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洁净厂房的净化空调系统设计

发布时间:2014-02-23 16:35:57

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   问题一:双风机系统风压设计不准确
   由于医药工业洁净厂房的特殊性,净化空调系统的送、回风管道比较复杂,而且管路较长,因此局部阻力及沿程阻力较大。为避免因采用一台高风压风机在系统运行过程中产生较大的噪声和振动,往往选择双风机系统。但是,在采用双风机的净化空调系统中,往往所选择的风机风压偏大,造成能源的严重浪费。例如在烟台某制药厂的净化空调系统中,其中两个净化空调系统的空调机组采用了双风机配置,设计送风量分别为13785立方米/小时和7725立方米/小时。在各系统总送风管、回风管和高效过滤器调节阀全开的状态下,各高效送风口实测风量之和分别为20298立方米/小时、12495立方米/小时,分别比设计风量大47%和62%;对于设计送风量为13785立方米/小时的空调机组,如果只开送风机而不开回风机,则各高效送风口实测风量之和为13141立方米/小时,仅仅比设计风量少5%。
  造成这种现象的原因在于风机的全压远远大于克服系统的阻力所需要的压力,使风机的工作点发生偏移。为了使空调系统回到正常的工作状态,必须人为地增加系统阻力,但这样会造成系统运行能耗增加。
 净化空调系统的系统阻力主要由风管的沿程及局部阻力、系统末端高效空气过滤器的阻力,以及空调机组本身的阻力(包括机组内盘管,初效、中效空气过滤器及箱体的阻力)构成。造成风机风压偏大的原因,是设计者对系统阻力计算不准确。设计者在选择风机风压时,一方面应根据所计算的系统沿程及局部阻力进行估算,同时,对于克服空调机组自身的阻力部分,应由设备制造商根据设计条件进行考虑。这样才能避免余量过大,使系统在合理、节能的状态下运行。
        问题二:双风机系统送回风机配置不当
  制药厂的双风机净化空调系统不仅可以通过电动调节阀(调节排风量或回风量)来维持房间的压差,而且可通过开启电动阀、关闭电动阀使回风机起到排风机的作用,满足医药洁净厂房消毒排风的要求。但在调试中,应处于负压进风状态的新风段有时会出现正压排风现象。究其原因,出在回风机与送风机的风压配置上。在设计中对回风机的全压选择不合理,使回风机在实际运行时,机组内的风压零点不是在排风段和新风段的交接面上,而是向前偏移,导致应处于送风机负压内的新风口仍处于回风机的正压中,使系统无法正常运行。
  针对上述情况,在净化空调系统采用双风机方式时,除了应进行系统阻力的计算外,还应根据系统的风压零点位置来确定回风机与送风机的全压,选择合适的风机;或采用送风机段和回风机段脱开布置,对新、回、排风阀门在机外连接的方式。
  问题三:人净区压差梯度设计不合理
  目前对于作为洁净区和非洁净区或不同洁净级别洁净区之间的过渡区的人净区域,还没有形成一个规范化的设计定论。在该区域空调系统的调试过程中,经常会遇到人净区内的缓冲间及更衣间之间压差过大或无法调出压差的问题。
 对于人净区内的缓冲间及更衣间之间的压差以及正压气流流向问题,可参考的资料很少。一些设计数据资料提出,其正压气流只允许由高级别的洁净区域流向低级别的洁净区域或非洁净区。人净区内各个功能房间应顺人净路线进入方向保持正压。例如,人净路线为:换鞋→一更→二更→缓冲→洁净区,则压差也应顺其逐步升高。根据实践经验,一般相邻房间的压差维持在5帕左右。考虑到不同的洁净级别,10000级洁净区的人净区域的压差保持在15帕~20帕之间,10万及30万级洁净区的人净区域的压差保持在10帕~15帕之间。这种压差梯度不仅能保持人净区的洁净度,而且对于保持洁净区内的洁净度起到了有效的隔离作用。 
        问题四:人净区风口布置不正确
  两个房间之间的压差建立在气流流向的基础之上,两个房间之间没有气流流动,就不可能有压差存在,同时,压差与气流流动的速度成正比。空调系统存在的压差问题是由气流流向造成的,而气流流向主要是由于风口布置不当造成。
  如在山东某制药厂的人净区工程设计中,由于设计人员没有充分考虑人净区的压差梯度,而且各房间的回风均是通过开在墙壁上的回风格珊流入到洁净走廊,使洁净走廊相对人净区处于负压。这样的设计实际是没有正确理解人净区的压差梯度及正压气流流向的要求。后来,设计人员在现场条件许可的情况下,对该系统进行了整改。即在人净区的第一个缓冲间内设置回风口,使该缓冲间处于人净区压差梯度的最低点,同时将更衣室墙上的回风口均改为带调节阀的百叶风口,从而能够调节回风风速。经过这样的整改后,各房间内的压差和正压气流流向均能满足要求。
  又如在东北某制药厂中,由于设计人员只在二更间设置一隔墙回风竖井,虽然可以保证缓冲一更间对二更间的压差梯度,但不能满足二更间对一更间的压差梯度要求,因此应在二更间增设送风口,并在一更间设置回风口。这样才能满足人净区的压差梯度和正压气流流向的要求。
  另外,在有的设计中,不同洁净级别的区域共用回风隔墙,而且在回风隔墙内不设置回风管,回风口直接安装在隔墙上。往往人净区的回风口和比其高一级甚至高两级的洁净生产区的回风口被安装在同一回风隔墙上,由于压差梯度的原因,导致人净区的回风口无法回风,反而有正压风通过回风口进入人净区。如在东北某药厂的设计中(该厂房人净区除男、女一更间以及换鞋间是10万级洁净区外,其余的洁净区域的洁净度均为万级)发现存在三个主要问题:
        一是换鞋间回风口无法回风,并有正压风从风口进入室内,结果导致换鞋间的空气流入男、女一更间,无法达到原设计所设想的压差梯度;
        二是男淋浴间设置排风而女淋浴间未设置排风,导致压力流向变为从女淋浴间→女无菌外衣间→男无菌内衣间;
        三是由于男无菌内衣间设置了回风口,而缓冲间与男无菌内衣间门上开设百叶窗口,本身设计的压力流向存在一定的问题,同时,由于各回风墙互相连通,回风口又设置成无法调节的固定百叶,即使回风管与回风墙连接处设置了调节阀,也无法调节,给现场的调试带来了极大的困难。
  对于上述问题,在设计中,与各回风口相连的回风墙应分别独立,而不应互相连通;各回风口均应设置调节阀,不宜采用固定百叶;除准洁净区外,洁净区房间不宜采用门上开百叶的方式,宜采用单独的回风道方式回风;除特殊情况外,准洁净区的压力方向应始终保持与人净路线方向相反。
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