潔凈室是現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的重要設(shè)施，其空氣質(zhì)量的好壞直接影響著生產(chǎn)和服務(wù)的質(zhì)量。凈化空調(diào)系統(tǒng)是潔凈室的核心部件，它通過(guò)三級(jí)過(guò)濾和風(fēng)量控制，保證潔凈室內(nèi)的溫濕度、壓力和潔凈度。因此，如何合理地設(shè)計(jì)凈化空調(diào)系統(tǒng)，是提高潔凈室性能和效率的關(guān)鍵問(wèn)題。本文將從風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)口、新風(fēng)口、閥門(mén)等方面，介紹凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題和解決方法。
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一、風(fēng)量和風(fēng)壓的設(shè)計(jì)原則和方法
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凈化空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量和風(fēng)壓是影響潔凈室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要參數(shù)，它們與過(guò)濾器的阻力和換氣次數(shù)有密切關(guān)系。過(guò)濾器是凈化空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它分為初效、中效和高效三級(jí)，不同的潔凈等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的送風(fēng)量和換氣次數(shù)。過(guò)濾器在使用過(guò)程中會(huì)逐漸堵塞，導(dǎo)致阻力增加，風(fēng)量減少。
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為了保證潔凈室的正常運(yùn)行，需要定期清洗或更換過(guò)濾器。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)過(guò)濾器的阻力達(dá)到初始阻力的兩倍時(shí)，就需要進(jìn)行處理。因此，在設(shè)計(jì)凈化空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，要考慮過(guò)濾器的終阻力，即最大阻力時(shí)的情況，保證系統(tǒng)能夠達(dá)到最低換氣次數(shù)。但是現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)只考慮過(guò)濾器的初始阻力，即最小阻力時(shí)的情況，并且選取規(guī)范中規(guī)定的最低風(fēng)量。這樣的設(shè)計(jì)雖然能夠滿足最低換氣次數(shù)的要求，但是會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的余壓過(guò)小，不利于調(diào)節(jié)風(fēng)量和壓力的平衡。而且當(dāng)過(guò)濾器使用一段時(shí)間后，阻力增加，風(fēng)量降低，就會(huì)使得換氣次數(shù)低于最低要求，影響潔凈室的潔凈性能和使用效果。另一方面，由于過(guò)濾器的初始阻力和終阻力相差較大，如果設(shè)計(jì)時(shí)以終阻力為基準(zhǔn)，那么在初始阻力時(shí)系統(tǒng)就會(huì)有較大的余壓和風(fēng)量，造成能源的浪費(fèi)。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該設(shè)置節(jié)流裝置，并采用變頻技術(shù)來(lái)控制風(fēng)量和風(fēng)壓，使得系統(tǒng)能夠在節(jié)能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能。
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二、凈化空調(diào)和普通空調(diào)的區(qū)別和注意事項(xiàng)
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凈化空調(diào)系統(tǒng)和普通空調(diào)系統(tǒng)是兩種不同的空氣處理系統(tǒng)，它們的設(shè)計(jì)和運(yùn)行原理有很大的差異。凈化空調(diào)系統(tǒng)需要通過(guò)高效過(guò)濾器來(lái)保證潔凈室內(nèi)的空氣質(zhì)量，而普通空調(diào)系統(tǒng)只需要通過(guò)散流器或百葉風(fēng)口來(lái)提供舒適的溫濕度。但是現(xiàn)在有些工程為了節(jié)省成本，將凈化空調(diào)和普通空調(diào)混合使用，從凈化空調(diào)的送風(fēng)管上分出一部分風(fēng)量，送到非凈化區(qū)域。這樣做是不合理的，會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題。首先，這樣會(huì)造成凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量不足，影響潔凈室內(nèi)的換氣次數(shù)和潔凈度。其次，這樣會(huì)降低潔凈區(qū)域的密閉性，可能出現(xiàn)漏風(fēng)或回風(fēng)污染的現(xiàn)象，增加凈化空調(diào)過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)，不僅增加能耗，而且影響潔凈室的使用效果。因此，如果有特殊情況必須將凈化空調(diào)和普通空調(diào)混合使用，那么必須在分支管上安裝高效送風(fēng)口，保證非凈化區(qū)域的風(fēng)量不影響潔凈區(qū)域的風(fēng)量。
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三、風(fēng)口的尺寸、位置和調(diào)節(jié)方式的選擇和優(yōu)化
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空調(diào)風(fēng)口是凈化空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備，它的設(shè)計(jì)直接影響著潔凈室內(nèi)的空氣分布和噪音。空調(diào)風(fēng)口主要有送風(fēng)口和回風(fēng)口兩種，它們的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
