潔凈空調系統(tǒng)與普通空調系統(tǒng)的主要差別,在于潔凈度有不同的要求,潔凈度受各種因素的影響,良好的潔凈效果,不但要有合理的設計,而且要有嚴格的施工及維護管理。筆者曾參與了多項潔凈空調的設計工作,本文結合工程實例通過對凈化空調系統(tǒng)的設計進行了介紹,并分析和探討了凈化空調系統(tǒng)在設計、施工及維護管理等方面應注意的問題。

1 工程概況

    該潔凈區(qū)為醫(yī)療潔凈室,整個潔凈區(qū)包括2個100級(015μm)、(面積35m2、310m高)、3個1000級(面積40m2、310m高)潔凈室,及其它輔助用房等。根據潔凈室的要求,在建筑布置時把其設在人員流動較少的建筑頂部,布置成中間走廊連接各潔凈室的形式,并考慮了潔凈室人、物的凈化流程,潔凈室內溫濕度參數為t=23～25℃,φ=40～60%。

2 潔凈室的計算

2.1 冷負荷計算

    潔凈室冷負荷計算與常規(guī)空調冷負荷計算一樣,也要計算圍護結構,設備、人體、照明及新風負荷等,在此不再詳述。

2.2 送風量確定根據《空氣潔凈技術措施》的要求,從滿足潔凈度的要求出發(fā),本著節(jié)約的原則,本工程在100級(015μm)潔凈室送風量按40次/h換氣次數計算,1000級潔凈室送風量按30次/h換氣次數計算,10000級潔凈室送風量按25次/h換氣次數計算。

2.3 新風量確定

    潔凈室新風量按下述3項中的更大值取值。(1)按總送風量的10%～30%。

(2)補償室內排風和保持正壓所需新風量。(3)保證室內每人的新風量不少于40m3/h。

3 潔凈區(qū)空調系統(tǒng)劃分和末端設備選擇

3.1 系統(tǒng)劃分

    根據用戶要求,本工程各潔凈室使用時間各不相同,而且其凈化級別也不盡相同,為降低初投資及以后的運行費用,根據潔凈室特點,潔凈區(qū)內5個潔凈室分別獨立設置空調系統(tǒng)以滿足用戶要求,為保持潔凈區(qū)空氣潔凈度,內走廊單獨設置一套10000級凈化空調系統(tǒng)。

3.2 末端設備選擇為滿足潔凈室潔凈度要求,空調設備的選擇應選用內表光滑、易清洗、不易積塵的設備、部件。本工程由于屬于醫(yī)療建筑,6個凈化空調系統(tǒng)全部采用了不銹鋼內壁帶二次回風的組合式空調器,其主要功能段包括:混合段、初效過濾段、表冷段、電加濕段、電加熱段、風機段、中效過濾段、紫外線殺菌段、出風段等。

4 空調系統(tǒng)型式與氣流組織設計

4.1 空調系統(tǒng)型式

    本工程均采用組合式空調器配低速通風管網系統(tǒng),由于潔凈室內溫度要求均勻,而且風量較大,送風溫差小,為降低初投資及運行費用,設計中采用了二次回風方式,同時空調器集中放置,便于控制及維護管理,此舉達到了預期的效果。

4.2 氣流組織設計潔凈室氣流組織設計與一般空調房間不同,它對潔凈度的影響十分大,氣流組織的形式根據潔凈度等級的不同,分別采用不同的方式,根據本工程的具體情況,按凈化級別的高低分別介紹如下:

4.2.1 100級潔凈室氣流組織在選擇100級潔凈室氣流組織形式時,根據工藝及潔凈度的要求,參考有關資料,氣流流型采用了亂流流型,氣流經空調器處理后,由送風管送至潔凈室頂部,經風管式高效過濾器、靜壓箱及層流罩后送到室內,為使空氣中的灰塵能有效地帶走,回風采用相對兩側均布無紡布阻尼回風口的形式,如圖1所示。

