洁净室/无尘室的设计与计算

洁净室的空调负荷包括复季冷负荷与冬季热负荷。有人认为计算方法与一般空调负荷的计算方法相同。其实，洁净室的负荷计算与一般空调的负荷计算有许多区别。对于许多材料中推荐的负荷估算指标，不知道这些估算指标的详细来源，在工程实践中发现这些估算指标比实际负荷大很多。 对于一些没有经验的设计人员，也许会受到估算指标的影响而不相信自己的计算数据，进而加大安全裕量，或者干脆套用估算指标，这是非常有害的。 在前几年GMP认证后，许多制药企业感叹净化空调系统能耗太大而用不起。难道是净化空调系统的错误吗？有学者发现，无论是冷负荷还是送风量都是层层加码，导致机组、水泵、风机等容量偏大很多。净化空调比一般空调的能耗大是肯定的，但应大的有依据。当前，对净化空调的节能设计迫在眉睫。

在调研中发现，有不少空调用户在最热月，实际用冷量是设计冷量的1/2 ~ 3/5。若把这样的设计作为估算冷负荷指标的统计源，其数据必然大很多。所以，设计人员应相信自己的计箅，回访自己的用户，获得真实的冷负荷指标。对于各种书籍中相互复制的冷负荷估算指标成科学对待，只有在工程设计初期估算造价时，有一点参考价值。在施工图阶段，应采用计算出的冷负荷选择设备。

空调负荷计算方法很多，目前有许多负荷计算的软件，使负荷计算变得非常容易。在应用软件或手工计算负荷时，应了解净化空调与一般空调负荷计算的不同点。计算软件大多是针对- 般空调而编制的，在计算洁净室负荷时应把围护结构的参数做一调整。

洁净室的围护结构与一般空调的不同，它是在房子中套房子，外层房子就是土建结构，可以是框架结构加空心砖砌块，也可以是砖混结构，外墙、屋面的相关参数可在相关手册中查得。套入内层的房子是用符合洁净室装修要求的装修材料建造的，这种装修材料有快立墙板、轻钢加人造板、轻钢加经喷涂的电解钢板、还有彩钢夹心复合板等。而彩钢夹心复合板的夹芯，可采用阻燃自熄聚苯乙烯板（现行规范禁用）、岩棉板、聚氨酯板、纸蜂窝板、铝蜂窝板等材质。可见，这种两层围护结构建造成的洁净室，其建筑负荷很小。当内层材料的保温性能好时（如彩钢夹芯板），不透明围护结构引起的冷负荷可按稳态传热计算（特别适合于手算），在一些特殊情况下甚至可以忽略不计（有一定经验后方可这么做）。

不管是正压洁净室，还是负压洁净室，都不考虑冷风渗透引起的负荷。冷负荷系数法的计算步骤（这种方法非常适合手工计算）

外墙、屋顶属不透明围护结构，在日射和室外气温的共同作用下，由外墙、屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷均可按下式计算。

CL = FK (T2 - T1 )

式中CL— 瞬变传热引起的逐时冷负荷（W);

F— 外墙、屋面面积（m2);

T1— 室内设计温度 

T2— 外墙、屋面的冷负荷计算温度的逐时值（T ) ; 计算时刻的选取和一般空调相同，通常可在8 时至18时中，每隔l h 取一个计箅时刻。有经验者可根据具体情况，减少计算的时刻点，如可从12时算至17时；

K— 外墙、屋面的传热系数[W/(m2? ^ ) ] ；如果洁净室在内区（无外墙），外墙引起的冷负荷为零；如果洁净室靠近外墙，如图5-1所示，传热系数的计算应考虑内、外围护结构之间空气间隙的热阻。若间隙间的空气被装修材料封闭，可按多层复合壁计算&值；当内层结构为彩钢夹芯板，则计算尺值时只考虑由夹芯材料、空气层、外墙组成的复合壁，可忽略夹芯两面的彩钢板的热阻影响。如果空气间隙未被装修材料封闭，把靠外墙的洁净室按内区处这里的空气间隙就变成非空调空间。这时，只需计算非空调空间对该洁净室的传热负荷（在后面介绍其算法）。

由于洁净室特殊的双层外围护结构，外墙传热系数K 值按多层复合壁计算（数值很小），算出的非轻型外墙传热形成的冷负荷与采用冷负荷系数法箅出的冷负荷相差不大。这就是前面所提到的当内层材料的保温性能好时（如彩钢夹芯板）不透明围护结构引起的冷负荷可按稳定传热计算的依据之一。

洁净室吊顶以上都留有足够的夹层空间来安装管道、设备，即使是位于顶层的洁净室，由于这个夹层的存在，屋顶的瞬变传热引起的冷负荷可不必计算，而只需计算相当于非空调房间的夹层对净室传热而产生的冷负荷。洁净室的装修，由T需要吸收土建施工的误差，其墙板紧贴上建外围护结构的很少，一般都留有较大的间隙。根据前面的分析，当把这个间隙按非空调房间对待时，对于非轻甩外墙和屋顶瞬变传热形成的冷负荷可以不做计算，把该洁净室按内区对待（紧贴土建外墙的洁净室除外）。

许多洁净室是不允许设计外玻璃窗的，对于洁净度级别要求低的洁净室，虽然允许设计外玻璃窗，但必须保证是密闭固定窗。根据洁净室的建筑结构特征，大多采用两层固定密闭玻璃窗。当洁净室按内区对待时，其玻璃窗传热按内窗考虑；当洁净室的墙板紧贴土建外墙或上建外墙经表面涂层处理作为洁净室墙面时（洁净度低的洁净室也有此结构），在室内外温差作用下，通过外玻璃窗的瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算

不考虑外遮阳时，透过玻璃窗进人室内的日射得热形成的逐时冷负荷可按下式计算

参照《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019—2003)的规定，若洁净室内的空凋属舒适性的，夏季可不计算通过地面传热引起的冷负荷；当洁净室位于低层，下面无地下室且有外墙时，对工艺性空调，宜计算距外墙2m范围内的地面传热形成的冷负荷。

洁净室内的热源散热主要指室内工艺设备散热、照明散热、人体散热等。 设备种类较多，有些设备只能满足生产工艺的功能，对保温、隔热等方面存在先天缺陷，在运行过程中，散发大量的热蜇、湿景及粉尘。在设计时应充分调研、仔细研究，不能单纯按相关计算公式进行冷负荷计算。否则，设备形成的冷负荷太大，即使是洁净室的大风童也难以消除余热余湿，这就相当于室内生火炉再用空调降温一样，能耗太大。因此，要求设计人员仔细了解工艺过程，通过隔热、排热等措施，在方案阶段就考虑节能措施，不能等大M:的热散发至室内后再进行空调降温。如大输液配液罐的散热、纤维车间湿喷湿拉伸工艺的水槽散热、纤维碳化加热炉散热等。

在采用冷负荷系数法计算室内电动设备形成的冷负荷时，电动设备的额定功率只反映装机容量，实际的最大运行功率往往小于装机容量，而实际的运行功率也要比最大功率小。所以，在计算冷负荷时一定要考虑这些因素。

室内热源散热包括显热、潜热两部分。 潜热散热直接成为室内的瞬时冷负荷，显热散热中只有以对流形式散出的热量成为室内瞬时冷负荷，而以辐射形式散出的热量先被周围壁面及物体的表面吸收，然后逐渐以对流方式散出，形成滞后的冷负荷。所以，在计算中，应分析各种设备的散热特点，采用相应的冷负荷系数。