净化空调设计

净化空调设计陈泽嘉中国医药集团重庆医药设计院2015.6.9.目录——1.空气洁净技术发展简述——2.洁净室级别及环境参数——3.净化空调设计——4.其他1.空气洁净技术发展简述空调分类：舒适空调——以温度为主要控制对象——满足人的舒适度要求；精密空调——以温度和相对湿度为主要控制对象——满足工业生产要求（恒温恒湿）洁净（净化）空调——以空气微粒数为主要控制对象——满足工业生产要求（洁净度）1.空气洁净技术发展简述世界空气洁净技术发展简述——1950年，世界第一台高效空气粒子过滤器在美国研制成功，取得空气洁净技术的首次飞跃，成为洁净技术发展史中第一座里程碑；实现了以0.5μm粒径的尘粒数为技术标准来衡量空气洁净度；——1961年，世界第一间单向流洁净室在美国研制成功，取得了空气洁净技术的重大突破，成为洁净技术发展史中第二座里程碑；1.空气洁净技术发展简述——1963年颁布了世界第一个洁净室标准美国联邦标准209，为后来国际标准化组织颁布的洁净室标准ISO14644-1（空气洁净度分级）奠定了基础；——1966年，美国正式完善了无菌单向流洁净手术室的设计与安装，第一次将洁净技术应用于手术室生物微粒控制环境中，其术后感染率从8.9%下降到0.9%；1.空气洁净技术发展简述——1969年，世界卫生组织（WHO）制定了GMP（药品生产质量管理规范）,这在洁净技术领域中堪称又一重大事件，第一次将洁净技术应用于药品生产中，极大地抑制了药品和化妆品的感染几率；1.空气洁净技术发展简述——80年代以后，洁净技术不断发展，已成为电子、仪器仪表、医学与药物、生物工程等尖端技术的一大支柱；——1999年，国际标准化组织（ISO）颁布了第一个关于洁净室的国际标准ISO14644-1（空气洁净度分级），将空气洁净度分级标准统一并规范化。（随后陆续颁布该系列标准ISO14644-2~7）1.空气洁净技术发展简述——20世纪90年代之后，超大规模集成电路生产迅猛发展，出现了ISO2级洁净室。——本世纪初，超大规模集成电路，ISO1级洁净室（0.1μm0.1级）洁净技术的发展成为电子尖端技术的一大支柱1.空气洁净技术发展简述我国空气洁净技术发展简述——60年代开始——初创发展阶段——为三线建设服务（电子、机械、航空）1965年有了第一台国产高效过滤器，1966年有了国产洁净工作台（日本1965年）——70年代~80年代——为大规模集成电路会战服务——第一次大普及；（电子、机械、航空）1.空气洁净技术发展简述——80年代中期~现在——为医药行业生产环境现代化服务（GMP、洁净手术室）——第二次大普及；（制药、生物、洁净手术室）——本世纪初，超大规模集成电路，ISO1级洁净室（0.1μm1级）电子行业对洁净室的需求仍然占有主导地位。2.洁净室级别及环境参数什么是洁净室？——特殊设计的房间，要控制空气中的尘埃粒子数量，在设计上要控制尘埃粒子对房间的侵入、生存和存留达到最小，以及相关的温度、湿度和压力得到必要的控制。（摘自：ISO14644-1）——专门设计建造的有限空间，在空气微粒、温湿度、空气压力、空气压力流动方式、空气运动、震动、噪声、滋生微生物以及照明方面进行了特殊的控制。（摘自：ASHRAE）2.洁净室级别及环境参数2.1洁净室的类型——按用途划分工业洁净室：主要控制对象—微粒生物洁净室：主要控制对象—微粒、微生物——按气流流型划分单向流洁净室非单向流洁净室混合流洁净室2.1洁净室类型单向流洁净室1、气流通过洁净区整个断面2、断面风速均匀稳定3、流线单一、大致平行4、受控气流——靠送风气流“活塞”般的挤压作用，推动室内脏空气迅速排出室外，达到净化目的。——高效过滤器满布率80%按气流流型划分2.1洁净室类型非单向流洁净室1、气流速度不均匀2、气流具有多方向（回流、漩涡）3、受控气流——依靠送风气流不断混合稀释室内空气，把室内粒子逐渐排除去，直至达到平衡。