4.2.2 1000級潔凈室氣流組織

    1000級潔凈室氣流流型采用亂流流型,其送風形式與100級潔凈室相同,回風采用四個墻角布置無紡布阻尼回風口的形式。

4.2.3 內走廊10000級空調系統(tǒng)氣流組織

    走廊氣流流型采用亂流流型,氣流經空調器處理后,由送風管送至走廊頂部,經亞高效過濾器風口送至空調區(qū),回風采用單側走廊下部均布無紡布阻尼回風口的形式解決。

5 系統(tǒng)控制

5.1 溫濕度控制

    本工程對潔凈室的溫濕度進行了監(jiān)控和控制。在潔凈室內可根據需要調節(jié)溫濕度,在機房內也可實現(xiàn)遠程控制,實現(xiàn)室內溫濕度的恒定。夏季工況:新風一次回風混合后,由組合式空調器冷卻除濕后將空氣由混合點C處理至機器露點L,然后與二次回風混合至送風狀態(tài)點O,后送至室內,如圖2所示,由于潔凈室要求送風溫差小,采用二次回風系統(tǒng)后節(jié)省了抵消再熱量所需冷量,節(jié)約了初投資及運行費用。

    冬季工況:冬季通過控制電加濕器、電加熱器來實現(xiàn)室內溫濕度的恒定,如圖3所示。新風一次回風混合后至C1,混合空氣C1等溫加濕至S點,后與室內二次回風混合至S1,經電加熱器加熱至O′點送入室內,達到控制室內溫濕度目的。

5.2 正壓控制

    潔凈室必須保持正壓,以保證不受外界環(huán)境污染,本潔凈區(qū)100級潔凈室正壓控制在15Pa左右,走廊正壓值控制在5Pa左右。

    考慮到余壓閥在長期使用后,關閉會不嚴密,影響正壓值的控制,本工程采用控制排風機的運行來達到控制室內正壓的目的,達到了較好的效果。

5.3 噪聲控制

    本工程在設計時,把空調機房集中設置在潔凈區(qū)外,同時送風管、回風管均裝設了消聲器,從運行情況看,達到了要求的噪聲標準。

6 注意問題探討

6.1 潔凈空調系統(tǒng)設計注意問題

    潔凈室除要求土建裝修配合外,其潔凈空調系統(tǒng)的設計對潔凈房間的投資及運行費用的大小、房間的潔凈度、溫濕度等室內參數的影響非常大,合理的設計是確保潔凈空調系統(tǒng)正常使用的重要前提,下面分別從以下幾個方面分述潔凈空調系統(tǒng)的設計:

(1)潔凈度等級及系統(tǒng)劃分的確定。

    潔凈度等級對空調系統(tǒng)方案及投資均影響很大,所以在滿足工藝生產要求的前提下,一般采用低潔凈度級別的空調系統(tǒng),而且在潔凈室內,不同潔凈級別的空調系統(tǒng)應分別設置;平行流潔凈室與亂流潔凈室,空氣凈化級別高與低及使用時間不同

的凈化空調系統(tǒng)應分開設置,以降低初投資及運行費用。

(2)潔凈室內的溫濕度及新風量確定:潔凈室的計算溫、濕度,首先要滿足工藝使用要求,如無特殊要求,一般為t=20～26℃,φ=40%～60%。

潔凈室新風量應取下列3項計算風量中的更大值:

a1亂流潔凈室總送風量的10%～30%;層流

潔凈室總送風量的2%～4%。

b1補償室內排風和保持正壓所需要的新風量。c1保證室內每人的新風量不少于40m3/h。

(3)潔凈室正壓的控制

    潔凈室必須保持一定的正壓值,以保證不受外界環(huán)境污染,它是通過使凈化系統(tǒng)的送風量大于回風量和排風量之和的方法來達到的,其送風量的大小受圍護結構密封性能的好壞影響,不同等級的潔凈室之間以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的靜壓差不應小于5Pa,與室外的靜壓差不應小于10Pa;《空氣潔凈技術措施》中推薦維持此正壓一般所需風量為2～6次/h換氣次數。

    為達到潔凈室的正壓值,除送、回風干管及新風管上設風量調節(jié)閥外,還應設正壓控制裝置,如回風口裝空氣阻尼層、余壓閥,壓差式電動風量調節(jié)器等。為保證潔凈室正壓值,送、回、排風機一定要聯(lián)鎖,其程序為啟動時先開送風機,再開回風機和排風機;關閉時相反。

