潔凈室回風(fēng)系統設計方式對潔凈室的影響
四川華銳凈化 2019-03-31 13:40:51 閱讀
摘要 本文從潔凈空調回風(fēng)系統設置入手,提出目前潔凈室空調設計中存在的問(wèn)題,并對其進(jìn)行分析,提出解決的方法。 關(guān)鍵詞 潔凈室;潔凈空調;回風(fēng)口;壓差
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現代工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)和現代科學(xué)實(shí)驗活動(dòng)對室內空氣潔凈度的要求越來(lái)越高,特別是微電子、生物技術(shù)、醫藥產(chǎn)品、醫療、日用化學(xué)品等,都要求有高質(zhì)量、高純度、精密化、高可靠性的室內環(huán)境,也就是都要在潔凈室中進(jìn)行。潔凈室有一定的空氣潔凈度級別、要對多個(gè)參數進(jìn)行控制(空氣潔凈度、風(fēng)量、風(fēng)速、壓力、溫度、濕度、細菌濃度等)。潔凈空調系統是實(shí)現潔凈室控制的主要手段。
潔凈空調系統與一般建筑空調系統相比有如下特點(diǎn):
1)保證生產(chǎn)工藝要求的溫濕度;
2)保證空氣的凈化和除菌;
3)控制各區域的氣流和風(fēng)速;
4)保證不同功能間之間合理的氣流流向和壓力分布;
5)排除有害氣體,保證室內空氣品質(zhì)。
合理的氣流流向和壓力分布對潔凈空調系統至關(guān)重要。
1 潔凈室回風(fēng)系統對氣流組織形式的影響
潔凈室按氣流組織主要有單向流、非單向流、輻流、混合流。用的最多的有單向流、非單向流和混合流(局部單向)。單向流是利用“活塞”般的擠壓作用,迅速把室內污染物排出,工作區內流線(xiàn)單向平行,沒(méi)有渦流,潔凈度高。本文主要就非單向流進(jìn)行分析,指出在潔凈室空調系統設計中存在的問(wèn)題。
目前,非單向流潔凈室氣流組織的主要形式是:高效送風(fēng)口頂送(或側上送)側下回風(fēng)。高效送風(fēng)口布置形式為吊頂均布,或是布置于受保護的工藝生產(chǎn)線(xiàn)上方,回風(fēng)口布置于側墻下方。
從一般空調來(lái)看,影響房間氣流組織及空調參數的主要因素是送風(fēng)口的布置,回風(fēng)口對房間各工況影響極小。所以,在設計潔凈空調時(shí),許多設計師也是出于這種理念,對潔凈室回風(fēng)口布置的極為隨意,找空余墻角或墻邊布置上就行,完全不考慮室內氣流流向對工藝操作面的影響,使得潔凈室失去了意義。有的設計中回風(fēng)口設于單向流潔凈工作臺旁,室內其它區域污染空氣流向潔凈工作臺,嚴重影響受保護區;有的設計回(排)風(fēng)口又遠離產(chǎn)生污染的工藝設備(如粉碎機等),是的這些工藝設備產(chǎn)生的污染空氣流到相對潔凈區域甚至全潔凈室。
《醫藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范》GB50457-2008明確指出:回風(fēng)口位置宜遠離潔凈工作臺;易產(chǎn)生污染的工藝設備附近應設排風(fēng)口;有局部排風(fēng)裝置或需排風(fēng)的工藝設備,宜布置在潔凈室下風(fēng)側。所以,在潔凈室空調設計時(shí),要同時(shí)有建筑底圖和工藝布置圖,根據工藝要求進(jìn)行設計:頂上布置高效送風(fēng)口時(shí),盡量靠近工藝設備均布。布置回風(fēng)口時(shí),根據生產(chǎn)工藝特點(diǎn),潔凈度要求高的,回風(fēng)口布置在遠離設備側;產(chǎn)塵或產(chǎn)生其它污染氣體的,回(排)風(fēng)口布置在最靠近設備處,這樣,才能保證潔凈室的潔凈度,最大限度的保證潔凈室工藝設備的安全有效使用。
