潔凈室空調(diào)凈化系統(tǒng)的基本構(gòu)成和分類

 什么是空調(diào)凈化系統(tǒng)？

空調(diào)凈化系統(tǒng)是一個能夠通過控制溫度、相對濕度、空氣運動與空氣質(zhì)量（包括新鮮空氣、氣體微粒和氣體）來調(diào)節(jié)環(huán)境的系統(tǒng)的總稱?？諝鈨艋到y(tǒng)能夠降低或升高溫度、減少或增加空氣濕度和水分、降低空氣中顆粒煙塵污染物的含量?？諝鈨艋到y(tǒng)的這些功能被利用來為工作人員以及產(chǎn)品提供保護(hù)和舒適的環(huán)境（見圖1）。

制藥企業(yè)的空調(diào)凈化系統(tǒng)相比于其他普通空調(diào)系統(tǒng)，它的控制要求更為嚴(yán)格，不僅對空氣的溫度、濕度和風(fēng)速有嚴(yán)格要求，還對空氣中所含塵埃粒數(shù)、細(xì)菌濃度等均有明確限制，同時還需控制不同等級區(qū)域間的壓差，以保證內(nèi)部潔凈空氣不被污染。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)運行原理圖

空調(diào)凈化系統(tǒng)通常包括空氣處理單元（圖2）、送回排風(fēng)管路、風(fēng)管附件、終端過濾裝置等。

• 空氣處理單元（AHU）

空氣處理單元是指具有對空氣進(jìn)行一種或幾種處理功能的單元體。通常包含空氣混合、冷卻、加熱、加濕、送風(fēng)機、均流、過濾、消聲等單元體。

圖2  空氣處理單元

• 混合段：該段在空氣回流系統(tǒng)中很常見。回風(fēng)與室外的新風(fēng)在該位置進(jìn)行混合，混合后的氣流就稱為“混合空氣”，可調(diào)節(jié)回風(fēng)與新風(fēng)的比例，以滿足潔凈環(huán)境的需要。在極端天氣（極冷或極熱）條件下，由于回風(fēng)已經(jīng)經(jīng)過了空氣處理單元的處理，在潔凈度和溫濕度方面都要優(yōu)于新風(fēng)，這樣可以大大的降低空調(diào)的運行成本。

• 初效段：初效段的主要功能是捕集新風(fēng)中的大顆粒塵埃（大于5μm）以及各種空氣懸浮物，目的在于延長中效過濾器的使用壽命和確保機組內(nèi)部和換熱器表面的清潔。其結(jié)構(gòu)形式有：板式、折疊式、袋式三種。

• 冷卻段：冷卻段是利用表冷器來降低新風(fēng)、回風(fēng)的溫度和相對濕度，通常采用銅管串鋁箔的結(jié)構(gòu)。向表冷器中通入冷凍水，當(dāng)含有大量水蒸氣的熱空氣通過表冷器時，熱空氣的溫度會急劇下降，從而達(dá)到降低溫濕度的目的。另外表冷分一次表冷和二次表冷，一次表冷主要起除濕作用，二次表冷一般在蒸汽加熱難以控制的情況下起冷卻控溫作用。

• 加熱段：采用內(nèi)置鋼管繞鋼片式或銅管串鋁箔式高效熱交換器，內(nèi)部通動力熱水（或者電加熱、低壓蒸汽）來對空氣升溫加熱，通過調(diào)節(jié)閥門開啟度可調(diào)節(jié)加熱量。

• 加濕段：在氣候干燥的地區(qū)通常使用干蒸汽加濕器或電加濕來對空氣進(jìn)行加濕，干蒸汽加濕器由干蒸汽噴管、分離室、干燥室、調(diào)節(jié)閥（電動、氣動）組成。

• 風(fēng)機段：風(fēng)機段通常設(shè)有電機、離心風(fēng)機和減振底座，主要為輸送的空氣提供動能，由于空調(diào)機組需要的風(fēng)壓高達(dá)1500～1800Pa，所需風(fēng)機的尺寸、電負(fù)荷往往較大。

