隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)和現(xiàn)代科學實驗活動對室內(nèi)空氣潔凈度的要求越來越高,特別是微電子、生物技術(shù)、醫(yī)藥產(chǎn)品、醫(yī)療、日用化學品等,都要求有高質(zhì)量、高純度、精密化、高可靠性的室內(nèi)環(huán)境,也就是都要在潔凈室中進行。
潔凈室有一定的空氣潔凈度級別、要對多個參數(shù)進行控制(空氣潔凈度、風量、風速、壓力、溫度、濕度、細菌濃度等)。潔凈空調(diào)系統(tǒng)是實現(xiàn)潔凈室控制的主要手段。
潔凈空調(diào)系統(tǒng)與一般建筑空調(diào)系統(tǒng)相比有如下特點:
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(qū)域的氣流和風速;
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(nèi)空氣品質(zhì)。
合理的氣流流向和壓力分布對潔凈空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要。
(儀器應(yīng)用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮游菌采樣器、塵埃粒子計數(shù)器/激光塵埃粒子計數(shù)器/遠程粒子計數(shù)器等)
1 潔凈室回風系統(tǒng)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(nèi)污染物排出,工作區(qū)內(nèi)流線單向平行,沒有渦流,潔凈度高。本文主要就非單向流進行分析,指出在潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題。
目前,非單向流潔凈室氣流組織的主要形式是:高效送風口頂送(或側(cè)上送)側(cè)下回風。高效送風口布置形式為吊頂均布,或是布置于受保護的工藝生產(chǎn)線上方,回風口布置于側(cè)墻下方。
從一般空調(diào)來看,影響房間氣流組織及空調(diào)參數(shù)的主要因素是送風口的布置,回風口對房間各工況影響極小。所以,在設(shè)計潔凈空調(diào)時,許多設(shè)計師也是出于這種理念,對潔凈室回風口布置的極為隨意,找空余墻角或墻邊布置上就行,完全不考慮室內(nèi)氣流流向?qū)に嚥僮髅娴挠绊?使得潔凈室失去了意義。
有的設(shè)計中回風口設(shè)于單向流潔凈工作臺旁,室內(nèi)其它區(qū)域污染空氣流向潔凈工作臺,嚴重影響受保護區(qū);有的設(shè)計回(排)風口又遠離產(chǎn)生污染的工藝設(shè)備
(如粉碎機等),是的這些工藝設(shè)備產(chǎn)生的污染空氣流到相對潔凈區(qū)域甚至全潔凈室。
《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB50457-2008明確指出:回風口位置宜遠離潔凈工作臺;
易產(chǎn)生污染的工藝設(shè)備附近應(yīng)設(shè)排風口;有局部排風裝置或需排風的工藝設(shè)備,宜布置在潔凈室下風側(cè)。所以,在潔凈室空調(diào)設(shè)計時,要同時有建筑底圖和工藝布置圖,根據(jù)工藝要求進行設(shè)計:頂上布置高效送風口時,盡量靠近工藝設(shè)備均布。
布置回風口時,根據(jù)生產(chǎn)工藝特點,潔凈度要求高的,回風口布置在遠離設(shè)備側(cè);產(chǎn)塵或產(chǎn)生其它污染氣體的,回(排)風口布置在最靠近設(shè)備處,這樣,才能保證潔凈室的潔凈度,更大限度的保證潔凈室工藝設(shè)備的安全有效使用。
潔凈室回風口設(shè)計中存在的另一個問題是,回風口布置的太少,回風速度偏大。有的潔凈室空調(diào)設(shè)計,一個潔凈區(qū),面積很大,布置了4個高效送風口,但回風只有一個,布置在一個墻角。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(qū)域塵埃粒子增多,影響潔凈度。而回風速度大,會在回風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口要根據(jù)風量布置,風速不能過大,以不大于2m/s為宜?；仫L口要布置于兩面(或多面)墻上,為了不增加衛(wèi)生死角,一般對角布置。潔凈室寬度不大于3m時,可以單側(cè)布置。
2 潔凈室回風系統(tǒng)對潔凈室壓差的影響
因潔凈室造價較高,一般潔凈室面積較小,工藝人員布置完工藝設(shè)備后,給空調(diào)設(shè)計人員所留空間較小,所以潔凈室空調(diào)設(shè)計中常見兩相鄰潔凈室共用一回風夾道的情況,這樣設(shè)計的后果是,相對壓力值低的潔凈室無法回風,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(diào)試,潔凈室內(nèi)沒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。
(儀器應(yīng)用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮游菌采樣器、塵埃粒子計數(shù)器/激光塵埃粒子計數(shù)器/遠程粒子計數(shù)器等)
原設(shè)計人員設(shè)計的回風系統(tǒng)為:潔凈走廊分別和飲片粉碎、混粉共用一回風夾道,回風夾道兩側(cè)開回風口;二更分別同緩沖洗手共用回風夾道;清潔間更是和潔凈走廊、藥材暫存三間共用同一回風夾道。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(tǒng)自調(diào)試階段就陷入麻煩,壓差調(diào)不正確,要不混粉、飲片粉碎等回不了風,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口、關(guān)小其送風口的方法終于調(diào)試壓力成功,交付使用。
在使用中問題就來了,低壓力級別房間潔凈度不達標,只能開大送風口閥門。后來,要么房間受污染空氣漏至外潔凈走廊,污染整個區(qū)域,要么潔凈走廊風吹進這些低壓力房間,導致其無法回風,房間新風量嚴重不足,嚴重影響使用,使用方只能關(guān)閉潔凈空調(diào)進行生產(chǎn)。這樣,運行不到一年就進行改造設(shè)計。
筆者對其回風口做如下改造設(shè)計:
根據(jù)生產(chǎn)工藝及正壓要求,不同正壓值要求房間分設(shè)回風柱,各在回風口或回風管接閥門進行調(diào)節(jié),回風口設(shè)過濾網(wǎng)。另外,飲片粉碎、混粉等污染潔凈間,在靠近污染工藝設(shè)備處設(shè)排風口,及時把產(chǎn)生的污染空氣排出潔凈室外。
改造后經(jīng)調(diào)試,潔凈區(qū)與普通區(qū)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,運行近兩年也沒出現(xiàn)問題。
3結(jié)論
任何靠空間密封來維持潔凈室無菌和潔凈度是無濟于事的,只有保持無菌區(qū)域內(nèi)的壓力高于外界,才能防止污染物的侵入。并且潔凈區(qū)域內(nèi)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,氣流只能從潔凈區(qū)流向非潔凈區(qū),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(qū)域流向要求低的區(qū)域,只有保證在任何情況下都能維持潔凈室內(nèi)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(diào)設(shè)計人員要注意回風系統(tǒng)對潔凈室的影響,布置回風口時:
1)風口風速不能過大,盡可能在潔凈室對角或?qū)?cè)布置,同時,應(yīng)避免布置在潔凈度要求高的區(qū)域或設(shè)備近旁,排風口盡量靠近污染源;
2)不同正壓值潔凈室不能共用回風夾道。