潔凈室回風(fēng)口設計中存在的另一個(gè)問(wèn)題是,回風(fēng)口布置的太少,回風(fēng)速度偏大。有的潔凈室空調設計,一個(gè)潔凈區,面積很大,布置了4個(gè)高效送風(fēng)口,但回風(fēng)只有一個(gè),布置在一個(gè)墻角。這樣做,使得全室空氣流向一處,必然存在死角,潔凈空氣難以到達,使該區域塵埃粒子增多,影響潔凈度。而回風(fēng)速度大,會(huì )在回風(fēng)口附近甚至工作面高度形成較強渦流,使得塵粒擴散,同樣影響潔凈室空氣質(zhì)量,影響潔凈度。
所以,非單向流潔凈室回風(fēng)口要根據風(fēng)量布置,風(fēng)速不能過(guò)大,以不大于2m/s為宜?；仫L(fēng)口要布置于兩面(或多面)墻上,為了不增加衛生死角,一般對角布置。潔凈室寬度不大于3m時(shí),可以單側布置。
2 潔凈室回風(fēng)系統對潔凈室壓差的影響
因潔凈室造價(jià)較高,一般潔凈室面積較小,工藝人員布置完工藝設備后,給空調設計人員所留空間較小,所以潔凈室空調設計中常見(jiàn)兩相鄰潔凈室共用一回風(fēng)夾道的情況,這樣設計的后果是,相對壓力值低的潔凈室無(wú)法回風(fēng),壓力高的房間空氣壓入相對低壓力房間,正壓值不能準確調試,潔凈室內沒(méi)有有序的梯度壓力分布,污染氣體有可能污染高潔凈度房間,有可能引起交叉污染。以筆者遇到的某工程為例,見(jiàn)下圖,其中圖1為空調設計人員所設計的回風(fēng)口布置圖,圖2為工藝要求的潔凈室正壓分布圖。
由圖1可看到,原設計人員設計的回風(fēng)系統為:潔凈走廊分別和飲片粉碎、混粉共用一回風(fēng)夾道,回風(fēng)夾道兩側開(kāi)回風(fēng)口;二更分別同緩沖洗手共用回風(fēng)夾道;清潔間更是和潔凈走廊、藥材暫存三間共用同一回風(fēng)夾道。由圖2(工藝要求的壓差分布)可知,潔凈走廊與混粉、潔凈走廊與飲片粉碎、與清潔間、二更與緩沖洗手間壓力不同,這樣做有什么后果呢?
系統自調試階段就陷入麻煩,壓差調不正確,要不混粉、飲片粉碎等回不了風(fēng),要不潔凈走廊保證不了+15Pa的正壓,二更和緩沖洗手出于同一壓力。施工單位用阻塞混粉等低壓力房間的回風(fēng)口、關(guān)小其送風(fēng)口的方法終于調試壓力成功,交付使用。在使用中問(wèn)題就來(lái)了,低壓力級別房間潔凈度不達標,只能開(kāi)大送風(fēng)口閥門(mén)。后來(lái),要么房間受污染空氣漏至外潔凈走廊,污染整個(gè)區域,要么潔凈走廊風(fēng)吹進(jìn)這些低壓力房間,導致其無(wú)法回風(fēng),房間新風(fēng)量嚴重不足,嚴重影響使用,使用方只能關(guān)閉潔凈空調進(jìn)行生產(chǎn)。這樣,運行不到一年就進(jìn)行改造設計。
筆者對其回風(fēng)口做如下改造設計:
根據生產(chǎn)工藝及正壓要求,不同正壓值要求房間分設回風(fēng)柱,各在回風(fēng)口或回風(fēng)管接閥門(mén)進(jìn)行調節,回風(fēng)口設過(guò)濾網(wǎng)。另外,飲片粉碎、混粉等污染潔凈間,在靠近污染工藝設備處設排風(fēng)口,及時(shí)把產(chǎn)生的污染空氣排出潔凈室外。改造后經(jīng)調試,潔凈區與普通區壓差+10Pa,潔凈走廊與混粉等污染房間壓差+5Pa,測試正壓值和潔凈度一次通過(guò),運行近兩年也沒(méi)出現問(wèn)題。
3結論
任何靠空間密封來(lái)維持潔凈室無(wú)菌和潔凈度是無(wú)濟于事的,只有保持無(wú)菌區域內的壓力高于外界,才能防止污染物的侵入。并且潔凈區域內各不同級別的潔凈功能間需要不同的壓力控制,以確保潔凈氣流定向流動(dòng),氣流只能從潔凈區流向非潔凈區,從高一級別潔凈室流向低一級別潔凈室,從同一潔凈室潔凈度要求高的區域流向要求低的區域,只有保證在任何情況下都能維持潔凈室內有序的梯度壓力分布不變,才能真正有效的控制潔凈度。