1．風(fēng)口尺寸設(shè)計(jì)
風(fēng)口的尺寸應(yīng)根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)速的要求來(lái)確定，以保證潔凈室內(nèi)的換氣次數(shù)和潔凈度?！恫膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)回風(fēng)口的風(fēng)速有明確的規(guī)定，一般不應(yīng)超過(guò)2.5m/s。但是有些設(shè)計(jì)只考慮風(fēng)口的截面積，而忽略了百葉對(duì)通風(fēng)面積的影響，因?yàn)榘偃~會(huì)遮擋一部分空氣流動(dòng)，使得通風(fēng)面積小于截面積。這樣會(huì)導(dǎo)致風(fēng)口的實(shí)際風(fēng)速高于設(shè)計(jì)值，產(chǎn)生噪音和擾流。因此，在設(shè)計(jì)風(fēng)口尺寸時(shí)，應(yīng)考慮百葉的遮擋系數(shù)，使得通風(fēng)面積滿足風(fēng)量和風(fēng)速的要求。
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2．回風(fēng)口位置布置設(shè)計(jì)
回風(fēng)口的位置布置應(yīng)根據(jù)潔凈室內(nèi)的氣流組織和污染源分布來(lái)確定，以保證潔凈室內(nèi)的空氣質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，回風(fēng)口應(yīng)布置在最易受污染的地方，使得氣流從最清潔的地方流向回風(fēng)口，避免污染物在潔凈室內(nèi)擴(kuò)散。但是有些設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮這一點(diǎn)，反而將回風(fēng)口布置在最清潔的地方，或者與送風(fēng)口相對(duì)，這樣會(huì)造成潔凈室內(nèi)的空氣混合不均勻，影響潔凈度。另外，回風(fēng)口還應(yīng)布置在盡量少擾流的地方，避免門(mén)窗等開(kāi)關(guān)對(duì)回風(fēng)口造成干擾。有些設(shè)計(jì)將回風(fēng)口布置在門(mén)口處，雖然看起來(lái)美觀，但是實(shí)際上會(huì)增加回風(fēng)口的擾流和噪音。
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3．回風(fēng)口風(fēng)量的調(diào)節(jié)方式設(shè)計(jì)
凈化空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)控制回風(fēng)量來(lái)控制潔凈室內(nèi)的送風(fēng)量和壓力平衡，以滿足不同區(qū)域和不同時(shí)間的使用需求。但是現(xiàn)在有些設(shè)計(jì)使用可調(diào)節(jié)百葉回風(fēng)口來(lái)調(diào)節(jié)回風(fēng)量，而不是在回風(fēng)支管上安裝調(diào)節(jié)閥。這樣做有以下缺點(diǎn)：一是可調(diào)節(jié)百葉回風(fēng)口容易被清潔人員誤操作，導(dǎo)致回風(fēng)量變化，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；二是可調(diào)節(jié)百葉回風(fēng)口會(huì)增加阻力和噪音，影響系統(tǒng)的效率和舒適性；三是可調(diào)節(jié)百葉回風(fēng)口難以精確控制回風(fēng)量，影響系統(tǒng)的靈活性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用調(diào)節(jié)閥來(lái)控制回風(fēng)量，并且在特殊情況下也應(yīng)使用固定百葉回風(fēng)口。
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四、新風(fēng)口的凈通風(fēng)面積、過(guò)濾效果和消毒要求的考慮和實(shí)施
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新風(fēng)口是凈化空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)影響著潔凈室內(nèi)的空氣新鮮度和衛(wèi)生狀況。新風(fēng)口的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
1．新風(fēng)口凈通風(fēng)面積設(shè)計(jì)
新風(fēng)口的凈通風(fēng)面積應(yīng)根據(jù)潔凈室內(nèi)的換氣次數(shù)和消毒要求來(lái)確定，以保證潔凈室內(nèi)的空氣質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，新風(fēng)口的風(fēng)速不應(yīng)超過(guò)3m/s，以避免產(chǎn)生噪音和擾流。但是有些設(shè)計(jì)使用防水百葉風(fēng)口作為新風(fēng)口，這種風(fēng)口的阻力較高，會(huì)導(dǎo)致新風(fēng)量不足，影響潔凈室內(nèi)的壓力平衡。而且在風(fēng)口附近還會(huì)出現(xiàn)局部高風(fēng)速，增加潔凈室內(nèi)的噪音。另外，根據(jù)新版GMP規(guī)范，潔凈室內(nèi)在消毒后需要有大于50%的風(fēng)量進(jìn)行新風(fēng)循環(huán)，以排除消毒劑殘留。因此，在設(shè)計(jì)新風(fēng)口時(shí)，應(yīng)考慮這一需求，保證新風(fēng)量能夠滿足潔凈室內(nèi)的換氣次數(shù)和消毒要求。
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2．新風(fēng)過(guò)濾設(shè)計(jì)
