探討潔凈空調(diào)的應(yīng)用及未來發(fā)展

李云成

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)工作環(huán)境舒適度的要求越來越高，適宜的空氣環(huán)境是舒適工作環(huán)境的一個(gè)很重要因素?？諝獾钠焚|(zhì)主要指：空氣的溫度，相對(duì)濕度以及空氣潔凈度。人們?cè)谝粋€(gè)舒適的工作環(huán)境中，不僅有利于自身的健康，而且能提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文從闡述我國潔凈空調(diào)技術(shù)應(yīng)用入手，對(duì)我國潔凈空調(diào)技術(shù)現(xiàn)狀以及未來發(fā)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：潔凈空調(diào)技術(shù)；應(yīng)用；未來發(fā)展

1. 我國潔凈空調(diào)技術(shù)應(yīng)用

如今，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和現(xiàn)代化科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性，帶來潔凈技術(shù)也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品的日新月異而健康、高速地發(fā)展，并在三大戰(zhàn)略外的食品、化妝品、軍工等行業(yè)有更好的表現(xiàn)。要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)良好的潔凈室微環(huán)境，一套高效、安全、可靠、實(shí)用、簡(jiǎn)單的空氣潔凈系統(tǒng)設(shè)備便是發(fā)展的重點(diǎn)。

我國的潔凈技術(shù)和設(shè)備與國外先進(jìn)國家相比差距是明顯的，我國1965年才開始生產(chǎn)的hepa過濾器，比國外晚了十五年。1975年開始生產(chǎn)的光散射塵埃粒子計(jì)數(shù)器比國外晚了二十年。0.1微米潔凈技術(shù)和設(shè)備在國際上先進(jìn)國家已成為成熟技術(shù)，我國則剛剛起步。美國asyst公司、 德國mw公司發(fā)展的使用隔離技術(shù)的亞微米生產(chǎn)微環(huán)境系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)在近幾年中得到廣泛采用。該項(xiàng)最新的潔凈技術(shù)在100級(jí)潔凈度的潔凈廠房中，采用工藝設(shè)備局部使用隔離技術(shù)的微環(huán)境，把投資比例壓縮到高級(jí)別的微環(huán)境，消除了操作者與工藝設(shè)備運(yùn)行的二次污染源產(chǎn)生對(duì)集成電路成品率和可靠性的影響作用。

潔凈空調(diào)與一般空調(diào)的區(qū)別

空氣潔凈和一般的干凈有天壤之別。一個(gè)建筑環(huán)境再怎樣華麗，再怎樣“窗明幾凈”、“一塵不染”，其空氣的干凈程度通常僅是“夠級(jí)別”的空氣潔凈的1/10萬～1/100萬?？諝鉂崈舻某潭扔每諝鉂崈舳燃?jí)別衡量，而空氣潔凈度級(jí)別則用每m3（或每L）空氣含有的≥0.5μm或≥0.1μm的微粒數(shù)量來表示。1999年以前，各國基本采用美聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209、209A－E，此后ISO制訂了公制的國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

潔凈空調(diào)與一般空調(diào)的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)主要參數(shù)控制：一般空調(diào)側(cè)重溫度、濕度、新鮮空氣量和噪聲控制，而潔凈空調(diào)則側(cè)重控制室內(nèi)空氣的含塵量、風(fēng)速和換氣次數(shù)。在溫、濕度有要求的房間，溫、濕度也是主要控制參數(shù)。對(duì)生物凈化工程，含菌量是主要的控制參數(shù)之一。

(2)空氣過濾手段：一般空調(diào)有的只有粗效一級(jí)過濾，要求高的是粗效、中效兩級(jí)過濾處理。而潔凈車間空調(diào)則要求粗、中、高效三級(jí)過濾或粗、中、亞高效三級(jí)過濾。同時(shí)，為了消除室內(nèi)排風(fēng)對(duì)大氣環(huán)境的影響，需依據(jù)不同的情況在排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)排風(fēng)過濾或排風(fēng)凈化處理。

(3)室內(nèi)壓力要求：一般空調(diào)對(duì)室內(nèi)壓力要求不嚴(yán)。而潔凈廠房空調(diào)為了避免外界污染空氣的滲入（內(nèi)部污染物逸出）或不同潔凈廠房（區(qū)）不同物質(zhì)的相互影響，對(duì)不同潔凈車間（區(qū)）的壓差均有不同的要求。