——保证足够的换气次数——合理气流组织2.1洁净室类型混合流洁净室1、单向流和非单向流同时存在2、两种气流互不干扰（独立）3、受控气流——局部区域单向流保护——背景是非单向流状态2.2空气洁净度级别ISO14644洁净度等级大于或等于表中粒径的最大浓度限值(pc/m3)最大允许悬浮粒子浓度限值(pc/m3)0.1um0.2um0.3um0.5um1um5umISO1102ISO210024104ISO31000237102358ISO4100002370102035283ISO51000002370010200352083229ISO61000000237000102000352008320293ISO7352000832002930ISO8352000083200029300ISO93520000083200002930002.2空气洁净度级别ISO14644洁净度等级ISO146440.5umFS2090.5umFS209洁净度等级ISO1国际单位英制单位ISO21M3=35.2ft3国际——(pc/m3)英制——(pc/ft3)40.1ISO33511级ISO43521010级ISO53520100100级ISO63520010001000级ISO73520001000010000级ISO83520000100000100000级ISO9352000010000001000000级2.2空气洁净度级别EUWHO中国GMP洁净度级别最大允许悬浮粒子浓度限值(pc/m3)静态动态≥0.5μm≥5.0μm≥0.5μm≥5.0μmA级352020352020B级3520293520002900C级3520002900352000029000D级352000029000不作规定不作规定2.2空气洁净度级别GMP洁净区微生物监测的动态标准级别浮游菌cfu/m3沉降菌cfu/4h表面微生物接触碟cfu/碟5指手套cfu/手套A1111B10555C1005025D200100502.3洁净室控制参数悬浮粒子和微生物——影响产品纯度、交叉污染和无菌程度;，实现洁净度级别重要参数温度和相对湿度——影响产品工艺条件和细菌繁殖条件以及人员舒适度。20~24℃45~60%（A、B、C级）18~26℃45~65%（D级以及以下）换气次数和截面风速——保证洁净度的重要因素2.3洁净室控制参数《洁净厂房设计规范》GB50073空气洁净度级别截面风速换气次数ISOm/sACH1~30.3~0.5－4、50.2~0.4－650~60715~258、910~15静态2.3洁净室控制参数截面风速——指单向流工作区域的风速工作区域的概念：中国——距地0.8m以上1.5m以内的区域美国——距地0.6m以上，天花板0.9m以下的区域2.3洁净室控制参数单向流风速（A级100级ISO5级）国际标准ISO14644-4——v=0.2~0.5m/s洁净厂房设计规范GB50073-2013----v=0.2~0.4m/s电子工业洁净厂房设计规范GB50472-2008----v=0.2~0.45m/s中国cGMP2010版----v=0.36~0.54m/s0.2m/s仍然是单向流的保证风速2.3洁净室控制参数常规洁净室：“单向气流系统应从终端过滤器或空气分配器系统以下15-30cm处的规定检验位置以（0.2~0.4m/s）*的均衡速度（指导值）提供气流。”*（0.2~0.4m/s在此以GB50073规定值为例）2.3洁净室控制参数静压差——洁净室保持其内部压力（静压）的重要参数正压差：防止外界污染洁净室（大部分洁净室）负压差：防止洁净室污染外界（某些危险微生物污染的洁净室）压差——指相邻房间的门关闭时门两侧的压力差值2.3洁净室控制参数静压差（Pa）区域洁净厂房设计规范医药洁净厂房设计规范洁净室对室外≥10≥10洁净区域非洁净区≥5≥10不同级别洁净室之间≥5≥10相同级别洁净室之间*—＞0***：指相同洁净度级别的不同功能区域（间）**：＞0指适当的压差梯度或流向2.3洁净室控制参数照度——影响产品的工艺生产条件洁净区里通常是人工照明，最低照度不低于150lx，主要工作区通常200~300lx非洁净区最低照度不低于100lx按各行业规范要求制定2.3洁净室控制参数噪声——控制噪声，保护人员健康，以利工人正常操作单向流洁净室65dB(A)空态混合流洁净室65dB(A)空态非单向流洁净室60dB(A)空态3.