【興分享】潔淨室回風系統設計方式對潔淨室的影響
【興分享】潔淨室回風系統設計方式對潔淨室的影響
隨着科學技術的不斷髮展,現代工藝產品的生產和現代科學實驗活動對室內空氣潔淨度的要求越來越高,特別是微電子、生物技術、醫藥產品、醫療、日用化學品等,都要求有高質量、高純度、精密化、高可靠性的室內環境,也就是都要在潔淨室中進行。
潔淨室有一定的空氣潔淨度級別、要對多個參數進行控制(空氣潔淨度、風量、風速、壓力、溫度、濕度、細菌濃度等)。潔淨空調系統是實現潔淨室控制的主要手段。
潔淨空調系統與一般建築空調系統相比有如下特點:
1)保証生產工藝要求的溫濕度;
2)保証空氣的淨化和除菌;
3)控制各區域的氣流和風速;
4)保証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,保証室內空氣品質。
合理的氣流流向和壓力分布對潔淨空調系統至關重要。
(儀器應用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮遊菌采樣器、塵埃粒子計數器/激光塵埃粒子計數器/遠程粒子計數器等)
1 潔淨室回風系統對氣流組織形式的影響
潔淨室按氣流組織主要有單向流、非單向流、輻流、混合流。用的 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,工作區內流線單向平行,沒有渦流,潔淨度高。本文主要就非單向流進行分析,指出在潔淨室空調系統設計中存在的問題。
目前,非單向流潔淨室氣流組織的主要形式是:高效送風口頂送(或側上送)側下回風。高效送風口佈置形式為吊頂均布,或是佈置于受保護的工藝生產線上方,回風口佈置于側牆下方。
從一般空調來看,影響房間氣流組織及空調參數的主要因素是送風口的佈置,回風口對房間各工況影響極小。所以,在設計潔淨空調時,許多設計師也是出於這種理念,對潔淨室回風口佈置的極為隨意,找空余牆角或牆邊佈置上就行,完全不考慮室內氣流流向對工藝操作面的影響,使得潔淨室失去了意義。
有的設計中回風口設于單向流潔淨工作台旁,室內其它區域污染空氣流向潔淨工作台,嚴重影響受保護區;有的設計回(排)風口又遠離產生污染的工藝設備
(如粉碎機等),是的這些工藝設備產生的污染空氣流到相對潔淨區域甚至全潔淨室。
《醫藥工業潔淨廠房設計規範》GB50457-2008明確指出:回風口位置宜遠離潔淨工作台;
易產生污染的工藝設備附近應設排風口;有局部排風裝置或需排風的工藝設備,宜佈置在潔淨室下風側。所以,在潔淨室空調設計時,要同時有建築底圖和工藝佈置圖,根據工藝要求進行設計:頂上佈置高效送風口時,儘量靠近工藝設備均布。
佈置回風口時,根據生產工藝特點,潔淨度要求高的,回風口佈置在遠離設備側;產塵或產生其它污染氣體的,回(排)風口佈置在最靠近設備處,這樣,才能保証潔淨室的潔淨度, 限度的保証潔淨室工藝設備的安全有效使用。
潔淨室回風口設計中存在的另一個問題是,回風口佈置的太少,回風速度偏大。有的潔淨室空調設計,一個潔淨區,面積很大,佈置了4個高效送風口,但回風只有一個,佈置在一個牆角。這樣做,使得全室空氣流向一處,必然存在死角,潔淨空氣難以到達,使該區域塵埃粒子增多,影響潔淨度。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,同樣影響潔淨室空氣質量,影響潔淨度。
所以,非單向流潔淨室回風口要根據風量佈置,風速不能過大,以不大於2m/s為宜。回風口要佈置于兩面(或多面)牆上,為了不增加衛生死角,一般對角佈置。潔淨室寬度不大於3m時,可以單側佈置。
2 潔淨室回風系統對潔淨室壓差的影響
因潔淨室造價較高,一般潔淨室面積較小,工藝人員佈置完工藝設備后,給空調設計人員所留空間較小,所以潔淨室空調設計中常見兩相鄰潔淨室共用一回風夾道的情況,這樣設計的後果是,相對壓力值低的潔淨室無法回風,壓力高的房間空氣壓入相對低壓力房間,正壓值不能準確調試,潔淨室內沒有有序的梯度壓力分布,污染氣體有可能污染高潔淨度房間,有可能引起交叉污染。以筆者遇到的某工程為例。
(儀器應用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮遊菌采樣器、塵埃粒子計數器/激光塵埃粒子計數器/遠程粒子計數器等)
原設計人員設計的回風系統為:潔淨走廊分別和飲片粉碎、混粉共用一回風夾道,回風夾道兩側開回風口;二更分別同緩衝洗手共用回風夾道;清潔間更是和潔淨走廊、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,潔淨走廊與混粉、潔淨走廊與飲片粉碎、與清潔間、二更與緩衝洗手間壓力不同,這樣做有什麼後果呢?