空調設計人員要注意回風(fēng)系統對潔凈室的影響,布置回風(fēng)口時(shí):1)風(fēng)口風(fēng)速不能過(guò)大,盡可能在潔凈室對角或對側布置,同時(shí),應避免布置在潔凈度要求高的區域或設備近旁,排風(fēng)口盡量靠近污染源;2)不同正壓值潔凈室不能共用回風(fēng)夾道。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現代工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)和現代科學(xué)實(shí)驗活動(dòng)對室內空氣潔凈度的要求越來(lái)越高,特別是微電子、生物技術(shù)、醫藥產(chǎn)品、醫療、日用化學(xué)品等,都要求有高質(zhì)量、高純度、精密化、高可靠性的室內環(huán)境,也就是都要在潔凈室中進(jìn)行。潔凈室有一定的空氣潔凈度級別、要對多個(gè)參數進(jìn)行控制(空氣潔凈度、風(fēng)量、風(fēng)速、壓力、溫度、濕度、細菌濃度等)。潔凈空調系統是實(shí)現潔凈室控制的主要手段。
潔凈空調系統與一般建筑空調系統相比有如下特點(diǎn):
1)保證生產(chǎn)工藝要求的溫濕度;
2)保證空氣的凈化和除菌;
3)控制各區域的氣流和風(fēng)速;
4)保證不同功能間之間合理的氣流流向和壓力分布;
5)排除有害氣體,保證室內空氣品質(zhì)。
合理的氣流流向和壓力分布對潔凈空調系統至關(guān)重要。
1 潔凈室回風(fēng)系統對氣流組織形式的影響
潔凈室按氣流組織主要有單向流、非單向流、輻流、混合流。用的最多的有單向流、非單向流和混合流(局部單向)。單向流是利用“活塞”般的擠壓作用,迅速把室內污染物排出,工作區內流線(xiàn)單向平行,沒(méi)有渦流,潔凈度高。本文主要就非單向流進(jìn)行分析,指出在潔凈室空調系統設計中存在的問(wèn)題。
目前,非單向流潔凈室氣流組織的主要形式是:高效送風(fēng)口頂送(或側上送)側下回風(fēng)。高效送風(fēng)口布置形式為吊頂均布,或是布置于受保護的工藝生產(chǎn)線(xiàn)上方,回風(fēng)口布置于側墻下方。
從一般空調來(lái)看,影響房間氣流組織及空調參數的主要因素是送風(fēng)口的布置,回風(fēng)口對房間各工況影響極小。所以,在設計潔凈空調時(shí),許多設計師也是出于這種理念,對潔凈室回風(fēng)口布置的極為隨意,找空余墻角或墻邊布置上就行,完全不考慮室內氣流流向對工藝操作面的影響,使得潔凈室失去了意義。有的設計中回風(fēng)口設于單向流潔凈工作臺旁,室內其它區域污染空氣流向潔凈工作臺,嚴重影響受保護區;有的設計回(排)風(fēng)口又遠離產(chǎn)生污染的工藝設備(如粉碎機等),是的這些工藝設備產(chǎn)生的污染空氣流到相對潔凈區域甚至全潔凈室。
《醫藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范》GB50457-2008明確指出:回風(fēng)口位置宜遠離潔凈工作臺;易產(chǎn)生污染的工藝設備附近應設排風(fēng)口;有局部排風(fēng)裝置或需排風(fēng)的工藝設備,宜布置在潔凈室下風(fēng)側。所以,在潔凈室空調設計時(shí),要同時(shí)有建筑底圖和工藝布置圖,根據工藝要求進(jìn)行設計:頂上布置高效送風(fēng)口時(shí),盡量靠近工藝設備均布。布置回風(fēng)口時(shí),根據生產(chǎn)工藝特點(diǎn),潔凈度要求高的,回風(fēng)口布置在遠離設備側;產(chǎn)塵或產(chǎn)生其它污染氣體的,回(排)風(fēng)口布置在最靠近設備處,這樣,才能保證潔凈室的潔凈度,最大限度的保證潔凈室工藝設備的安全有效使用。
潔凈室回風(fēng)口設計中存在的另一個(gè)問(wèn)題是,回風(fēng)口布置的太少,回風(fēng)速度偏大。有的潔凈室空調設計,一個(gè)潔凈區,面積很大,布置了4個(gè)高效送風(fēng)口,但回風(fēng)只有一個(gè),布置在一個(gè)墻角。這樣做,使得全室空氣流向一處,必然存在死角,潔凈空氣難以到達,使該區域塵埃粒子增多,影響潔凈度。而回風(fēng)速度大,會(huì )在回風(fēng)口附近甚至工作面高度形成較強渦流,使得塵粒擴散,同樣影響潔凈室空氣質(zhì)量,影響潔凈度。
