洁净室设计中的几点分析.doc

洁净室设计中的几点分析论文作者：刘华 王清勤摘要： 本文简单地分析了高效空气过滤器流量 —阻力特性，并用实例阐述了作者对高效空气过滤器选型中的一些经验 同时对洁净室系统送风量的计算提出了自己的经验算法作者观点仅供参考关键词： 洁净室 高效过滤器 送风量 Several Analysis In Cleanroom DesignABSTRACT This article simply analyses flux-resistance ' characfeHEPA filter, and discussessome experience of HEPA filter ' chOicough existing example. At the same time it puts forward experiential arithmetic about air supply volume in a cleanroom system. Keep author ' opinion only for reference.KEYWORD Clean room 、HEPA filter 、Air supply volume1 引言：《洁净厂房设计规范》 GB50073—2001 中指出 “空气过滤器的处理风量应小于或等于额定风量。

设置在同一洁净区 内的高效（亚高效、超高效）空气过滤器的阻力、效率宜接近 ”并同时指出 “洁净室的送风量，应取下列三项中的最大 值：1.1 为保证空气洁净度等级的送风量 1.2 根据热、湿负荷计算确定的送风量 1. 3向洁净室内供给的新鲜空气量 ” 由此可见，在空调系统中过滤器的选择和送风量（换气次数）的计算具有重要意义在实际的设计过程中，过滤器的选择一般都要考虑到过滤器的投资和使用寿命的问题，设计人员选择过滤器的实际 风量均小于它本身的额定风量，具体方法是按照某一过滤器额定风量比例（如 60%）来选择某一型号的过滤器，认为只要是小于额定风量，它们之间的阻力不平衡可以通过安装调节阀来实现，因此未能校核过滤器的阻力，从而未能使同一 洁净区内的高效空气过滤器的阻力达到接近，给风量调节带来麻烦，并且对过滤器的使用寿命造成影响而一般情况下 认为洁净室的等级换气次数均大于热、湿负荷计算来确定的送风量（普通空调露点送风换气次数为 8〜10次/h），洁净室送风量的选择一般是按照洁净度的级别，根据洁净室保证不同级别选用不同的换气次数，而不校核热、湿负荷计算来确 定的送风量，这样的计算存在的问题在于，一个净化空调系统只能有一个送风状态点，当不同级别洁净室（如万级和十 万级甚至千级洁净室在一个系统时）或室内负荷相差较大的房间在一个系统（如更衣间和主要的操作间之间的房间冷负 荷相差几倍甚至十几倍）时，无法确定一个正确的送风状态点，造成有的房间冷，而有的房间热。

2 高效过滤器的选择计算：由于洁净室的特性不同，高效过滤器的选择首先要按照洁净室的级别、无菌程度、温湿度、耐火程度、防腐等不同 要求来确定如100级以下选择A类或B类，100级以上则需要选择C类过滤器；高温高湿条件下宜选用金属分隔板和 金属框架的过滤器；有防腐要求的宜选用塑料分隔板和塑料框架的过滤器；有防火要求的，过滤器所有材料应为不燃性 等等本文不考虑这些问题，仅仅考虑影响常规高效过滤器（以过滤 >0.5 口为主）的选择中风量和阻力问题实践中常规过滤器就是指高效空气过滤器标准中规定的 A 类和 B 类，它们是洁净厂房设计中最常用的高效过滤器， 一般低于或等于10万级可以选A类；1万〜100级可以选B类凡是常规高效过滤器，对于 >0.5 口微粒的效率可按照5 个“9即” 0. 9999计算首先要明确一下高效过滤器通过的风量与其阻力的关系， 实验证明高效过滤器的阻力与流量是非直线关系，但在一般比额定风量大得不多时，阻力和通过风量的关系如近似看成直线关系， 误差也不大'表1是北京同创过滤器厂生产的 高效过滤器规格表，图1是该厂生产的高效过滤器阻力特性曲线，由图1可以看出不同特征尺寸的过滤器其阻力的特性曲 线是不同的，我们可以根据所选的过滤器的型号查它的相应阻力特性曲线得到它的阻力 ，为了方便选择我们把图1中的曲线处理一下，用每一个型号的曲线的横坐标风量去除以高效过滤器的特征尺寸（即高效过滤器的体积 V=HK W D），然后重新进行拟和成图2中的曲线，从图中可以看出两条曲线有重合的趋势，只要特征尺寸选择得当（可以考虑一下不同 型号过滤器结构阻力，因为过滤器的真正过滤面积要小于过滤器的截面积，存在一个有效面积比，而且小型号的过滤器 有效面积比较大，而大型号的小），两条曲线将更加逼近，两个拟和方程的相对应系数也相差不大。

