第5章 空气洁净技术 洁净室设计

第五章洁净室设计1本章学习要求1、了解洁净空调系统设计的特点及洁净空调系统的分类。2、重点掌握洁净室设计一般步骤、负荷计算、新风量和送排风量计算、净化空调设备及系统的选择。5.1洁净空调系统设计特点五个：（1）风量大;建筑类型一般办公室工业洁净室(半导体，ISO4级）生物洁净室(药厂，10000级)循环风量/[m3/(m2•h)]20110054新风量/[m3/(m2•h)]54012表5-1洁净室与一般办公楼的送风量比较25.1洁净空调系统设计特点（2）空调冷负荷大、负荷因素特殊建筑类型一般建筑（办公楼、旅馆等）工业洁净室(半导体厂）面积冷负荷指标/（W/m2）100～130500～1000表5-2洁净室与一般建筑的面积冷负荷指标比较35.1洁净空调系统设计特点0102030405060ISO5级（百级）ISO6级（千级）ISO7级（万级）30.62015.324.241.756.645.238.228.1表５－３不同洁净度级别各类冷负荷的比例风机负荷室内负荷新风负荷45.1洁净空调系统设计特点00.20.40.60.8表5-4洁净室与普通建筑运行能耗（转换成一次能源)比较(兆瓦/平米.年）上限下限上限0.4450.6620.7870.3140.465下限0.4450.6620.7870.13960.3489办公商场旅馆工厂半导体厂55.1洁净空调系统设计特点（3）风机风压高通常设三级过滤，风压较一般空调系统高400Pa以上，且需设定风量调节装置来恒定风量（∵运行过程过滤器阻力增加，系统风量随之变化）（4）压差控制严——防止不同洁净级别的邻室或外界空气干扰65.1洁净空调系统设计特点（5）采用二次回风——∵满足空调区热、湿负荷所需的通风量远远小于满足房间洁净度所需要的通风量，所以只需部分回风与新风混合后进入空调设备进行热湿处理，剩余的回风仅需进行过滤，使之净化后再循环回到房间满足洁净级别所需的系统风量，故从节能角度考虑，常采用二次回风系统以降低风机的输送能耗75.2洁净空调系统的分类•集中式洁净空调系统–——洁净设备（加热器、冷却器、粗、中效过滤器、风机等）集中在空调机房，通过风管送入各洁净室。•分散式洁净空调系统–——净化设备或洁净空调设备（如净化单元、空气自净器、层流罩、洁净工作台等）设置在需洁净的房间中（通常为一般的空调环境或低级别的洁净空调环境）8两类洁净空调系统的比较详见教材P131表5-105.2.1集中式洁净空调系统•1、类型•（1）根据风机个数–单风机系统•特点：机房占地面积小，但压头大，噪声、振动大–双风机系统•特点：机房占地面积大，压头小，噪声、振动小；可全年保证室内压力恒定，并实现多种运行方式9图5-1单风机洁净空调系统示意图1-粗效过滤器2-温湿度处理室3-风机4-中效过滤器5-高效过滤器105.2.1集中式洁净空调系统（当仅采用一次回风时，空气处理室也可设在风机出口段）互换11图5-2双风机洁净空调系统示意图1-粗效过滤器2-温湿度处理室3-送风机4-中效过滤器5-高效过滤器；6—回风机5.2.1集中式洁净空调系统机械排风无组织排风5.2.1集中式洁净空调系统•1、类型•（1）根据风机个数，分为单风机和双风机系统•（2）根据风机的连接方式，–风机串联系统–风机并联系统12图5-3风机串联洁净空调系统示意图1-粗效过滤器2-温湿处理风机3-温湿度处理室4-洁净循环总风机5-中效过滤器6-高效过滤器135.2.1集中式洁净空调系统空调用小风机净化用大风机空调部分净化部分图5-4风机并联洁净空调系统1-粗效过滤器2-温湿度处理室3-风机4-中效过滤器5-高效过滤器145.2.1集中式洁净空调系统互为备用，方便检修适用于同一机房内布置有多个洁净空调系统的场合图5-8值班风机系统1-粗效过滤器2-温湿度处理室3-正常运行风机4-中效过滤器5-高效过滤器6-值班风机155.2.1集中式洁净空调系统设计风量=维持洁净室正压风量+送风管路漏风量设计风压=设计风量下的送风阻力开关正常运行时值班运行时小风量，与风机3并