浅谈化工实验洁净室的净化空调设计

张 硕

（中昊（大连）化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116023）

化学实验洁净室在功能上有着特殊性和复杂性，室内通常会用到各种仪器设备、各种化学试剂，因此要确保室内温度、湿度、污染物浓度符合要求，满足仪器和设备的使用要求，保证实验的有序进行。

1 洁净室的设计原则

为建立和维持室内的洁净水平，化学实验洁净室应该按照以下四个基本原则进行工程的设计：

1）防止微尘直接侵入室内；

2）防止微尘堆积；

3）尽量防止微粒的发生；

4）迅速有效地排除室内发生的尘粒。

由以上原则可以看出洁净空调是化学实验洁净室密不可分的一部分，基于以上四个原则，在进行洁净空调设计时，应从化学实验洁净室建筑和设备共同配合才能达到要求。如：洁净技术的发展，新型材料的使用，使洁净室内部产生的微尘已经变少，而洁净室内操作人员和工艺设备等进入成为灰尘侵入的主要途径。因此在设计中需经过人、物的净化设施（如设置吹淋室等）。洁净室建筑内表面平整程度，建筑材料、办公用具等都应遵循以上四个原则。

2 净化空调系统的相关设计

2.1 设计的主要依据

净化空调系统的设计主要依据如下：

1）洁净厂房设计规范；

2）工艺专业提出的明确的设计条件，如洁净等级、温湿度、房间压力控制等；

3）土建专业提供的完整土建图纸。

2.2 系统形式的确定

由于各洁净室的净化等级不同，温度、湿度精度的差异，运行班次、运行规律不同，新风比不同等因素，净化空调的系统形式应分开设置。且每个独立的净化空调系统可以根据各自房间的具体要求，处理空气焓差、设置不同的过滤器。可以有效果控制各区域内空气的相互污染。同时，各系统的管理和运行更为方便。

每个系统的风量宜控制在3～4万m3／h以内，这样对风管安装空间、降噪、更换过滤器等都是比较有利的。

2.3 空调机组的设计

在设计空调机组时应优先考虑装配式空调箱（如直膨空调机组系统），优点是占地小，精度高，安装进度快，操作方便。空调器主要功能段分为：粗效、中效两级过滤段，混合段，表冷段，加湿段，加热段，风机段，消音段等。可任意选用各功能段以组合成所需要的空调机组。

2.3.1 风机形式的选用

空调箱内的风机应根据具体的情况比较后选定单风机或双风机。净化空调系统大多数采用单风机系统，这是因为大多数净化空调系统的新风量是全年固定不变的。为了维持系统内各洁净室不同洁净度所需的不同风压，采用单风机系统无论在控制上还是管理上均比较方便。只要系统新风量不变，系统内正压就有保证。另外，两台以上风机串联使用，其效率比单台风机独立使用时总要低。同时为了节省机房面积和投资，在一般情况多采用单风机系统。

如果整个系统阻力较大，势必采用高压头风机，这时系统的噪声、漏风量也随之上升。如果系统回风管路较长，或回风道阻力较大，为使洁净室回风量能回到回风箱，需要增大风机风压，洁净室就容易出现正压过大。如果风机压头不够，洁净室大量回风中只有一小部分到达空调箱，而大部分回风则通过各种途径逃逸。则单风机系统就难以保证各洁净室的合适正压值。此时，通过技术经济比较认为合理时，可在系统中增设回风机，组成双风机系统。在设计双风机时，应将送风机、回风机和排风机进行联锁控制，以达到理想的使用效果。

2.3.2 过滤器的选择

为满足洁净室洁净度要求，空调箱内应布置粗、中效两级过滤器。空气过滤器应按额定风量选择，由于负压段易漏气和便于更换清洗，中效过滤器宜设计在风机出口的正压段，用以保护系统末端的高效过滤器。

2.3.3 表冷器的选择

在设计表冷器时应注意表冷器的结构形式，其工作压力应小于设计工作压力，一般铜铝复合铝轧翅片管型设计工作压力小于0.6MPa，铜铝套翅片型设计工作压力小于1.0MPa。冷冻水供水温度为5～7℃。且采用闭式系统。净化空调系统通常会发生表冷段后空气带水，影响其后风机正常运行，影响过滤器效率，有可能产生细菌，进而影响洁净室的洁净度。依据有关洁净空调的技术规程之规定，在表冷器后设置挡水板，且挡水板的迎面风速下限低于普通空调系统，规定为2m／s，以防止带水现象发生。

2.4 高效过滤器的选择

为防止污染管道或由于管道漏风使未经过滤的污染空气污染环境，其高效过滤器应靠近洁净室。化学实验洁净室可选用风机过滤单元（FUU）或高效过滤器送风口。风机过滤单元是把高效过滤器和风机组成送风口单元，其风量在2 000m3／h左右，主要用于垂直单向流的洁净室。高效过滤器送风口不具备风机，常用于非单向流洁净室的送风管道末端。

2.5 气流组织形式

为了能迅速排除室内微尘，必须合理的组织室内气流；化学实验洁净室常用的气流组织形式有垂直单向流和非单向流两种方式。化学实验洁净室气流组织形式的确定要满足我国国家标准GB50073－2001所规定的洁净室气流组织形式和送风量的要求，根据空气洁净度的等级选择合理的气流组织。

垂直单向流送风口，其高效空气过滤器在正常情况下应顶棚满布（满布率≥80%），特殊情况时满布比不应小于60%。回风时则应在格栅地面均匀布置回风口，且要满布。对流线平行度和乱流度等指标，满足度最好。

非单向流气流组织性做法则是顶送双侧下回风，高效过滤器送风口处安装扩散孔板，使洁净送风气流作用范围增大，扩散效果增强。双侧下回风，气流流线顺畅，涡流区减少，室内气流得到了很好的稀释。

垂直单向流与非单向流宜分开。这是从净化等级差别造成的空气处理与控制方式的不同而考虑的。

2.6 压差控制

化学实验洁净室外部空气的渗入是污染干扰洁净室洁净度的重要原因之一。因此洁净室与周围的空间必须保持恒定的正压。不同等级的洁净室及洁净区，与非洁净区之间的压差应≥5Pa，洁净区与室外的压差应≥10Pa。

化学实验洁净室房间建筑比较严格，且正压要求严格，所以采用余压阀或者压差式电动风门调节阀较为理想。

根据洁净室的特点，可采用缝隙法或换气次数法确定洁净室维持不同的压差值所需要的压差风量。

3 结 语

净化空调系统相比于一般空调系统，净化空调系统具有风量大，风机风压高，空调冷负荷大、负荷因素特殊，运行时间长等特点，故其能耗很大。因此，在设计时还应充分考虑净化空调系统的节能措施，进而降低运行成本。

［1］ 陆耀庆.实用供暖空调设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008

［2］ 全国民用建筑工程设计技术措施－暖通空调·动力［M］.北京：中国计划出版社，2009