洁净实验室通风空调设计

洁净实验室通风空调设计

解妃

北京戴纳实验科技有限公司 ,100070

摘要： 随着微电子工业，医疗卫生，食品工业，航空航天工业，精密机械，精细化工等行业的快速发展，各个行业的技术设施不仅对温度和湿度有常规要求。而且也严格要求室内微粒的含量、气流、压力等控制在一定范围内，洁净实验室通风空调技术便应运而生。

关键词：洁净；实验室；通风；空调；设计

0 引言

洁净实验室的通风空调系统是在整个实验室设计和施工过程中规模最大，影响最深，最细致的建筑设备系统之一。通风空调系统的布置是否正确，将直接影响实验室环境，实验人员的健康以及实验室设备的运行和维护。实验室中过大的负压，气体泄漏，实验室噪音等问题会严重影响实验的正常运行和人员的工作状态。合理的通风空调系统要求很多，包括良好的环境控制，低噪音，有效节能以及低运行成本。最重要的是，室内的压差范围和温湿度需要保持实验的要求，并要考虑到人体的舒适性。实验室的通风空调系统的设计和布局与普通民用建筑相似，但是在设计细节和特定布局方面具有独特的功能，尤其是在考虑污染物的收集和处理方面。 如今在大多数项目中，洁净实验室都使用净化空调系统来控制室内环境。

1 洁净实验室的特征

1.1 如何选择洁净实验室环境与位置

洁净实验室在位置选择方面必须符合洁净等级设计要求。应选择大气含尘浓度较低，自然环境较好的区域和地段，要远离落叶和空气异味的场所，例如河边，食堂周围等。并且尽量远离噪音干扰的区域。在选择实验室周围的位置，地形和环境时，有必要分析并权衡精密设备允许的环境振动值。

1.2 如何做好洁净实验室围护

洁净实验室中的主要污染源是空气中的灰尘和微生物，以及工作人员自己产生的灰尘，实验设备以及操作过程中产生的灰尘颗粒等。所以为了减少实验室的污染源，应该严格要求洁净实验室建筑围护结构的施工技术和结构材料的质量必须符合标准。洁净实验室的外部防护结构应充分考虑防火，防潮和良好气密性等设计要求，并要求地面要达到耐磨，耐火，耐腐蚀等优点，避免产生静电，防止粉尘颗粒的产生和粘附。

1.3 做好洁净实验室的整体设计结构

对于做好洁净实验室的整体设计结构，应考虑对实验区域和人员以及设备和材料的净化要求。布局规划应严格划分区域布置，必须将人流与物流分开，避免交叉污染。同时，我们必须考虑各种设备技术的整体协调性，做好洁净实验室中的某些固定设备和设施的设计和布局，比如：送风口，回风口，各种管道，照明设备等的设计过程中，必须首先考虑净化气流的均匀性。

1.4 空气洁净度等级要求的严格执行

为了检测洁净实验室洁净度的等级，必须在动态条件下测试灰尘颗粒的数量。为了获得精确的清洁度等级的测试结果，需要进行多次采样，直到重复的测试结果出现多次。为了确定实验室等级并且在达到净化要求标准的同时节约投资成本与运营成本，要以实验内容与实验仪器设施对空气洁净度的要求为基础，之后要根据实验的程序与实验的步骤考虑整个实验室的区域。

1.5 如何设计洁净实验室的空气净化调节系统

洁净实验室的空气净化调节系统的设计应该针对不同等级的洁净区温度来设计。要充分考虑到控制温度的区间，不同等级的洁净实验室标准有着严格的温度要求。此外，新鲜空气量，空气供应量和空气流速必须遵守洁净实验室人员和设施的要求，因为洁净实验室是相对独立且封闭的空间，必须保持湿度、温度与空气流速流量。同时，必须采取某些措施来补偿室内排气并保持室内正负压力所需的新鲜空气。

2 洁净实验室对通风空调系统的设计

为了满足洁净实验室的湿度、温度与风速和洁净度的标准，一般会采用最简单的方法，就是向室内输送经过处理过的空气，以此来消除洁净实验内各种污染源。

2.1 洁净实验室通风空调排风系统设计

通风方式分为局部排风和全面排风两种。当污染物集中在某个地方时，局部排风 可以有效地控制污染物对环境的危害。如果实验室采用综合通风方式，污染物会在实验室内扩散，严重危害操作人员的身心健康，达不到控制污染物扩散的效果。当污染物量大时，所需的稀释量通风量也将大，使设备和管道规格过大，实际布置困难，导致难以实现。因此，为保证控制效果并考虑设备和管道的方便布置，可将实验室通风系统设置为局部排风系统。

