暖通空调——洁净空调设计

通风空调工程包括：送排风系统、防排烟系统、防尘系统、空调系统、净化空气系统、制冷设备系统、空调水系统等七个子分部工程。

空气调节的气流组织：

空气调节气流组织设计的任务就是要合理地组织室内空气的气流流动，使工作区的温度，湿度，气流速度和洁净度能很好地满足生产和科学研究以及人们舒适感的要求。气流组织不合理不仅直接影响空调房间的空调参数和空调效果，而且还要空调系统的能耗。

空调系统送风口射出空气射流是影响室内气流组织的主要因素，而空调回风口，从流体力学角度是空气的汇流，起回风速度衰减很快，与其距离的平方成反比。因此回风口的位置对室内气流组织的影响比较小。

空气调节系统的气流组织形式主要有：上送下回，上送下侧回，上送上回，侧上送侧下回等形式。见图十五。

图十五   空气调节的气流组织

（二） 空气净化的基础知识

1 ．洁净室及其四大技术要素

根据生产和科研的要求对室内空气环境的洁净度、温度、相对湿度以及压力、噪声、振动、静电等参数都进行控制的房间叫洁净室或洁净厂房。

洁净室的四大技术要素就是：粗效，中效和高效三级过滤，足够的净化送风量，室内正压的建立和维持，以及終端高效或超高效过滤器的设置。

2 ．洁净室的应用和分类

当今洁净室已广泛地应用在电子、航天、机械、化工、制药、食品、医疗、生物工程……各行各业。而且，随着国民经济和科研事业的飞速发展，洁净室的应用将越来越广泛，越来越重要，洁净室可按气流流型和使用用途以及控制的主要对象来分类。

⑴、洁净室按气流流型来划分

①  单向流（层流）洁净室，其中又分垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。

图十六  单向流气流流型

②  非单向流（乱流）洁净室

图十七  非单向流气流流型

③  混合流洁净室

图十八  混合流气流流型

④  矢流（对角流）洁净室

图十九  矢流气流流型

⑤  各种气流的特点、创造的洁净度、应用范围和投资运行费。

▲ 单向流气流的净化原理是活塞和挤压原理，把灰尘从一端向另一端挤压出去，用洁净气流置换污染气流。包括有垂直单向流和水平单向流。

垂直单向流是气流以一定的速度（0.25m/s~0.5m/s）从顶棚流向地坪的气流流型。这种气流能创造100级、10级、1级或更高洁净级别。但其初投资很高、运行费很高，工程中尽量将其面积压缩到最小，用到必须用的部位。

水平单向流是气流以一定的速度（0.3m/s~0.5m/s）从一面墙流向对面的墙的气流流型。该气流可创造100级的净化级别。其初投资和运行费低于垂直单向流流型。

▲ 非单向流气流的净化原理是稀释原理。一般型式为高效过滤器送风口顶部送风；回风的型式有下部回风、侧下部回风和顶部回风等。依不同送风换气次数，实现不同的净化级别，其初投资和运行费用也不同。

▲ 混合流气流是将垂直单向流和非单向流两种气流组合在一起构成的气流流型。这种气流的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流替代大面积单向流以利节省初投资和运行费。

▲ 举例给出不同气流流型的送风量、耗冷量、初投资和运行耗电的具体指标见表一，此指标是以电子工业洁净厂房为代表，具体数据有参考价值，但不能随便套用。

表一  不同洁净级别洁净厂房的送风量、冷量投资耗电的指标

气流流型	洁净级别 （级）		送风量 （m/s）（次/h）	耗冷指标 （W/m 2 ）	投资指标  （元/ m 2 ）	耗电指标 （W/m 2 ）
单向流	垂直	10 100	>0.25m/s	1300~1500	10000~13000	1.25~1.35
	水平	100	>0.3m/s	800~1000	5000~6000	0.9~1.0
非单向流	1000		50~60     次/h	600~700	2800~3000	0.25~0.33
	10000		25~30     次/h	500~600	2000~2200	0.22~0.26
	100000		15~20     次/h	350~400	1400~1600	0.13~0.16

注：表中的送风量、单向流以断面风速表示，非单向流以换气次数表示。

表中冷量指标一般指电子工业洁净厂房。

表中的初投资包括洁净厂房的围护、冷冻供应系统、空调净化系统，不含土建结构和自动控制的投资。

表中的耗电量系指制冷系统和空调送风系统耗电，不含电加热和电加湿的耗电量。

我们熟悉的100级、1000级、10000级和100000级都是源自美国联邦标准FS 209B，现在它们分别被国际标准ISO-14644标准中的5级、6级、7级和8级所替代。

灭菌药品生产区环境洁净度要求：A、B、C、D。

A 、B—100级，C、D—10000级与100000级保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m ³ 。

