洁净室通风设计分析
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摘 要：化学实验进行二次洁净室改造，改造后为空气洁净度万级（局部百级）洁净实验室，在原建筑围护结构不变的情况下，增加水泥板和彩钢板进行分隔，对冷、热、湿负荷进行分析，空调采用组合式空调机组，二次回风设计以及集中控制。
关键词：洁净实验室;组合式空调机组;通风设计
1 工程背景
某单位化学实验室为二层建筑，二层部分房间为洁净室，已经使用了15年，原设计为万级洁净实验室，部分空调设备、实验仪器均老化，需要根据目前最新单位需求，拆除原有洁净室所有旧部，重新进行改造。改造后为空气洁净度万级（局部百级）洁净实验室，改造房间。
2 洁净室改造设计
2.1 围护结构改造
根据洁净室的设计规范要求，为了保证洁净室内的空间的洁净度，洁净室的围护结构做了重新设计。原实验楼的围护结构为框架结构，墙体为加气混凝土砖，窗户为双层中空玻璃。本次改造不改变原有外围护结构和外窗户，主要对建筑内部装修和内墙体进行改造、增加部分门窗、顶棚和地面。
2.2 洁净室内环境要求
（1）洁净度要求：洁净房间：空气洁净度万级;层流罩：空气洁净度百级。
（2）房间的压差顺序为：房间1>房间2>房间3>走廊。
（3）人员的新风量：为保证洁净区的正压并根据室内人员的新风量，按照总循环风量的约10%（可调）设计新风并配初效过滤器。
新风量满足以下要求：
（1）洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。
（2）补偿室内排风量+保持室内正压所需的新鲜空气量。
2.3 空调系统选择
根据洁净室内的环境要求，初步选择两种设计方案备选：
第一种方案：每个洁净室安装吊顶式风冷恒温恒湿空调器和带中效过滤器风机箱，气流组织采用顶送风侧下回风方式。即：室内污染空气自侧下回风口，利用回风管道与新风混合（均经初效过滤器）再经风管式冷暖空调处理回到吊顶里的带中效过滤器风机箱。然后经过吊顶上的高效过滤器送风口，将洁净空气送到洁净室进行循环。
第二种方案：整个洁净室使用1台风冷组合式空调机组，采用顶送风侧下回风方式。洁净区空气经过初、中、高效过滤后送入室内;污染空气自彩钢壁板侧下回风口，回风在空调混合段与新风混合（均经初效过滤器）进行循环，以温湿度达到舒适性要求，冷热量由机组控制柜控制。风冷组合式空调机组设于室外地面或者屋面，通过风管连接到洁净室。
两种空调系统方案的对比分析。
第一种方案：空调都布置在房间顶板上面，布置紧凑，仅有冷媒管通出外墙，而且每个房间都设有控制开关，方便独立控制。空调设备在顶板以下，彩钢板以上，运行会有些许噪声传到室内。而且自动控制设备需要多套，室外还需要有一定的空间放置空调设备。
第二种方案：空调都布置在室外，仅有风管通出外墙，所有房间一起控制温、湿度。仅有风管在顶板以下，彩钢板以上，无运行噪声。仅需1套自动控制设备就行。但是需要风管、支架较多，而且风管在室外需要做好保温处理。室外也需要有一定的空间放置空调设备。
洁净室的实际需求和实际空间：所有的洁净室都同时使用，而且房间对噪声的要求并不高。根据甲方要求，室外的外墙不能挂空调室外机，影响整个建筑的外观，地面也没有空间放置空调设备。不过在本栋楼紧临有一二层建筑屋面可以放置空调设备。综合以上方案和实际需求，第二种空调方案较优，因此选择第二种方案。
3 洁净室空调的设备选择
3.1 热湿负荷计算分析
洁净室的冷热负荷主要来自于外围护结构的墙体、屋面、地面、外窗（本洁净室无外门）以及室内的用电设备、照明设备和人体的热湿负荷。通过负荷分析软件计算出冷热负荷。经计算总冷负荷为52.5kW，总热负荷为39.2kW，最大加湿量为21.5kg/h。
3.2 组合式空调机组的配置
根据第二种方案，计算后，选择风冷组合式空调机组，风量14000m3/h，余压700Pa制冷量：60kW，电加热量：51kW，加湿量：26kg/h，总输入功率115kW/380V。组合式空调机置于本栋楼紧临二层建筑屋面，屋面用彩钢板做一板房，用于放置空调及控制设备。通过送回风管与洁净室相连。
（1）新风预热段 侧开新风口：500×400新风预处理。（2）回风混合段 上开回风口：1000×500配板式初效过滤器，过滤效率：G4。（3）表冷挡水段 表冷器：铜管套波纹铝翅片制冷量：60kW制热量：51kW。（4）二次混合段 上开回风口：1000×500配板式初效过滤器，过滤效率： G4。（5）蒸汽加湿段 加湿量：26kg/h电极加湿。（6）中效段 配板式中效过滤器，过滤效果：F8。（7）风机出风段 电机功率;11kW变频控制外开检修门 上开送风口：1000×500。
4 洁净区域的气流组织
洁净室的气流流型主要分为三类：单向流、非单向流和混合流。为了降低工程造价，减少能量消耗，本工程的气流采用单向流和非单向流混合的混合流形式。送、回风口的口部风速控制在0.3m/s～0.5m/s之间，考虑到后期由于高效过滤器使用一段時间后阻力增加。风速一般选择在0.45m/s左右。在保证室内新鲜空气量和洁净区域一定正压的前提下，为了节约能源，尽量利用回风。
5 结束语
洁净室对室内的温湿度和新风都有较高的要求，要满足室内环境的要求，需要一个合理的设计方案，保证气流从洁净区流向非洁净区，维持洁净区有序的梯度压力分布不变;一套高效节能可靠的空调设备，合理配置新风、回风和送风，以及高效过滤器;一套有效可行的控制系统，控制好末端阀门、温湿度探测器以及风机、加湿加热等设备，才能真正有效的控制洁净区域的洁净度。本工程已经投入使用2年以上，运行状态良好。
参考文献：
[1] 陆耀庆.实用供热通风手册（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] GB 50176—2016，民用建筑热工设计规范[S].
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