排风罩的安装形式取决于所进行实验的类型和特征。排风管根据污染物的危害类别进行汇聚，分别进入相应的净化装置，经过处理达到符合排放标准的状态，然后排入实验室。机罩出口在屋顶上。回风口的设置形式多样，主要根据实验需要和产生污染气体的机理来设置。回风口采用外部抽油烟机，百叶式回风口或通风柜的形式，并根据测试平台的外形进行设置。局部排风罩适用范围广，在设计时应根据具体情况设计排风罩。在大多数情况下，要求吸气气流的运动方向应与被污染气流的运动方向尽可能一致，并且要求被污染的吸气气流不能穿过操作员的呼吸区域。

2.2 洁净实验室通风空调送风系统设计

由于实验室配备了更多的出风口，因此进气口的空间不大，所以将实验室进气口设置在进门处，所需的空气一次性送入。空调系统是由各种空气处理功能段组装而成的空气处理设备，该机组功能包括：空气混合均衡流动，过滤处理，冷却或加热，除湿或加湿，风机动力提供，喷水和降噪处理。根据实验室洁净度要求，这种带有实验室通风空调系统的空调机组通常不使用回风，因此没有热回收功能部分。在空调季节，空气通过运行中的空调机组进行热处理和湿气处理，过滤器经过多级过滤；在其余时间中，关闭空调单元，并通过多级过滤器将空气直接送入实验室。

空调机组前后部分，都要设置相应的空气过滤器。空气过滤器是一种通过多孔过滤材料的功能从气固两相流中捕集灰尘并净化气体的装置。它净化灰尘含量低的空气，然后将其送入室内，以确保实验室中空气的洁净度。

2.3　洁净实验室通风空调排风的净化处理

在通过排风系统收集被污染的烟气后，根据收集的被污染的烟气的物理和化学性质，进行系统分开并分别处理。洁净实验室烟气处理方法包括活性炭吸附和化学洗涤。活性炭吸附属于物理吸收，比表面积大，活性强，吸收效果好。主要吸收废气中的颗粒物和气溶胶污染物。化学洗涤属于化学吸附，主要吸收废气中的有毒有害气体。化学吸附的吸收效率高于物理吸收的吸收效率，尤其是在处理低浓度气体时。为了使有害气体达到排放标准，经常使用化学吸附。烟气处理设备也安装在实验室的顶部。分别对两种烟气进行处理后，它们分别通过终端风扇排入顶罩的出口。

3 洁净实验室对通风空调系统的节能措施探讨

3.1 空调通风空调系统能耗特点

洁净实验室具有风量大，空调系统气压高，运行时间长的特点。因此，它的能耗比普通建筑物大。所以设计时应充分考虑节能措施。另一个特点是，全年所有季节都有供冷负荷，即供冷季节长，这也是整体能耗大的原因。

3.2 空调通风空调系统节能建议

第一点是空气处理机组的可变风量操作。如果晚上或节假日房间里没有人时，设备将减少风量运行，从而大大节省了电费。第二点是尽可能减少风扇的温升负荷。风扇的温升取决于风扇的压头。使用低电阻过滤器来减小主循环空气路径上的阻力可以减少风扇的功率换热对系统的影响。第三点是限制新鲜空气的风量。排气与新鲜空气采用联锁装置，排气柜不工作时，新鲜空气量将减少。建议使用节能排气柜。第四点是，在设计过程中必须计算出风机的压头，以满足洁净实验室的风量循环要求，同时又要节约能源，降低设备运行成本。它还可以创建低噪声的工作环境。

4 结论

建立洁净实验室的最重要目的是防止污染源，例如空气中的有害气体，细菌和灰尘颗粒污染实验室中的设备，实验对象和过程。净化，清洁和超清洁的概念并不意味着它们没有被污染，而是可以将满足净化标准的空气中灰尘颗粒的含量有效地控制在少量单位内。做好洁净实验室通风空调系统的设计，严格遵守洁净实验室的净化等级与标准，使室内压力，室内温度，噪声，振动或照明以及其他相关因素控制在允许范围内。

参考文献：

1. 魏长春,陈国强.洁净实验室与空调通风系统的选型[J].实验室科学,2013(6):193-197.

2. 王海桥 , 李锐 . 空气洁净技术 [M]. 北京：机械工业出版社 ,2010.

[3] 孙一坚 ,沈恒根 .工业通风 [M].北京：中国建筑工业出版社 ,2005.