淺談化工實(shí)驗(yàn)潔凈室的凈化空調(diào)設(shè)計

張 碩

（中昊（大連）化工研究設(shè)計院有限公司，遼寧 大連 116023）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室在功能上有著特殊性和復(fù)雜性，室內(nèi)通常會用到各種儀器設(shè)備、各種化學(xué)試劑，因此要確保室內(nèi)溫度、濕度、污染物濃度符合要求，滿足儀器和設(shè)備的使用要求，保證實(shí)驗(yàn)的有序進(jìn)行。

1 潔凈室的設(shè)計原則

為建立和維持室內(nèi)的潔凈水平，化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室應(yīng)該按照以下四個基本原則進(jìn)行工程的設(shè)計：

1）防止微塵直接侵入室內(nèi)；

2）防止微塵堆積；

3）盡量防止微粒的發(fā)生；

4）迅速有效地排除室內(nèi)發(fā)生的塵粒。

由以上原則可以看出潔凈空調(diào)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室密不可分的一部分，基于以上四個原則，在進(jìn)行潔凈空調(diào)設(shè)計時，應(yīng)從化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室建筑和設(shè)備共同配合才能達(dá)到要求。如：潔凈技術(shù)的發(fā)展，新型材料的使用，使?jié)崈羰覂?nèi)部產(chǎn)生的微塵已經(jīng)變少，而潔凈室內(nèi)操作人員和工藝設(shè)備等進(jìn)入成為灰塵侵入的主要途徑。因此在設(shè)計中需經(jīng)過人、物的凈化設(shè)施（如設(shè)置吹淋室等）。潔凈室建筑內(nèi)表面平整程度，建筑材料、辦公用具等都應(yīng)遵循以上四個原則。

2 凈化空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計

2.1 設(shè)計的主要依據(jù)

凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計主要依據(jù)如下：

1）潔凈廠房設(shè)計規(guī)范；

2）工藝專業(yè)提出的明確的設(shè)計條件，如潔凈等級、溫濕度、房間壓力控制等；

3）土建專業(yè)提供的完整土建圖紙。

2.2 系統(tǒng)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(yùn)行班次、運(yùn)行規(guī)律不同，新風(fēng)比不同等因素，凈化空調(diào)的系統(tǒng)形式應(yīng)分開設(shè)置。且每個獨(dú)立的凈化空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)各自房間的具體要求，處理空氣焓差、設(shè)置不同的過濾器。可以有效果控制各區(qū)域內(nèi)空氣的相互污染。同時，各系統(tǒng)的管理和運(yùn)行更為方便。

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

2.3 空調(diào)機(jī)組的設(shè)計

在設(shè)計空調(diào)機(jī)組時應(yīng)優(yōu)先考慮裝配式空調(diào)箱（如直膨空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)），優(yōu)點(diǎn)是占地小，精度高，安裝進(jìn)度快，操作方便?？照{(diào)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(fēng)機(jī)段，消音段等?？扇我膺x用各功能段以組合成所需要的空調(diào)機(jī)組。

2.3.1 風(fēng)機(jī)形式的選用

空調(diào)箱內(nèi)的風(fēng)機(jī)應(yīng)根據(jù)具體的情況比較后選定單風(fēng)機(jī)或雙風(fēng)機(jī)。凈化空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量是全年固定不變的。為了維持系統(tǒng)內(nèi)各潔凈室不同潔凈度所需的不同風(fēng)壓，采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無論在控制上還是管理上均比較方便。只要系統(tǒng)新風(fēng)量不變，系統(tǒng)內(nèi)正壓就有保證。另外，兩臺以上風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，其效率比單臺風(fēng)機(jī)獨(dú)立使用時總要低。同時為了節(jié)省機(jī)房面積和投資，在一般情況多采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