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,要不潔淨走廊保証不了+15Pa的正壓,二更和緩衝洗手出於同一壓力。施工單位用阻塞混粉等低壓力房間的回風口、關小其送風口的方法終於調試壓力成功,交付使用。
在使用中問題就來了,低壓力級別房間潔淨度不達標,只能開大送風口閥門。後來,要麼房間受污染空氣漏至外潔淨走廊,污染整個區域,要麼潔淨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,使用方只能關閉潔淨空調進行生產。這樣,運行不到一年就進行改造設計。
筆者對其回風口做如下改造設計:
根據生產工藝及正壓要求,不同正壓值要求房間分設回風柱,各在回風口或回風管接閥門進行調節,回風口設過濾網。另外,飲片粉碎、混粉等污染潔淨間,在靠近污染工藝設備處設排風口,及時把產生的污染空氣排出潔淨室外。
改造后經調試,潔淨區與普通區壓差+10Pa,潔淨走廊與混粉等污染房間壓差+5Pa,測試正壓值和潔淨度一次通過,運行近兩年也沒出現問題。
3結論
任何靠空間密封來維持潔淨室無菌和潔淨度是無濟於事的,只有保持無菌區域內的壓力高于外界,才能防止污染物的侵入。並且潔淨區域內各不同級別的潔淨功能間需要不同的壓力控制,以確保潔淨氣流定向流動,氣流只能從潔淨區流向非潔淨區,從高一級別潔淨室流向低一級別潔淨室,從同一潔淨室潔淨度要求高的區域流向要求低的區域,只有保証在任何情況下都能維持潔淨室內有序的梯度壓力分布不變,才能真正有效的控制潔淨度。
空調設計人員要注意回風系統對潔淨室的影響,佈置回風口時:
1)風口風速不能過大,盡可能在潔淨室對角或對側佈置,同時,應避免佈置在潔淨度要求高的區域或設備近旁,排風口儘量靠近污染源;
2)不同正壓值潔淨室不能共用回風夾道。
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隨着科學技術的不斷髮展,現代工藝產品的生產和現代科學實驗活動對室內空氣潔淨度的要求越來越高,特別是微電子、生物技術、醫藥產品、醫療、日用化學品等,都要求有高質量、高純度、精密化、高可靠性的室內環境,也就是都要在潔淨室中進行。
潔淨室有一定的空氣潔淨度級別、要對多個參數進行控制(空氣潔淨度、風量、風速、壓力、溫度、濕度、細菌濃度等)。潔淨空調系統是實現潔淨室控制的主要手段。
潔淨空調系統與一般建築空調系統相比有如下特點:
1)保証生產工藝要求的溫濕度;
2)保証空氣的淨化和除菌;
3)控制各區域的氣流和風速;
4)保証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,保証室內空氣品質。
合理的氣流流向和壓力分布對潔淨空調系統至關重要。
(儀器應用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮遊菌采樣器、塵埃粒子計數器/激光塵埃粒子計數器/遠程粒子計數器等)
1 潔淨室回風系統對氣流組織形式的影響
潔淨室按氣流組織主要有單向流、非單向流、輻流、混合流。用的 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,工作區內流線單向平行,沒有渦流,潔淨度高。本文主要就非單向流進行分析,指出在潔淨室空調系統設計中存在的問題。
目前,非單向流潔淨室氣流組織的主要形式是:高效送風口頂送(或側上送)側下回風。高效送風口佈置形式為吊頂均布,或是佈置于受保護的工藝生產線上方,回風口佈置于側牆下方。
從一般空調來看,影響房間氣流組織及空調參數的主要因素是送風口的佈置,回風口對房間各工況影響極小。所以,在設計潔淨空調時,許多設計師也是出於這種理念,對潔淨室回風口佈置的極為隨意,找空余牆角或牆邊佈置上就行,完全不考慮室內氣流流向對工藝操作面的影響,使得潔淨室失去了意義。
有的設計中回風口設于單向流潔淨工作台旁,室內其它區域污染空氣流向潔淨工作台,嚴重影響受保護區;有的設計回(排)風口又遠離產生污染的工藝設備
(如粉碎機等),是的這些工藝設備產生的污染空氣流到相對潔淨區域甚至全潔淨室。
《醫藥工業潔淨廠房設計規範》GB50457-2008明確指出:回風口位置宜遠離潔淨工作台;
