风；设计
0.引言
印制电路板大大减少了电子产品布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动效率，为人们能够享受到方便快捷的生活做出了重要贡献，但是同时印制电路板生产厂房是有名的“电老虎”和环境污染源。如何降低此类项目的能耗，减少其对环境的污染，暖通空调专业值得深深思索。
1.工程概况
1.1 工程的概况
某高端印制电路板投资工程项目位于深圳市龙岗区，建设用地面积为109877.34平方米。分期建设，一期工程包括子项：1至6号建筑、9号建筑、10号建筑、11号建筑（门卫）；二期工程包括子项：7、8号建筑（生产厂房）。厂区总平面布置詳见图1。
1.2 甲方对空调设计的要求
由于甲方考虑到资金和市场需求等因素，生产采用逐步投入再根据市场情况达到产能的方式，要求空调设计既要满足生产要求，又要能根据生产逐步投入的情况分期分批投入运营。
1.3 空调设计概况
空调专业在此项目的设计内容为：冷热源系统、室内空调系统、室内通风系统、工艺排风系统、防排烟系统。
二期工程中8号建筑是此项目典型厂房之一，地上共四层（不含夹层），设局部地下室，总建筑面积约49043平方米，建筑物总高度约24米。地上一～四层主要功能为生产、仓储、机电设备用房等。下面就8号建筑的空调设计进行详细介绍。
2. 室内设计参数
本项目地处夏热冬暖地区，根据《公共建筑节能设计标准》深圳市实施细则实施，办公区等属于公共建筑部分只设计夏季供冷，冬天不供暖；同时本项目属于工业项目，工厂的空调设计具有典型的工艺性空调的特点，其设计参数需满足具体的工艺生产需求。主要房间室内设计参数见表1。
3.空调冷热源及水系统
本项目由于是分期实施，且厂区跨度较大，因此设置了分散和集中相结合的冷热源方式。一期工程的冷热源集中设置在9号建筑（动力站）内，在此不做具体介绍；二期工程的冷热源分别设置在各栋厂房地下室的冷冻机房内，两栋厂房类似，8号厂房冷热源及水系统如下：
1）经计算，空调总冷负荷为7511KW，工艺冷却所需总冷负荷为6553KW，加热量约为600KW，加湿量为785KG/H。选用1000RT离心式冷冻机5台，考虑工艺生产的重要性和不间断性，其中1台冷冻机备用。冷冻水供回水温度为9/14℃，4层6级净化间干盘管系统供回水温度为14/19℃；冷却水供回水温度32/37℃。
2）恒温恒湿空调系统和洁净空调系统的加热采用电加热器、加湿采用电热式加湿器。电加热器及电热式加湿器均设在空调器内，每个电加热器根据需要分三挡自动投入运行。
3）空调冷冻水采用两管制异程式系统，冷水系统采用膨胀水箱定压，膨胀水箱设置在本栋建筑屋顶。
4.空调风系统
由于不同生产工艺对室内温度、湿度及洁净度的要求不一样，因此针对不同的需求分别设计了降温、恒温恒湿空调、净化空调系统。对于未设空调系统的高温生产环境按工艺要求设置区域降温或工作人员的岗位送风系统。空调机组均设置在南北两侧空调机房或一、二层间的夹层空调机房内，如此可使风管尽量就近接入所服务的空调区域，减少风管所占洁净区吊顶内空间。
4.1 不同空调系统的空气处理流程和气流组织形式如下：
降温空调系统采用全空气空调系统。空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→表冷器→空调房间。工作区气流组织形式为上送上回方式。
恒温恒湿空调系统采用全空气空调系统。空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→中效过滤→表冷器→加热器→加湿器→空调房间。工作区气流组织形式为上送上回方式。
6～7级（4层6级净化间除外）净化间采用集中式净化空调系统，空气处理流程为：室内回风与室外新风混合→粗效过滤→表冷器→加热器→加湿器→中效过滤→高效过滤器风口（HEPA）→洁净室。工作区气流组织形式为上送下侧回方式。下侧回风采用沿洁净室四周均匀设回风柱的方式。回风柱尽量靠结构柱设置，以减少对工艺设备布置的影响。6～7级净化空调系统原理详见图2。
6级（4层）净化间采用新风集中处理（MAU）+风机高效过滤单元（FFU）+干冷盘管（DRY COIL）。工作区气流组织形式为顶送架空底板下回方式。洁净室内回风经过安装于回风夹道内的干冷盘管进行降温处理后在送风静压箱内与新风混合，经FFU处理后送至净化间内。干盘管系统详见图3。
8级有温湿度要求的净化间末端高效过滤器集中设置在组合式空调机组内，其它与6～7级相同；8级无温湿度要求的湿作业净化间送风系统空调器内只设粗、中、高效过滤器。
6～8级净化空调系统新风需按室内参数要求设置转轮除湿机组进行预处理，经去湿处理后的新风再接入下级空调器进行温度、湿度和净化处理。
4.2 以某千级洁净室为例，介绍空调设计计算及空气处理过程，如表2和图4所示：
W：室外空气状态点 N：室内空气状态点
B：经转轮深度除湿后状态点 A：经转轮除湿机前表冷段处理后的状态点
C：新风和室内空气混合后状态点 O：送风状态点
L：经组合式机组表冷器处理后状态点 ε：热湿比线
5. 工艺排风系统设计