而且我们所需要的 是额定风量附近的曲线（图2中V 200000）阻力H （旳）0 5000 10000 15000 20000 25000 30000图2、流量除以特征常量后的阻力持性拟和曲线附近的曲线，即相当于额定风量以下的风量），对于我们工程选择来讲，这样的差距是可以忽略不计的从表 1中也可以看出，在相同初阻力下，每种型号过滤器的 Q/ （HXWK D）值也均大致相等，即在图2中有一个相同的状态点因此我们可以得出这样的结论：在不大于额定风量的前提下，常规高效空气过滤器的阻力 一流量特性曲线可以用一条曲 线来描述，并且成线形分布也就是说只要知道一种型号的过滤器的阻力 一流量特性曲线就可以知道其它型号的过滤器 大致的特性曲线，又因为成线形的分布，只要知道曲线上的两点便可以确定该直线（因为我们知道该直线过坐标原点， 因此只要知道一点即可方便的确定该直线，这一点可以用高效过滤器额定风量下的初阻力确定），从而给过滤器的选择 带来很大的方便表1、高效过滤器规格:型号特征尺寸HXWK D (mm)额定风量Q （m3/h）Q/ (HXVX D)(h-1)初阻力（Pa）GB-O1484X484X220100018182GB-02484X484X18080017778GB-03630X630X220150017179GB-04630X630X180120016797GB-05630X726X220150014907执行1993年颁布的GB-06484X968X220200019404国标标准GB-07630X945X220225017179A 类 <190GB-08630X1260X220300017179GB-09610X610X150100017916B 类 <220GB-1O610X915X150150017916GB-11610X1220X150200017916GB-12320X320X26050018780GB-13600X820X220185017092由于高效过滤器的寿命TO是按照额定风量Q0下终阻力增加到等于初阻力的既定倍数 （一般为2倍）时所使用的时 间，此时高效空气过滤器的容尘量也达到了最大（也称标准容尘量 P0）,因此也可以认为高效过滤器的寿命 TO是高效 空气过滤器的容尘量达到了标准容尘量 P0的时间。

当过滤器在低风量Q1下运行时，此时Q1VQ0,所以过滤器的寿命可 以延长至T1,此时T1>TOT1和TO的关系可以用如下的关系式（1）计算：云一般条件下，对于高效过滤器系蜿在輙定凤量条件下，如果一天工作〜12小时』几为3$年以上「具体计篡方法这里就不计篦了 f诘参考文融°过滤器的阻力增值和积尘量的关系可以近似看成直线关系，在 标准容尘量之下时或者阻力增值不超过初阻力值 1倍时，产生的误差不大；如果滤速超过常规，或容尘量已经超过标准容尘量，阻力将随着积尘量的增加而更快地增加 '而且高效空气过滤器的积尘量 P是与过滤器的通风量Q1成正比的，我们可以得出如下的结论：如果空调系统中过滤器 的设计阻力不相近，即偏差比较大，则阻力大的将导致其过滤风量相对该型号过滤器额定风量偏大，因此积尘量也相应 的加快，导致其阻力的增值也加快，从而过滤器的寿命也将减小，而阻力小的过滤风量相对较小，则寿命相对较长，造 成一个空调系统中寿命不相同，给将来过滤器的更换带来麻烦，并随着积尘量的增加会产生新的系统不平衡同样地而作为空调系统主要阻力的高效空气过滤器（高效过滤器的初阻力至少也有 iooPa相当于含局部阻力的普通空调风管的100m以上长度的阻力），选择阻力相近，对于运行调节并满足风量平衡同样具有重要意义。

因此正如设计规范中所要 求的那样，设计时 设置在同一洁净区内的高效（亚高效、超高效）空气过滤器的阻力、效率宜接近 '是非常有必要的下面具体地说明以下过滤器的选择方法，首先要根据高效过滤器的设计使用寿命 T1来选择，可以根据上面公式（1）， 可以很方便的计算出在设计使用寿命下过滤器的设计风量 Q1根据公式可以得到以下表格2：表2高效过滤器不同风量下的寿命Q150%Q055% Q060% Q065% Q070% Q075% Q0Q0T1 J3.5 TO3.1 TO2.7T02.4 T02.2 T01.9T0T0T1 (年)12.310.98.18.47.76.73.5我们可以按照设计使用寿命10年，查表2选择55%额定风量作为设计风量来选择过滤器型号，由上面的分析可以 知道按照高效过滤器的额定风量的百分比所选对应的过滤器的阻力必定相等下面的主要任务变成了选择风量所对应的 过滤器型号下表3是作者经常使用的高效过滤器不同厚度、不同额定风量百分比下的风量（ m3/h）表3高效过滤器不同额定风量百分比下的风量（铁框）型号特征尺寸HX WK D (mm)额定风量 Q0（m3/h）Q1=55%Q0Q1/ (HXVX D)(h-1)初阻力（Pa）484X484X22010005501067201型484X484X18080044010435484X484X15065035810174484X484X1205002759783执行1993年颁布的国标标准320X320X2204302371049802型320X320X18034418910265320X320X15028015410026A 类 <190320X320X1202151189623B 类<220630X630X22017009351070803型630X630X180136074810470630X630X150110560810208630X630X1208504689816表4实际工程中的风量计算表序号名称面积级别换气次数（h-1）送风量 Q(m3/h)过滤器型号（HXWX D）台数T校核值Q1/(HXWX D) /T1换鞋3.110万15.0120.9320X320X120198392洗手3.010万15.0117.0320X320X120195213套衣4.3万。