不同场所洁净室设计简要

洁净室设计一般步骤：

洁净空调系统的划分：

洁净室用净化空调系统应按其所生产产品的工艺要求确定。

一般不应按区域或简单地按空气洁净度等级划分。

净化空调系统的划分原则如下：

一般空调系统、两级过滤的送风系统与净化空调系统要分开设置；

运行班次、运行规律或使用时间不同的净化空调系统要分开设置；

单向流系统与非单向流系统要分开设置；

产品生产工艺中某一工序或某一房间散发的有毒、有害、易燃易爆物质或气体对其他工序或房间产生有害影响或危害人员健康或产生交叉污染等，应分别设置净化空调系统；

温度、湿度的控制要求或精度要求差别较大的系统宜分别设置；

净化空调系统的划分宜照顾送、回风和排风管道的布置，尽量做到布置合理、使用方便，力求减少各种风管管道交叉重叠；必要时，对系统中个别房间可按要求配置温度、湿度调节装置。

确定洁净室送风方式：

根据工艺要求确定洁净室的洁净度等级，选择气流流型。

决定利用全室空气净化还是局部空气净化。

从经济上考虑，非单向流经济，尽量少用全室空气净化。

全室空气净化是以集中净化空调系统，在整个房间内造成具有相同洁净度环境的净化处理方式。

局部空气净化，在一般空调环境中造成局部区域具有一定洁净度环境的净化处理方式。

采用全室净化与局部净化相结合的净化处理方式。

确定室内温湿度：

按生产工艺要求；生产工艺无温湿度要求的洁净室；

人员净化及生活；了解与舒适性空调的异同。

洁净室温、湿度范围：

根据GB50073-2013《洁净厂房设计规范》要求：

6.1.4 洁净室的温、湿度范围应符合表6.1.4的规定。

表6.1.4 洁净室的温、湿度范围

系统新风量的确定：

补偿室内排风量和保持室内正压值所需新鲜空气量之和；

保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m ³ /h。

负荷计算和送风量确定：

计算洁净室的冷、热负荷；

计算送风量。取下列三项中的最大值 ：

1 ）为保证空气洁净度等级的送风量；

2 ）根据热、湿负荷计算确定的送风量；

3 ）向洁净室内供给的新鲜空气量。

洁净空调负荷计算：

1 ）与舒适性空调相同部分：空调负荷包括夏季的空调冷负荷和冬季的空调热负荷，冷、热负荷的计算方法在《空气调节》和《空调设计手册》等书中有详细介绍。

2 ）不同的部分：洁净室一般处于内区；排风所引起的新风负荷；洁净区长期供冷。

负荷计算估算指标

设计其它计算步骤：

根据送风量、冷热负荷和选择的气流组织形式，计算气流组织各参数。

确定空气加热冷却的处理方案，用一次回风还是二次回风。

据工艺要求或气流组织计算时确定的送风温差及室内外计算参数在图上确定各状态点，计算空调器处理风量、洁净室循环风量。

计算总冷、热负荷，选择空气处理设备。

校核洁净室内的微粒浓度和细菌浓度。

洁净室送风量计算：

非单向流洁净室的洁净送风量：

1） 含尘浓度计算；

2 ）换气次数计算：实际洁净室工程设计中是很难应用公式，一般均采用经验换气次数来确定。

根据GB50073-2013《洁净厂房设计规范》要求：

6.1.5 洁净室内的新鲜空气量应取下列两项中的最大值：

1 补偿室内排风量和保持室内正压值所需新鲜空气量之和。

2 保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m ³ 。

换气次数风量：

理论换气次数K计算的所需风量；

经验换气次数n确定的所需风量；

二者在实际工程实践中主要还是利用经验换气次数来确定风量。

其它风量确定方法：

综合以上二者得出得计算值和由换气次数确定的风量，取三者最大值作为送风量。

单向流洁净室的洁净送风量是一个特例：

单向流洁净室的洁净送风量是按照与气流垂直方向的洁净室断面及气流的平均速度进行计算如下式：

单向流洁净室的洁净送风量与断面气流平均风速直接有关。

6.3.3 为保证空气洁净度等级的送风量，应按表6．3．3中的有关数据进行计算或按室内发尘量进行计算。

表6.3.3 气流流型和送风量

注：1 换气次数适用于层高小于4.0m的洁净室；
2 应根据室内人员、工艺设备的布置以及物料传输等情况采用上、下限值。

设备选型：

1 、柜式处理机组选型

（1）柜式空调机组选型分类

恒温恒湿机组——一般指在铭牌风量下，蒸发器进风干球温度23℃，湿球温度17℃(相对湿度65%)时的冷量；或进风干球温度24.8℃，湿球温度19.3℃ (相对湿度60%)状况下的冷量。

降温去湿机组——一般指在铭牌风量下，蒸发器进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃(相对湿度50%)时的冷量。

