医药工业洁净厂房净化空调系统设计问题探讨

Discussion about Problems of Air Cleaning and Conditioning System Design in Pharm aceutical Cleanroom

中国石化集团上海工程有限公司(原上海医药工业设计院) 初春玲 刘 琳
By Chu chun ling and LiU Li

摘 要

    针对在工程调试过程中遇到的设计问题，结合自己的工作经验对存在的问题进行了分析，并提出了自己的看法和建议。

Abstract：

    Some problems of air cleaning and conditioning system design are presented and analyzed respectively from the adjustment and commissioning aspect．At the same time some proposals of improve—ment are given．

关键词

净化空调系统 风机的风压 气流流向 压差 风口布置

Keywords

Air cleaning and conditioning system Air pressure of fan Air flow direction Pressure difference Inlet & outlet plan

1、双风机系统的问题
2、人净区设计常见问题
3、参考文献
4、相关阅读

正文：

   医药工业洁净厂房的净化空调系统作为一种特殊的空凋系统，与常规的舒适性空凋系统相比，能耗，还是压力控制、气流组织和空气过滤方面，与常规的舒适性空凋，关于洁净室空调系统的设计已有专门的论著出版。本文探讨在医药工业洁净厂房的净化空凋系统调试过程中经常出现的因设计考虑不周而存在的几个问题。

1、双风机系统的问题

    由于医药工业洁净厂房的特殊性，净化空调系统的送、回风管道比较复杂，而且管路较长，因此局部阻力及沿程阻力较大。为避免因采用一台高风压风机，在系统运行过程中产生较大的噪声和振动，设计往往选择双风机系统，以降低噪声和振动。

1.1 设计时余量大，浪费能源

    笔者在调试采用双风机的净化空凋系统的过程中发现，设计所选择的风机风压往往偏大，造成能源的严重浪费是一普遍的现象。例如在烟台某制药厂净化车间的净化空凋系统的调试过程中，其中的两个净化空调系统的空凋机组采用了双风机配置，设计送风量分别为13785m³/h和7725m³/h，在各系统总送风管、回风管和高效过滤器调节阀全开的状态下，各高效送风口实测风量(采用(BALOMETER 风罩测量) 之和为20298m³/h、12495m³/h，分别比设计风量大47%和62% ；对于设计送风量为l3785m³/h的空调机组，如果只开送风机而不开回风机，则各高效送风口实测风量之和为13141m³/h，仅仅比设计风量少5%。造成这种现象的原因，在于风机的全压远远大于克服系统的阻力所需要的压力，使风机的工作点发生偏移，出现风量增大的结果。为了使空调系统回到正常的工作状态，必须人为的增加系统阻力，造成系统运行能耗增加。净化空调系统的系统阻力主要由风管的沿程及局部阻力、系统末端高效空气过滤器的阻力、以及空调机组本身的阻力(包括机组内盘管、初效、中效空气过滤器及箱体的阻力)构成。造成风机风压偏大的原因，是设计者对系统阻力没有进行计算，而估算又偏于保守。笔者认为，在设计净化空调系统时对系统的阻力应进行计算，根据计算结果选择风机风压，才能避免余量过大，使系统在合理、节能的状态下运行。由于在设计时对于空调机组自身的阻力无法准确计算，笔者建议在选择风机风压时，应根据所计算的系统沿程及局部阻力，选择合理的机外资用压力，对于克服空调机组自身的阻力部分应由设备制造商根据设计条件进行考虑。

1.2 双风机机组的送回风机配置不合理

图1 双风机空调机组示意图

图2 双风机空调机组工作原理图

    仍以以上工程中的双风机净化空调系统为例，作进一步的分析，其中图1是该净化空调系统采用的空调机组的组合图， 图2是该机组工作的原理图。

    该系统不仅可以通过电动调节阀(调节排风量或回风量)来维持房间的压差，而且通过开启电动阀1、2，关闭电动阀3使回风机起到排风机作用，满足医药洁净厂房消毒排风的要求。但在调试中，应处于负压进风状态的新风段出现了正压排风现象，究其原因，问题是出在回风机与送风机的风压配置上，在设计中对回风机的全压选择不合理，使回风机在实际运行时，机组内的风压零点不是在排风段和新风段的交接面上，向前偏移，导致应处于送风机负压内的新风口仍处于回风机的正压中，系统无法正常运行。

    针对上述的情况，在净化空调系统采用双风机方式时，设计时除了应进行系统阻力的计算外，还应根据系统的风压零点位置，来确定回风机与送风机的全压，选择合适的风机。或如文献[2]中指出的采用送风机段和回风机段脱开布置，用新、回、排风阀门在机外连接的方式。

2、人净区设计常见问题

    人净区域作为洁净区和非洁净区或不同洁净级别洁净区之间的过渡区，在医药工业洁净厂房的设计过程中，设计人员经常就人净区域设计定位进行探讨，但至今没有形成一个规范化的确定。在《洁净厂房设计规范》GB50073-2001第4.3.5条中也只规定了“洁净工作服更衣室的空气洁净度等级宜低于相邻洁净区空气洁净度等级1～2级设置。”要求，笔者认为有必要就医药工业洁净厂房的人净区域设计中存在的问题加以分析。以利于今后工程质量的提高。

