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潔凈廠房的凈化空調(diào)系統(tǒng)設計
     潔凈廠房的凈化空調(diào)系統(tǒng)作為一種特殊的空調(diào)系統(tǒng),與常規(guī)的舒適性空調(diào)系統(tǒng)相比,在能耗、壓力控制、氣流組織和空氣過濾方面,均有很大的不同。但是,在醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試過程中,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于設計時考慮不周而導致的問題。

  問題一:雙風機系統(tǒng)風壓設計不準確

  由于醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的特殊性,凈化空調(diào)系統(tǒng)的送、回風管道比較復雜,而且管路較長,因此局部阻力及沿程阻力較大。為避免因采用一臺高風壓風機在系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生較大的噪聲和振動,往往選擇雙風機系統(tǒng)。但是,在采用雙風機的凈化空調(diào)系統(tǒng)中,往往所選擇的風機風壓偏大,造成能源的嚴重浪費。例如在煙臺某制藥廠的凈化空調(diào)系統(tǒng)中,其中兩個凈化空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機組采用了雙風機配置,設計送風量分別為13785立方米/小時和7725立方米/小時。在各系統(tǒng)總送風管、回風管和高效過濾器調(diào)節(jié)閥全開的狀態(tài)下,各高效送風口實測風量之和分別為20298立方米/小時、12495立方米/小時,分別比設計風量大47%和62%;對于設計送風量為13785立方米/小時的空調(diào)機組,如果只開送風機而不開回風機,則各高效送風口實測風量之和為13141立方米/小時,僅僅比設計風量少5%。

  造成這種現(xiàn)象的原因在于風機的全壓遠遠大于克服系統(tǒng)的阻力所需要的壓力,使風機的工作點發(fā)生偏移。為了使空調(diào)系統(tǒng)回到正常的工作狀態(tài),必須人為地增加系統(tǒng)阻力,但這樣會造成系統(tǒng)運行能耗增加。

 凈化空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)阻力主要由風管的沿程及局部阻力、系統(tǒng)末端高效空氣過濾器的阻力,以及空調(diào)機組本身的阻力(包括機組內(nèi)盤管,初效、中效空氣過濾器及箱體的阻力)構成。造成風機風壓偏大的原因,是設計者對系統(tǒng)阻力計算不準確。設計者在選擇風機風壓時,一方面應根據(jù)所計算的系統(tǒng)沿程及局部阻力進行估算,同時,對于克服空調(diào)機組自身的阻力部分,應由設備制造商根據(jù)設計條件進行考慮。這樣才能避免余量過大,使系統(tǒng)在合理、節(jié)能的狀態(tài)下運行。

問題二:雙風機系統(tǒng)送回風機配置不當

  制藥廠的雙風機凈化空調(diào)系統(tǒng)不僅可以通過電動調(diào)節(jié)閥(調(diào)節(jié)排風量或回風量)來維持房間的壓差,而且可通過開啟電動閥、關閉電動閥使回風機起到排風機的作用,滿足醫(yī)藥潔凈廠房消毒排風的要求。但在調(diào)試中,應處于負壓進風狀態(tài)的新風段有時會出現(xiàn)正壓排風現(xiàn)象。究其原因,出在回風機與送風機的風壓配置上。在設計中對回風機的全壓選擇不合理,使回風機在實際運行時,機組內(nèi)的風壓零點不是在排風段和新風段的交接面上,而是向前偏移,導致應處于送風機負壓內(nèi)的新風口仍處于回風機的正壓中,使系統(tǒng)無法正常運行。

  針對上述情況,在凈化空調(diào)系統(tǒng)采用雙風機方式時,除了應進行系統(tǒng)阻力的計算外,還應根據(jù)系統(tǒng)的風壓零點位置來確定回風機與送風機的全壓,選擇合適的風機;或采用送風機段和回風機段脫開布置,對新、回、排風閥門在機外連接的方式。