如果整個系統(tǒng)阻力較大，勢必采用高壓頭風(fēng)機(jī)，這時系統(tǒng)的噪聲、漏風(fēng)量也隨之上升。如果系統(tǒng)回風(fēng)管路較長，或回風(fēng)道阻力較大，為使?jié)崈羰一仫L(fēng)量能回到回風(fēng)箱，需要增大風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，潔凈室就容易出現(xiàn)正壓過大。如果風(fēng)機(jī)壓頭不夠，潔凈室大量回風(fēng)中只有一小部分到達(dá)空調(diào)箱，而大部分回風(fēng)則通過各種途徑逃逸。則單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)就難以保證各潔凈室的合適正壓值。此時，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較認(rèn)為合理時，可在系統(tǒng)中增設(shè)回風(fēng)機(jī)，組成雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。在設(shè)計雙風(fēng)機(jī)時，應(yīng)將送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，以達(dá)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(diào)箱內(nèi)應(yīng)布置粗、中效兩級過濾器。空氣過濾器應(yīng)按額定風(fēng)量選擇，由于負(fù)壓段易漏氣和便于更換清洗，中效過濾器宜設(shè)計在風(fēng)機(jī)出口的正壓段，用以保護(hù)系統(tǒng)末端的高效過濾器。

2.3.3 表冷器的選擇

在設(shè)計表冷器時應(yīng)注意表冷器的結(jié)構(gòu)形式，其工作壓力應(yīng)小于設(shè)計工作壓力，一般銅鋁復(fù)合鋁軋翅片管型設(shè)計工作壓力小于0.6MPa，銅鋁套翅片型設(shè)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(tǒng)。凈化空調(diào)系統(tǒng)通常會發(fā)生表冷段后空氣帶水，影響其后風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，影響過濾器效率，有可能產(chǎn)生細(xì)菌，進(jìn)而影響潔凈室的潔凈度。依據(jù)有關(guān)潔凈空調(diào)的技術(shù)規(guī)程之規(guī)定，在表冷器后設(shè)置擋水板，且擋水板的迎面風(fēng)速下限低于普通空調(diào)系統(tǒng)，規(guī)定為2m／s，以防止帶水現(xiàn)象發(fā)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(fēng)使未經(jīng)過濾的污染空氣污染環(huán)境，其高效過濾器應(yīng)靠近潔凈室。化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室可選用風(fēng)機(jī)過濾單元（FUU）或高效過濾器送風(fēng)口。風(fēng)機(jī)過濾單元是把高效過濾器和風(fēng)機(jī)組成送風(fēng)口單元，其風(fēng)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(fēng)口不具備風(fēng)機(jī)，常用于非單向流潔凈室的送風(fēng)管道末端。

2.5 氣流組織形式

為了能迅速排除室內(nèi)微塵，必須合理的組織室內(nèi)氣流；化學(xué)實(shí)驗(yàn)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?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室氣流組織形式的確定要滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50073－2001所規(guī)定的潔凈室氣流組織形式和送風(fēng)量的要求，根據(jù)空氣潔凈度的等級選擇合理的氣流組織。

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

非單向流氣流組織性做法則是頂送雙側(cè)下回風(fēng)，高效過濾器送風(fēng)口處安裝擴(kuò)散孔板，使?jié)崈羲惋L(fēng)氣流作用范圍增大，擴(kuò)散效果增強(qiáng)。雙側(cè)下回風(fēng)，氣流流線順暢，渦流區(qū)減少，室內(nèi)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(xué)實(shí)驗(yàn)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(qū)，與非潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)≥5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差應(yīng)≥10Pa。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)潔凈室房間建筑比較嚴(yán)格，且正壓要求嚴(yán)格，所以采用余壓閥或者壓差式電動風(fēng)門調(diào)節(jié)閥較為理想。

根據(jù)潔凈室的特點(diǎn)，可采用縫隙法或換氣次數(shù)法確定潔凈室維持不同的壓差值所需要的壓差風(fēng)量。

3 結(jié) 語

凈化空調(diào)系統(tǒng)相比于一般空調(diào)系統(tǒng)，凈化空調(diào)系統(tǒng)具有風(fēng)量大，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高，空調(diào)冷負(fù)荷大、負(fù)荷因素特殊，運(yùn)行時間長等特點(diǎn)，故其能耗很大。因此，在設(shè)計時還應(yīng)充分考慮凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，進(jìn)而降低運(yùn)行成本。

［1］ 陸耀慶.實(shí)用供暖空調(diào)設(shè)計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

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