• 均流段：通常設(shè)置在風(fēng)機段之后，風(fēng)機出風(fēng)口的高速氣流經(jīng)均流段和導(dǎo)流板之后趨于平衡，能大大的提高換熱和過濾效率。

• 中效過濾段：對大于1um的粒子能有效過濾，大多數(shù)情況下用于高效過濾器的前級保護(hù)，通常至于空調(diào)機組的末端。

• 消聲段：對噪聲要求較嚴(yán)的潔凈室，凈化機組內(nèi)應(yīng)設(shè)置消聲段。常見的消聲器有管式、片式和格式、折疊式、弧形聲流式、共振式、膨脹式、復(fù)合式等多種。

• 送回排風(fēng)管路以及附件

空調(diào)機組通過送風(fēng)風(fēng)管將處理后的空氣送至各個潔凈房間，再通過回風(fēng)風(fēng)管的連接將室內(nèi)的空氣送至空調(diào)機組形成一個完整的風(fēng)系統(tǒng)。

• 凈化風(fēng)管：凈化空調(diào)風(fēng)管通常采用0.6mm鍍鋅鋼板制作而成。風(fēng)管制作和清洗的場地應(yīng)在相對較封閉、無塵和清潔的環(huán)境中進(jìn)行，同時應(yīng)對鍍鋅鋼板進(jìn)行脫脂和清潔處理。風(fēng)管制作完成后，應(yīng)對清潔后的風(fēng)管進(jìn)行密封處理，避免污染。為保證合適的送風(fēng)溫濕度和降低能耗需要將送回排風(fēng)管的外表面進(jìn)行保溫處理（圖3所示）。

• 風(fēng)閥：通過風(fēng)閥開啟量對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。常見的風(fēng)閥有手動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥（圖4所示）、電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥（圖5所示）、變風(fēng)量閥、定風(fēng)量閥。

圖3  凈化風(fēng)管

 圖4  手動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥      

           圖5  電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥

• 終端過濾裝置

終端過濾裝置通常有高效靜壓箱、高效過濾器、散流板構(gòu)成。

• 高效靜壓箱：靜壓箱可以把部分動壓變?yōu)殪o壓獲得均勻的靜壓出風(fēng)，提高通風(fēng)系統(tǒng)的綜合性能他，同時還可以降低噪音（圖6所示）。

圖6  高效靜壓箱

• 高效靜過濾器：一般是指對粒徑大于等于0.3um粒子的捕集效率在99.97％ 以上的過濾器，通常作為制藥企業(yè)潔凈車間的末端過濾裝置，用以提供潔凈的空氣。按照密封方式可分為壓條密封和液槽密封過濾器（圖7和圖8所示）。液槽密封過濾器密封性能高，通過PAO檢漏測試成功率高。

圖7  壓條密封過濾器  

 圖8  液槽密封過濾器

• 散流板：是空調(diào)送風(fēng)的一個末端部件，它可以把送風(fēng)氣流均勻的向四周分布。常見的散流板可分為：螺旋流式散流板和平板式散流板（圖9和圖10所示）。

圖9  螺旋式散流板  

圖10  平板式散流板

2 空調(diào)凈化系統(tǒng)的分類

藥品生產(chǎn)的空調(diào)凈化系統(tǒng)按照空氣流的利用方式，可劃分為全新風(fēng)系統(tǒng)、一次回風(fēng)系統(tǒng)、二次回風(fēng)系統(tǒng)和嵌套獨立空氣處理單元的空調(diào)系統(tǒng)。

 全新風(fēng)系統(tǒng)：是指將室外新風(fēng)經(jīng)過處理，達(dá)到能滿足潔凈要求的空氣送入室內(nèi)，然后不回風(fēng)直接將這些空氣全部排出（圖11所示）。該系統(tǒng)適用于回風(fēng)不可以循環(huán)利用的情況：

