探討潔凈空調的應用及未來發展

李云成

摘要：隨著科學技術的進步，經濟的發展，人們對工作環境舒適度的要求越來越高，適宜的空氣環境是舒適工作環境的一個很重要因素。空氣的品質主要指：空氣的溫度，相對濕度以及空氣潔凈度。人們在一個舒適的工作環境中，不僅有利于自身的健康，而且能提高工作效率，保證產品質量。本文從闡述我國潔凈空調技術應用入手，對我國潔凈空調技術現狀以及未來發展進行了分析。

關鍵詞：潔凈空調技術；應用；未來發展

1. 我國潔凈空調技術應用

如今，現代工業產品生產和現代化科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質量和高可靠性，帶來潔凈技術也隨著科學技術的發展和工業產品的日新月異而健康、高速地發展，并在三大戰略外的食品、化妝品、軍工等行業有更好的表現。要創造一個良好的潔凈室微環境，一套高效、安全、可靠、實用、簡單的空氣潔凈系統設備便是發展的重點。

我國的潔凈技術和設備與國外先進國家相比差距是明顯的，我國1965年才開始生產的hepa過濾器，比國外晚了十五年。1975年開始生產的光散射塵埃粒子計數器比國外晚了二十年。0.1微米潔凈技術和設備在國際上先進國家已成為成熟技術，我國則剛剛起步。美國asyst公司、 德國mw公司發展的使用隔離技術的亞微米生產微環境系統設備和技術在近幾年中得到廣泛采用。該項最新的潔凈技術在100級潔凈度的潔凈廠房中，采用工藝設備局部使用隔離技術的微環境，把投資比例壓縮到高級別的微環境，消除了操作者與工藝設備運行的二次污染源產生對集成電路成品率和可靠性的影響作用。

潔凈空調與一般空調的區別

空氣潔凈和一般的干凈有天壤之別。一個建筑環境再怎樣華麗，再怎樣“窗明幾凈”、“一塵不染”，其空氣的干凈程度通常僅是“夠級別”的空氣潔凈的1/10萬～1/100萬。空氣潔凈的程度用空氣潔凈度級別衡量，而空氣潔凈度級別則用每m3（或每L）空氣含有的≥0.5μm或≥0.1μm的微粒數量來表示。1999年以前，各國基本采用美聯邦標準209、209A－E，此后ISO制訂了公制的國際統一標準。

潔凈空調與一般空調的區別主要表現在以下幾個方面：

(1)主要參數控制：一般空調側重溫度、濕度、新鮮空氣量和噪聲控制，而潔凈空調則側重控制室內空氣的含塵量、風速和換氣次數。在溫、濕度有要求的房間，溫、濕度也是主要控制參數。對生物凈化工程，含菌量是主要的控制參數之一。

(2)空氣過濾手段：一般空調有的只有粗效一級過濾，要求高的是粗效、中效兩級過濾處理。而潔凈車間空調則要求粗、中、高效三級過濾或粗、中、亞高效三級過濾。同時，為了消除室內排風對大氣環境的影響，需依據不同的情況在排風系統設排風過濾或排風凈化處理。

(3)室內壓力要求：一般空調對室內壓力要求不嚴。而潔凈廠房空調為了避免外界污染空氣的滲入（內部污染物逸出）或不同潔凈廠房（區）不同物質的相互影響，對不同潔凈車間（區）的壓差均有不同的要求。

(4)避免外界污染：為了避免被外界污染 ，潔凈空調系統材料和設備的選擇、加工工藝、加工安裝環境、設備部件的儲存環境等，均有特殊要求。

(5)對氣密性的要求：雖然一般空調系統對系統的氣密性、滲氣量有一定的要求，但潔凈車間空調系統的要求要比一般空調系統嚴得多，其檢測手段、各工序的標準均有嚴格措施及測試要求。

(6)對土建及其他工種的要求：一般空調房間對建筑布局、熱工等有要求，但選材要求不是很嚴格。而潔凈空調對建筑質量的評價除一般建筑的外觀等要求外，還對防塵、防起塵、防滲漏有嚴格的要求。在施工工序安排及搭接上要求嚴格，以避免產生裂縫造成滲漏。潔凈空調系統對其他工種的配合要求也很嚴格，主要集中在防滲漏，避免外部污染滲入潔凈車間及防止積塵對潔凈車的污染。

2. 潔凈空調系統分類

(1)集中式潔凈空調系統 ：在系統內單個或多個潔凈室所需的凈化空調設備都集中在機房內，用送風管道將潔凈空氣配給各個潔凈室。

(2)分散式潔凈空調系統：在系統內各個潔凈室單獨設置凈化設備或凈化空調設備。

(3)半集中式潔凈空調系統：在這種系統中，既有集中的凈化空調機房，又有分散在各潔凈室內的空氣處理設備。是一種集中處理和局部處理相結合的形式。

人們一般按系統內各潔凈室的潔凈度來命名系統，如稱之為100級凈化空調系統，1000級凈化空調系統等。有時也按系統的末級過濾器的性質來區分，分高效空氣凈化系統，亞高效空氣凈化系統和中效空氣凈化系統。

