潔凈室的壓差控制方法及控制要求

2019-09-09 10:17 昆山清陽凈化系統工程有限公司

1．引言
潔凈室是指懸浮粒子濃度受控的房間。對于潔凈室而言，維持其潔凈度級別至關重要，是進行潔凈室內相關生產活動的必需條件。一般來說，潔凈室的設計、建造和運行都要盡量減少周圍環境對潔凈室內部空間的干擾和影響，而壓差控制是維持潔凈室潔凈度等級、減少外部污染、防止交叉污染的最重要、最有效的手段。潔凈室靜壓差具有如下作用：
（1）潔凈室門窗關閉時， 防止周圍環境的污染由門窗縫隙滲入潔凈室內。
（2）潔凈室門窗開啟時， 保證足夠的氣流速度，盡量減少門窗開啟和人員進入瞬時進入潔凈室的氣流，保證氣流方向，以便把進入的污染減小到最低程度。
當潔凈室內工藝生產或活動使得室內空氣內含高危險性的物質，如青霉素等高致敏性藥物、高傳染性高危險的病毒、細菌等，潔凈室壓差需保持相對負壓。國內外標準、規范對于潔凈室的對外壓差做了規定，或者給出了壓差控制的要求和指南。
本文將討論潔凈室壓差控制的要求，并對潔凈室壓差控制的方法進行探討。
潔凈室壓差的建立
潔凈室的測試和檢測是建設施工單位依據設計單位設計施工圖紙，在所有通風和空調設計安裝到位后，對一些項目進行的分項分別測試和測定，主要有風量調試和壓差調試，潔凈度測試，潔凈室室內溫、濕度的測定。
（1）風量調試：根據設計施工圖紙設計計算的送、回管路；設計風量的大小，確定各管路送回風閥門的開啟狀態，以及各支路風量大小來測試。
（2）潔凈度測試：分為空態條件下測試、靜態條件下測試、動態條件下測試，分別測試潔凈室內粉塵的含量。
空態條件下測試是指系統（潔凈室）已處于正常運行狀態，但工藝設備、生產人員還未進入情況下測試的。
靜態條件下測試是指系統（潔凈室）已處于正常運行狀態，工藝設備已經安裝完成但未運行，室內沒有生產人員的情況下進行測試的。
動態條件下測試是指系統（潔凈室）已處于正常運行狀態，工藝設備、生產人員都已工作的情況下進行測試的。
建設施工單位由分別根據以上的測試結果，對在不同的生產環境條件下對粉塵含量濃度測試，以達到建設設計者和建設單位所要求的潔凈度等級，保證這個粉塵濃度始終低于這個數值，合格交付建設單位使用。

