浅谈洁净室的净化空调设计

　　摘要：制药企业净化空调系统是保证药品质量的关键系统之一。因此，设计人员担负的责任重大。本文作者结合多年来的工作经验，对洁净室的净化空调设计进行了研究，具有重要的参考意义。 
　　关键词：医药行业 净化空调设计 问题 

　　本人接触了许多净化空调工程，发现某些工程在系统设计、设备选型、安装等方面存在不少问题，在此就这些问题进行分析并提出一些解决方法。 
　　1 系统设计中风量、风压的确定 
　　净化空调系统的特点是送风需经初、中、高效三级过滤，且根据洁净度级别的不同送风量应达到相应的换气次数下限。随着使用时间的延长，三级过滤器阻力会逐渐增大。一般其阻力值达到初阻力两倍时，应对过滤器进行清洗或更换。但随着阻力的增加，系统风量会不断下降。因而在设计系统风量、风压时，应满足系统终阻力下的最低换气次数要求。目前有些净化空调工程设计的风压按过滤器初阻力设计，而风量按规范下限选取。这种设计虽然设备容量小、初投资少，新建系统风量正好满足换气次数下限要求，但由于设计余压较小，给系统风量分配及压力平衡的调节造成困难。同时，随着系统运行阻力的不断增加，换气次数最终会低于规定下限，导致洁净室抗污染能力减弱，甚至达不到要求的洁净级别，影响使用。由于净化空调系统初阻力与终阻力相差较大，因而若系统风量、风压满足系统终阻力下的最低换气次数要求，那么在初阻力状态下运行时，风量、风压显然是有富余的，这样一来又造成能源浪费。目前，除合理设置节流装置外，采用变频技术可以较好地解决这一矛盾。 
　　2 净化空调系统与舒适空调系统混用的问题 
　　净化空调系统末端的空气处理设备是高效过滤器，其初阻力一般大于220Pa。而普通舒适或工艺空调进风末端设备是散流器或百叶风口，额定工况下阻力一般小于60Pa。目前，有些工程中在净化空调系统送风管上分出支管，向非净化区送风。这种做法存在以下问题： 
　　2.1 在额定工作状态下高效送风口与普通送风口的阻力相差较大。因此，若在同一系统内使用，大量送风将涌向普通送风口。为平衡风量，必须调节风阀，但要通过调节阀门降低300～500Pa的风压也非易事。有时，因阀门质量问题，即使调节阀完全关闭，其漏风量仍然超标，而且噪音很大。如果特殊原因需要从洁净空调分支管，末端应当设置高效送风口。 
　　2.2 净化空调系统与舒适空调混用，因非洁净区围护结构密闭性一般较差，漏风量大，若回风的质量无保证，故增加了各级过滤器的负担，影响使用寿命。若非洁净区不设回风，全部排掉，则势必使新风量增加，加大了新风负荷，导致风机运行能耗及冷热量消耗相应增加，运行经济性差。 
　　鉴于以上原因，不宜将舒适空调系统跨接在净化空调系统中。 
　　3 风口设计方面存在的问题 
　　3.1 回风口尺寸设计不合理，关于回风口风速在>（GB50019-2003）中有明确的规定。要达到设计的风速要求必须有合适的通风净面积。目前，有些设计中以风口面积作为通风净面积，而忽略了百叶的遮挡效应，因为有限面积往往远小于风口截面积，当达到设计要求的风量时，风口风速超标产生啸音。 
　　3.2 回风口位置布置不合理，有些设计中回风口位置与实际使用中对气流组织的要求不一致。回风口应尽量布置在最易受污染的地方，气流从最清洁处流向它，而往往实际很多情况都相反。回风口应布置在尽少扰流的地方，事实上很多工程回风口都设置于门口，从美观角度是可行的，但是门的开关大大增加对风口的扰流，其实是不合适宜的。 
　　4 不合理的回风口风量调节方式 
　　净化空调系统中在满足洁净室送风量要求的前提下，其正压是通过对回风量的控制实现的。现在有些工程设计中与回风口对应的回风支管上不装调节阀，而是使用可调百叶回风口调节风量，这种做法有以下弊端： 