所以,非單向流潔凈室回風(fēng)口要根據風(fēng)量布置,風(fēng)速不能過(guò)大,以不大于2m/s為宜?；仫L(fēng)口要布置于兩面(或多面)墻上,為了不增加衛生死角,一般對角布置。潔凈室寬度不大于3m時(shí),可以單側布置。
2 潔凈室回風(fēng)系統對潔凈室壓差的影響
因潔凈室造價(jià)較高,一般潔凈室面積較小,工藝人員布置完工藝設備后,給空調設計人員所留空間較小,所以潔凈室空調設計中常見(jiàn)兩相鄰潔凈室共用一回風(fēng)夾道的情況,這樣設計的后果是,相對壓力值低的潔凈室無(wú)法回風(fēng),壓力高的房間空氣壓入相對低壓力房間,正壓值不能準確調試,潔凈室內沒(méi)有有序的梯度壓力分布,污染氣體有可能污染高潔凈度房間,有可能引起交叉污染。以筆者遇到的某工程為例,見(jiàn)下圖,其中圖1為空調設計人員所設計的回風(fēng)口布置圖,圖2為工藝要求的潔凈室正壓分布圖。
由圖1可看到,原設計人員設計的回風(fēng)系統為:潔凈走廊分別和飲片粉碎、混粉共用一回風(fēng)夾道,回風(fēng)夾道兩側開(kāi)回風(fēng)口;二更分別同緩沖洗手共用回風(fēng)夾道;清潔間更是和潔凈走廊、藥材暫存三間共用同一回風(fēng)夾道。由圖2(工藝要求的壓差分布)可知,潔凈走廊與混粉、潔凈走廊與飲片粉碎、與清潔間、二更與緩沖洗手間壓力不同,這樣做有什么后果呢?
系統自調試階段就陷入麻煩,壓差調不正確,要不混粉、飲片粉碎等回不了風(fēng),要不潔凈走廊保證不了+15Pa的正壓,二更和緩沖洗手出于同一壓力。施工單位用阻塞混粉等低壓力房間的回風(fēng)口、關(guān)小其送風(fēng)口的方法終于調試壓力成功,交付使用。在使用中問(wèn)題就來(lái)了,低壓力級別房間潔凈度不達標,只能開(kāi)大送風(fēng)口閥門(mén)。后來(lái),要么房間受污染空氣漏至外潔凈走廊,污染整個(gè)區域,要么潔凈走廊風(fēng)吹進(jìn)這些低壓力房間,導致其無(wú)法回風(fēng),房間新風(fēng)量嚴重不足,嚴重影響使用,使用方只能關(guān)閉潔凈空調進(jìn)行生產(chǎn)。這樣,運行不到一年就進(jìn)行改造設計。
筆者對其回風(fēng)口做如下改造設計:
根據生產(chǎn)工藝及正壓要求,不同正壓值要求房間分設回風(fēng)柱,各在回風(fēng)口或回風(fēng)管接閥門(mén)進(jìn)行調節,回風(fēng)口設過(guò)濾網(wǎng)。另外,飲片粉碎、混粉等污染潔凈間,在靠近污染工藝設備處設排風(fēng)口,及時(shí)把產(chǎn)生的污染空氣排出潔凈室外。改造后經(jīng)調試,潔凈區與普通區壓差+10Pa,潔凈走廊與混粉等污染房間壓差+5Pa,測試正壓值和潔凈度一次通過(guò),運行近兩年也沒(méi)出現問(wèn)題。
3結論
任何靠空間密封來(lái)維持潔凈室無(wú)菌和潔凈度是無(wú)濟于事的,只有保持無(wú)菌區域內的壓力高于外界,才能防止污染物的侵入。并且潔凈區域內各不同級別的潔凈功能間需要不同的壓力控制,以確保潔凈氣流定向流動(dòng),氣流只能從潔凈區流向非潔凈區,從高一級別潔凈室流向低一級別潔凈室,從同一潔凈室潔凈度要求高的區域流向要求低的區域,只有保證在任何情況下都能維持潔凈室內有序的梯度壓力分布不變,才能真正有效的控制潔凈度。
空調設計人員要注意回風(fēng)系統對潔凈室的影響,布置回風(fēng)口時(shí):1)風(fēng)口風(fēng)速不能過(guò)大,盡可能在潔凈室對角或對側布置,同時(shí),應避免布置在潔凈度要求高的區域或設備近旁,排風(fēng)口盡量靠近污染源;2)不同正壓值潔凈室不能共用回風(fēng)夾道。
潔凈實(shí)驗室的裝飾要求
淺談凈化工程中潔凈室等級百級、千級、萬(wàn)級、十萬(wàn)級的劃分標