淺談現代化工廠潔凈室的設計要求

　摘要：本文主要的工作目的是通過主要空氣凈化設備使空氣依次通過過濾效率由低到高的初、中、高三級過濾器，將其吸附在過濾器上微粒，經過加熱（冷卻）、加（去）濕等一系列處理過程，設計出潔凈度達到千級的、對工作環境溫濕度有嚴格控制的潔凈室。 
　　關鍵字：組合式凈化空調機組高效送風口回風口空氣吹淋室余壓閥 

　　1 引言 
　　隨著現代工業高速發展，其產品技術含量更為復雜，為適應愈來愈多的行業依賴于潔凈無塵室內生產和裝配自己的產品，保證設備的質量穩定和高使用壽命。我單位在產品組裝時 由于對環境的要求越來越高，為保證產品質量，需要在潔凈的工況進行生產，為此我設計了一個潔凈度達到千級的、對工作環境溫濕度有嚴格控制的潔凈室。 
　　2 潔凈室設計簡介 
　　2.1空氣潔凈度標準 
　　空氣潔凈技術就是建立潔凈環境的技術，潔凈環境的主要品質是空氣潔凈度。空氣潔凈度是指潔凈空氣環境中空氣含塵量多少的程度，含塵濃度高的潔凈度低，含塵濃度低的則潔凈度高，空氣潔凈度標準或級別，就是以含塵濃度來劃分的。也就是把從某一個低的含塵濃度起到不超過另一個高的含塵濃度止，這一個含塵濃度范圍定為某一個空氣潔凈度級別，空氣潔凈度級別是評價空氣潔凈環境的核心指標。我國《潔凈廠房設計規范》規定了潔凈廠房空氣潔凈度等級標準，見表1。 
　　表1：潔凈廠房空氣潔凈度等級 
　　空氣潔凈度等級 相當于ISO級別 塵粒粒徑(μm) 塵粒數(個/m3) 
　　 含塵濃度 
　　100級 5 ≥0.5 ≤3,520 
　　 ≥5 ≤29 
　　1000級 6 ≥0.5 ≤35,200 
　　 ≥5 ≤2,93 
　　10000級 7 ≥0.5 ≤352,000 
　　 ≥5 ≤2,930 
　　空氣潔凈技術的目的，就是要最大限度地將空氣介質中的懸浮微粒過濾清除。 
　　2.2潔凈室設計原理 
　　所謂潔凈室就是為保持室內要求的潔凈度等級，采用空氣過濾等措施所盡力創造的室內空間，是空氣潔凈技術創造潔凈微環境的最重要、最具代表性的措施。具體的說，就是使空氣依次通過過濾效率由低到高的初、中、高三級過濾器，利用微粒的慣性作用和擴散作用將其吸附在過濾器上，再經過加熱（冷卻）、加（去）濕等一系列處理過程，將凈化后的空氣通過通風管道送入潔凈室，以達到潔凈室內空氣潔凈度等級的要求。 
　　3 潔凈室主要參數設計 
　　注油間潔凈室屬于潔凈廠房設計范疇，對于潔凈廠房所代表的工業潔凈室，是以控制無生命的灰塵微粒的污染為主要任務。二者有機結合起來，為人們提供了一個溫濕度適宜、空氣潔凈的工作環境 。如無特指，下文中的潔凈室皆是指注油間潔凈室。 
　　3.2潔凈室主要參數計算 
　　潔凈室的主要性能指標有：潔凈度、溫濕度、照度、噪聲等。下面主要講述潔凈室室內潔凈度的計算及校核。 
　　3.2.1取值 
　　換氣次數 
　　換氣次數是潔凈度的量化指標，每一種潔凈度級別均對應著不同的換氣次數。按照《潔凈廠房設計規范》，無特殊要求的千級潔凈室的換氣次數可取n＝50～60次/h，本次設計取n＝55次/h。 
　　送風量QS 
　　QS=V*n=65*2.8*55=10000 m3/h 
　　新風量Qx 
　　新風的冷（熱）濕負荷很大，可占到整個潔凈室的1/2以上，為節約能源，就要盡可能地減小新風量。按照《潔凈廠房設計規范》，當室內人數為3人時，最小新風量為：Qx1=40x3=120 m3/h；當維持室內+15Pa壓力時，最小新風量為：Qx2=65x2.8x2.5=455 m3/h，則新風量為： 
　　Qx=Max(Qx1, Qx2)=455 m3/h，取500m3/h。 
　　3.2.2校核 
　　由于潔凈室內設備布置的不均勻性和室內工作人員動作的不可避免性，室內微粒的分布呈不均勻性，因此按照不均勻分布理論校核含塵濃度。 
　　由《空氣潔凈技術原理》，查得： 
　　Nv=ψ（Ns +）粒/L ………………………………………(1) 
