99.0潔凈室壓差控制方法及其使用性分析
對(duì)潔凈室常用的壓差控制方法進(jìn)行歸納及討論，并對(duì)其適用性等進(jìn)行分析
關(guān)鍵詞 :壓差控制 定風(fēng)量控制 直接壓力控制 閉環(huán)控制 余壓閥 定風(fēng)量閥
1 壓差的建立
潔凈室的送入風(fēng)量與排出風(fēng)量+壓差風(fēng)量（余風(fēng)量）之間達(dá)到平衡便建立壓差，這里的排出風(fēng)量包括：需排往室外的排風(fēng)量及回風(fēng)量。
對(duì)直流系統(tǒng)是，新風(fēng)量=排風(fēng)量+壓差風(fēng)量
對(duì)循環(huán)系統(tǒng)是，新風(fēng)量+回風(fēng)量=回風(fēng)量+排風(fēng)量+壓差風(fēng)量
所以歸根到底，壓差的實(shí)質(zhì)是：新風(fēng)量=排風(fēng)量+壓差風(fēng)量
因此，潔凈室壓差建立的調(diào)整，都應(yīng)體現(xiàn)新風(fēng)量與排風(fēng)量+壓差風(fēng)量之間的平衡：
（1）對(duì)直流系統(tǒng)，送入一定的風(fēng)量，調(diào)節(jié)排風(fēng)量至壓差值的建立；
（2）對(duì)循環(huán)系統(tǒng)， 送入一定的風(fēng)量， 一般可按要求調(diào)整排風(fēng)量，然后調(diào)節(jié)回風(fēng)量，建立壓差值；
（3）當(dāng)某些潔凈室無單獨(dú)排風(fēng)量，則調(diào)節(jié)回風(fēng)量至壓差值的建立。
潔凈室送入風(fēng)量要求一定，因此不能作為控制的變量。但對(duì)有的生物安全等實(shí)驗(yàn)室而言，不要求保持潔凈室級(jí)別的一定，送風(fēng)設(shè)過濾器，主要是為了延長排風(fēng)過濾器的使用壽命，因此送風(fēng)量可作為壓差控制的變量。
2 潔凈室壓差的外擾因素及基本對(duì)策
引起潔凈室壓差波動(dòng)的外擾因素及常用的基本對(duì)策如下：
（1）HVAC系統(tǒng)阻力變化，主要是過濾器阻力的變化，會(huì)引起送風(fēng)量的變化，影響室內(nèi)壓差的波動(dòng)。
對(duì)其控制較易，只要運(yùn)行到一定時(shí)期后系統(tǒng)阻力變化至一定值時(shí)，人工及時(shí)調(diào)整便可。亦常在用定風(fēng)量閥控制壓差時(shí)，能自動(dòng)維持送風(fēng)量不變，亦有采用變速的送風(fēng)機(jī)，以過濾器壓差或以實(shí)際送風(fēng)量與設(shè)定送風(fēng)量之差進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，維持風(fēng)量一定。
（2）室外風(fēng)壓的變化（室外風(fēng)向及風(fēng)速等引起），會(huì)影響潔凈室的壓差風(fēng)量，引起室內(nèi)壓差的波動(dòng)。
對(duì)其控制也較容易，要求： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門等的氣密性好；潔凈室對(duì)室外保持≥10Pa壓差，相鄰潔凈室間保持≥5Pa壓差，建立必要的壓差梯度當(dāng)室外風(fēng)壓對(duì)潔凈室zui不利時(shí)，尚能維持潔凈室內(nèi)的一定壓差而不致出現(xiàn)問題。
（3）潔凈室門的啟、閉，會(huì)引起潔凈室壓差的波動(dòng)。
門開啟時(shí)，兩潔凈室的壓差不能維持，空氣會(huì)雙向交換，其交換量與兩室間的空氣溫差有關(guān)，亦與人的走動(dòng)以送、回風(fēng)口與門的相對(duì)位置等有關(guān)，國外有研究認(rèn)為，在門兩側(cè)潔凈室的溫差△t=0℃，雙開門的空氣交換量約為0.19m3/s；△t=2℃，則達(dá)0.24m3/s。