新風(fēng)過(guò)濾是凈化空調(diào)系統(tǒng)的第一道防線，它可以去除新風(fēng)中的塵埃、花粉、細(xì)菌等污染物，保證新風(fēng)的清潔度。但是有些設(shè)計(jì)在新風(fēng)入口處使用無(wú)紡布和濾料作為過(guò)濾材料，這種過(guò)濾材料的容塵量較低，需要經(jīng)常更換，否則會(huì)增加阻力，降低新風(fēng)量。而且在新風(fēng)入口處更換過(guò)濾材料比較困難，容易受到雨水等外界因素的影響，造成過(guò)濾材料打濕或結(jié)塊，甚至堵塞風(fēng)口。因此，在設(shè)計(jì)新風(fēng)入口處時(shí)，不僅要考慮風(fēng)量和壓力的要求，還要考慮衛(wèi)生和維護(hù)的要求。為了保證新風(fēng)入口處的過(guò)濾效果和穩(wěn)定性，可以使用鋁網(wǎng)作為過(guò)濾材料，或者在空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)置初效過(guò)濾器。
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五、閥門(mén)的類型、位置和功能的確定和配置
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凈化空調(diào)除空調(diào)機(jī)組送、回風(fēng)口及新風(fēng)口設(shè)置調(diào)節(jié)閥外，送、回風(fēng)管的調(diào)節(jié)閥設(shè)置于風(fēng)管末端，而在各路支管的分支點(diǎn)處并未設(shè)置調(diào)節(jié)閥，這樣會(huì)造成送、回風(fēng)管的調(diào)節(jié)無(wú)處控制，導(dǎo)致某些風(fēng)口的風(fēng)壓較大，甚至還會(huì)產(chǎn)生噪音，影響各支路阻力的平衡，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。
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另外，有很多凈化空調(diào)的工程設(shè)計(jì)在干管上使用防火調(diào)節(jié)閥，以滿足防火、調(diào)節(jié)風(fēng)量的雙重目標(biāo)。但是防火閥的位置及結(jié)構(gòu)都不利于調(diào)節(jié)閥的使用，或者會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)范圍造成一定的局限性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)留下安全隱患。因此，在進(jìn)行閥門(mén)設(shè)計(jì)時(shí)
應(yīng)分別設(shè)置防火閥和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)物盡其用。
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六、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的同步性、穩(wěn)定性和靈活性的保證和控制
凈化空調(diào)自控系統(tǒng)中電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是用來(lái)控制送風(fēng)量和回風(fēng)量的重要設(shè)備，它的開(kāi)關(guān)狀態(tài)會(huì)影響潔凈室內(nèi)的空氣分布和壓力平衡。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)一般與系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，即系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥按預(yù)設(shè)的角度開(kāi)啟。理想情況下，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉應(yīng)該是同步進(jìn)行的，但是實(shí)際情況下，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)和風(fēng)閥本身的特性，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉的不協(xié)調(diào)。例如，如果回風(fēng)閥先于送風(fēng)閥開(kāi)啟，那么系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)全面負(fù)壓的現(xiàn)象。這對(duì)于有生產(chǎn)線穿越潔凈區(qū)的場(chǎng)合，如制藥行業(yè)的灌裝車間，是非常不利的，因?yàn)檫@會(huì)影響系統(tǒng)的潔凈度和產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)凈化空調(diào)自控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮這些因素，并且在控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)，適當(dāng)設(shè)置超前或滯后時(shí)間，使得送風(fēng)閥和回風(fēng)閥能夠協(xié)調(diào)開(kāi)啟和關(guān)閉。
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潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的工程，它需要遵循行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)也要根據(jù)潔凈室的具體用途和條件，進(jìn)行靈活的調(diào)整和優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員要多到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，了解使用人員的需求和意見(jiàn)，重視設(shè)計(jì)的實(shí)用性和適用性。另外，設(shè)計(jì)人員還要對(duì)現(xiàn)有的凈化系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和總結(jié)，吸取優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)缺點(diǎn)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，勇于創(chuàng)新，從而提高潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，更好地為潔凈室提供服務(wù)。