易產生污染的工藝設備附近應設排風口;有局部排風裝置或需排風的工藝設備,宜佈置在潔淨室下風側。所以,在潔淨室空調設計時,要同時有建築底圖和工藝佈置圖,根據工藝要求進行設計:頂上佈置高效送風口時,儘量靠近工藝設備均布。
佈置回風口時,根據生產工藝特點,潔淨度要求高的,回風口佈置在遠離設備側;產塵或產生其它污染氣體的,回(排)風口佈置在最靠近設備處,這樣,才能保証潔淨室的潔淨度, 限度的保証潔淨室工藝設備的安全有效使用。
潔淨室回風口設計中存在的另一個問題是,回風口佈置的太少,回風速度偏大。有的潔淨室空調設計,一個潔淨區,面積很大,佈置了4個高效送風口,但回風只有一個,佈置在一個牆角。這樣做,使得全室空氣流向一處,必然存在死角,潔淨空氣難以到達,使該區域塵埃粒子增多,影響潔淨度。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,同樣影響潔淨室空氣質量,影響潔淨度。
所以,非單向流潔淨室回風口要根據風量佈置,風速不能過大,以不大於2m/s為宜。回風口要佈置于兩面(或多面)牆上,為了不增加衛生死角,一般對角佈置。潔淨室寬度不大於3m時,可以單側佈置。
2 潔淨室回風系統對潔淨室壓差的影響
因潔淨室造價較高,一般潔淨室面積較小,工藝人員佈置完工藝設備后,給空調設計人員所留空間較小,所以潔淨室空調設計中常見兩相鄰潔淨室共用一回風夾道的情況,這樣設計的後果是,相對壓力值低的潔淨室無法回風,壓力高的房間空氣壓入相對低壓力房間,正壓值不能準確調試,潔淨室內沒有有序的梯度壓力分布,污染氣體有可能污染高潔淨度房間,有可能引起交叉污染。以筆者遇到的某工程為例。
(儀器應用:風速計、風量罩、壓差計、溫濕度計、浮遊菌采樣器、塵埃粒子計數器/激光塵埃粒子計數器/遠程粒子計數器等)
原設計人員設計的回風系統為:潔淨走廊分別和飲片粉碎、混粉共用一回風夾道,回風夾道兩側開回風口;二更分別同緩衝洗手共用回風夾道;清潔間更是和潔淨走廊、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,潔淨走廊與混粉、潔淨走廊與飲片粉碎、與清潔間、二更與緩衝洗手間壓力不同,這樣做有什麼後果呢?
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,要不潔淨走廊保証不了+15Pa的正壓,二更和緩衝洗手出於同一壓力。施工單位用阻塞混粉等低壓力房間的回風口、關小其送風口的方法終於調試壓力成功,交付使用。
在使用中問題就來了,低壓力級別房間潔淨度不達標,只能開大送風口閥門。後來,要麼房間受污染空氣漏至外潔淨走廊,污染整個區域,要麼潔淨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,使用方只能關閉潔淨空調進行生產。這樣,運行不到一年就進行改造設計。
筆者對其回風口做如下改造設計:
根據生產工藝及正壓要求,不同正壓值要求房間分設回風柱,各在回風口或回風管接閥門進行調節,回風口設過濾網。另外,飲片粉碎、混粉等污染潔淨間,在靠近污染工藝設備處設排風口,及時把產生的污染空氣排出潔淨室外。
改造后經調試,潔淨區與普通區壓差+10Pa,潔淨走廊與混粉等污染房間壓差+5Pa,測試正壓值和潔淨度一次通過,運行近兩年也沒出現問題。
3結論
任何靠空間密封來維持潔淨室無菌和潔淨度是無濟於事的,只有保持無菌區域內的壓力高于外界,才能防止污染物的侵入。並且潔淨區域內各不同級別的潔淨功能間需要不同的壓力控制,以確保潔淨氣流定向流動,氣流只能從潔淨區流向非潔淨區,從高一級別潔淨室流向低一級別潔淨室,從同一潔淨室潔淨度要求高的區域流向要求低的區域,只有保証在任何情況下都能維持潔淨室內有序的梯度壓力分布不變,才能真正有效的控制潔淨度。
空調設計人員要注意回風系統對潔淨室的影響,佈置回風口時:
1)風口風速不能過大,盡可能在潔淨室對角或對側佈置,同時,應避免佈置在潔淨度要求高的區域或設備近旁,排風口儘量靠近污染源;
2)不同正壓值潔淨室不能共用回風夾道。
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