為防止反向流的出現(xiàn)，則流經(jīng)門的空氣速度應(yīng)>0.2m/s（ISO 14644-4中提及的維持低壓差時(shí)所需的氣流速度）；在工程中，國外常采用0.25m/s～0.5m/s的氣流速度。
圖1為國外有關(guān)研究的資料[1] ——門開著時(shí)，所需的隔離風(fēng)量亦即所需流經(jīng)門的風(fēng)量，在此風(fēng)量下才能保持低壓差而無反向流出現(xiàn)。
圖1 門開著時(shí)的隔離風(fēng)量
對(duì)其控制較不容易，需采用閉環(huán)控制。在采用定風(fēng)量控制時(shí)，常須采用設(shè)置緩沖室或氣閘來處理。
（4）潔凈室工藝排風(fēng)的變化必然帶來壓差的波動(dòng)，而排風(fēng)量的變化有時(shí)是較大的，此時(shí)為不使室內(nèi)壓差波動(dòng)，不使引起反向流，需要采用閉環(huán)控制。
（5）HVAC系統(tǒng)的啟停以及生物潔凈室薰、蒸、消毒、滅菌所需風(fēng)閥操作必然引起室壓的波動(dòng)，但這都是在非正常運(yùn)行過程中暫時(shí)出現(xiàn)的，對(duì)正常運(yùn)行并無影響，因此需要在系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、閥門等運(yùn)行的聯(lián)鎖及閥門操作等作規(guī)定外，無需在壓差控制系統(tǒng)上作考慮。
3 潔凈室壓差控制方法的選擇及討論
當(dāng)前，潔凈室常用的壓差控制方法基本是兩類。一類是所謂的靜態(tài)控制，即定風(fēng)量控制，另一類是所謂的動(dòng)態(tài)控制，即是以“直接壓力”控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)以及余壓閥控制。
3.1 定風(fēng)量控制
3.1.1 特點(diǎn)及采用要求
其特點(diǎn)是：在潔凈室門關(guān)閉情況下，使送風(fēng)（新風(fēng)+回風(fēng)）=回風(fēng)+排風(fēng)+壓差風(fēng)量，建立壓差值；除壓差風(fēng)量外，其余各風(fēng)量都維持一定。
定風(fēng)量控制方式不能解決工藝排風(fēng)量的變化及門的啟、閉對(duì)壓差的干擾， 即在這些情況下要出現(xiàn)反向流。因此其采用的前提是：
（1）排風(fēng)量要求一定，或至少一段時(shí)期內(nèi)是一定的，以后變化時(shí)重新調(diào)整之；
（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門要求氣密性好；
（3）采用緩沖室或氣閘，必要時(shí)增加其換氣次數(shù)，使氣閘較快恢復(fù)并保持其要求的潔凈度；或雖無緩沖室等的相鄰空間即使出現(xiàn)反向流時(shí)，對(duì)加工或處理對(duì)象不會(huì)出現(xiàn)明顯的影響。
3.1.2 控制方式
定風(fēng)量控制有以下二種系統(tǒng)：
（1）手動(dòng)控制
人工調(diào)整好壓差值后，鎖定送、回、排送風(fēng)閥，當(dāng)系統(tǒng)阻力變化時(shí)需再重新調(diào)整之。系統(tǒng)簡單，操作維護(hù)方便。
常多用于制約廠有關(guān)潔凈室。
其HVAC系統(tǒng)的送、回風(fēng)機(jī)（單風(fēng)機(jī)或雙風(fēng)機(jī)），都可不設(shè)自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)然若設(shè)自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)（如，以送風(fēng)總管上的靜壓一定控制單風(fēng)機(jī)或送、回風(fēng)機(jī)的出口調(diào)節(jié)閥），會(huì)使?jié)崈羰覊翰羁赡芨€(wěn)定些，但一般都不設(shè)自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)。
