开封电子厂无尘车间

无尘车间的室内压差如何控制?
1 压差控制在无尘车间中是一个非常重要的环节。
只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。例如洁净厂房必须保持一定的正压使外界未经净化的空气不会进人净化区域，保证洁净级别;并且通过对各净化区域的不同的压差控制，达到净化分区的作用，在GMP中就要求不同净化级别区域的压差应得到控制不小于+5Pa。
在生物安全洁净室中，压差控制更是保证安全防护屏障的关键指标，在《生物安全实验室建筑技术规范》中指出必须使实验室的负压梯度得到稳定可靠的控制。因此对于无尘车间来说，压差控制是非常重要的。
压差控制在实现中是比较困难，特别是在生物安全实验室中，要得到并保持精确、稳定的压差对于控制工程师而言是一件具有挑战性的任务。因此在设计压差控制系统时，必须要根据实际情况从以下几个方面进行分析和确定:
①风险分析评估;
②定风量系统和变风量系统选择;
③压差控制和余风量控制方法;
④控制信号与噪声的影响;
⑤制稳定性及响应速度;
⑥建筑结构对压差控制的影响;风管泄漏对压力控制的影响。
首先，必须对压差控制的风险进行分析，例如对于高等级的生物安全实验室而言，因为它有生物污染的高风险，各种相关的标准都对其有保持稳定负压梯度防止污染泄漏的严格要求，因此控制系统就必须能够稳定可靠的实现这样的控制目标。
2 压差控制方法
对于压差控制系统来说，其所达到的结果实质上是对渗人或渗出空气的控制，就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。
定风量(CAV)是一种被动式的控制方法，它使用手动风量调节阀，通过简单的送风和排风平衡，送风比排风少(或多)一定的量(余风量)，来达到所期望的压差。在选择定风量这样的控制策略时必须认真的考虑，因为定风量系统有**的局限性。
主要有以下几点:
(1)所有时间，设备必须保持恒定的送风量和排风量。
(2)不能有任何排风设备(如生物安全柜等)增加或减少，灵活性差。未来的扩展会由于系统容量限制而受限。
(3)必须按全负荷设计，要有较大的余量来弥补由于过滤器等造成的送风和排风系统性能的下降，连续的全负荷运行使能耗较大，因此运行成本非常高。
(4)由于风机系统、过滤器系统等性能下降或风阀位置改变等情况下，系统经常要重新进行风平衡调试，需要大量的维护。
(5)由于在所有时间都是大风量运行，噪音会过高。因此如果不能接受以上的局限性时，就不应选取这样的控制策略。目前，通过在送风管和排风管上采用压力无关型的定风量控制装置(如文丘里阀)的定风量系统，在一定程度上可以主动的、动态的调节流量，消除系统静压波动造成的对流量的影响，从而保证流量的恒定和控制的稳定。
变风量系统(VAV)是一种主动式的压力控制策略，它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节，以保持希望的压力。主动式的VAV压力控制方法可以分为两种:纯压差控制(OP)和余风量(又称为流量追踪)控制(AV).
2.1纯压差控制方法
纯压差控制方法相对而言简单明了，其基本原理如图1。其控制原理为:压差传感器测量室内与参照区域的压差(OP)，与设**(即期望的压差)比较后，控制器根据偏差按PID调节算法对送风量(或排风量)进行控制，从而达到要求的压差。可以看出，送风量(或排风量)是压差(Δp)、设**以及PID常数(α，β)的函数。
另外一种相似的压差控制方法则是根据伯努利原理，利用一个装在小管内的风速探头，将小管置于洁净室与参照区之间的开孔中，由于洁净室内与参照区的压力差将使空气从此小管中流过，管中的风速探头就可传感洁净室内与参照区之间的空气流速，从而根据伯努利原理利用风速计算出洁净室与参照区的压差，根据此压差信号，按照上述的方法，控制器对洁净室的送风或排风量进行控制，达到所期望的压差值，这样的方法称为“伪压差”控制方法。
2.2余风量(气流追踪)控制方法
洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(称为余风量)，必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量(气流追踪)控制即控制系统实时测量风量(送风和排风量)变化，通过调节送风量或排风量，动态的达到相应的风量平衡，使送风量和排风量之间保持恒定的风量差，从而维持恒定的压差。