2.1 压差问题

    在现场空调系统的调试过程中，经常遇到人净区内的缓冲及更衣间之间压差过大或无法调出压差的问题。对于人净区内的缓冲及更衣间之间的压差以及正压气流流向问题， 几乎没有资料加以说明。文献[3]中也只对不同洁净度级别或洁净室与室外的压差值给出了建议值，见表1。

表1 建议采用的压差表(单位：Pa)

    通过此表，明显地看到，其正压气流只允许由高级别的洁净区域流向低级别的洁净区域或非洁净区。设置在不同洁净度级别区域或洁净区与非洁净区之间的人净区域，根据上述要求，人净区内各个功能房间应顺人净路线进入方向保持正压。例如，人净路线为：换鞋→一更→二更→缓冲→洁净区，则压差也应顺其逐步升高。根据笔者调试的多个工程的实际情况，一般相邻房间的压差维持在5Pa左右。考虑到不同的洁净级别10，000级洁净区的人净区域的压差保持在15Pa-20Pa之间，100，000及300，000级洁净区的人净区域的压差保持在10Pa～15Pa之间。这样的压差梯度是完全可以达到的。在上述的压差梯度下，不仅能保持人净区的洁净度，而且对于保持洁净区内的洁净度起到了有效的隔离作用。

2.2 气流流向问题

    两个房间之间的压差是建立在气流流向的基础上，两个房间之间没有气流流动，就不可能有压差存在，同时压差与气流流动的速度是成正比的关系。在现场空调系统的调试过程中，存在的压差问题是由气流流向造成的，而气流流向主要是由于风口布置不当造成的。以下就某些工程实例作进一步的分析。

图3 洁净室人净区设计实例

图4 洁净室人净区设计实例—整改图

    (1)图3是山东某制药药厂的人净区工程设计，在设计中，没有考虑人净区的压差梯度，而且各房间的回风均是通过开在墙壁上回风格珊流入到洁净走廊，使洁净走廊相对人净区处于负压。这样的设计实际是没有正确理解人净区的压差梯度及正压气流流向的要求。为此，在现场条件许可的情况下，对该系统进行了整改，整改后如图4所示。在人净区的第一个缓冲内设置回风口，使该缓冲处于人净区压差梯度的最低点，同时更衣室墙上的回风口均改为带调节阀的百叶风口，能够调节回风风速。经过这样整改后，各房间内的压差和正压气流流均能满足要求。

图5 实例二送风口布置图

图6 实例二回风口布置图

    (2)在东北某制药厂净化空调系统调试时，也发现类似的问题，如图5，6所示。图5是送风口平面布置示意图， 图6是回风口平面布置示意图， 由于只在二更设置一隔墙回风竖井，虽然可以保证缓冲1对二更的压差梯度，但不能满足二更对一更的压差梯度要求，因此笔者建议在二更增设送风口，并在一更设置回风口。这样才能满足人净区的压差梯度和正压气流流向的要求。

    (3)在医药洁净厂房的调试过程中，笔者还发现，不同洁净级别的区域共用回风隔墙，而且在回风隔墙内不设置回风管， 回风口直接安装在隔墙上。往往人净区的回风口和比其高一级，甚至高两级的洁净生产区的回风口安装在同一回风隔墙上，由于压差梯度的原因，导致人净区的回风口无法回复，反而有正压风通过回风口进入人洁净区。图7、8是东北某药厂实例。图中阴影部分表示共用的网风墙；设计中除男、女一更以及换鞋是十万级洁净区外，其余的洁净区域的洁净度均为一万级。

调试中发现：

    （a）换鞋间回风口H-9无法回风，并有正压风从风口进入室内；结果导致换鞋间的空气流入男、女一更；无法达到原设计所想的压差梯度；

    （b）男淋浴间设置排风而女淋浴间未设置排风，导致压力流向变为从女淋浴到无菌外衣到男无菌内衣；

    （c）男女淋浴设计为一万级，而男女一更为十万级，实际中很难保证两不同级别直接规范所要求的压力值，甚至出现倒灌现象；

    （d）由于男无菌内衣间设置回风口H-4，而缓冲间与男无菌内衣门上开设门百叶，本身设计的压力流向存在一定的问题。同时，由于各回风墙互相连通，回风口又设置成无法调节的固定百叶，即使回风管与回风墙连接处设置了调节阀，也无法调节，给现场的调节带来了极大的困难。

    （4）综上所诉，笔者建议：

    （a）各回风口相连的回风墙应分别独立，而不相互连通；
    （b）各回风口均应设置条件阀，不主张采用固定百叶；
    （c）除准洁净区外，洁净区房间不主张采用门上开百叶的方式，建议采用单独的回风道方式回风；
    （d）除特殊情况外，准洁净区的压力方向始终应保持与人净路线方向相反。

参考文献

1 许钟麟，编著，洁净室设计.北京；地震出版社，1994.
2 张家平，高洪澜.当前组合式空调机组的质量问题和改进建议.暖通空调，1998,28（5）；37-39.
3 许钟麟，空气洁净技术原理.上海；同济大学出版社，1998

初春玲，女，工学硕士，工程师 上海医药工业设计院
收稿日期：2004-7-28

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