（3）壓差調試：為防止外部污染物進入潔凈室而使室內潔凈度增高，要求室內壓力保持高于外部壓力也就是說在潔凈室內要求不同潔凈度房間必須保持一定壓力梯度，這樣可在室內維持一定的壓差下有效避免潔凈室被鄰室污染或污染鄰室。壓差調試的過程為保證潔凈室換氣次數及設備排風和除塵效果，盡量不改變送風量及設備排風機和除塵風機的風量。主要通過調節回風量和系統排風量進行壓差調整。《潔凈室設計規范》明確說明潔凈室室內壓力保持高于外部壓力，則稱為正壓潔凈室，反之稱為負壓潔凈室。正壓與負壓是相對而言，一個潔凈室對大氣而言是正壓潔凈室，但對另外一個房間而言可能是負壓潔凈室。并規定不同等級的潔凈室以及潔凈區與非潔凈區之間的壓差不小于5Pa，潔凈區與室外的壓差不小于10Pa.
人凈區內各功能房間應順人凈路線為：非潔凈走廊、換鞋、一次更衣室、二次更衣室、緩沖間、潔凈內走廊。
潔凈室內走廊與非潔凈區至少維持30Pa正壓壓差。
這種壓差建立基本原理是送風量大于回風量、排風量、滲漏風量來維持正壓。通過潔凈室的送入風量與排風量+壓差風量（余風量）之間達到平衡便建立壓差。
對全新風空氣系統：新風量=排風量+壓差風量
對循環空氣系統：新風量+回風量=回風量+排風量+壓差風量
歸根到底潔凈室壓差，即新風量=排風量+壓差風量，它們之間平衡關系建立。
總之，設計、施工和調試是保證凈化系統正常運行的三個重要環節，通過調試我們可以對系統運行中出現的問題有所了解，從而可以完善設計方案，規范施工操作，避免以上問題的出現。調試工作是保證潔凈室室內壓差和潔凈度是否達標的重要和必要環節。系統正常運行則屬于正常的使用生產環節。
2．潔凈室壓差控制方法的選擇及討論
當前，潔凈室常用的壓差控制方法基本是兩類。一類是所謂的靜態控制，即定風量控制，另一類是所謂的動態控制，
2.1 風量控制原理
空調系統通過對系統內各區域的送風﹑回風及排風風量的合理設計和調節來達到各個不同潔凈級別之間以及室內外壓差要求。
潔凈室的送入風量與排出風量+壓差風量（余風量）之間達到平衡便建立壓差，這里的排出風量包括：需排往室外的排風量及回風量。
對直流系統是，新風量=排風量+壓差風量
對循環系統是，新風量+回風量=回風量+排風量+壓差風量
所以歸根到底，壓差的實質是：新風量=排風量+壓差風量
因此，潔凈室壓差建立的調整，都應體現新風量與排風量+壓差風量之間的平衡：
（1）對直流系統，送入一定的風量，調節排風量至壓差值的建立；
（2）對循環系統，送入一定的風量，一般可按要求調整排風量，然后調節回風量，建立壓差值；
（3）當某些潔凈室無單獨排風量，則調節回風量至壓差值的建立。潔凈室送入風量要求一定，因此不能作為控制的變量。通過合理的設計以及調試，可以達到設計要求的壓差值。
2.2 控制方式
定風量控制有以下二種系統：
（1）手動控制
人工調整好壓差值后，鎖定送、回、排送風閥，當系統阻力變化時需再重新調整之。系統簡單，操作維護方便。常多用于制約廠有關潔凈室。
其HVAC系統的送、回風機（單風機或雙風機），都可不設自動風量調節裝置。當然若設自動風量調節（如，以送風總管上的靜壓一定控制單風機或送、回風機的出口調節閥） ，會使潔凈室壓差可能更穩定些，但一般都不設自動風量調節。
（2）定風量閥控制
基本的是在潔凈室的送風管、回風管及排風管上各設定風量閥，亦有只在送風管、排風管上設置，而回風管上不設，當然以前者為好，但投資更大些。
定風量閥為以彈簧及閥體等組成的機械，能對風管內靜壓力的變化由彈簧帶動閥體位移進行補償，使風量維持一定，它對HUAC系統的阻力變化時能自動維持送入風量一定（定風量閥的作用阻力范圍，有的為105~750pa ，有的可為 20~1000pa），且風量控制較準確。因此，送、回風機都無需另設自動風量調節措施，目前在隔離病房、手術室、實驗室等用得較多。
2.3定風量控制方式的節能措施
（1）為節能定風量閥可以采用雙穩態的，即潔凈室在工作時采用額定風量運行，在不工作時，采用低風量運行以節能，風機可采用雙速或變頻變速風機。雙穩態的設定可以是人工（值班者）設定，亦可以是燈光等作控制。目前，常在手術室及某些實驗室中采用。
（2）為節能，當前某些制藥廠亦有采用回風與局部排風相聯銷（一開一關）以維持室內壓差。如室內通風柜或設備的局部排風不工作時，排風閥關閉，此時聯動回風閥開啟，以同等的風量進行聯鎖倒換，以保持室內壓差。此時，送、回風機應采用雙風機，回風風機并是變速的，排風機亦宜是變速的，都可以以各自風管的靜壓來控制風機的轉速。
2.4定風量控制方式對門的開、 閉的適應性問題
前面已經提到定風量控制方式是不能避免門開、閉時的反向氣流問題。目前有的手術室有采用門的啟、閉與排風機聯鎖，以期維持低壓差而不出現反向流。應注意的是：若潔凈室的排風量本身≥門開啟時維持壓差的風量時，其效果是肯定的，否則就難不出現反向流，尤其是當門開啟間稍長時。
另外，目前手術室不少是采用定風量閥的壓差控制方式，它是主要基于手術室手術臺上方為集中均流送風，能較好防止周邊區污染物的進入，且周邊區的微生物濃度也不比潔凈走廊為好的認識。
2.2定風量控制
2.2.1特點及采用要求
其特點是：在潔凈室門關閉情況下，使送風（新風 * 回風） + 回風 * 排風 * 壓差風量，建立壓差值；除壓差風量外，其余各風量都維持一定。
定風量控制方式不能解決工藝排風量的變化及門的啟、閉對壓差的干擾，即在這些
情況下要出現反向流。因此其采用的前提是：
（1）排風量要求一定，或至少一段時期內是一定的，以后變化時重新調整之；
（2）圍護結構及門要求氣密性好；
（3）采用緩沖室或氣閘，必要時增加其換氣次數，使氣閘較快恢復并保持其要求的潔凈度；或雖無緩沖室等的相鄰空間即使出現反向流時，對加工或處理對象不會出現明顯的影響。