控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量，排风量可以在排风主管上测量，或如图中在各个单独的排风上进行测量并求和，控制器据此调节送风量，使其追踪排风量的变化，保持一定的余风量，从而达到所希望的压差值。可以看出余风量控制是一个开环控制系统。
在这里，余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量(单位为CFM )。负的余风量即总排风量大于总送风量，它将导致负压的产生，而正的余风量则是总送风量大于总排风量，它将导致正压产生。
在图2中的风量等式中，余风量是定值。但在实际情况下，它是变化的，例如当流量传感器发生偏移时，实际的余风量也将发生变化。因此，应该考虑选择足够大的余风量来弥补由于围护结构气密程度、风管泄漏以及流量测量装置精度误差等造成的影响。
上述的两种压差控制方法，在实际运用中都必须按照预定的频率进行验证。例如对余风量控制，每半年就应该进行对设定的余风量进行校正。
2.3混合控制系统
由于生物安全等级3或4级的生物安全实验室的研究和实验对象非常危险，实验室的压差控制以及气流方向控制更加重要，必须确保压差和气流方向得到稳定可靠的控制。对于这样压差控制非常关键的地方，采用纯压差控制和余风量控制两种方法混合的控制系统是很好的选择，它可以确保对实验室压差稳定可靠的控制。
通常的做法是采用余风量控制作为基本控制方法，同时加人压差传感器和控制器对余风量控制系统的余风量进行设定。当房间特性发生变化时，如风管的泄漏以及围护结构的气密性等发生变化，余风量也会发生变化(通常是变大)，此时压差控制系统可以动态的计算出一个合适的余风量，以保持稳定的压差控制。
同时，一旦余风量增加到一个预定值时，系统将发出报警，此时可能需要对流量测量装置进行校正，或者对风管和围护结构的泄漏进行处理，使系统状态回到正常范围内。因此这样的系统可以通过对余风量的监视实现对整个实验室的控制系统、风管系统、围护结构完整性的监视。
3 稳定性与响应速度
一般建筑技术构成的房间，它能够达到的控制压差约为2. 5Pa，对于测量来说这是一个非常小的压差(信号)，同样对于测量传感器的校正来说也是非常困难的。由于门的开关、生物安全柜调节门的移动、人员的运动等很多因素造成的扰动(噪声)约可达到25Pa。
因此对于纯压差控制而言，其测量信号与噪声之比为1:10。这样的情形就如同测量一个湖泊的液位，要求精度在1厘米，而湖泊的波浪却有10厘米高，如果希望得到精确的测量值，就需要很长的时间来平均波峰和波谷。在这样的情况下，如果希望快速的响应就不可能保证精度，精度与速度(或响应时间)是矛盾的。
对于纯压差控制系统，响应时间一般要求在数分钟以内。因此，很多这样的控制系统都是牺牲稳定性来达到响应时间的要求，它在达到稳定控制之前需要在设**附近波动相当长的时间。不幸的是，系统达到稳定控制的时间往往比扰动发生的频率长，因此系统可能整天都在波动，直到人员下班、工作结束，不再有扰动发生，系统才能够达到稳定状态。
对于“伪压差”控制系统，其测量对象是空气流速，它相对于纯压差控制更稳定、更快速一些，因为流速信号和噪音信号是与动压的开平方成比例关系，它大约能够把信号与噪声比提高到1:3。可以看出，测量对象的简单改变就可以大大改善系统的J性能。然而，即便如此，噪音依然达到了信号的3倍，当扰动发生后，控制系统仍需要**过60秒以上的时间达到稳定输出。需要注意的是，由于测量气流速度需要在房间与参照区域开孔，因此这样的控制系统对于很多场合的应用是不允许的，例如对洁净度有较高要求的场合，或高等级的生物安全实验室也不应使用。
对于压差和“伪压差”系统来说，在某些条件下会造成严重的压力问题，如在进行负压控制时，当洁净室门打开时，所有的测量信号如压差和流速都会消失。虽然一些控制器有按照预定时间锁定输出的功能来弥补这样的问题。