（2）定風(fēng)量閥控制
基本的是在潔凈室的送風(fēng)管、回風(fēng)管及排風(fēng)管上各設(shè)定風(fēng)量閥，亦有只在送風(fēng)管、排風(fēng)管上設(shè)置，而回風(fēng)管上不設(shè)，當(dāng)然以前者為好，但投資更大些。
定風(fēng)量閥為以彈簧及閥體等組成的機(jī)械，能對(duì)風(fēng)管內(nèi)靜壓力的變化由彈簧帶動(dòng)閥體位移進(jìn)行補(bǔ)償，使風(fēng)量維持一定，它對(duì)HVAC系統(tǒng)的阻力變化時(shí)能自動(dòng)維持送入風(fēng)量一定（定風(fēng)量閥的作用阻力范圍，有的為150～750Pa，有的可為50～1000Pa），且風(fēng)量控制較準(zhǔn)確。因此，送、回風(fēng)機(jī)都無需另設(shè)自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)措施， 目前在隔離病房、手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室等用得較多。
3.1.3 定風(fēng)量控制方式的節(jié)能措施
（1）為節(jié)能定風(fēng)量閥可以采用雙穩(wěn)態(tài)的，即潔凈室在工作時(shí)采用額定風(fēng)量運(yùn)行，在不工作時(shí)，采用低風(fēng)量運(yùn)行以節(jié)能，風(fēng)機(jī)可采用雙速或變頻變速風(fēng)機(jī)。雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)定可以是人工（值班者）設(shè)定，亦可以是燈光等作控制。目前，常在手術(shù)室及某些實(shí)驗(yàn)室中采用。
（2）為節(jié)能，當(dāng)前某些制藥廠亦有采用回風(fēng)與局部排風(fēng)相聯(lián)銷（一開一關(guān)）以維持室內(nèi)壓差。如室內(nèi)通風(fēng)柜或設(shè)備的局部排風(fēng)不工作時(shí)，排風(fēng)閥關(guān)閉，此時(shí)聯(lián)動(dòng)回風(fēng)閥開啟，以同等的風(fēng)量進(jìn)行聯(lián)鎖倒換，以保持室內(nèi)壓差。此時(shí)，送、回風(fēng)機(jī)應(yīng)采用雙風(fēng)機(jī)，回風(fēng)風(fēng)機(jī)并是變速的，排風(fēng)機(jī)亦宜是變速的，都可以以各自風(fēng)管的靜壓來控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3.1.4 定風(fēng)量控制方式對(duì)門的開、閉的適應(yīng)性問題
前面已經(jīng)提到定風(fēng)量控制方式是不能避免門開、閉時(shí)的反向氣流問題。目前有的手術(shù)室有采用門的啟、閉與排風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖， 以期維持低壓差而不出現(xiàn)反向流。應(yīng)注意的是：若潔凈室的排風(fēng)量本身≥ 門開啟時(shí)維持壓差的風(fēng)量時(shí)，其效果是肯定的，否則就難不出現(xiàn)反向流，尤其是當(dāng)門開啟間稍長時(shí)。
另外， 目前手術(shù)室不少是采用定風(fēng)量閥的壓差控制方式，它是主要基于手術(shù)室手術(shù)臺(tái)上方為集中均流送風(fēng)，能較好防止周邊區(qū)污染物的進(jìn)入，且周邊區(qū)的微生物濃度也不比潔凈走廊為好的認(rèn)識(shí)。
3.2 閉環(huán)控制
當(dāng)前工業(yè)潔凈室的閉環(huán)控制，常采用“直接壓力” 控制，即以室內(nèi)壓差的維持控制新風(fēng)或回風(fēng)或排風(fēng)作為變量。
