淺談化工實驗潔凈室的凈化空調設計

張 碩

（中昊（大連）化工研究設計院有限公司，遼寧 大連 116023）

化學實驗潔凈室在功能上有著特殊性和復雜性，室內通常會用到各種儀器設備、各種化學試劑，因此要確保室內溫度、濕度、污染物濃度符合要求，滿足儀器和設備的使用要求，保證實驗的有序進行。

1 潔凈室的設計原則

為建立和維持室內的潔凈水平，化學實驗潔凈室應該按照以下四個基本原則進行工程的設計：

1）防止微塵直接侵入室內；

2）防止微塵堆積；

3）盡量防止微粒的發生；

4）迅速有效地排除室內發生的塵粒。

由以上原則可以看出潔凈空調是化學實驗潔凈室密不可分的一部分，基于以上四個原則，在進行潔凈空調設計時，應從化學實驗潔凈室建筑和設備共同配合才能達到要求。如：潔凈技術的發展，新型材料的使用，使潔凈室內部產生的微塵已經變少，而潔凈室內操作人員和工藝設備等進入成為灰塵侵入的主要途徑。因此在設計中需經過人、物的凈化設施（如設置吹淋室等）。潔凈室建筑內表面平整程度，建筑材料、辦公用具等都應遵循以上四個原則。

2 凈化空調系統的相關設計

2.1 設計的主要依據

凈化空調系統的設計主要依據如下：

1）潔凈廠房設計規范；

2）工藝專業提出的明確的設計條件，如潔凈等級、溫濕度、房間壓力控制等；

3）土建專業提供的完整土建圖紙。

2.2 系統形式的確定

由于各潔凈室的凈化等級不同，溫度、濕度精度的差異，運行班次、運行規律不同，新風比不同等因素，凈化空調的系統形式應分開設置。且每個獨立的凈化空調系統可以根據各自房間的具體要求，處理空氣焓差、設置不同的過濾器。可以有效果控制各區域內空氣的相互污染。同時，各系統的管理和運行更為方便。

每個系統的風量宜控制在3～4萬m3／h以內，這樣對風管安裝空間、降噪、更換過濾器等都是比較有利的。

2.3 空調機組的設計

在設計空調機組時應優先考慮裝配式空調箱（如直膨空調機組系統），優點是占地小，精度高，安裝進度快，操作方便。空調器主要功能段分為：粗效、中效兩級過濾段，混合段，表冷段，加濕段，加熱段，風機段，消音段等。可任意選用各功能段以組合成所需要的空調機組。

2.3.1 風機形式的選用

空調箱內的風機應根據具體的情況比較后選定單風機或雙風機。凈化空調系統大多數采用單風機系統，這是因為大多數凈化空調系統的新風量是全年固定不變的。為了維持系統內各潔凈室不同潔凈度所需的不同風壓，采用單風機系統無論在控制上還是管理上均比較方便。只要系統新風量不變，系統內正壓就有保證。另外，兩臺以上風機串聯使用，其效率比單臺風機獨立使用時總要低。同時為了節省機房面積和投資，在一般情況多采用單風機系統。

如果整個系統阻力較大，勢必采用高壓頭風機，這時系統的噪聲、漏風量也隨之上升。如果系統回風管路較長，或回風道阻力較大，為使潔凈室回風量能回到回風箱，需要增大風機風壓，潔凈室就容易出現正壓過大。如果風機壓頭不夠，潔凈室大量回風中只有一小部分到達空調箱，而大部分回風則通過各種途徑逃逸。則單風機系統就難以保證各潔凈室的合適正壓值。此時，通過技術經濟比較認為合理時，可在系統中增設回風機，組成雙風機系統。在設計雙風機時，應將送風機、回風機和排風機進行聯鎖控制，以達到理想的使用效果。

2.3.2 過濾器的選擇

為滿足潔凈室潔凈度要求，空調箱內應布置粗、中效兩級過濾器。空氣過濾器應按額定風量選擇，由于負壓段易漏氣和便于更換清洗，中效過濾器宜設計在風機出口的正壓段，用以保護系統末端的高效過濾器。

2.3.3 表冷器的選擇

在設計表冷器時應注意表冷器的結構形式，其工作壓力應小于設計工作壓力，一般銅鋁復合鋁軋翅片管型設計工作壓力小于0.6MPa，銅鋁套翅片型設計工作壓力小于1.0MPa。冷凍水供水溫度為5～7℃。且采用閉式系統。凈化空調系統通常會發生表冷段后空氣帶水，影響其后風機正常運行，影響過濾器效率，有可能產生細菌，進而影響潔凈室的潔凈度。依據有關潔凈空調的技術規程之規定，在表冷器后設置擋水板，且擋水板的迎面風速下限低于普通空調系統，規定為2m／s，以防止帶水現象發生。

2.4 高效過濾器的選擇

為防止污染管道或由于管道漏風使未經過濾的污染空氣污染環境，其高效過濾器應靠近潔凈室。化學實驗潔凈室可選用風機過濾單元（FUU）或高效過濾器送風口。風機過濾單元是把高效過濾器和風機組成送風口單元，其風量在2 000m3／h左右，主要用于垂直單向流的潔凈室。高效過濾器送風口不具備風機，常用于非單向流潔凈室的送風管道末端。

2.5 氣流組織形式

為了能迅速排除室內微塵，必須合理的組織室內氣流；化學實驗潔凈室常用的氣流組織形式有垂直單向流和非單向流兩種方式。化學實驗潔凈室氣流組織形式的確定要滿足我國國家標準GB50073－2001所規定的潔凈室氣流組織形式和送風量的要求，根據空氣潔凈度的等級選擇合理的氣流組織。

垂直單向流送風口，其高效空氣過濾器在正常情況下應頂棚滿布（滿布率≥80%），特殊情況時滿布比不應小于60%。回風時則應在格柵地面均勻布置回風口，且要滿布。對流線平行度和亂流度等指標，滿足度最好。

非單向流氣流組織性做法則是頂送雙側下回風，高效過濾器送風口處安裝擴散孔板，使潔凈送風氣流作用范圍增大，擴散效果增強。雙側下回風，氣流流線順暢，渦流區減少，室內氣流得到了很好的稀釋。

垂直單向流與非單向流宜分開。這是從凈化等級差別造成的空氣處理與控制方式的不同而考慮的。

2.6 壓差控制

化學實驗潔凈室外部空氣的滲入是污染干擾潔凈室潔凈度的重要原因之一。因此潔凈室與周圍的空間必須保持恒定的正壓。不同等級的潔凈室及潔凈區，與非潔凈區之間的壓差應≥5Pa，潔凈區與室外的壓差應≥10Pa。

化學實驗潔凈室房間建筑比較嚴格，且正壓要求嚴格，所以采用余壓閥或者壓差式電動風門調節閥較為理想。

根據潔凈室的特點，可采用縫隙法或換氣次數法確定潔凈室維持不同的壓差值所需要的壓差風量。

3 結 語

凈化空調系統相比于一般空調系統，凈化空調系統具有風量大，風機風壓高，空調冷負荷大、負荷因素特殊，運行時間長等特點，故其能耗很大。因此，在設計時還應充分考慮凈化空調系統的節能措施，進而降低運行成本。

［1］ 陸耀慶.實用供暖空調設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2008

［2］ 全國民用建筑工程設計技術措施－暖通空調·動力［M］.北京：中國計劃出版社，2009