3. 潔凈空調控制系統

壓差控制在凈化空調系統中是一個非常重要的環節。只有通過對凈化區域的壓差進行控制，保證合理的氣流組織，才能達到凈化和工藝的要求。例如潔凈廠房必須保持一定的正壓使外界未經凈化的空氣不會進人凈化區域，保證潔凈級別;并且通過對各凈化區域的不同的壓差控制，達到凈化分區的作用，在GMP中就要求不同凈化級別區域的壓差應得到控制不小于+5Pa。在生物安全潔凈室中，壓差控制更是保證安全防護屏障的關鍵指標，在《生物安全實驗室建筑技術規范》中指出必須使實驗室的負壓梯度得到穩定可靠的控制。因此對于凈化空調系統來說，壓差控制是非常重要的。

3.1壓差控制方法

對于壓差控制系統來說，其所達到的結果實質上是對滲人或滲出空氣的控制，就其控制策略而言可分為被動式和主動式控制。

(1)定風量(CAV)是一種被動式的控制方法，它使用手動風量調節閥，通過簡單的送風和排風平衡，送風比排風少(或多)一定的量(余風量)，來達到所期望的壓差。在選擇定風量這樣的控制策略時必須認真的考慮，因為定風量系統有突出的局限性。

(2)變風量系統(VAV)是一種主動式的壓力控制策略，它通過電動風量調節閥連續不斷的對送風量或排風量進行調節，以保持希望的壓力。主動式的VAV壓力控制方法可以分為兩種:純壓差控制(OP)和余風量(又稱為流量追蹤)控制(AV).

3.2純壓差控制方法

純壓差控制方法相對而言簡單明了，其控制原理為:壓差傳感器測量室內與參照區域的壓差(OP)，與設定點(即期望的壓差)比較后，控制器根據偏差按PID調節算法對送風量(或排風量)進行控制，從而達到要求的壓差。

3.3余風量(氣流追蹤)控制方法

潔凈室的送風量與排風量之間保持一定的風量差(稱為余風量)，必然會導致潔凈室產生一定的壓差。余風量(氣流追蹤)控制即控制系統實時測量風量(送風和排風量)變化，通過調節送風量或排風量，動態的達到相應的風量平衡，使送風量和排風量之間保持恒定的風量差，從而維持恒定的壓差。

3.4 混合控制系統

由于生物安全等級3或4級的生物安全實驗室的研究和實驗對象非常危險，實驗室的壓差控制以及氣流方向控制更加重要，必須確保壓差和氣流方向得到穩定可靠的控制。對于這樣壓差控制非常關鍵的地方，采用純壓差控制和余風量控制兩種方法混合的控制系統是很好的選擇，它可以確保對實驗室壓差穩定可靠的控制。

對于純壓差控制系統，響應時間一般要求在數分鐘以內。因此，很多這樣的控制系統都是犧牲穩定性來達到響應時間的要求，它在達到穩定控制之前需要在設定點附近波動相當長的時間。不幸的是，系統達到穩定控制的時間往往比擾動發生的頻率長，因此系統可能整天都在波動，直到人員下班、工作結束，不再有擾動發生，系統才能夠達到穩定狀態。

4 影響壓差控制的其他因素

建筑技術對壓差控制的性能和效果有很大的影響，不密閉的圍護結構很難建立起穩定的壓力梯度。它需要有很大的余風量才能彌補很多的泄漏，當使用很大的余風量時，將向相鄰空間中抽取(或排出)大量的二次空氣，因此可能會造成溫度、濕度控制的問題。因此必須使潔凈室有一個密閉的圍護結構，才能保證相應的壓差和合理的氣流方向。

風管的泄漏也會對余風量控制的精度和性能造成影響。

4.我國潔凈空調技術未來發展

潔凈空調不僅對室內空氣的溫度、濕度、風速有一定的要求,而且對空氣中的含塵粒數、細菌濃度等都有較高的要求, 隨著我國高新技術的迅速發展和微電子工業、光纖工業、液晶顯示工業及光電器件工業、生物工程、醫藥工業的發展，我國潛在的巨大的潔凈技術產品市場，以每年40%~50%的增長速度在增加因此對潔凈生產車間空調系統設計有著重要意義，對車間進行潔凈空調系統，合理設計車間車間凈化系統，對整個潔凈空調的發展有深遠的影響。

5.結語

隨著我國國民經濟整體水平的不斷進步和工業發展速度的不斷加快，空調技術在各個領域的應用取得了良好的實踐效果。由于潔凈空調工藝的復雜性，實現起來的難度更大、更復雜，這是應該充分認識到。這樣才能更好地發揮潔凈空調的最大功效。

6.參考文獻

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