空调机标准冷量：在铭牌风量下，蒸发温度℃，冷凝温度℃时的冷量；或进风干球温度28.2℃，湿球温度22℃(相对湿度58%)状况下的冷量。

（2）柜式空调机组选择注意事项

①风量在每小时几千至3万m ³ /h范围内最合适，最大风量可达5～6万m ³ /h；

②不需再建制冷机系统和冷冻机房；

③一般舒适性空调可选冷风型；

④要选有一定机外余压的型号，如果余压不够则需加接力风机。

2. 组合空调器选择注意事项

组合式空调器（组合式空调箱）本身不带冷热源，由制冷机房供给冷媒。

组合式空气处理机组的选择：

1 ）净化空调房间的冷负荷选择表冷器的排数；

2 ）根据洁净室的级别选择过滤器类型；

3 ）净化空调房间的加热量选择加热器的排数；

4 ）若需要加湿的场合，选择加湿器的大小；

5 ）根据系统最不利环路的阻力选择风机型号。

净化系统选择及注意事项：

1 循环系统

（1）系统划分

中效空气净化系统与空气净化系统分开；

单向流洁净室系统与非单向流洁净室系统分开。

（2）系统形式

新风集中处理系统；新风量和排风量的控制；

带“短循环”的系统；分散式空调系统；直流式系统。

排风系统的选择：

总则：对净化空调系统来说，减少排风尽量利用回风，比普通空调系统具有更大的技术经济意义。需排风的工艺设备宜布置在洁净室下风侧。

排风系统形式：无机排风湿式处理；有机排风干式处理；特殊排风湿式处理；泵的排风湿处理；热排风湿处理。

单风机和双风机的选择：

集中式净化空调系统大多采用单风机系统，因为大多数净化空调系统的新风量是全年固定不变的；

在技术经济比较认为合理，可在系统中增设回风机即成为双风机系统；

另外，根据工艺情况选择合理的系统形式、送风形式、气流组织等。

保证生产环境或其他用途的洁净室所要求空气洁净度的综合措施：

1 ）采用产生污染物质少的工艺及设备；

2 ）产尘少、不易滋生微生物的室内装修材料及家具；

3 ）减少人员及物料带入室内的污染物质；

4 ）合理的压差控制。

空气污染物质类型：

1 ）悬浮在空气中的固态、液态粒子；

2 ）霉菌、致病菌等悬浮在空气中的微生物；

3 ）各种对人体或生产过程有害的气体。

根据污染物质不同，净化方式不同。

空气中主要污染物质的净化方式：

电子行业FFU设计：

电子行业洁净室的特点：

电子行业洁净室空调除了具有高效的净化空气能力；

气流分布需要很均匀；恒温恒湿控制精度高；

新风量大，换气次数高；洁净室空调冷负荷大且湿负荷很小。

干盘管——FFU系统与其他方式相比有以下几个优点：

灵活性大，布满率高；

FFU 上部顶棚为负压起负压密封的作用；

空气流动系统的阻力小，出风口的风速低；

单位风量能耗较低。

据洁净室空调冷负荷计算总风量校核换气次数

冷负荷风量L _leng

Q —— 洁净室空调冷负荷，kW；

h _N —— 室内空气焓值，kJ/kg；

h _O —— 送风焓值，kJ/kg

选用的FFU台数A _FFU

l _FFU —— 单台FFU的风量，m ³ /min。

校核换气次数。

由空调冷负荷要求的换气次数为：

根据新风量选择新风机组：

新风风量应满足卫生要求，正压和补充排风要求。

新风量计算公式如上左式，L _pai ——工艺设备的排风量，m ³ /h。

