洁净室设计中的几点分析

提要:本文简单地分析了高效空气过滤器流量—阻力特性，并用实例阐述了作者对高效空气过滤器选型中的一些经验。同时对洁净室系统送风量的计算提出了自己的经验算法。作者观点仅供参考。
关键词:洁净室、高效过滤器、送风量
Several Analysis In Cleanroom Design
ABSTRACT This article simply analyses flux-resistance′character of HEPA filter, and discusses some experience of HEPA filter′choice through existing example. At the same time it puts forward experiential arithmetic about air supply volume in a cleanroom system. Keep author′opinion only for reference.
KEYWORD Clean room、HEPA filter、Air supply volume
1 引言：
《洁净厂房设计规范》GB50073—2001中指出“空气过滤器的处理风量应小于或等于额定风量。设置在同一洁净区内的高效（亚高效、超高效）空气过滤器的阻力、效率宜接近”。并同时指出“洁净室的送风量，应取下列三项中的最大值：1.1为保证空气洁净度等级的送风量。1.2根据热、湿负荷计算确定的送风量。1.3向洁净室内供给的新鲜空气量。”由此可见，在空调系统中过滤器的选择和送风量（换气次数）的计算具有重要意义。
在实际的设计过程中，过滤器的选择一般都要考虑到过滤器的投资和使用寿命的问题，设计人员选择过滤器的实际风量均小于它本身的额定风量，具体方法是按照某一过滤器额定风量比例（如60%）来选择某一型号的过滤器，认为只要是小于额定风量，它们之间的阻力不平衡可以通过安装调节阀来实现，因此未能校核过滤器的阻力，从而未能使同一洁净区内的高效空气过滤器的阻力达到接近，给风量调节带来麻烦，并且对过滤器的使用寿命造成影响。而一般情况下认为洁净室的等级换气次数均大于热、湿负荷计算来确定的送风量（普通空调露点送风换气次数为8~10次/h），洁净室送风量的选择一般是按照洁净度的级别，根据洁净室保证不同级别选用不同的换气次数，而不校核热、湿负荷计算来确定的送风量，这样的计算存在的问题在于，一个净化空调系统只能有一个送风状态点，当不同级别洁净室（如万级和十万级甚至千级洁净室在一个系统时）或室内负荷相差较大的房间在一个系统（如更衣间和主要的操作间之间的房间冷负荷相差几倍甚至十几倍）时，无法确定一个正确的送风状态点，造成有的房间冷，而有的房间热。
2 高效过滤器的选择计算：
由于洁净室的特性不同，高效过滤器的选择首先要按照洁净室的级别、无菌程度、温湿度、耐火程度、防腐等不同要求来确定。如100级以下选择A类或B类，100级以上则需要选择C类过滤器；高温高湿条件下宜选用金属分隔板和金属框架的过滤器；有防腐要求的宜选用塑料分隔板和塑料框架的过滤器；有防火要求的，过滤器所有材料应为不燃性等等。本文不考虑这些问题，仅仅考虑影响常规高效过滤器（以过滤≥0.5μm为主）的选择中风量和阻力问题。
实践中常规过滤器就是指高效空气过滤器标准中规定的A类和B类，它们是洁净厂房设计中最常用的高效过滤器，一般低于或等于10万级可以选A类；1万~100级可以选B类。凡是常规高效过滤器，对于≥0.5μm微粒的效率可按照5个“9”即0.9999计算。
首先要明确一下高效过滤器通过的风量与其阻力的关系，实验证明高效过滤器的阻力与流量是非直线关系，但在‘一般比额定风量大得不多时，阻力和通过风量的关系如近似看成直线关系，误差也不大’。表1是北京同创过滤器厂生产的高效过滤器规格表，图1是该厂生产的高效过滤器阻力特性曲线,由图1可以看出不同特征尺寸的过滤器其阻力的特性曲线是不同的，我们可以根据所选的过滤器的型号查它的相应阻力特性曲线得到它的阻力,为了方便选择我们把图1中的曲线处理一下，用每一个型号的曲线的横坐标风量去除以高效过滤器的特征尺寸（即高效过滤器的体积V=H×W×D），然后重新进行拟和成图2中的曲线，从图中可以看出两条曲线有重合的趋势，只要特征尺寸选择得当（可以考虑一下不同型号过滤器结构阻力，因为过滤器的真正过滤面积要小于过滤器的截面积，存在一个有效面积比，而且小型号的过滤器有效面积比较大，而大型号的小），两条曲线将更加逼近，两个拟和方程的相对应系数也相差不大。而且我们所需要的是额定风量 附近的曲线（图2中＜20000附近的曲线，即相当于额定风量以下的风量），对于我们工程选择来讲，这样的差距是可以忽略不计的。从表1中也可以看出，在相同初阻力下，每种型号过滤器的Q/（H×W×D）