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潔淨室的壓差控制方法及控制要求

Nov 08, 2019
介紹
潔淨室是控制懸浮顆粒濃度的房間。對於無塵室而言,維持其潔淨度水準至關重要,也是進行無塵室相關生產活動的要求。一般而言,無塵室的設計、建造和運作應盡量減少周圍環境對無塵室空間的干擾和影響,而壓力差控制是維持無塵室潔淨度水準、減少外界污染、防止交叉污染的最有效手段。潔淨室內的靜壓差有以下作用:
(1)當無塵室的門窗關閉時,防止周圍環境的污染由門窗之間的縫隙滲入潔淨室內。
(2)當 潔淨室門窗 開啟時,確保足夠的氣流速度,盡量減少門窗和進入無塵室的人員的氣流,並確保氣流方向,以最大程度地減少進入污染。
當無塵室內的製程生產或活動使室內空氣中含有高危險物質,如青黴素等高致敏性藥物,高傳染性高風險病毒、細菌等時,無塵室的壓力差應相對為負值。國內外標準、規範[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]都對潔淨室的外部壓力差作出了規定,或給出了壓差控制的要求和準則。

本文將針對無塵室壓差控制的要求進行論述,並對無塵室壓差控制的方法進行探討。

a) 潔淨室內壓力差的建立

潔淨室的測試與檢驗是建造單位依設計單位的設計施工圖,在通風空調設計全部安裝到位後,針對部分項目分別進行分項測試與測量,主要是風量調試與壓差調試、潔淨度測試、測量潔淨室的溫濕度等。
(1)風量調試:依設計、施工圖設計,設計送、回風管路;確定設計風量的大小,確定各管路回風閥的開啟狀態,並對各支路的風量進行測試。本文不再贅述。
(2)潔淨度測試:分為空氣條件下測試、靜態條件下測試、動態條件下測試,分別測試潔淨室內塵埃的含量。
空態測試是指系統(無塵室)正常運行,但製程設備和生產人員尚未經過測試。
靜態條件下的測試是指系統(無塵室)處於正常運作狀態,製程設備已安裝但未運行,且室內沒有生產人員進行的測試。
動態條件下的測試是指系統(無塵室)已經處於正常運作狀態,製程設備和生產人員已經處於工作狀態。
施工單位應根據上述檢測結果,在不同的生產環境條件下,對粉塵含量濃度進行檢測,以達到施工設計人員和施工單位所要求的潔淨度等級,並保證粉塵濃度始終低於此值,合格交付施工單位使用。
(3)壓力差調試:為了防止外界污染進入無塵室,使房間潔淨度更高,要求室內壓差保持高於外界壓差,也就是說在潔淨室要求不同潔淨度的房間內必須保持一定的壓差梯度,這樣可以有效避免潔淨室內的壓差造成相鄰房間的污染或污染相鄰房間。在壓力差調試過程中,為確保潔淨室的換氣次數和設備排風除塵的效果,盡量不要改變送風量、設備排風機和除塵風機的風量。壓力差的調節主要透過調節回風量和系統排氣量來實現。無塵室設計規範中明確規定,無塵室內壓力高於外界壓力的無塵室稱為正壓潔淨室及負壓潔淨室。正壓與負壓,一個房間對大氣來說是正壓房間,而另一個房間則可能是負壓房間。也規定無塵室與無塵區及非潔淨區之間的壓力差不得小於5Pa,無塵區與室外壓力差不小於10Pa。
淨化系統的運作。透過調試,可以了解系統運作中出現的問題,從而改進設計方案,規範施工操作,避免上述問題的發生。調試工作是確保無塵室壓力差、潔淨度達標的重要且必要的步驟。系統的正常運作是生產的正常使用。

2.潔淨室壓差控制方式的選擇與討論

目前潔淨室常用的壓力差控制方式基本上有兩種,一種叫靜態控制,即定風量控制,另一種叫動態控制。

2.1 風量控制原理

空調系統透過對系統的送風、回風和排氣量的合理設計和調節來達到不同的潔淨等級和室內外壓差的要求。

壓力差是指潔淨室內的進風量與排風量+壓力差風量(殘留風量)達到平衡時所產生的壓力差。這裡的排風量包括:排出到室外的排氣量和回風量。

對於直流系統,新鮮空氣=排氣+PDC

對於循環系統,新風+回風=回風+排風+壓力差風

所以歸根究底,壓力差的本質是:新風量=排風量+壓差風量

因此無塵室PDC設定的調整應反映新風量與排風量+PDC的平衡:

