恒溫凈化實驗室建設重點難點分析及應對措施

傅尊金

（南京拓展科技有限公司）

1 高排風量的恒溫凈化實驗室能耗過大

1.1 重點難點分析

C 級（10000 級）恒溫凈化實驗室的實現，按相關規范要求，需要計算20～25次的換氣次數，B 級（100 級）凈化等級的實現需要50～70 次的換氣次數，實驗室需要0.5m/s 左右的面風速，由此折算出很大的換氣次數，如果采用普通的送風方式，需要有選擇非常龐大風量的空調箱。

1.2 解決方法

例如一個實驗室的實驗環境要求為20±1℃，濕度（60±10）%RH，凈化等級為整體C 級（10000 級）、局部B 級（100 級），實驗室內主要為精密儀器，從事項目為實驗檢測，同時需要通過不銹鋼排氣罩實現局部排風。綜合考慮本項目的實驗環境及節能、噪聲要求，我們采用了局部滿布百級層流罩（風機過濾機組）的方式實現局部B 級（100 級）的凈化效果：

1) 新、回風經過AHU 初、中效兩級過濾，送至回風靜壓箱；

2) 百級層流罩通過回風立柱從房間側下方抽取室內空氣至機組間靜壓箱空間內，通過風機送風壓差使處理過的空氣經過高效過濾器達到實驗室；

3) 人流物流房間門設置互鎖設置，有效的避免緩沖間進出門同開，產生的核心區域與室外環境交叉污染的風險；

4) 實驗室維護結構處理好縫隙的打膠密封，防止與室外過多的氣流交換。

1.3 方案優點

1) 避免凈化空調機組冷量與風量太大，機組尺寸太大；

2) 減少風管的尺寸，滿足室內吊頂夾層內凈高要求；

3) 房間氣流自循環，按規范補充舒適性新風，更加節能環保。

1.4 方案措施

（1）B 級（100 級）實驗室吊頂龍骨系統

百級層流罩龍骨吊頂系統適用于局部層流系統，采用專門為百級層流罩吊裝使用鋁合金成品龍骨。

（2）百級層流罩施工技術條件

a.在潔凈室安裝百級層流罩時，室內必須保持密封，空調輸送潔凈的新風需要空吹72 小時，并且室內必須保持潔凈，保持無粉塵，所有的龍骨都需要安裝調平。

b.每組的安裝人員都必須穿戴潔凈服、潔凈手套，以防止人為的污染百級層流罩或高效過濾器。

2 機組間噪聲較大

2.1 重難點分析

根據《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國環境噪聲污染防治法》，防治社會生活噪聲污染相關要求，相關限值如下：

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室內空調箱的噪聲不經處理的情況下會達到65dB 以上。噪聲對于人員工作時的舒適度會有較大影響。噪聲主要由于機組運行時風機發出的風噪，其次是空調減震效果不佳造成的震動噪聲。

2.2 解決措施：

（1）采用靜音風機箱+消聲器的設計，可以一定程度上降低噪聲的傳播。

空調風噪過大，是由于風機壓頭選型不合理，風量過大，需要配置合適型號的變頻器，進行變風量控制。可以根據實際運行工況調節機組輸入功率和頻率，不僅可以降噪，還可以降低能耗

風速相對降低，在規范允許范圍內貼下限設置風速，可以很大程度上降低風噪。

在空調系統設置消聲器，可以有效降低系統噪聲。

（2）過濾器設置壓差傳感器，可以實時顯示過濾器淤堵情況，還可以避免因為過濾器過分擁堵造成的局部風速過高而產生的噪聲。

根據人體舒適度及相關規范度噪聲的限制要求。我們需要在空調系統的送、回風設計時考慮對其風速進行嚴格控制，避免因風速過大產生嘯叫噪音。為了進一步達到消聲效果，我們在空調機組加設消聲段或者在機組的出風口安裝消聲靜壓箱、也可以在主風管增設消聲器，大大的降低了實驗室內的噪聲，整體滿足實驗人員的舒適性要求。

設計壓差的時候需要保證氣流從潔凈區向污染區流動的原則，結合規范要求合理設置壓差梯度。

部分實驗室（如通風柜）設備的啟停會造成房間壓力變化的時候，需要在排風設計的時候，設計設備與房間排風之間的切換，壓差精度要求很高的時候，可以在房間設置壓力傳感器+管道設置變風量閥的技術手段，在壓力發生變化的時候，房間采集壓力數據反饋給PLC 與設定壓力比較后反饋給變風量閥門，從而保證房間的壓差恒定在設計范圍內浮動。

（3）空調機組使用空氣墊減震器，該種減振器由大直徑螺絲固定孔、防護帽、壓縮空氣倉、充氣嘴、防滑膠墊等組成。機組如果發生了明顯的偏重現象,可根據重量調整減振器數量和間距,達到最佳的減振效果。

3 凈化實驗室壓差的實現

3.1 重難點分析

設計壓差時必須需考慮和保證氣流組織，經處理后的空氣從潔凈區向污染區流動的原則，按相關規范要求合理設置壓差梯度。

3.2 解決方法

部分有排風要求的實驗室（如A2 級生物安全柜），設備的啟停會造成房間壓差瞬間變化，造成實驗室內氣流組織紊亂。需要在暖通自控設計時，在房間、通風管道設置壓力傳感器+管道設置變風量電動閥門，將風管壓力實時變化的數據及房間采集壓力數據反饋給PLC 與設定壓力比較后從而保證房間的壓差恒定，氣流組織就能恒定，從而保證設計效果。

4 特殊工況時溫濕度控制

4.1 重難點分析

高精密恒溫凈化實驗室不同于普通舒適性空調，需要在任何工況時保證實驗室內溫濕度精度控制，即不管在梅雨季節還是冬季濕度較小的時候，實驗室的溫濕度也必須保證。

4.2 解決措施：

（1）在高精密恒溫凈化實驗室中，空調系統可采用單點控制，即一臺機組配置一套傳感器，傳感器可以記錄采集室內實時溫濕度數值，經過軟件分析計算，對空調機組的風量及冷量進行精密控制，保證了實驗室的溫濕度精度。

對濕度控制應當采用絕對含濕量的控制方式。通過測量房間的溫濕度值計算出房間內的空氣絕對含濕量，與目標值進行對比，對送風溫度與濕度精確控制，節約能源。

（2）根據實驗室的溫濕度精度要求，通過規范相關公式計算和要求，計算出準確的送風量并配置相應的冷熱量，達到溫度的精度要求

5 氣流均勻性控制

5.1 重難點分析

在有排風的情況下需要保證局部的B 級（100 級）的氣流均勻性

5.2 解決措施

為達到高精密恒溫凈化實驗室潔凈度及溫濕度要求，保證室內的氣流組織均勻順暢，送回風口必須合理布置。高精密實驗室的氣流組織應采用上送側下回的方式，即頂面百級層流罩送風，側下方回風立柱回風（或排風）；此外，合理的回排風口布置會有效避免氣流死角的產生，進一步保證潔凈度達到要求。