新风机组的制冷量计算式如上右式，

h _W —— 室外空气焓值，kJ/kg；

h _L —— 新风机组的机器露点焓值，kJ/kg。

根据回风风量计算干盘管的负荷，回风比确定公式如上左式。

h _H —— 经过干盘管处理后的空气焓值，kJ/kg。

干盘管的负荷计算公式如上右式，L _hui ——洁净室的回风量，m ³ /h。

室内人员发尘量计算：

室内发尘源主要包括人和建筑表面、设备表面以及工艺过程。

洁净室内的灰尘主要来自人，占80~90%室内人员的发尘量可用下式计算。单位为粒/（m ³ ·min）

FFU 的送风含尘浓度：

确定了FFU的过滤效率和新风机组的过滤效率后，就可以由上式计算FFU的送风含尘浓度，单位：粒/L。

式中：

S—— 循环风（回风）的比例；

α _FFU ——FFU对≥0.5μm尘粒的计数总效率；

α _c ——新风机组初效过滤器对≥0.5μm尘粒的计数总效率；

α _Z ——新风机组中效过滤器对≥0.5μm尘粒的计数总效率；

α _m ——新风机组末级过滤器对≥0.5μm尘粒的计数总效率；

N _r —— 回风浓度，粒/L，工程设计计算时可采用室内平均含尘浓度N，取洁净室级别最高的1/2~1/3；

M—— 大气尘浓度，粒/L，大气尘浓度与当地环境污染程度有关，工业城市内≤3×10 ⁵ ，非工业区或农村≤1×10 ⁵ 。

换气次数的确定：

据空调冷负荷要求的其换气次数如上左式；

据洁净室含尘浓度计算换气次数如下右式；

比较以上二者，取大值得为最后确定的换气次数；

如果选用了，还要重新确定FFU的台数。

生物洁净室设计：

生物洁净室设计的特点：

主要控制悬浮粒子生物微粒的污染；内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀；依据《药品生产质量管理规范》。

生物洁净室设计的特点：

生物洁净室主要控制悬浮粒子生物微粒的污染。其内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀，房间一般保持正压，实际上是结构和材料允许作灭菌处理的工业洁净室。

根据2010年我国卫生部重新修订的《药品生产质量管理规范》（Good Medication Product，简称GMP）,就生物洁净室设计作一些说明。

生物洁净室设计的特点：

过滤器的选择：

生物洁净室可采用亚高效过滤器或过滤效率较低的高效过滤器作为末端过滤器。

防止交叉污染的措施：

（1）工艺布局合理，按照GMP设计建筑

（2）净化空调系统设计合理

（3）净化空调系统设计合理

①不同的污染气流不要合到一起，除非各种污染气流经过滤处理并符合要求后。

②对于产生剧毒性、强致敏性、高生物活性或粉尘性微粒的洁净室，应单独设净化空调系统。

③若回风经过滤或吸附等处理后，仍不能避免交叉污染则不要回风。

④严格控制房间正负压，防止相邻房间气流出现反灌现象，这一点在生物洁净室的设计及使用过程中应特别重视。

值班系统设计：

目前许多生物洁净厂房的工作班次为单班制，下班后，为防止室外污染物渗入洁净室，或室内危险气体逸至其他房间或室外，应设值班运行系统，维持房间正负压。在潮湿环境，值班时需供冷水去除空气水分，防止室内表面长霉；在寒冷地区，值班时需供热水，防止室内储水容器或管路冻结。