• 產(chǎn)生易燃易爆氣體或粉塵的區(qū)域

• 產(chǎn)生有劇毒，有嚴(yán)重危害物質(zhì)的區(qū)域

• 有毒菌操作的區(qū)域

• 有交叉污染風(fēng)險的區(qū)域

• 其它經(jīng)局部排風(fēng)仍不能控制污染的區(qū)域

圖11 全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以對控制區(qū)域內(nèi)的污染環(huán)境進(jìn)行最大程度的置換或稀釋，大大降低交叉污染的風(fēng)險，通風(fēng)管路更加簡單，而缺點同樣明顯，那就是能源的巨大損耗，相關(guān)參數(shù)（溫度、濕度）較難控制，過濾器更換頻率高且需要對排氣的預(yù)處理（是否需要洗滌器、灰塵收集器、過濾器等）有潛在的需求。

•  一次回風(fēng)系統(tǒng)：在回風(fēng)可以循環(huán)利用的情況下，將經(jīng)處理的室外新風(fēng)與部分從潔凈室的回風(fēng)混合，再經(jīng)過處理送入潔凈室（圖12所示）。該系統(tǒng)具有能耗低、過濾器維護(hù)成本低、相關(guān)參數(shù)易控制等特點，缺點是：增加回風(fēng)管路后夾層的風(fēng)管路線較為復(fù)雜，新鮮空氣供應(yīng)不夠充足。

圖12 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)回風(fēng)再次引入到空調(diào)凈化系統(tǒng)中的接入點取決于系統(tǒng)回風(fēng)空氣的質(zhì)量參數(shù)：

• 如系統(tǒng)回風(fēng)空氣的質(zhì)量已完全符合潔凈環(huán)境的要求，可將系統(tǒng)回風(fēng)直接接入到送風(fēng)風(fēng)機段前端，和經(jīng)過過濾處理及溫度調(diào)節(jié)后的新風(fēng)混合，經(jīng)過終端過濾后再次進(jìn)入潔凈室（區(qū)）內(nèi)。

• 如系統(tǒng)回風(fēng)空氣雖然已被輕微污染或有溫度偏差，但和經(jīng)處理過的新風(fēng)混合，并再次經(jīng)終端過濾后可達(dá)到潔凈環(huán)境的要求，也可將系統(tǒng)回風(fēng)接入到送風(fēng)風(fēng)機段前段。

• 如系統(tǒng)回風(fēng)空氣中含較大的粉塵顆粒，不經(jīng)二次預(yù)過濾處理而直接利用可能會對終端過濾器造成負(fù)面影響，應(yīng)將系統(tǒng)回風(fēng)接入到新風(fēng)過濾段之前和新風(fēng)混合，再次預(yù)過濾后循環(huán)利用。

• 如系統(tǒng)回風(fēng)空氣溫度已偏離潔凈環(huán)境中的控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)與處理過的新風(fēng)混合仍不能達(dá)到潔凈環(huán)境的需求，應(yīng)將系統(tǒng)回風(fēng)接入到溫度處理段之前和新風(fēng)混合，再次溫度處理后循環(huán)利用。

 二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：在回風(fēng)可以循環(huán)利用的情況下，先將部分回風(fēng)與新風(fēng)混合，經(jīng)過處理后再與剩余的回風(fēng)混合，經(jīng)處理后送入潔凈室（圖13所示）。這種系統(tǒng)形式常用于高潔凈等級、工藝發(fā)熱量較小的潔凈室。特點是：部分接入到新風(fēng)過濾段，對新風(fēng)溫度進(jìn)行中和，從而有效降低新風(fēng)處理所需的能源消耗，二次回風(fēng)的利用節(jié)省了部分再熱熱量和部分制冷量有效降低運行成本。缺點同一次回風(fēng)系統(tǒng)。

圖13 二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

 嵌套獨立空氣處理單元的空調(diào)系統(tǒng)：為滿足特殊的生產(chǎn)工藝需求，在適宜的部位設(shè)置獨立功能的空氣處理裝置（圖14所示）。常見獨立功能的空氣處理裝置為：

• 局部潔凈等級控制設(shè)備，例如：存在局部A級環(huán)境。

• 局部溫度控制，例如：冰箱間因產(chǎn)熱較大，需獨立設(shè)置循環(huán)降溫單元。

• 局部濕度控制，例如：粉針分裝房間需控制低濕度，需獨立設(shè)置除濕機。

圖14嵌套局部加熱單元的空調(diào)系統(tǒng)原理圖