然而，当门长时间打开时，压力控制系统就会关闭送风，以便使房间回到负压的设**。此时，空气将会从过道(或相邻区域)被吸人打开的房间，过道(或相邻区域)的压力必然下降。而如果其他洁净室也是使用过道(或相邻区域)作为压差参照点，那么其他洁净室的压差控制器也将关闭送风，由此发生连锁反应，更多的空气被从过道(或相邻区域)吸入洁净室排走，测量压差值一直不能达到设定，而实际压力却在不断下降。同样对于正压控制也会产生类似的问题。
可以想像，这将会造成整个洁净室严重的压力问题。当然，对于那些不要求严格房间压差控制，或风险评估对稳定时间以及稳定性没有较高要求的设施，并在HVAC系统设计中采取了措施(如采用双门互锁的缓冲间进行隔离)能够避免如上述问题发生的情况下，采用纯压差控制也是可行的。
相对而言，余风量(或流量追踪)控制系统的信号测量是采用流量测量装置对送风量和排风量进行测量。而送风量和排风量通常都是比较大的测量值，在这样的情况下，例如信号测量为1000CFM，而噪声(各种扰动)约能达到1000FM，信号噪声比可以高达10 : 1。
因此，在这样的情况下，系统可以达到很高的精度、很高的稳定性以及非常*的响应。因此在对压差控制有较高要求的运用中，通常都推荐或要求使用这样的控制方法。
对于余风量控制系统来说，无尘车间里的流量测量装置是影响系统性能的关键装置。一般常用的流量测量装置为热线风速传感器阵列和毕托管阵列。这样的流量测量装置有很高的精度.然而一旦有颗粒附着或堵塞在传感器上，或传感器受到腐蚀的影响时，其测量就会发生很大的偏差。对于毕托管阵列，还必须注意其在低风速时有很大的测量误差，所以应考虑其应用范围。流量测量装置的安装位置同样也需要严格按照其技术规格的说明进行选择，否则同样会造成测量的误差。
另外，在目前有一类流量控制装置出现在很多运用中。它是一种线性的、压力无关的风量调节阀，能够根据阀门位置提供相应流量反馈信号(例如文丘里阀)，其标定和校正在出厂时已经由专业供货商完成。相对于单纯的流量测量装置，这种装置功能更加的集成，它在进行流量控制的同时能够进行流量测量。在实际使用时，这种压力无关装置的流量反馈精度，一般采用备份的流量测量装置进行验证。当前这样的压力无关型风量调节阀，已经在很多要求较高压差控制中取得了成功的应用。
4 影响压差控制的其他因素
建筑技术对压差控制的性能和效果有很大的影响，不密闭的围护结构很难建立起稳定的压力梯度。它需要有很大的余风量才能弥补很多的泄漏，当使用很大的余风量时，将向相邻空间中抽取(或排出)大量的二次空气，因此可能会造成温度、湿度控制的问题。因此必须使洁净室有一个密闭的围护结构，才能保证相应的压差和合理的气流方向。
风管的泄漏也会对余风量控制的精度和性能造成影响。如果在流量测量装置和洁净室围护结构之间，有空气泄漏出风管或进人风管，将会造成流量测量的误差从而引起压力控制显著的偏差。如果是在定压系统中，这个误差相对恒定;但如果无尘室洁净系统的静压是波动的，这个误差也将会波动，因此控制系统非常难以采取技术措施消除这样的误差，从而造成控制性能的恶化。

1无尘车间的平面布局
无尘车间一般包括无尘区、准无尘区和辅佐区三部分。无尘车间的平面安置能够有以下几种方法：
外廊盘绕式：外廊能够有窗和无窗，兼作观赏和放置一些设备用，有的在外廊内设直勤采暖。外窗有必要是双层密封窗。
内廊式：无尘车间设在，而走廊设在内部，这种走廊的无尘度等级一般都较高，乃至和无尘车间同级。
两头式：无尘区设在一边，另一边设准无尘和辅佐用房。
中心式：为了节省用地、缩短管线，能够无尘区为中心，上下左右被各种辅佐用房和荫蔽管道的空间包围起来，这种方法避开室外气候对无尘区的影响，削减了冷热能耗，利于节能。
2人员净化道路
为了在操作中尽量削减人活动发生的污染，人员在进入无尘区之前，有必要替换无尘服并洗手、消毒、过风淋。这些措施即;人员净化。
人员净化用房中替换无尘服的房间应予送风，并对进口侧等其他房间坚持正压，对厕所、淋浴坚持少量正压，而厕所、淋浴应坚持负压。
3物料净化道路
各种物件在送入无尘区前有必要通过净化处理，简称;物净。
物料净化道路与人净道路应分隔，如果物料与人员只能在同一处进入无尘车间，也有必要分门而入，物料先通过粗净化处理。
关于出产流水线不强的场合在物料道路中心可设中心库。
如果出产流水线很强，则选用直通式物料道路，有时还需求在直通道路中心设屡次净化、传递设备。
在体系规划上，物净用房的粗净化和精净化阶段由于会吹落很多生微粒，所以相对无尘区应坚持负压或零压，如果污染危险性大则对进口方向也要坚持负压。