（1）值班风机系统

值班风机的风量按维持房间正负压所需要的风量确定，若排风机全天运行或值班时减小风量运行，则值班风机的风量需附加此排风量。RA回风，SA送风，WA新风。

（2）主风机双速或变速系统

① 双速风机的电机为双速，工作时电机高速运行，值班时低速运行；可通过改变电机线圈的绕组方式来实现。采用速比，值班时系统回风量可以少一些。

② 变速风机的电机配有变频器，值班时根据需要的风量，通过变频器使风机变速运行，相当节能。

多套净化系统的值班设计形式：

对新风作集中处理后送至各空调器，这样，值班时仅对新风机组供冷(热)水，各空调器停止供冷(热)水，风机变转速运行、新风机组根据各空调器所需的新风量变速运行。

消毒灭菌系统设计：

生物洁净室在墙壁及吊顶等处容易积存细菌、所以需定期进行灭菌处理。

常用的灭菌方式有紫外线灯灭菌和气体灭菌。

系统消毒时，将甲醛溶液放在空调器的送风段或房间内，阀1，3及排风机关闭，阀2打开，风机运行使整个系统充满甲醛气体；

系统消毒后，阀1，3及排风机开启，阀2关闭，让空气直流排除室内残余的刺鼻的消毒剂。

洁净室恒温恒湿设计：

温度一般不超过±0.5℃，湿度一般不超过±5%。

调节方案的合理性、经济性。

确定不可控因素；监控温湿度。

局部洁净区设计：

全面净化：凡通过空气净化及其他综合处理措施，使室内的整个工作区成为洁净空气环境的做法称为全面净化；

局部净化：凡仅使室内的局部工作区或特定的局部空间成为洁净空气环境即局部洁净区的做法称为局部净化。

能用局部净化的场合，就尽可能不用全面净化。

局部洁净的三种主要形式：洁净室的单独应用；局部净化设备的单独应用；洁净室和局部净化设备并用。

主流区的概念以及应用：高洁净等级区域作为主流区；微环境+开放式系统；经济实用、洁净效果满足生产。

主流区与室内其它区域的浓度。注：N、N _ν 分别按均匀，不均匀分布理论计算的室平均含尘浓度；N _α 为按不均匀分布理论计算的主流区含尘浓度。

人员净化设计：

为了尽量减少人操作和活动时产生的污染，人员在进入洁净室之前，必须更换洁净服并吹淋、洗澡、消毒。这些措施即“人身净化”，简称“人净”。 

人员洁净室主要雨具存放、换鞋、管理、存外衣、更洁净工作服等。

主要要求：

人员净化室的入口处，应设净鞋措施。

存外衣和更洁净工作服应分别设置。

外衣存衣柜应按设计人数每人设一柜。

洗室应设洗手和烘干措施。

空气吹淋室应设在洁净区人员入口处，并应与洁净工作服更衣室相邻。

当为5级以上垂直单向流洁净室时，宜设气闸室。

洁净区内不宜设厕所。

洁净生产部分需要的生活用空间，包括休息、卫生、杂物和雨具存放等房间，往往与人净用室结合起来布置，但一般是在穿洁净工作服区段内；有人把这两部分区域又统一划分为“非洁净区”、“过渡区”和“准洁净区”三块。

人净用室中的洁净工作服室、吹淋室或气闸室必须毗邻洁净生产区布置，以避免更换后的工作服受到污染。

在众多污染源中，人是主要的污染源。

人员净化用室的入口处应有净鞋设施，净化用室宜包括雨具存放室、换鞋室、存外衣室、浴洗室、洁净工作服室和气闸室（或空气吹淋室）等。

为了保持洁净生产区的空气洁净度并维持室内正压，在洁净生产区的入口处应设置气闸室或空气吹淋室。

通常与人员净化用室合并考虑的厕所、浴室，就功能而言属于生活设施，并非人员净化的必要措施，可根据需要设置。

人员净化用室和生活用室的洁净要求应由外至内逐步提高，室内可送入经过过滤的净化空气，其洁净级别可低于相邻生产区一至二个等级。