空调分类：

舒适空调—以温度为主要控制对象，满足人的舒适度要求；

精密空调—以温度和相对湿度为主要控制对象，满足工业生产要求（恒温恒湿）；

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。

单向流洁净室：

1）气流通过洁净区整个断面；

2）断面风速均匀稳定；

3）流线单一、大致平行；

4）受控气流。

—靠送风气流“活塞”般的挤压作用，推动室内脏空气迅速排出室外，达到净化目的。

—高效过滤器满布率＞80%。

非单向流洁净室：

1）气流速度不均匀；

2）气流具有多方向（回流、漩涡）；

3）受控气流；

—依靠送风气流不断混合稀释室内空气，把室内粒子逐渐排除去，直至达到平衡。

—保证足够的换气次数，合理气流组织。

混合流洁净室：

1）单向流和非单向流同时存在；

2）两种气流互不干扰（独立）；

3）受控气流

—局部区域单向流保护

—背景是非单向流状态

GB50073-2013《洁净厂房设计规范》空气洁净度等级要求：

3.0.1??洁净室及洁净区内空气中悬浮粒子空气洁净度等级应符合下列规定：

1?洁净室及洁净区空气洁净度整数等级应按表3.0.1确定。

表3.0.1?洁净室及洁净区空气洁净度整数等级

注：按不同的测量方法，各等级水平的浓度数据的 有效数字 不应超过3位。

EU WHO 中国 GMP     洁净度级别	最大允许悬浮粒子浓度限值(pc/m 3 )
	静态		动态
	≥0.5μm	≥5.0μm	≥0.5μm	≥5.0μm
A级	3520	20	3520	20
B级	3520	29	352000	2900
C级	352000	2900	3520000	29000
D级	3520000	29000	不作规定	不作规定

GMP 洁净区微生物监测的动态标准

级别	浮游菌     cfu/m 3	沉降菌     cfu/4h	表面微生物
			接触碟     cfu/碟	5指手套cfu/手套
A	＜1	＜1	＜1	＜1
B	10	5	5	5
C	100	50	25
D	200	100	50

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。

20~24℃	45~60%（A、B、C级）
18~26℃	45~65%（D级以及以下）

换气次数和截面风速—保证洁净度的重要因素。

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）

区域	洁净厂房设计规范	医药洁净厂房设计规范
洁净室对室外	≥10	≥10
洁净区域非洁净区	≥5	≥10
不同级别洁净室之间	≥5	≥10
相同级别洁净室之间*	—	＞0**

*：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：

单向流洁净室	＜65dB(A)	空态
混合流洁净室	＜65dB(A)	空态
非单向流洁净室	＜60dB(A)	空态

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）

	一般空调	净化空调
空气过滤	无或粗效（中效）过滤	粗效、中效（高中效）、高效三（四）级过滤
温、湿度控制精度	无明确控制要求	控制精度：DB—±2℃     RH—  5~10%
新风量	满足人员卫生要求	工艺设备排风、房间正压、人员新风
空气处理	最大送风温差	送风温差较小（再热、加湿）
送风量	无换气次数要求	有换气次数要求（≥15ACH）风量较大
房间压差要求	无明确要求	有压差要求（正压差、负压差）

单向流洁净室（ISO5  A级）设计方案：

1、隔离器（Isolator）及隔离装置（RABS）

主动型—（开式、闭式）：工艺设备自带单向流循环系统。

隔离器装置（RABS）：

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。

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；

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 空气净化单元循环

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空气自循环系统

有两种方式：

—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。

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）

洁净度级别	换气次数
ISO级	次/时
6	50~60
7	15~25
8~9	10~15

国际标准ISO14644-4对微电子行业洁净室，推荐换气次数（动态）

洁净度级别	换气次数
ISO级	次/时
6	70~160
7	30~70
8~9	10~20

**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×?P0.5×3600×1.25 m ³ /h

0.827—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。

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。

空调方案设计：

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≥5μm的大粒子，效率以≥2μm的粒子计算；

中效和高中效：捕获≥1μm的中等粒子，效率以≥0.5μm的粒子计算；

亚高效：捕获≥0.5μm的小粒子，效率以≥0.5μm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）

空气过滤器额定风量下阻力和效率指标（摘自GB/T14295-2019）

高效空气过滤器—高效、超高效

高效：捕获≥0.5μm的小粒子，效率以≥0.5μm的粒子计算（钠焰法）

超高效：捕获≥0.5μm的微小粒子，效率以0.1~0.3μm的粒子计算（扫描法）

初阻力：160~250Pa

高效空气过滤器效率要求（摘自GB/T13554-2020）

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）。    

来源：暖通南社