閉環(huán)控制可以應(yīng)對(duì)：
（1）由排風(fēng)變化引起的壓力波動(dòng)。
（2）由于門開著引起的反向流。
（3）以及室外風(fēng)壓并系統(tǒng)阻力引起的壓力波動(dòng)。
它主要是控制不出現(xiàn)反向流，但對(duì)壓力波動(dòng)有一定范圍，這對(duì)潔凈室已經(jīng)滿足要求。
此控制方式，目前常用于排風(fēng)變化的潔凈室以及門啟閉頻繁等而不宜設(shè)緩沖室或氣閘的潔凈室。
3.2.1 常用控制方式
（1）以室內(nèi)正壓的維持控制新風(fēng)作為變量。
它適用于一個(gè)HVAC系統(tǒng)對(duì)一個(gè)潔凈室的情況，控制較直接，當(dāng)有采用新風(fēng)機(jī)組時(shí)，一般宜采用變速風(fēng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，尤其是新風(fēng)量變化較大時(shí)。
對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)一般可以不作自動(dòng)調(diào)節(jié)。
當(dāng)前電子工業(yè)、半導(dǎo)體、集成電路工廠較多的采用這種控制方式。圖2-5是其常用的幾種以新風(fēng)作變量控氣室內(nèi)壓差的HVAC系統(tǒng)示意圖。
圖2 以風(fēng)為變量的控制示意（一）
圖3 以新風(fēng)為變量的控制示意（二）
圖4 以新風(fēng)為變量的控制示意（三）
圖5 以新風(fēng)為變量的控制示意（四）
（2）以室內(nèi)壓差的維持控制回風(fēng)作變量。
此種控制方式， 見圖6，一般多適用于一個(gè)HVAC系統(tǒng)對(duì)多個(gè)活凈室的情況，由于風(fēng)管布置及接管等情況，控制回風(fēng)較控制新風(fēng)更易合理實(shí)現(xiàn)。
圖6 以回風(fēng)變量的控制示意
以回風(fēng)作變量控制潔凈室壓差時(shí)，在HVAC系統(tǒng)的送、回風(fēng)機(jī)的風(fēng)量上zui終是要滿足新風(fēng)量=排風(fēng)量+壓差風(fēng)量。因此常以送、回風(fēng)風(fēng)機(jī)的壓差或其風(fēng)量差自動(dòng)控制新風(fēng)閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量。
（3）以室內(nèi)壓差的維持控制排風(fēng)作變量。
此種控制方式，見圖7。
圖7 以排風(fēng)為變量的控制示意
它的特點(diǎn)是送、回風(fēng)系統(tǒng)可以是定風(fēng)量運(yùn)行，一般可不設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的裝置；排風(fēng)風(fēng)機(jī)則視情況宜采用變速風(fēng)機(jī)以節(jié)能。
（4）獨(dú)立正壓送風(fēng)壓差控制
正壓送風(fēng)系統(tǒng)見圖8，主要用于手術(shù)室的壓差控制，正壓新風(fēng)采用二級(jí)過濾后通過調(diào)節(jié)閥送入各潔凈室，調(diào)節(jié)閥由室內(nèi)壓差的維持，調(diào)節(jié)送人的正壓風(fēng)量。
圖8 獨(dú)立新風(fēng)正壓控制示意
此系統(tǒng)的正壓風(fēng)量*獨(dú)立于HVAC系統(tǒng)的風(fēng)量，易于控制，尤其是對(duì)不工作的手術(shù)室， 只要送入所需壓差風(fēng)量的正壓新風(fēng)外，HVAC系統(tǒng)可不工作。獨(dú)立正壓風(fēng)機(jī)宜采用變速風(fēng)機(jī)以達(dá)節(jié)能的目的。
3.3 余壓閥控制