由于PCB电子厂房的大多数生产工序都有工艺排风，且不同工序的工艺排风不同，主要分为如下四类：第一类是一般排风（余热、余湿），第二类为酸、碱类排风（电镀区、沉铜、刷板、内外层蚀刻、内层前处理，化金、化银、OSP等工序），第三类为有机排风（内层湿膜、化锡、整平、褪油、洗网区等工序），第四类为含尘空气排风（钻孔、外形、层压、后处理及开料等工序）。 整个8号建筑的工艺排风量很大，约100万立方米每小时，由此造成横向排风管、竖向排风管井、补风量都很多，针对此种情况，排风采用的原则和思路是：在不影响工艺布置的前提下根据排风的类型就近布置管井；分类排风，但某些区域只有少量热排风时，可并入酸碱排风。
为了减少废气在室内的无组织扩散，以较少的排风达到较好的排风效果，排风采取了如下几种措施：
1）当产生废气的设备很集中时，尽量设密封糟或密封罐包封，在包封的上部或后面设机械抽风，下部或正面（人员操作面）补风，如图5所示。
2）当产生废气的设备半集中（集中在某区域）时，采用区域性透明玻璃隔断，在隔断区域设全室排风。如图6所示。
3）当产生废气的设备较分散且无法包封时，在靠近废气发散区域上空设集气罩，罩上部开孔抽风。如图7所示。
除少数轴流风机和排气扇为侧墙安装外，其余的离心风机、屋顶风机和废气处理塔均设置在厂房屋面上。
6. 节能设计
本项目在节能方面采取了如下措施：
1）设变频器。送风量超过20000CMH的空调系统风机和所有的工艺排风风机均配置变频器，可根据生产的实际情况调节风机转速，以节省空调系统风机耗电。
2）采用自然和机械相结合的方式补风。本项目工艺排风量很大，相应所需的补风量也很大。在有洁净需求的区域，补风均通过空调机组和高效送风口等设备处理后再送入相应区域；另外一些区域（沉銅、电镀等工序）有大量的酸性气体和热湿排风，却没有洁净度要求，为了节约电能，采用了外墙开百叶加粗效过滤的方式自然补风。
3）采用温湿度独立控制系统。夏季时采用中温冷水机组制备9℃～14℃和利用混水泵系统制备14℃～19℃两种中温冷冻水来降低空气的显热，空气的潜热由9℃～14℃中温冷冻水和转轮除湿机共同解决。根据经验统计资料表明，冷冻水温度每提高1℃，冷机的制冷效率可提高3%，此项可降低空调主机能耗约6%。
4）采用二次回风系统。部分区域温湿度控制精度在可控范围时，采用二次回风系统，节约因回热而浪费的能源。
7. 环保设计
PCB厂房生产过程中产生大量的废固、废液和废气，其中废气的分类收集、处理和排放由暖通专业负责。对于生产过程中产生的废气均先经过废气处理装置处理达到国家规定的排放标准后才排入大气。具体措施如下：
1）本项目酸碱性废气主要包括HCl、H2SO4、NOx和氨气等，利用酸碱性气体的水溶性，对各酸碱性废气采用二级水喷淋吸收，经二级水喷淋后的排放废气需满足废气的排放要求。水喷淋产生的吸附水可循环使用，定期排放，经厂内废水处理设施处理达标后接入污水处理厂进行集中处理。酸碱性排风系统的风管及配件采用PVC制作，风机、废气洗涤塔采用玻璃钢（FRP）制作。
2）本项目有机废气中主要污染物为非甲烷总烃。利用活性炭对废气进行吸附处理，处理达到规定的排放标准后再排入大气。有机废气排风系统的风管及配件采用不锈钢板（SUS304）制作，风机、废气处理装置采用不锈钢制作，风机为防爆风机。
3）含尘废气主要是在使用切割、磨边、钻孔等过程中产生的。本项目线路板生产对车间洁净要求比较高，为保证车间的空气洁净度，切割、钻孔等均是在密闭的设备中进行的，所产生的粉尘全部通过设备内的集气罩收集，由大风量的风机通过排气管道，抽排至布袋除尘器过滤净化后排放。
8.结语
本工程建筑面积较大，设计周期、施工周期都比较紧张，项目在2013年全面竣工并投入运行，空调各方面运行正常，达到了设计目标，也得到了业主的肯定。在项目设计、施工到后期配合的过程中，有一些感触，与大家一起分享：
1）工业项目各种管线非常多且复杂，需要占较多的安装空间，且某些净化生产车间的生产设备较高，因此在设计初期，需综合考虑建筑层高，避免出现建筑先天不足，后期机电及生产设备无法安装的情况。
2）虽然设计时做了管线综合，但现场施工情况复杂，往往出现设计时未考虑的一些调整，因此在工程招标时，尽量建议甲方与总包方签订合同中包含总包方对管线综合的责任，减少后期施工时因管线冲突而产生的资源浪费和初投资增加。本项目签订了此类协议，后期施工中没有出现因管线冲突而产生的变更。
3）由于此类电子厂房室内空气含有一定的酸、碱性气体，空调设备及管道附件材料需有防酸碱腐蚀的能力，特别是表冷器。在设计和招标采购时需注意。
4）本项目相对一般工业厂房的区别在于产生了大量的废气，如不能有效的捕集，室内空气会有严重的异味，不仅影响员工的生产效率，还影响员工的身体健康。在设计初期，建议甲方对所有产生废气的工艺设备尽量设密封糟、密封罐包封，没法包封的设备设局部排气罩，在排气罩上开小孔接排风管抽排，使车间内处于负压，减少废气无组织排放。
参考文献：
[1]陆耀庆主编，《实用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社.2007
[2]《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
[3]《洁净厂房设计规范》 GB50073-2001
[4]《电子工程节能设计规范》 GB50710-2011
[5]刘晓华，江亿《温湿度独立控制空调系统》 中国建筑工业出版社.2006
作者简介：
刘礼湘 男 暖通设计师 建筑环境与设备工程专业