净化空调设计净化空调设计目的——提供符合洁净室要求的系统，确保其满足产品的生产环境。3.净化空调设计净化空调与一般空调的主要区别（暖通设计）一般空调净化空调空气过滤无或粗效（中效）过滤粗效、中效（高中效）、高效三（四）级过滤温、湿度控制精度无明确控制要求控制精度：DB—±2℃RH—5~10%新风量满足人员卫生要求工艺设备排风、房间正压、人员新风空气处理最大送风温差送风温差较小（再热、加湿）送风量无换气次数要求有换气次数要求（≥15ACH）风量较大房间压差要求无明确要求有压差要求（正压差、负压差）3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5A级）设计方案:1、隔离器（Isolator）及隔离装置（RABS）2、AHU循环系统3、AHU+FMU空气自循环系统4、AHU+FFU空气净化单元循环5、FMU空气自循环系统3.净化空调设计1、隔离器（Isolator）全封闭，全自动控制实时监控，自带ISO5级循环装置3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:2、隔离器装置（RABS）主动型——（开式、闭式）工艺设备自带单向流循环系统。开式闭式3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:1、隔离器装置（RABS）被动型——（开式、闭式）工艺设备只带屏障系统，由暖通专业组织循环风。开式3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:2、AHU循环系统AHU处理全部的循环空气并控制区域内的温、湿度，一般用于小面积区域；风管截面及占用空间较大，风管敷设有难度AHU需要空调机房最大优点——房间噪声低。AHU系统循环3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:3、AHU+FMU空气自循环系统利用AHU和FMU分别实现循环AHU——保证核心区内温、湿度要求，布置在机房；FMU——保证核心区内净化循环风量要求，布置在吊顶；用于大面积区域特别是全室ISO5级；3.净化空调设计3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:4、AHU+FFU空气净化单元与上述AHU+FMU有相同处，AHU——保证核心区内温、湿度要求，布置在机房；FFU——保证核心区内净化循环风量要求，布置在吊顶；用于较小面积区域ISO5级或A级；空气洁净度级别3.净化空调设计单向流洁净室（ISO5级A级）设计方案:5、FMU风机自循环系统有2种方式——带冷源：保证区域内温湿度和循环风量要求——不带冷源：仅保证循环风量要求风机布置在吊顶；3.净化空调设计非单向流（乱流）洁净室设计要点:1、对气流组织的基本要求**作用：有效组织送风和回风方式，充分发挥洁净空气的稀释作用，快速排出室内污染。**基本原则：气流方向要适应微粒自然沉降的方向，以最快速度排出污染。3.净化空调设计非单向流（乱流）洁净室设计要点:送风口布置要求：1）均匀布置2）避开工艺设备的进、排风口3）采用同一规格HEPA4）送风管布置应有利于气流平衡3.净化空调设计非单向流（乱流）洁净室设计要点:回风口布置要求：1）尽量两侧均匀布置2）避开遮挡物3）风口上边缘距地≤0.5米4）采用竖向百叶5）安装过滤器（低阻的）3.净化空调设计非单向流（乱流）洁净室设计要点:2、对送风量的基本要求（换气次数）能稀释房间微粒；消除室内热湿负荷规范推荐的换气次数；自净时间的要求；气流组织的影响3.净化空调设计非单向流（乱流）洁净室设计要点:**稀释房间微粒；由已知洁净度求换气次数采用简化公式计算得出根据所要求的洁净度级