洁净空调系统设计和一般空调设计有何不同？设计时要计算哪些参数

洁净（净化）空调—以空气微粒数为主要控制对象——满足工业生产要求（洁净度）。什么是洁净室？特殊设计的房间，要控制空气中的尘埃粒子数量，在设计上要控制尘埃粒子对房间的侵入、生存和存留达到最小，以及相关的温度、湿度和压力得到必要的控制。（摘自：ISO14644-1）专门设计建造的有限空间，在空气微粒、温湿度、空气压力、空气压力流动方式、空气运动、震动、噪声、滋生微生物以及照明方面进行了特殊的控制。（摘自：ASHRAE ）按用途划分：工业洁净室：主要控制对象—微粒；生物洁净室：主要控制对象—微粒、微生物。按气流流型划分：单向流洁净室，非单向流洁净室，混合流洁净室。空气洁净度级别：GB50073-2013《洁净厂房设计规范》规定如下：GMP洁净区微生物监测的动态标准：洁净室控制参数：悬浮粒子和微生物—影响产品纯度、交叉污染和无菌程度；实现洁净度级别重要参数。温度和相对湿度—影响产品工艺条件和细菌繁殖条件以及人员舒适度。换气次数和截面风速—保证洁净度的重要因素。《洁净厂房设计规范》GB50073：静态。截面风速—指单向流工作区域的风速。工作区域的概念：中国—距地0.8m以上1.5m以内的区域；美国—距地0.6m以上，天花板0.9m以下的区域。单向流风速（A级 100级 ISO5级 ）国际标准ISO14644-4 —v=0.2~0.5m/s；洁净厂房设计规范 GB50073-2013-v=0.2~0.4m/s；电子工业洁净厂房设计规范GB50472-2008-v=0.2~0.45m/s；中国cGMP 2010版-v=0.36~0.54m/s。0.2m/s仍然是单向流的保证风速。常规洁净室：“单向气流系统应从终端过滤器或空气分配器系统以下15-30cm处的规定检验位置以（0.2~0.4m/s）*的均衡速度（指导值）提供气流。”*（0.2~0.4m/s 在此以GB50073规定值为例）静压差—洁净室保持其内部压力（静压）的重要参数；正压差：防止外界污染洁净室（大部分洁净室）；负压差：防止洁净室污染外界（某些危险微生物污染的洁净室）；压差—指相邻房间的门关闭时，门两侧的压力差值。静压差（Pa）*：指相同洁净度级别的不同功能区域（间）。**：＞0，指适当的压差梯度或流向。照度—影响产品的工艺生产条件；洁净区里通常是人工照明，最低照度不低于150lx，主要工作区通常200~300lx；非洁净区最低照度不低于100lx；按各行业规范要求制定。噪声—控制噪声，保护人员健康，以利工人正常操作。净化空调设计：净化空调设计目的—提供符合洁净室要求的系统，确保其满足产品的生产环境。净化空调与一般空调的主要区别（暖通设计）单向流洁净室（ISO5 A级）设计方案：1、隔离器（Isolator）及隔离装置（RABS）；2、AHU循环系统；3、AHU+FMU空气自循环系统；4、AHU+FFU 空气净化单元循环；5、FMU空气自循环系统。①、隔离器（Isolator）：全封闭，全自动控制，实时监控，自带ISO5级循环装置。②、隔离器装置（RABS）：主动型—（开式、闭式），工艺设备自带单向流循环系统。1、隔离器装置（RABS）：被动型—（开式、闭式）工艺设备只带屏障系统，由暖通专业组织循环风。2、AHU循环系统：AHU处理全部的循环空气并控制区域内的温、湿度， 一般用于小面积区域；风管截面及占用空间较大，风管敷设有难度；AHU需要空调机房；最大优点—房间噪声低。3、AHU+FMU空气自循环系统：利用AHU和FMU分别实现循环；AHU—保证核心区内温、湿度要求，布置在机房；FMU—保证核心区内净化循环风量要求，布置在吊顶；用于大面积区域特别是全室ISO5级；4、AHU+FFU 空气净化单元与上述AHU+FMU有相同处；AHU—保证核心区内温、湿度要求，布置在机房；FFU—保证核心区内净化循环风量要求，布置在吊顶；用于较小面积区域 ISO5级或A级；5、FMU风机自循环系统有2种方式：—带冷源：保证区域内温湿度和循环风量要求；—不带冷源：仅保证循环风量要求；风机布置在吊顶。非单向流（乱流）洁净室设计要点：1、对气流组织的基本要求：** 作用：有效组织送风和回风方式，充分发挥洁净空气的稀释作用，快速排出室内污染。** 基本原则：气流方向要适应微粒自然沉降的方向，以最快速度排出污染。非单向流（乱流）洁净室设计要点：送风口布置要求：1）均匀布置；2）避开工艺设备的进、排风口；3）采用同一规格HEPA；4）送风管布置应有利于气流平衡。回风口布置要求：1）尽量两侧均匀布置；2）避开遮挡物；3）风口上边缘距地≤0.5米；4）采用竖向百叶；5）安装过滤器（低阻的）。2、对送风量的基本要求（换气次数）：能稀释房间微粒；消除室内热湿负荷规范推荐的换气次数；自净时间的要求；气流组织的影响。**稀释房间微粒；由已知洁净度求换气次数：采用简化公式计算得出：根据所要求的洁净度级别、房间面积、室内人数、室内发尘；量和新风比等，通过特定的公式和图表求出。