(1)向直流系統送入一定量的空氣,並調節排氣量以建立壓力差;

(2)對於循環系統,需送入一定量的空氣。一般可依需求調節排風量,然後調整回風量,建立壓力差。

(3)有些無塵室沒有單獨的排風量時,可調整回風量來建立壓力差。潔淨室的進風量要求一定,所以不能作為控制變數。透過合理的設計和調試,可以實現設定壓差。


2.2 控制方式

恆風量控制系統有兩種:

(1)手動控制

手動調整壓力差後,鎖定進氣、回風、排氣供氣閥,當系統阻力改變時,再重新調節。系統簡單,操作維護方便。常用於限制工廠相關的潔淨室。

其HUAC系統的送回風機(單風機或雙風機)皆不設自動風量調節裝置。當然,如果設定自動風量調節(如送風主管道上的靜壓須控制單風機或送回風機出口控制閥),潔淨室內的壓力差可能會比較穩定,但一般不設定自動風量調節。

(2)定風量閥控制

基本上是在無塵室的送風管、回風管和排風管上分別設置風量閥,也有隻在送風管、排風管上設置,而回風管不設置的,當然以前者最好,但投資也大一些。

定風量閥為彈簧與閥體組成的機械裝置,能將管道內靜壓的變化通過彈簧帶動閥體位移進行補償,使風量保持其阻力的變化,HUAC系統能自動維持一定的進風量(定風量閥的作用是抵抗阻力,有的為105~750Pa,有的為20~1000Pa),且風量控制。因此,風扇無須設置自動風量調節措施,廣泛應用於隔離病房、手術室、實驗室等。


2.3 定風量控制方式的節能措施

(1)為了節能,定風量閥可採用雙穩態,即無塵室在工作時以額定風量運行,不工作時,採用低風量運行以節約能源,風機可採用雙速或變頻變速風機。雙穩態可設定為手動(值班)或透過燈光等控制。目前在手術室和一些實驗室中多採用。

(2)有些藥廠為了節約能源,採用回風與部分排風連動(一開一關)的方式,來維持室內的壓力差。若室內通風櫃或設備部分排風不工作,則應關閉排氣閥,打開聯動回風閥,以相同的風量進行聯鎖切換,以維持室內的壓力差。此時,送、回風機宜採用雙風機,且回風風機為無段變速,排風機也宜為無段變速,可依各自風管的靜壓來控制風機的轉速。


2.4 定風量控制方式對開門、關門的適應性

如上所述,定風量的控制方式無法避免在門開關時產生逆向氣流。目前,有些手術室採用門開關與排風機聯鎖的方式,以維持較低的壓力差而不產生逆向氣流。要注意的是:若潔淨室本身排風量≥門打開時維持的壓差,則效果為正,否則很難不出現逆向氣流,特別是門打開時間稍長時。

另外,目前許多手術室採用定風量閥的壓力差控制方式,主要依靠手術室內手術台上方集中均勻送風,可以較好地防止周圍區域污染物的進入,而周圍區域的微生物濃度不如潔淨走廊。

2.2 定風量控制

2.2.1 特點及應用要求

其特點如下: 無淨室門 關閉時,使送風量(新風*回風)+回風*排風*壓差風量,建立壓差值;除壓差風量外,其餘風量均保持。

定風量控制法無法解決製程中排風量的變化以及門的開關對壓力差的干擾,即在這些情況下出現逆向流動。因此,其採用的前提是:

(1)需要一定的排風量,或至少在一段時間內需要一定的排風量,以後發生變化時應進行調整;

(2)圍護結構及門的氣密性良好;

(3)應採用緩衝室或氣鎖室,必要時應增加換氣次數,以便迅速恢復氣鎖室,保持所要求的潔淨度;即使沒有緩衝室的相鄰空間出現逆流,也不會對加工或加工對象造成明顯影響。

 
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