余壓閥安裝簡單、價(jià)格低廉、控制的靈敏度也可以，但缺點(diǎn)是：長期使用后關(guān)閉會(huì)不嚴(yán)；破壞室內(nèi)平潔、光滑表面，從一個(gè)積塵處。使用時(shí)按HVAC系統(tǒng)情況可能相當(dāng)于以室壓維持控制排風(fēng)量或回風(fēng)量，在控制回風(fēng)時(shí)一般常以走廊作為回風(fēng)道，要注意交叉污染的問題。
3.4 潔凈室壓差控制方式及其系統(tǒng)的選擇應(yīng)與要求相適應(yīng)
壓差控制方法及其系統(tǒng)的選擇應(yīng)以經(jīng)濟(jì)合理的滿足要求為前提，過高的要求及過復(fù)雜的控制系統(tǒng)必然帶來維護(hù)管理的麻煩及經(jīng)濟(jì)上的不合理，并還往往帶來故障機(jī)率的增多。因此，應(yīng)根據(jù)潔凈室的用途、特點(diǎn)及要求選擇行之有效并經(jīng)濟(jì)合理的控制方法。一般若采用定風(fēng)量控制方式已證明能行之有效時(shí)，就不需采用較復(fù)雜的閉環(huán)控制方式。
對(duì)（+）壓潔凈室的壓差及壓差梯度的控制，采用閉環(huán)控制時(shí)，主要是以不出現(xiàn)反向流作為判斷是否有效的依據(jù)。
相比之下，實(shí)驗(yàn)室、生物安全實(shí)驗(yàn)室等直流系統(tǒng)的負(fù)壓控制系統(tǒng)，在當(dāng)前為節(jié)能需進(jìn)行變風(fēng)量控制時(shí)，往往要求更較可靠、靈敏及快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)，如采用變風(fēng)量丘里控制閥以及相應(yīng)的流量追蹤與“直接壓力” 控制相結(jié)合的集成系統(tǒng)，以保安全， 目前在國內(nèi)已有采用。在這里不進(jìn)行介紹分析。
塵埃粒子計(jì)數(shù)器,懸浮粒子測試儀,落塵量分析儀,生物安全柜,凈化工作臺(tái),風(fēng)量儀,氣溶膠發(fā)生器,溫濕度壓差測試儀,浮游細(xì)菌采樣器,光度計(jì),通風(fēng)柜,傳遞窗,風(fēng)淋室,激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器,空氣凈化器,過濾器,層流罩,溫濕度表,照度計(jì),聲級(jí)計(jì),凈化檢測儀器,潔凈烘箱,生物潔凈工作臺(tái),潔凈傳遞窗,FFU送風(fēng)單元,潔凈采樣車,吊裝式自凈器,除塵器,多點(diǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng),風(fēng)速儀,在線分析測試,大流量塵埃粒子計(jì)數(shù)器,,,,凈化工程,離子風(fēng)蛇,Handheld Laser Particle Counter,環(huán)境檢測儀,Airborne Particle Counter,壓差表,壓差計(jì),溫濕度計(jì),溫濕度記錄儀,潔凈地漏,手消毒器,干手器,落塵測試儀,懸浮粒子計(jì)數(shù)器,潔凈度測試儀,微生物采樣器,在線式風(fēng)速儀,在線式溫濕度,落塵儀,過濾器,送風(fēng)口,回風(fēng)窗,調(diào)節(jié)閥,工作服,潔凈服,防靜電測試儀,超凈臺(tái),28.3L塵埃粒子計(jì)數(shù)器,50L塵埃粒子計(jì)數(shù)器,100L塵埃粒子計(jì)數(shù)器,塵埃粒子在線監(jiān)測系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)粒子發(fā)生器,塵埃粒子計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)裝置,塵埃粒子計(jì)數(shù)器檢定裝置,CLJ-D,CLJ-E,CLJ-E301,CLJ-E3016,CLJ-3016,CLJ-3016H,CLJ-BII,CLJ-BIIH,CLJ-BM,CLJ-BIID,CLJ-BIIJ,FL-1,FL-A1
員.png)
15