4管线组织
无尘车间的管线十分复杂，所以对这些管线均选用隐蔽组织方法。详细隐蔽组织方法有以下几种。
(1)技能夹层
a、**部技能夹层。在这种夹层内一般因送、回风管的断面，故作为夹层内首要考虑的目标。一般将其组织在夹层的上方，其下组织电气管线。当这种夹层的底板可接受必定分量时，能够在上面设置过滤器及排风设备等。
b、房间技能夹层。这种方法和**部夹层比较，能够削减夹层的布线与高度，能够省去回风管道返回上夹层所需的技能夹道。夹道内还可设回风机动力设备配电等，某层无尘车间的上夹道能够兼做上一层的下夹道。
(2)技能夹道(墙)
上下夹层内的水平管线一般都要转向为竖向管线，这此竖向管线地点的荫蔽空间即技能夹道。技能夹道还能够放置不宜在无尘车间内的一些辅佐设备，乃至还能够作为一般回风管道或静压箱，有的可安设光管型散热器。
这类技能夹道(墙)由于大多选用轻质间隔，所以当工艺调整时，可方便地进行调整。
5技能竖井
如果说技能夹道(墙)往往不越层，则需求越层时即用技能竖井，而且常常作为修建结构的一部分，具有*性。
由于技能竖井把各层勾结起来，为了防火，内部管线安装完成后，要在层间用耐火极限不低于楼板的资料关闭，检修作业分层进行，检修门有必要设防火门。
不管技能夹层、技能夹道还是技能竖井，当直接兼作风道时，其内外表有必要按无尘车间的内外表的要求处理。
6机房方位
空调机房接近要求送风量大的无尘车间，力求风管的线路短。但从避免噪声和振动来说又要求把无尘车间与机房隔开。
7安全分散
由于无尘车间是密闭性很强的修建，其安全分散成为十分重要和**的问题，和净化空调体系设置也有密切关系。一般应留意以下几点：
(1)每一出产层防火区或无尘区至少设2个安全出口，只要面积小于50㎡，人员少于5人时，可答应只设一个安全出口。
(2)进口不应作分散出口。由于道路往往迂回曲折，一旦焰火迷漫，要求人员很快跑到室外是很困难的事。
(3)吹淋室不能作为一般收支通道，由于这种门常为两扇联锁或主动，一旦呈现毛病，十分影响分散，所以一般均在吹淋室设旁通门，作业人员多于5人时有必要设此门。平常作业人员出无尘车间时不应走吹淋室而应走旁通门。
(4)无尘区内各无尘车间的门，考虑到保持室内压力情况的需求，其开设方向要朝向压力大的房间，由于要靠压力把门压紧，这明显和安全分散的要求相反。为了考虑平常无尘和紧迫分散时的两方面要求，规则无尘区和非无尘区之间的门、无尘区与室外的门作为安全分散门对待，其敞开方向一概朝向分散方向，当然，单设的安全门也是如此。

无尘车间装修施工要求：
地面处理做自流平地面处理，铺设2mm厚PVC地板。
根据GMP规范要求，洁净室在设计和安装时应考虑使用中不易清洁的部位。在进行净化装修时，门窗安装与建筑、净化空调、各种管线、照明灯具的结合部位缝隙要密封处理。
所有的配件、隔墙、吊顶的固定和吊挂件只能与主体结构相连，不能与设备和管线支架交叉混用，防止因微震引起装饰材料松动和灰尘脱落。
建筑装饰和门窗的缝隙应在正面密封。

洁净室等级标准
洁净室需要将一定范围内空气中的微粒子、有害空气、等之污染物排除，并将无尘室内温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，通常根据实验室空气中的颗粒数量，对洁净室进行分类。
洁净室的分类根据国家不同有不同的等级规定，目前**虽有自订规格，但普遍还是采用美国联邦标准【Federal Standard (FS) 209E, 1992】。
其中需要注意的，A、B、C、D级别的划分是参照ISO标准（欧盟采纳的方式），其本身包含了静态要求和动态要求。旧版GMP采纳的是美国的洁净间划分方式，旧版的洁净间划分仅有静态的概念，不要求动态。
在美国的联邦标准209（A至D）中，在一立方英尺的空气中测量等于或大于0.5mm的颗粒数，并且该计数用于对洁净室进行分类。该标准的209E版本也接受该度量标准。联邦标准209E在国内使用。较新的标准是国际标准组织的TC 209。
这两个标准都根据实验室空气中的颗粒数量对洁净室进行了分类。洁净室分类标准FS 209E和ISO 14644-1要求进行特定的颗粒计数测量和计算，以对洁净室或洁净区域的清洁度水平进行分类。
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