洁净室净化空调系统设计及注意问题探析

周聪 吴凯

摘要：洁净室是和人们的衣食住行紧密相关的，尤其是随着科学技术的不断进步，洁净室的建筑面积及标准也都有所提升。洁净室内的净化空调系统为确保其达到相应的标准提供了基础，但是作为洁净室中主要的能耗装置，为了响应国家对节能减排的要求，应该制定合理的节能措施。

关键词：洁净室；净化空调系统；设计；节能

1 前言

为了获得净化的环境，普遍采用组合式净化空调机组对生产控制区域进行空气的净化处理和温湿度控制，即通过机组的各个功能段实现对送入洁净室的空气进行冷却、加热、加湿（或除湿），及多级空气过滤，以满足净化区域内温度、湿度的需求和空气洁净度的要求。来自室外的新风通过初效、中效过滤器的过滤（如果有必要还可以通过亚高效过滤器的过滤），最终通过末端的高效过滤器进行过滤，进入洁净室以满足洁净区域的净化级别要求。

2 洁净室净化空调设计参数

首先，對于洁净级别的设计有严格的规定。洁净室要求动态、静态测试相结合，除对微粒的控制外，还要控制微生物。微生物不但会附着在悬浮于空气中的微粒上，还会附着在设备的表面。控制微粒，主要是对空气进行净化处理；控制微生物，既要保证空气的洁净，让微生物没有附着的载体，还要定期对洁净空调系统、洁净室设备设施进行清洁和消毒。

第二，环境温度。除特殊工艺步骤外，对洁净室环境温度没有特殊要求，洁净室的温度控制，主要是考虑生产人员的舒适性，国内大部分都要求洁净室基准温度设定为22℃～24℃。对于有特殊要求的高温或低温洁净室，则需进行专门的设计，来满足生产的需要。对于高温或低温洁净室，在设计时，还要考虑温度分布的均匀性，防止垂直方向上出现较大温差，对生产造成不良影响，需要加强气流的流动，增大换气次数，让洁净室气流充分流动起来，均匀混合，控制温度的均匀性。

第三，环境湿度。良好地控制洁净室的湿度，有助于防止洁净室细菌的滋生，提高人员的舒适感。一般在工艺上对环境湿度没有特殊要求，控制洁净室湿度，主要考虑生产人员的舒适性，因此，一般将洁净室相对湿度控制在45%～65%。对于洁净室湿度控制有特殊要求的工序，如无菌粉针分装、固体制剂的某些工序，要求控制洁净室相对湿度小于30%或更低，就需要对净化空调系统进行特别的除湿处理，确保生产环境湿度的要求。

第四，洁净室压力。控制洁净室压力，是为了控制洁净室与相邻房间、走道之间的压差。洁净室与非洁净室之间，洁净室与相邻洁净室或走道之间要保持适当的压差，以保证合理的气流方向和房间的洁净度。根据生产工艺的要求，洁净室需控制为正压或负压，负压又分为相对负压和绝对负压。正压洁净室的压力要大于非洁净室或相邻房间的压力，一般用于非活毒、活菌的生产过程。负压洁净室中的相对负压洁净室是指洁净室的压力大于非洁净室及室外的环境气压。

第五，洁净室气流组织。洁净室良好的气流组织设计，是确保洁净室气流尽快将洁净室空气污染物带走，防止尘埃或洁净室生产过程中产生的空气污染物聚集，保证洁净度。正确的气流组织方向应该是气流从相对清洁的区域流向相对污染的区域，且回风口应该尽可能布置在污染源附近，以方便将室内的污染物快速地带走；面积较大的洁净室，应均匀布置送回风口；无特殊要求的情况下，洁净室应采用上送下侧回风的气流组织方式。

3 设计时要节能降耗措施

首先，应当最大限度降低净化系统的送风能耗。在具体实施中，应当对洁净区域的总体布局进行优化。净化空调系统所提供的风量与换气次数和洁净区域体积等有直接关系，在确保其可达到人体舒适度与生产工艺等方面需求的基础上，应当对洁净区域布局进行优化，从而最大限度降低洁净空间体积。

其次，对送风速度进行调节。风量的一个重要影响因素就是风速，降低风速能够减少风量。因此，对于净化空调系统应当降低其系统送风速度，能够达到减低处理空气而带来的能耗，从而达到节能的目的。在确保其可达到室内工艺的要求下，可以将洁净室中送风速度减少1/5，这时整个洁净室的实际送风量可降低1/5，随着风量减少，整个洁净室净化空调系统所消耗的能耗量也必然降低。

第三，对送风系统阻力进行针对性减少。在具体实施中，对于风管中的风速应当使用低风速送风，这是由于随着风速增加，高效过滤器中所产生的阻力会提升；减少风管阻力，在进行设计的过程中，对于风管长度应当尽量减少，特别是对于其中使用的弯头个数应当在合理的范围内减少；对于过滤器应当尽量选择使用低阻力过滤器，并对过滤器及时进行清洁，并按照使用期间进行更换。

第四，对洁净室净化空调系统的湿度与温度基数进行优化调整。洁净室净化空调系统的能耗与负载受到洁净室内部湿度、温度等设定值的影响。若对洁净室进行供暖，其温度设定越低；在制冷时温度设定越高，整个洁净室净化空调系统就会更加节能。

第五，对排放量进行控制。洁净室净化空调系统设置的排放系统，是导致洁净室需要将大量新风补充到其中的关键原因。随着排风量增加，需要补充的新风量就会增加，所带来的能耗量必然会增加。但是在微电子洁净室在运行的过程中，并不需要全天均处于运行状态，所以排风系统并不需要全天工作，因此，对于洁净室排风量应当根据室内的具体运行情况进行针对性调节，在进行设计的过程中，应当将排放量控制在适当的范围中，从而既可以达到微电子生产对排风的需求量，也可以最大限度降低整个系统的能耗。

第六，微电子工厂广泛用到压缩空气，空压机在运行时会产生大量的压缩热，其中，压缩热消耗的能量占机组运行功率的85%。通过对空压机组系统的改造，增加热量回收装置，以热水的形式回收利用余热，从空压机回收的高品质热量，供给新风空调箱的加热加湿用。

第七，微电子洁净室洁净度要求ISO6级以上换气次数大于50次，面积大于500m2的洁净室尽量选用MAU+FFU+DC系统，即组合式新风机组+风机过滤器单元+干盘管，只有新风机组，节省了机房空间；只含新风管，占用洁净室吊顶空间较少；减少了输配能耗，FFU与水泵加起来的总体功率也不会大，运行费用较低，一般此系统运行费用大约是常规净化方式的60%～80%。

4 结语

洁净室净化空调系统所产生的能耗是非常大的，所以，在进行净化空调系统设计过程中，应当尽可能的采取措施来实现降耗节能。同时，对于净化空调系统的节能降耗方案进行多对比。对于正压漏风量与排放量进行合理控制，实现新风量的优化，此外，对于风机温度升高不能忽视，要选用高效节能的设备，降低风机温升的负荷。

参考文献：

[1]杜云宝，王雪燕，苗豆豆.净化空调系统的节能措施探析[J].机电信息，2017（2）.

[2]王华.药厂净化空调系统的节能设计研究[J].中国新技术新产品，2016（21）.

（作者单位：山东沂浩锦业净化工程有限公司）