(4)避免外界污染：為了避免被外界污染 ，潔凈空調(diào)系統(tǒng)材料和設(shè)備的選擇、加工工藝、加工安裝環(huán)境、設(shè)備部件的儲(chǔ)存環(huán)境等，均有特殊要求。

(5)對(duì)氣密性的要求：雖然一般空調(diào)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的氣密性、滲氣量有一定的要求，但潔凈車間空調(diào)系統(tǒng)的要求要比一般空調(diào)系統(tǒng)嚴(yán)得多，其檢測(cè)手段、各工序的標(biāo)準(zhǔn)均有嚴(yán)格措施及測(cè)試要求。

(6)對(duì)土建及其他工種的要求：一般空調(diào)房間對(duì)建筑布局、熱工等有要求，但選材要求不是很嚴(yán)格。而潔凈空調(diào)對(duì)建筑質(zhì)量的評(píng)價(jià)除一般建筑的外觀等要求外，還對(duì)防塵、防起塵、防滲漏有嚴(yán)格的要求。在施工工序安排及搭接上要求嚴(yán)格，以避免產(chǎn)生裂縫造成滲漏。潔凈空調(diào)系統(tǒng)對(duì)其他工種的配合要求也很嚴(yán)格，主要集中在防滲漏，避免外部污染滲入潔凈車間及防止積塵對(duì)潔凈車的污染。

2. 潔凈空調(diào)系統(tǒng)分類

(1)集中式潔凈空調(diào)系統(tǒng) ：在系統(tǒng)內(nèi)單個(gè)或多個(gè)潔凈室所需的凈化空調(diào)設(shè)備都集中在機(jī)房?jī)?nèi)，用送風(fēng)管道將潔凈空氣配給各個(gè)潔凈室。

(2)分散式潔凈空調(diào)系統(tǒng)：在系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)潔凈室單獨(dú)設(shè)置凈化設(shè)備或凈化空調(diào)設(shè)備。

(3)半集中式潔凈空調(diào)系統(tǒng)：在這種系統(tǒng)中，既有集中的凈化空調(diào)機(jī)房，又有分散在各潔凈室內(nèi)的空氣處理設(shè)備。是一種集中處理和局部處理相結(jié)合的形式。

人們一般按系統(tǒng)內(nèi)各潔凈室的潔凈度來命名系統(tǒng)，如稱之為100級(jí)凈化空調(diào)系統(tǒng)，1000級(jí)凈化空調(diào)系統(tǒng)等。有時(shí)也按系統(tǒng)的末級(jí)過濾器的性質(zhì)來區(qū)分，分高效空氣凈化系統(tǒng)，亞高效空氣凈化系統(tǒng)和中效空氣凈化系統(tǒng)。

3. 潔凈空調(diào)控制系統(tǒng)

壓差控制在凈化空調(diào)系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。只有通過對(duì)凈化區(qū)域的壓差進(jìn)行控制，保證合理的氣流組織，才能達(dá)到凈化和工藝的要求。例如潔凈廠房必須保持一定的正壓使外界未經(jīng)凈化的空氣不會(huì)進(jìn)人凈化區(qū)域，保證潔凈級(jí)別;并且通過對(duì)各凈化區(qū)域的不同的壓差控制，達(dá)到凈化分區(qū)的作用，在GMP中就要求不同凈化級(jí)別區(qū)域的壓差應(yīng)得到控制不小于+5Pa。在生物安全潔凈室中，壓差控制更是保證安全防護(hù)屏障的關(guān)鍵指標(biāo)，在《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》中指出必須使實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓梯度得到穩(wěn)定可靠的控制。因此對(duì)于凈化空調(diào)系統(tǒng)來說，壓差控制是非常重要的。

3.1壓差控制方法

對(duì)于壓差控制系統(tǒng)來說，其所達(dá)到的結(jié)果實(shí)質(zhì)上是對(duì)滲人或滲出空氣的控制，就其控制策略而言可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式控制。

(1)定風(fēng)量(CAV)是一種被動(dòng)式的控制方法，它使用手動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，通過簡(jiǎn)單的送風(fēng)和排風(fēng)平衡，送風(fēng)比排風(fēng)少(或多)一定的量(余風(fēng)量)，來達(dá)到所期望的壓差。在選擇定風(fēng)量這樣的控制策略時(shí)必須認(rèn)真的考慮，因?yàn)槎L(fēng)量系統(tǒng)有突出的局限性。

(2)變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)是一種主動(dòng)式的壓力控制策略，它通過電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥連續(xù)不斷的對(duì)送風(fēng)量或排風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持希望的壓力。主動(dòng)式的VAV壓力控制方法可以分為兩種:純壓差控制(OP)和余風(fēng)量(又稱為流量追蹤)控制(AV).