  問題三:人凈區(qū)壓差梯度設計不合理

  目前對于作為潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)或不同潔凈級別潔凈區(qū)之間的過渡區(qū)的人凈區(qū)域,還沒有形成一個規(guī)范化的設計定論。在該區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試過程中,經(jīng)常會遇到人凈區(qū)內(nèi)的緩沖間及更衣間之間壓差過大或無法調(diào)出壓差的問題。
 對于人凈區(qū)內(nèi)的緩沖間及更衣間之間的壓差以及正壓氣流流向問題,可參考的資料很少。一些設計數(shù)據(jù)資料提出,其正壓氣流只允許由高級別的潔凈區(qū)域流向低級別的潔凈區(qū)域或非潔凈區(qū)。人凈區(qū)內(nèi)各個功能房間應順人凈路線進入方向保持正壓。例如,人凈路線為:換鞋→一更→二更→緩沖→潔凈區(qū),則壓差也應順其逐步升高。根據(jù)實踐經(jīng)驗,一般相鄰房間的壓差維持在5帕左右??紤]到不同的潔凈級別,10000級潔凈區(qū)的人凈區(qū)域的壓差保持在15帕~20帕之間,10萬及30萬級潔凈區(qū)的人凈區(qū)域的壓差保持在10帕~15帕之間。這種壓差梯度不僅能保持人凈區(qū)的潔凈度,而且對于保持潔凈區(qū)內(nèi)的潔凈度起到了有效的隔離作用。

問題四:人凈區(qū)風口布置不正確

  兩個房間之間的壓差建立在氣流流向的基礎之上,兩個房間之間沒有氣流流動,就不可能有壓差存在,同時,壓差與氣流流動的速度成正比??照{(diào)系統(tǒng)存在的壓差問題是由氣流流向造成的,而氣流流向主要是由于風口布置不當造成。

  如在山東某制藥廠的人凈區(qū)工程設計中,由于設計人員沒有充分考慮人凈區(qū)的壓差梯度,而且各房間的回風均是通過開在墻壁上的回風格珊流入到潔凈走廊,使?jié)崈糇呃认鄬θ藘魠^(qū)處于負壓。這樣的設計實際是沒有正確理解人凈區(qū)的壓差梯度及正壓氣流流向的要求。后來,設計人員在現(xiàn)場條件許可的情況下,對該系統(tǒng)進行了整改。即在人凈區(qū)的第一個緩沖間內(nèi)設置回風口,使該緩沖間處于人凈區(qū)壓差梯度的最低點,同時將更衣室墻上的回風口均改為帶調(diào)節(jié)閥的百葉風口,從而能夠調(diào)節(jié)回風風速。經(jīng)過這樣的整改后,各房間內(nèi)的壓差和正壓氣流流向均能滿足要求。

  又如在東北某制藥廠中,由于設計人員只在二更間設置一隔墻回風豎井,雖然可以保證緩沖一更間對二更間的壓差梯度,但不能滿足二更間對一更間的壓差梯度要求,因此應在二更間增設送風口,并在一更間設置回風口。這樣才能滿足人凈區(qū)的壓差梯度和正壓氣流流向的要求。

  另外,在有的設計中,不同潔凈級別的區(qū)域共用回風隔墻,而且在回風隔墻內(nèi)不設置回風管,回風口直接安裝在隔墻上。往往人凈區(qū)的回風口和比其高一級甚至高兩級的潔凈生產(chǎn)區(qū)的回風口被安裝在同一回風隔墻上,由于壓差梯度的原因,導致人凈區(qū)的回風口無法回風,反而有正壓風通過回風口進入人凈區(qū)。如在東北某藥廠的設計中(該廠房人凈區(qū)除男、女一更間以及換鞋間是10萬級潔凈區(qū)外,其余的潔凈區(qū)域的潔凈度均為萬級)發(fā)現(xiàn)存在三個主要問題:

一是換鞋間回風口無法回風,并有正壓風從風口進入室內(nèi),結(jié)果導致?lián)Q鞋間的空氣流入男、女一更間,無法達到原設計所設想的壓差梯度;

二是男淋浴間設置排風而女淋浴間未設置排風,導致壓力流向變?yōu)閺呐茉¢g→女無菌外衣間→男無菌內(nèi)衣間;

三是由于男無菌內(nèi)衣間設置了回風口,而緩沖間與男無菌內(nèi)衣間門上開設百葉窗口,本身設計的壓力流向存在一定的問題,同時,由于各回風墻互相連通,回風口又設置成無法調(diào)節(jié)的固定百葉,即使回風管與回風墻連接處設置了調(diào)節(jié)閥,也無法調(diào)節(jié),給現(xiàn)場的調(diào)試帶來了極大的困難。

  對于上述問題,在設計中,與各回風口相連的回風墻應分別獨立,而不應互相連通;各回風口均應設置調(diào)節(jié)閥,不宜采用固定百葉;除準潔凈區(qū)外,潔凈區(qū)房間不宜采用門上開百葉的方式,宜采用單獨的回風道方式回風;除特殊情況外,準潔凈區(qū)的壓力方向應始終保持與人凈路線方向相反。

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