联风机并联系统的一种关开5.2.2分散式洁净空调系统162、在分散式柜式空调送风的环境中设计局部净化装置分散式洁净空调系统1、在集中空调的环境中设计局部净化装置微环境/隔离装置，空气自净器，层流罩，洁净工作台，洁净小室等高效过滤器送风口，高效过滤器风机机组，洁净小室等又称为：半集中式洁净空调系统5.2.2分散式洁净空调系统图5-6（1）在集中空调的环境中设计局部净化装置a）室内设置净化工作台b）室内设置空气自净器c）室内设置层流罩；d）室内设置洁净小室e）走廊或套间设置空气自净器f）送风增设高效过滤器送风机组17图5-7（2）在分散式柜式空调送风的环境中设计局部净化装置a）柜式空调器与高效过滤器风机机组b）柜式空调器与高效过滤器送风口c）柜式净化空调器d）柜式空调器与洁净小室185.2.2分散式洁净空调系统风系统送风集中送风方式隧道洁净室送风方式风机过滤单元送风方式模块式风机单元送风方式微环境+开放式洁净室送风方式新风处理系统洁净室的防排烟排风洁净室局部排风全面通风洁净厂房送风系统结构图195.2.3洁净厂房空气送风系统图5-8集中送风方式（空调机在侧面、轴流风机送风）205.2.3洁净厂房空气送风系统——（1）集中送风方式格栅地板图5-9集中送风方式（空调机在顶部）215.2.3洁净厂房空气送风系统——（1）集中送风方式图5-10隧道式送风方式结构形式225.2.3洁净厂房空气送风系统—（2）隧道洁净室送风方式生产核心区要求高洁净度和严格温湿度控制设于单向流送风区内设于回风区内设有多个循环系统，故障时互不影响，独立性强，可进行分区调整控制图5-11风机过滤单元送风方式1-新风处理机组2-FFU3-表冷器4-活动地板235.2.3洁净厂房空气送风系统——（3）风机过滤单元送风方式特点：FFU安装于吊顶，构成循环系统，无需净化循环空调机房；送风静压箱为负压（有利于高效过滤器顶棚密封）；台数多，投资大；运行费高；噪声较大可设于空调机房内干式静压箱图5-12FMU（模块式风机单元）送风方式示意图245.2.3洁净厂房空气送风系统—（4）模块式风机单元送风方式特点：无风管道；空气输送速度较低；风机过滤器维修方便，能量消耗少送风机安装在HEPA或ULPA之上，1台送风机配多台过滤器的空气循环系统图5-13微环境洁净厂房示意图255.2.3洁净厂房空气送风系统——（5）微环境+开放式洁净室送风方式微环境内为严格的单向流开放式洁净室内为单向流或混合流开放式洁净室微环境特点：能量消耗少；工艺布置灵活，建设投资和运行费较低5.2.4洁净室排风系统•1、洁净室的局部排风•（1）洁净排风系统的排风方式•为防止洁净厂房内各种生产过程产生的各类粉尘、有害气体、有害物质在洁净室内扩散，最有效的方法是在有害物质产生的设备处，采用局部排风方式将污染物质排出室外。261）《洁净厂房设计规范》（GB50073）规定：洁净室内产生粉尘和有害气体的工艺设备，应设局部排风装置。设置局部排风装置，应考虑粉尘、有害气体、有害物质的不同性质、不同浓度等因素。2）以下情况的局部排风系统应单独设置：a.排风介质混合后能产生或加剧腐蚀性、毒性、燃烧爆炸危险性和发生交叉污染。b.排风介质中有毒与无毒，毒性相差非常大。c.同时存在易燃、易爆与一般排风。275.2.4洁净室排风系统•（2）洁净排风系统应采取的相关措施–1）防倒灌措施•①采用设置中效过滤器（结构简单，维修方便）•②采用止回阀（使用方便但密封性较差）•③采用密闭阀（密封性好，但结构复杂，管理不便）•④采用自控装置285.2.4洁净室排风系统•（2）洁净排风系统应采取的相关措施–1）防倒灌措施–2）防火、防爆措施——含有易燃易爆的局部排风系统，应采用与排出物质相适应的防火、防爆措施；–3）排风无公害排放措施——排风介质中有害物浓度及排放量超过国家或地区有害物排放浓度及排放量规定时，应进行无公害处理，达标后才能排入大气。295.2.4洁净室排风系统•（2）洁净排风系统应采取的相关措施–4）凝结液的及时排放措施——对含有水蒸气和凝结性物质的排风系统，排放口应有一定坡度，以便及时排除凝结液。