高效过滤器（HEPA）是洁净室的必须的终端过滤器。粗效过滤器是作为预过滤器使用，一般是设置在空调箱内。

单向流400~600次/h。

冷量指标 （W/m 2 ）

一般降温150~200 W/m 2 一般恒温200~250 W/m 2

单向流800~1500 W/m 2 非单向流350~700 W/m 2

层流洁净室的送风量一般按室内断面风速确定：

100 级垂直层流洁净室断面风速不小于0.25m/s；水平层流洁净室断面风速不小于0.35 m/s。

乱流洁净室一般按换气次数估算：

1000 级洁净室不小于50次/h；

10000 级洁净室不小于25次/h；

100000 级洁净室不小于15次/h。

万级换气次数≥25次/小时（一般取27-28）；十万级换气次数≥15次/小时（一般17-18）。

但是不能盲目按照换气次数进行设计风量，要考虑房间及工艺余热、余湿。否则刚开始风量也许能满足温湿度要求，系统运行一段时间后就不会效果那么好了。

新风量的计算应取以下风量中最大值

1. 乱流洁净室总送风量的10～30%（1000级10%；10000级20%；100000级30%）；

层流洁净室总风量的2～4%（100级垂直层流2%；100级水平层流4%）。

2. 补偿室内排风和保持室内正压所需新风量。

3. 保证室内每人新风量不小于40m ³ /h。

净化空气调节系统，根据室内噪声级的要求，风管内风速宜按下列规定选用：

一、总风管为6--10米／秒；

二、无送、回风口的文风管为6～8米／秒；

三、有送、回风口的文风管为3～6米／秒。

人员净化用室，宜包括雨具存放间、管理室、换鞋室、存外衣室、盥洗室、洁净工作服室和空气吹淋室等。

厕所、淋浴室、休息室等生活用室以及工作服清洗间和干燥间等其他用室，可根据需要设置。

仅为100级垂直层流洁净室时，可改设气闸室。

洁净厂房的耐火等级不应低于二级。吊顶材料应为非燃烧体，其耐火极限不宜小于0.25小时。

洁净区与非洁净区和洁净区与室外相通的安全疏散门应向疏散方向开启。安全疏散门不得采用吊门、转门、侧拉门以及电控自动门。

洁净室内的密闭门宜朝空气洁净度较高的房间开启。无窗洁净室的密闭门上宜设观察窗。

当装配式洁净室时,壁板外侧设有技术夹道时，壁板与外围建筑内墙面之间净宽不宜小于600毫米。

一、满足生产工艺要求；

二、生产工艺无温、湿度要求时，洁净室温度为20～26℃，湿度小于70％；

三、人员净化用室和生活用室温度为16－28℃

洁净室正压控制：

洁净室必须维持一定的正压。不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的静压差，应不小于0.5毫米水柱；洁净区与室外的静压差，不应小于1.0毫米水柱。

洁净室维持不同的正压值所需的正压风量，宜按下式计算：

Q ＝a．∑(q．L) （5．2．2）

式中Q一维持洁净室正压值所需的正压风量（立方米／时），

a 一根据围护结构气密性确定的安全系数，可取l．l－l．2；

q 一当洁净室为某一正压值时，其围护结构单位长度缝隙的渗漏风量（立方米／时·米）；

L 一围护结构的缝隙长度（米）

单位长度缝隙的渗漏风量表：

送风、回风和排风系统的启闭应联锁。系统开启时，联锁程序应为先启动送风机，再启动回风机和排风机；系统关闭时，则联锁程序应相反。

宜设在洁净室气流的下风侧，不宜设在洁净工作区高度范围内.

余压阀气流组织和送风量表

注：垂直层流洁净室采用相对两侧墙下部均匀布置回风口方式，仅适用于两对侧侧墙间距不大于5米。

层流洁净室内不宜设置洁净工作台；乱流洁净室内可设置洁净工作台，但其位置应远离回风口。

洁净室内产生粉尘和有害气体的工艺设备，应设局部排风装置，排风罩的操作口面积应尽量缩小

总风管穿过楼板和风管穿过防火墙处，必须设置防火阀。

管材的选择，应符合下列要求：

一、纯水管、高纯水管应采用硬聚氯乙烯管、聚丙烯管或不锈钢管；

二、冷却循环给水和回水管宜采用镀锌钢管；

三、生产用水设备与管道的连接宜采用优质软管

100 级、1000级洁净室内，不宜设置地漏；如必须设置时，应采用有盖地漏，并不应设排水沟。10，000、100，000级洁净室内允许穿过排水竖管，但在竖管上不得设置检查口。

四、洁净室内一般照明灯具宜明装。如灯具嵌入顶棚暗装时，其安装缝隙应采取可靠的密封措施。

洁净室内不应采用格栅型灯具。

风管外径及对应壁厚一览表：

高效过滤器规格一览表：

型号	特征尺寸 H     ×W×D（mm）	额定风量Q（m 3 /h）	Q/     （H×W×D） （h -1 ）	初阻力 （Pa）
GB-01	484X484X220	1000	18182	A     类≤190 B     类≤220
GB-02	484X484X180	800	17778
GB-03	630X630X220	1500	17179
GB-04	630X630X180	1200	16797
GB-05	630X726X220	1500	14907
GB-06	484X968X220	2000	19404
GB-07	630X945X220	2250	17179
GB-08	630X1260X220	3000	17179
GB-09	610X610X150	1000	17916
GB-10	610X915X150	1500	17916
GB-11	610X1220X150	2000	17916
GB-12	320X320X260	500	18780
GB-13	600X820X220	1850	17092

系统图中水泵的前后接口和设备连接：

从左到右依次为截止阀、放水阀、止回阀、软接头、压力表、水泵、压力表、软接头、Y型过滤器、截止阀图块 （带法兰）。