    對潔凈度要求高的潔凈室,為維持室內正壓,防止空氣倒灌,設計時應在排風管上設止回閥或設值班風機。

(4)氣流組織潔凈室氣流組織與一般空調房間不同,它對潔凈度的影響十分大,所以要從生產工藝對潔凈度的要求出發(fā),本著節(jié)約原則配合建筑的特點來確定,當工藝要求潔凈度為100級時,選用亂流流型;當潔凈度為1000～100000級時,選用亂流流型。同時應盡量減少渦流,避免將工作區(qū)以外的污染物帶入工作區(qū);盡量防止灰塵的二次飛揚,以減少灰塵對工作區(qū)的污染機會;工作區(qū)的氣流要盡量均勻,風速必須滿足工藝和衛(wèi)生要求,當氣流向回風口流動時,要使空氣中的灰塵能有效地帶走;為防止灰塵的二次飛揚,氣流速度不能過大,亂流潔凈室的回風口不應設在工作區(qū)的上部。

(5)消聲減振

    由于潔凈室一般為精密工作間,對噪聲要求較高,而凈化空調系統(tǒng)的風壓較高,可能產生的噪聲及振動較大,因此應積極采取有效的消聲減振措施,同時所設置的消聲器要注意其產塵及積塵問題,防止振動噪聲從風管及水管傳遞出來,滿足潔凈室的要求。

6.2 風管附件及安裝注意問題

    凈化空調系統(tǒng)在材料的選用上應注意選用那些自身不發(fā)塵或不易積塵和便于清掃擦拭的光滑表面的材料制作。

    風管的材質一般選用無明顯氧化、針孔、麻點和鍍鋅層脫落的優(yōu)質鍍鋅鋼板,在制作中有損壞鍍鋅層處如咬口、折邊、鉚接處,應涂保護漆二道,用冷軋鋼板制作的風管、閥門及附件,應除銹后,涂油漆二道,制作完畢后用無腐蝕性清洗液將內表面油膜和污物清洗干凈,干燥后經檢查達到要求,即用塑料薄膜及膠帶封口,防止灰塵進入。經清洗干凈的風管和零配件安裝前不得拆封,安裝時拆開一個端口封膜,隨即連接好一個接頭,如中間停頓需將端口重新封好?？傊?潔凈室風管的制安是一個十分重要的工序,在安裝過程中不能嫌麻煩而忽視口部的封閉,致使管中積塵而又不易清洗或擦拭,詳細安裝細節(jié)可參見《潔凈廠房施工及驗收規(guī)范》。

    中效過濾前的送風管、回風管、閥門及附件,一般用冷軋鋼板或鍍鋅鋼板制作,中效過濾器到高效過濾器之間的送風管、閥門及附件,一般用鍍鋅鋼板或塑料復合鋼板制作,高效過濾器之后的送風管、閥門及附件,一般用鋁合金板、硬塑料板、塑料復合鋼板或鍍鋅鋼板制作或用鋼板制作后鍍鉻。潔凈室送風口裝飾面應用經陽極氧化處理的鋁合金板或塑料板制作。

    高效過濾器安裝時應嚴密、平整,防止漏風而影響潔凈度。按潔凈度級別要求,設有風淋室、氣閘室的潔凈室,應嚴格按產品的安裝要求進行。

6.3 凈化空調系統(tǒng)的維護管理注意問題

    潔凈室空調系統(tǒng)在運行過程中應經常檢查溫濕度、正壓值及初、中、高效過濾器,以防止達不到潔凈室的要求,同時要定期吸塵清掃等,還要嚴格進行人、物的凈化。

7 結語

總之,潔凈空調系統(tǒng)與普通空調系統(tǒng)有很大區(qū)別,它是一項綜合技術的反映。要達到良好潔凈效果,不但要合理的設計,而且要有精心的施工和嚴格的維護管理。本工程通過運行實測,室內溫濕度、潔凈度均滿足潔凈度等級標準要求,達到了預期效果。