–5）通风及静压控制措施——洁净厂房内的换鞋、存外衣、洗浴、厕所和淋浴等生产辅助房间，应采取通风措施，其室内的静压值应低于洁净室；305.2.4洁净室排风系统•（2）洁净排风系统应采取的相关措施–6）设置事故排风系统•洁净室应根据生产工艺要求设置事故排风系统。•事故排风系统应设自动和手动控制开关，手动控制开关应分别设在洁净室及洁净室外便于操作的地点。•一般对于有可能散发有害气体或易燃、易爆气体的洁净室（区）应设事故排风装置315.2.4洁净室排风系统•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类325.2.4洁净室排风系统•按生产工艺过程排出废气的类型•（8种）•①一般排风系统；•②有机气体排风系统；•③酸性气体排风系统；•④碱性气体排风装置；•⑤热气体排风系统；•⑥含粉尘的排风系统；•⑦特殊气体排气系统；•⑧药品生产中有害、有毒的排风系统。•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类335.2.4洁净室排风系统•①一般排风系统；——排出一般废气，无需处理，可直接排放，如生产辅助用室、生活用室（值班室、卫生间等）排出的废气；•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类–②有机气体排风系统；•当有机气体浓度能达到国家规定的大气排放标准时，可直接排放，不需设置废气处理装置；•当有机气体浓度超过国家规定的大气排放标准时，应设置有机气体排放装置，达标后方可排放；345.2.4洁净室排风系统•2、排风装置的分类及处理设备•②有机气体排风系统；•活性炭吸附法：•有机气体排放装置•吸收法•催化燃烧法355.2.4洁净室排风系统•用于中小流量的不含粉尘、胶粘物质的苯类、汽油类有机气体排气的处理•设备简单、耗能低，但吸收效率不高•用于较高浓度的苯类、醇类、汽油类有机气体排气的处理应根据排风系统所含有机物质的品种、浓度等选用•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类–③酸性气体排风系统；–湿法化学腐蚀、酸液清洗实验室等的排风，应设湿式洗气吸收塔进行处理，达标后排入大气。–设计时根据酸性气体的类型、浓度选用合适的吸收液和吸气塔形式。365.2.4洁净室排风系统图5-14几种吸收塔的形式a)填料吸收塔；b)鼓泡吸收塔；c)喷淋吸收塔；d)筛板式吸收塔1—喷淋装置；2—填料；3—填料支撑板；4—雾沫分离器；5—气体分布器；6—进液管；7—筛板；8—除雾器37常见排风处理设备多管电除尘器常见排风处理设备中心喷雾旋风除尘器常见排风处理设备自激式除尘器常见排风处理设备气环反吹袋式除尘器常见排风处理设备普通旋风除尘器常见排风处理设备三种振打清灰方式常见排风处理设备系统局部送风系统常见排风处理设备局部排风系统常见排风处理设备接受罩常见排风处理设备热源上部的接受罩常见排风处理设备工作台上的侧吸罩常见排风处理设备冷过程的上吸式接受罩常见排风处理设备循环过程气体吸收过程常见排风处理设备鼓泡吸收塔常见排风处理设备筛板吸收塔常见排风处理设备填料塔构造常见排风处理设备多层重力沉降室常见排风处理设备卧式旋风水膜除尘器•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类–④碱性气体排风装置；•即便排气含碱性物质浓度较低，也应进行净化处理后方可排入大气，其净化处理通常与酸性气体排风类似，采用湿式洗气吸收塔（吸附剂一次性使用，使用后进行集中处理，通常作为固体废弃物在城市垃圾场集中处理）565.2.4洁净室排风系统•2、排风装置的分类及处理设备•（1）洁净室排风系统的分类–⑤热气体排风系统；•炉子，高温灭菌设备的排风；•当其排气温度较高时，可进行热回收处理；•排气量小或不便进行处理时，可采取必要的隔热措施后，直接排入大气。575.2.4洁净室排风系统•2、排风装置的分类及处理