**消除室内热湿负荷如果洁净室余热量很大，则送风量按夏季最大冷负荷计算：如果洁净室余湿量很大，则送风量按室内最大散湿量计算：**自净时间的要求；（15~20分钟）自净时间—洁净室从污染状态恢复到其正常洁净度状态所需要的时间。根据洁净室自净前的污染浓度以及设计浓度等参数，通过特定的公式和图表求出。**换气次数：《洁净厂房设计规范》推荐下列换气次数（静态）国际标准ISO14644-4，对微电子行业洁净室，推荐换气次数（动态）：**气流组织的影响：送、回风口的布置位置直接影响送风量的大小，设计应充分考虑这个因素。终上所述：最后确定出的送风量或换气次数应同时，满足上述5个方面的要求。（即取其中最大值）3、压差设计**三个概念房间压差—抵御外部泄漏（渗漏）—保证洁净度相对压差—保证气流流向—保护产品，防止污染气锁—区域隔离，“控制”压差—保护产品（外部空间），防止污染。压差—洁净房间建立压差，以减少来自非洁净区、室外、吊顶、以及类似区域的污染。正压差：防止外界对房间的污染；负压差：防止房间有害空气污染外界；相对压差—相对压差的建立主要用于减少粒子在暴露的工艺操作保护；区和与其无关的区域之间的传播，防止污染和交叉污染。**如何产生压差：房间正压差：送风=排风+漏出风 （余风量为正值）；房间负压差：送风+漏入风=排风 （余风量为负值）。压差计算方法：当房间门关闭时，房间要保持一定的压差值所需要的送风量计算：压差法—计算泄漏风量L=0.827*A*P0.5*3600*1.25m3/h0.827—漏风系数；A—缝隙总面积；P—压力差；1.25—不严密处附加系数。换气次数法—估算泄漏风量。不建议采用：对洁净区房间，不同压差采用不同的换气次数：ΔP=5~40Pa，n=0.6~4.0 ACH。气锁—用以阻隔外界或邻室气流和保证压差而设置的小室，一般设置于洁净区的出入口。气锁的三种类型：气锁的两道门联锁，始终只能一道门开启，由此保证压差。用于关键区域。气锁两端的压力差>梯度气锁：最常用形式，气流从压力高处通过气锁室流向压力低处。用于不同洁净区之间或洁净区与非洁净区之间的隔离。作用：保护产品；（不被外界污染）正压气锁：气锁室位于压力最高处，气流从气锁室向外流出。用于分隔不同区域之间的气流。作用：保护产品（不被外界污染），保护外界不被污染，防止洁净区内的污染外溢；用于强效药品（高活性、高毒性、高致敏）的隔离。负压气锁：气锁室位于压力最低处，气流由外向气锁室流入。用于分隔不同区域之间的气流。作用：即保护产品，又保护其他区域不被污染，防止洁净区含产品空气外溢；如用于强效药品（高活性、高毒性、高致敏）的隔离。空调负荷计算：计算方法同普通空调，参见相关设计手册。常用基本方案：1、直流系统全新风，用于不允许使用循环风的区域；空调设备表冷器处理焓差大，加大排数；2、一次回风系统*一定比例的室外新风与室内回风混合，适用于绝大部分洁净区。*系统简单易控制，仍是目前的首选。*通过加热盘管来调整送风参数。*是各国GMP指南和国际ISPE推荐的空气处理方式。3、二次回风系统* 用于洁净度较高，风量大的洁净区域。* 由于没有了一次回风的冷却后再加热过程，有节能效果。* 不适用于散湿量较大的区域，如水针车间的配液、灌封等区域。* 调整参数的手段单一，不易控制，适用于室内热源较稳定的区域。4、特殊方案—低湿系统：用于相对湿度较低的区域，采用转轮除湿机+AHU：过滤器分类：我国国标将空气过滤器分为两类：空气过滤器—粗效、中效、高中效、亚高效；粗效：捕获≥5m的大粒子，效率以≥2m的粒子计算；中效和高中效：捕获≥1m的中等粒子，效率以≥0.5m的粒子计算；亚高效：捕获≥0.5m的小粒子，效率以≥0.5m的粒子计算。空气过滤器初阻力：粗效：25~50Pa（G1~G4）；中效：50~105Pa（M5、M6—原F5、F6）；高中效：100~140Pa（F7、F8）；亚高效：120~150Pa（F9、H10、H11）；高效：160~250Pa（H12~H14）；超高效：170Pa（U15~U17）。空气过滤器分类性能指标（摘自GB/T14295-2008）：高效空气过滤器—高效、超高效。高效：捕获≥0.5m的小粒子，效率以≥0.5m的粒子计算（钠焰法）；超高效：捕获≥0.5m的微小粒子，效率以0.1~0.3m的粒子计算（扫描法）；初阻力：160~250Pa。高效空气过滤器 （摘自GB/T13554-2008）国内外主要国家几种空气过滤器标准比较：过滤器使用：净化空调设计常用三级（或四级）空气过滤器组合粗效+中效+高效（HEPA）粗效+中效+高中效+高效（HEPA）空气预过滤的效率越高，对末级高效过滤器的保护越有效。空气处理机组选择要点：箱体内壁材料耐腐蚀且易于清洗；机组漏风率<1%；风机选择风机性能曲线陡峭的；干蒸汽加湿器；微穿孔板消声器；送风机按净化空调系统总风量和总阻力选择（预过滤器阻力按初阻力的1.5~2倍选择）。