　　其中，Ns =M（1-s）（1-ηn）粒/L…………………………………(2) 
　　Nv：塵粒不均勻分布條件下室內穩定含塵濃度，粒/L 
　　Ns：送風含塵濃度，粒/L 
　　M：設計大氣塵濃度，取M=106粒/L 
　　n：換氣次數，次/h，本次設計取n=55次/h 
　　ψ：不均勻系數，可由表2確定： 
　　s：回風占送風量的比值，s =（10000-500）/10000=0.95 
　　ηn:新風通路上的過濾器效率 
　　由于新風的含塵濃度遠遠大于回風，為最經濟有效地保護空調機組內的高中效過濾器，新風過濾器選用G3（粗效）+F6（中效）組合式過濾器，η1=0.2，空調機組內設F8（高中效過濾器）η2=0.5，潔凈室內設H12（高效過濾器），η3=0.9999， 
　　則計算得：ηn=1-（1-η1）（1-η2）（1-η3）=0.99996 
　　G：單位容積發塵量，粒/m3·min 
　　根據《空氣潔凈技術原理》圖13-1查得： 
　　工人著一般尼龍服，輕微勞動時，潔凈室單位容積發塵量為： G=1.2x104粒/m3·min 
　　將以上數值分別帶入公式1和2，則有： 
　　Nv=16.4粒/L=16400粒/m3 
　　3.2.3結論 
　　由于Nv=16400粒/m3，小于表一關于千級潔凈室含塵濃度的規定，因此當潔凈室內最多3人工作，工人著一般尼龍服，輕微勞動時，取換氣次數n=55次/h可以滿足千級潔凈室對潔凈度的要求。 
　　4 潔凈室主要空氣凈化設備 
　　4.1組合式凈化空調機組 
　　組合式空調機組由新回風混合段、初效過濾段、風機段、熱濕處理段、高中效過濾段、整流出風段組成。它的主要選型參數為：風量、風壓、制冷（熱）量、加濕量、噪聲指標等，下面主要介紹一下風量和風壓的參數計算。 
　　風量 
　　由前面計算，得送風量QS=10000 m3/h，新風量Qx= 500m3/h，則：回風量QH= QS -QS =9500 m3/h。 
　　風壓 
　　《潔凈廠房設計規范》規定：“空氣過濾器的終阻力宜按初阻力的兩倍計算”，初阻力為：高效過濾器200～250Pa，中效過濾器80～100Pa，粗效過濾器50Pa，三級過濾器初阻力之和為330～400Pa，終阻力為660～800Pa，再加上空調機組本身的阻力約為250～300Pa，管道阻力200Pa，則空調機組內風機的全壓應為1110～1300Pa。 
　　4.2高效送風口 
　　裝設在潔凈室內的高效送風口是保護潔凈室不受污染的最后一道屏障，因此它的性能直接關系到潔凈室的含塵濃度是否合格。它不僅要有較高的過濾效率，內設η3=0.9999 的H12型高效過濾器，還要有較好的均壓、擴散性能，使送出的潔凈氣流更加均勻、穩定。在相同的過濾器和換氣次數條件下，送風口越多，氣流擠壓作用越明顯，從而使室內塵濃降低。 
　　5 潔凈室空氣凈化系統原理圖 
　　一定量的新鮮空氣經過初步過濾后進入到組合式空氣處理機組，與從潔凈室內回收的一部分空氣一起，通過風機加壓、熱濕處理、殺菌、過濾、均流、消聲等一系列處理過程，將潔凈無菌、清新怡人的空氣通過潔凈風管送入潔凈室，通過氣流的“稀釋”作用降低潔凈室的室內含塵濃度。為平衡壓力，潔凈室內的“多余”空氣經由余壓閥排向室外。 
　　根據《通風與空調工程施工質量驗收規范》，空調送風主管內的風速為v1= 8～10m/s，無送回風口的支管風速為v2=5～7m/s，有送回風口的支管風速為v3=3～5m/s，前面計算得送風量QS=10000 m3/h，則單個高效送風口處的送風量QDS=QS/8=1250m3/h，帶入公式風管截面積S=Q/v ，得到v1、v2、v3處的送風管管徑分別：320x320、500x500、630x500。由于真空泵間內遍布注油間抽真空系統的設備及工藝管道，因此將空調機組高架至下標2.5m處安裝，這樣既有效利用了真空泵間的空間，又節省了送、回風管道。