　　4.1 因洁净室需定期进行清洁，在清洁过程中，很可能会使回风百叶的角度发生变化，导致室内正压的波动。 
　　4.2 当作用在某回风口上的风压较高，其回风量大于设计风量时，须关小回风百叶。有时导致回风口处风速超标，产生啸音（有时会很严重）增加了洁净室内的噪音。 
　　因此，建议回风口设固定百叶，回风管上设对开调节阀，回风量由设于风管上的调节阀进行调节。这样，既可保证洁净室内压力状态的稳定，又可有效减小噪音。 
　　5 新风口存在的问题 
　　5.1 新风口净通风面积偏小 
　　新风口往往采用防水百叶风口，其阻力值大，净流通断面小于普通百叶风口。有些工程设计中对以上因素显然考虑不足，设计新风口尺寸偏小，新风阻力大，造成风量供给不足，且风口风速严重超标，噪音较大。况且新版GMP规范对大消毒有严格要求，设计人员在设计中往往忽略了大消毒后需要不小于50%送风量的新风进行循环，所以新风口应按消毒排风时的最大新风量考虑。 
　　5.2 关于新风过滤的问题 
　　现有些工程设计在新风入口处加无纺布过滤层，这种做法会出现几个问题：由于加在新风入口处的过滤层多为单层无纺布，与空气接触面积小，容尘量小，使用周期短，需频繁更换；另外许多新风采集口的位置一般都不方便滤料的更换；还有下雨时很可能将新风口滤料打湿，此时，新风口几乎堵塞。综上所述，新风口加滤料会增大新风阻力。而净化空调系统的新风除满足卫生要求外，还是保证洁净室维持正压的必要条件。新风量波动会造成洁净室压力波动，影响系统的稳定运行。因而新风口加铝网防虫即可，而加滤料的做法是不可取的。 
　　6 送回风管路中阀门设置存在的问题 
　　6.1 防火阀使用不当 
　　目前有许多工程设计多在干管上使用防火调节阀，其目的是既可防火又可调节风量。而实际采用防火调节阀调节风量有三个弊端。根据>（GB50019-2006）要求，防火阀多位于风管穿越隔墙或楼板处，其位置往往不利于手动调节。防火调节阀自身的结构限制了调节作用，其调节范围有限。由于目前部分国产防火调节阀质量不能令人满意，故经常进行调节很可能造成调节失灵，甚至失去防火功能，为安全运行留下隐患。因此，建议防火阀与风量调节阀分别设置，即应防火处安装防火阀，应调节风量处设置风量调节阀，尽量少使用防火调节阀，实现大幅度和高频率地风量调节。 
　　6.2 送回风管路上调节阀设置不合理 
　　有些工程设计除空调机组送、回风口及新风口设置调节阀外，其余调节阀均设于风管末端，即送、回风处在各路支管的分支点处均未设置调节阀。送、回风口风量完全靠设在该处的调节阀进行调节。这样，作用于部分风口上的风压较大，为平衡风量需增加阀门阻力，调节风阀后，可能会产生较大的啸音，增大了系统的噪声，同时给各支路阻力平衡及风量调节造成很大困难。 
　　7 自控系统电动调节阀的启闭控制 
　　有自控的净化空调系统中电动调节阀的设置往往是系统停机，电动调节阀关闭；系统开机，电动调节阀按预定的角度开启。理论上电动调节阀的开启和关闭是同时进行的，实际上由于执行机构及风阀本身的某些原因，造成启闭运作不协调。如开启时回风阀先于送风阀，可能造成系统在短时间内的全面负压。尤其是当有生产线穿越洁净间，例如，制药行业的灌装车间时，对保证系统洁净度及产成品合格率都是十分不利的。因而，在设计时应充分考虑以上因素。自控系统在控制阀门启闭时，适当设置超前或滞后时间。 
　　8 结束语 
　　出现上述问题的主要原因是设计中往往仅从规范、规定出发，而对实际使用中可能出现的问题了解较少。而安装公司有时候自作主张，随意更改设计图纸，而出现问题。因而，设计人员应尽可能多地参加工程实践，重视技术交底、施工安装及系统运行中出现的问题，不断总结经验，完善设计方案，提高设计水平。而安装公司更应该重视这些问题，积极配合图纸施工。