洁净室的送风、回风、排风、新风四个量,必须同时成立。只要排风与新风不匹配,房间要么负压倒灌,要么门关不上、正压过高。现场大量调不平的压差,根子都在新风量与排风量没有先做平衡。
一、四个风量的关系
送风量由房间体积与换气次数确定。回风量由送风量减去新风量得到。新风量由排风量与正压要求确定。排风量由工艺确定。
四者的等式是:送风量 = 回风量 + 新风量;新风量 ≥ 排风量 + 正压渗漏量。第二个式子决定了新风能不能压住排风。
二、新风量的两项取值
第一项,补偿排风与维持正压。
新风量 = 排风量 + 正压渗漏量
正压渗漏量按孔口流量估算:Q = 0.827 × A × √ΔP,A 为房间围护的等效缝隙面积(平方米),ΔP 为维持的正压(帕)。密封良好的彩钢房间,每百平方米围护面积对应的等效缝隙面积约零点零零五到零点零二平方米。维持十帕正压、缝隙零点零二平方米时,渗漏量约 190 立方米每小时。
第二项,人员卫生风量。每人每小时不少于 40 立方米。20 人即 800 立方米每小时。
取两者较大值。人数密集而排风少的房间,往往是人员风量起控制作用;有局部排风的工序,通常是排风加渗漏起控制作用。
三、通风比的合理区间
通风比指新风量占送风量的比例,一般 10%~20%。
低于 10%:室内二氧化碳、气味与挥发性物质难以稀释,人员会有闷感,长期运行也不利于维持正压稳定。
高于 25%:新风处理负荷上升,冷量、加热量与除湿量同步增加,运行能耗明显抬高。
排风量大的工序(称量、溶剂操作、灭菌)通风比可到 25% 以上,此时应评估热回收或降低排风量。
四、局部排风的四种失效
第一种,排风量大于新风量,房间转为负压。表现为门缝有吸入感、房间压差表读数为负、相邻房间的脏空气倒灌。原因是新风量按人员风量取值,没有把排风量加进去。
第二种,排风管阻力过大,风量衰减。排风管细、弯头多、过滤器积尘,实际排风量只有设计值的一半。表现为排风罩口吸力弱、房间反倒出现正压。处理办法是核算管道阻力与风机全压,排风管风速不宜超过八米每秒,过滤器按周期更换。
第三种,补风不足导致门难开。房间负压过大(负压房间更明显),门被吸住。补风可以通过新风支管、门百叶或邻室连通实现,补风量应能覆盖排风的百分之七十以上。
第四种,工艺排风与回风串通。排风管与回风管接入同一静压箱或夹层,排出的污染空气又被吸回房间。表现为某工序开启后,相邻房间粒子数上升。处理办法是排风与回风系统分开,排风口设止回阀。
五、平衡计算的次序
第一步,按工艺列出各房间的局部排风量与排风时段。
第二步,按房间体积与换气次数定送风量。
第三步,按排风加渗漏、人员风量取大值定新风量。
第四步,送风量减新风量得回风量。
第五步,校核通风比是否落在 10%~25% 区间。
第六步,按房间列出压差要求,分配回风阀与排风阀的开度,预留百分之十到二十的调节余量。
表 1 给出一个三房间的平衡示例,数值按净高 2.8 米、换气 20 次计算。
| 房间 | 送风量 | 排风量 | 正压渗漏 | 人员风量 | 新风取值 | 回风量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 称量间(4人) | 3360 | 800 | 120 | 160 | 920 | 2440 |
| 洁净走廊(6人) | 4480 | 0 | 150 | 240 | 240 | 4240 |
| 生产间(20人) | 11200 | 1000 | 380 | 800 | 1380 | 9820 |
| 合计 | 19040 | 1800 | 650 | 1200 | 2540 | 16500 |
合计通风比 2540 ÷ 19040 ≈ 13.3%,落在 10%~20% 区间内。若把生产间的排风提高到 3000 立方米每小时,新风量将升至 3380,通风比约 17.8%,仍在区间内但冷负荷明显上升,需要评估热回收。
六、常见错误
按人员数量单向估算新风量,忽略排风。这是负压房间最常见的成因。
排风罩离工位太远或罩口风速不足,粉尘仍然外逸。罩口风速按污染物性质取,一般不低于零点五米每秒。
新风机组按总风量选型,未按最大新风工况校核冷量与除湿能力。夏季高湿时段室内湿度压不下来,多与此有关。
新风、排风、回风三个系统没有联动。启动顺序错误时,房间会在几分钟内形成负压。
七、与压差和换气次数的关系
新风与排风的平衡是压差的前提,压差又是洁净度梯度的手段。三者关系与取值,见已发布文章《洁净区压差为什么要 ≥10Pa?——压差、换气次数、断面风速三大参数详解》。
排风不畅导致房间洁净度下降的排查顺序,见《验收合格、两年后却不达标:洁净度下滑的三个真实原因与四步排查法》。