3.2純壓差控制方法

純壓差控制方法相對(duì)而言簡(jiǎn)單明了，其控制原理為:壓差傳感器測(cè)量室內(nèi)與參照區(qū)域的壓差(OP)，與設(shè)定點(diǎn)(即期望的壓差)比較后，控制器根據(jù)偏差按PID調(diào)節(jié)算法對(duì)送風(fēng)量(或排風(fēng)量)進(jìn)行控制，從而達(dá)到要求的壓差。

3.3余風(fēng)量(氣流追蹤)控制方法

潔凈室的送風(fēng)量與排風(fēng)量之間保持一定的風(fēng)量差(稱為余風(fēng)量)，必然會(huì)導(dǎo)致潔凈室產(chǎn)生一定的壓差。余風(fēng)量(氣流追蹤)控制即控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)量(送風(fēng)和排風(fēng)量)變化，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量或排風(fēng)量，動(dòng)態(tài)的達(dá)到相應(yīng)的風(fēng)量平衡，使送風(fēng)量和排風(fēng)量之間保持恒定的風(fēng)量差，從而維持恒定的壓差。

3.4 混合控制系統(tǒng)

由于生物安全等級(jí)3或4級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室的研究和實(shí)驗(yàn)對(duì)象非常危險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)室的壓差控制以及氣流方向控制更加重要，必須確保壓差和氣流方向得到穩(wěn)定可靠的控制。對(duì)于這樣壓差控制非常關(guān)鍵的地方，采用純壓差控制和余風(fēng)量控制兩種方法混合的控制系統(tǒng)是很好的選擇，它可以確保對(duì)實(shí)驗(yàn)室壓差穩(wěn)定可靠的控制。

對(duì)于純壓差控制系統(tǒng)，響應(yīng)時(shí)間一般要求在數(shù)分鐘以內(nèi)。因此，很多這樣的控制系統(tǒng)都是犧牲穩(wěn)定性來達(dá)到響應(yīng)時(shí)間的要求，它在達(dá)到穩(wěn)定控制之前需要在設(shè)定點(diǎn)附近波動(dòng)相當(dāng)長的時(shí)間。不幸的是，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定控制的時(shí)間往往比擾動(dòng)發(fā)生的頻率長，因此系統(tǒng)可能整天都在波動(dòng)，直到人員下班、工作結(jié)束，不再有擾動(dòng)發(fā)生，系統(tǒng)才能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

4 影響壓差控制的其他因素

建筑技術(shù)對(duì)壓差控制的性能和效果有很大的影響，不密閉的圍護(hù)結(jié)構(gòu)很難建立起穩(wěn)定的壓力梯度。它需要有很大的余風(fēng)量才能彌補(bǔ)很多的泄漏，當(dāng)使用很大的余風(fēng)量時(shí)，將向相鄰空間中抽取(或排出)大量的二次空氣，因此可能會(huì)造成溫度、濕度控制的問題。因此必須使?jié)崈羰矣幸粋€(gè)密閉的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，才能保證相應(yīng)的壓差和合理的氣流方向。

風(fēng)管的泄漏也會(huì)對(duì)余風(fēng)量控制的精度和性能造成影響。

4.我國潔凈空調(diào)技術(shù)未來發(fā)展

潔凈空調(diào)不僅對(duì)室內(nèi)空氣的溫度、濕度、風(fēng)速有一定的要求,而且對(duì)空氣中的含塵粒數(shù)、細(xì)菌濃度等都有較高的要求, 隨著我國高新技術(shù)的迅速發(fā)展和微電子工業(yè)、光纖工業(yè)、液晶顯示工業(yè)及光電器件工業(yè)、生物工程、醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，我國潛在的巨大的潔凈技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)，以每年40%~50%的增長速度在增加因此對(duì)潔凈生產(chǎn)車間空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著重要意義，對(duì)車間進(jìn)行潔凈空調(diào)系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)車間車間凈化系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)潔凈空調(diào)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。

5.結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)整體水平的不斷進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，空調(diào)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了良好的實(shí)踐效果。由于潔凈空調(diào)工藝的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)起來的難度更大、更復(fù)雜，這是應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到。這樣才能更好地發(fā)揮潔凈空調(diào)的最大功效。

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