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潔凈室的設(shè)計(jì)計(jì)算包括空調(diào)負(fù)荷計(jì)算,，風(fēng)量計(jì)算,，潔凈度校核計(jì)算等內(nèi)容。 潔凈室的空調(diào)負(fù)荷包括復(fù)季冷負(fù)荷與冬季熱負(fù)荷,。有人認(rèn)為計(jì)算方法與一般空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算方法相同,。其實(shí)，潔凈室的負(fù)荷計(jì)算與一般空調(diào)的負(fù)荷計(jì)算有許多區(qū)別,。對(duì)于許多材料中推薦的負(fù)荷估算指標(biāo),，不知道這些估算指標(biāo)的詳細(xì)來(lái)源，在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這些估算指標(biāo)比實(shí)際負(fù)荷大很多,。對(duì)于一些沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，也許會(huì)受到估算指標(biāo)的影響而不相信自己的計(jì)算數(shù)據(jù),，進(jìn)而加大安全裕量,，或者干脆套用估算指標(biāo)，這是非常有害的,。在前幾年GMP認(rèn)證后,，許多制藥企業(yè)感嘆凈化空調(diào)系統(tǒng)能耗太大而用不起。難道是凈化空調(diào)系統(tǒng)的錯(cuò)誤嗎,？有學(xué)者發(fā)現(xiàn),，無(wú)論是冷負(fù)荷還是送風(fēng)量都是層層加碼，導(dǎo)致機(jī)組,、水泵,、風(fēng)機(jī)等容量偏大很多。凈化空調(diào)比一般空調(diào)的能耗大是肯定的,，但應(yīng)大的有依據(jù),。當(dāng)前，對(duì)凈化空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)迫在眉睫,。
在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),，有不少空調(diào)用戶在最熱月，實(shí)際用冷量是設(shè)計(jì)冷量的1/2 ~ 3/5。若把這樣的設(shè)計(jì)作為估算冷負(fù)荷指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)源,，其數(shù)據(jù)必然大很多,。所以，設(shè)計(jì)人員應(yīng)相信自己的計(jì)箅,，回訪自己的用戶,，獲得真實(shí)的冷負(fù)荷指標(biāo)。對(duì)于各種書籍中相互復(fù)制的冷負(fù)荷估算指標(biāo)成科學(xué)對(duì)待,，只有在工程設(shè)計(jì)初期估算造價(jià)時(shí),，有一點(diǎn)參考價(jià)值。在施工圖階段,，應(yīng)采用計(jì)算出的冷負(fù)荷選擇設(shè)備,。
空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法很多，目前有許多負(fù)荷計(jì)算的軟件,，使負(fù)荷計(jì)算變得非常容易,。在應(yīng)用軟件或手工計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)了解凈化空調(diào)與一般空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的不同點(diǎn),。計(jì)算軟件大多是針對(duì)- 般空調(diào)而編制的,，在計(jì)算潔凈室負(fù)荷時(shí)應(yīng)把圍護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)做一調(diào)整。
潔凈室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與一般空調(diào)的不同,，它是在房子中套房子,，外層房子就是土建結(jié)構(gòu)，可以是框架結(jié)構(gòu)加空心磚砌塊,，也可以是磚混結(jié)構(gòu),，外墻、屋面的相關(guān)參數(shù)可在相關(guān)手冊(cè)中查得,。套入內(nèi)層的房子是用符合潔凈室裝修要求的裝修材料建造的,，這種裝修材料有快立墻板、輕鋼加人造板,、輕鋼加經(jīng)噴涂的電解鋼板,、還有彩鋼夾心復(fù)合板等。而彩鋼夾心復(fù)合板的夾芯,，可采用阻燃自熄聚苯乙烯板（現(xiàn)行規(guī)范禁用）,、巖棉板、聚氨酯板,、紙蜂窩板,、鋁蜂窩板等材質(zhì)?？梢?jiàn),，這種兩層圍護(hù)結(jié)構(gòu)建造成的潔凈室,，其建筑負(fù)荷很小。當(dāng)內(nèi)層材料的保溫性能好時(shí)（如彩鋼夾芯板）,，不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的冷負(fù)荷可按穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算（特別適合于手算）,，在一些特殊情況下甚至可以忽略不計(jì)（有一定經(jīng)驗(yàn)后方可這么做）。
不管是正壓潔凈室,，還是負(fù)壓潔凈室,，都不考慮冷風(fēng)滲透引起的負(fù)荷。冷負(fù)荷系數(shù)法的計(jì)算步驟（這種方法非常適合手工計(jì)算）
外墻,、屋頂屬不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在日射和室外氣溫的共同作用下,，由外墻,、屋頂瞬變傳熱引起的逐時(shí)冷負(fù)荷均可按下式計(jì)算。
式中CL— 瞬變傳熱引起的逐時(shí)冷負(fù)荷（W);T2— 外墻,、屋面的冷負(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)值（T ) ; 計(jì)算時(shí)刻的選取和一般空調(diào)相同，通?？稍? 時(shí)至18時(shí)中,，每隔l h 取一個(gè)計(jì)箅時(shí)刻。有經(jīng)驗(yàn)者可根據(jù)具體情況,，減少計(jì)算的時(shí)刻點(diǎn),，如可從12時(shí)算至17時(shí)；K— 外墻,、屋面的傳熱系數(shù)[W/(m2· ^ ) ] ,；如果潔凈室在內(nèi)區(qū)（無(wú)外墻），外墻引起的冷負(fù)荷為零,；如果潔凈室靠近外墻,，如圖5-1所示,，傳熱系數(shù)的計(jì)算應(yīng)考慮內(nèi),、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間空氣間隙的熱阻。若間隙間的空氣被裝修材料封閉,，可按多層復(fù)合壁計(jì)算&值,；當(dāng)內(nèi)層結(jié)構(gòu)為彩鋼夾芯板，則計(jì)算尺值時(shí)只考慮由夾芯材料,、空氣層,、外墻組成的復(fù)合壁，可忽略?shī)A芯兩面的彩鋼板的熱阻影響,。如果空氣間隙未被裝修材料封閉,，把靠外墻的潔凈室按內(nèi)區(qū)處這里的空氣間隙就變成非空調(diào)空間,。這時(shí)，只需計(jì)算非空調(diào)空間對(duì)該潔凈室的傳熱負(fù)荷（在后面介紹其算法）,。由于潔凈室特殊的雙層外圍護(hù)結(jié)構(gòu),，外墻傳熱系數(shù)K 值按多層復(fù)合壁計(jì)算（數(shù)值很小）,，算出的非輕型外墻傳熱形成的冷負(fù)荷與采用冷負(fù)荷系數(shù)法箅出的冷負(fù)荷相差不大,。這就是前面所提到的當(dāng)內(nèi)層材料的保溫性能好時(shí)（如彩鋼夾芯板）不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的冷負(fù)荷可按穩(wěn)定傳熱計(jì)算的依據(jù)之一。
潔凈室吊頂以上都留有足夠的夾層空間來(lái)安裝管道,、設(shè)備,，即使是位于頂層的潔凈室，由于這個(gè)夾層的存在,，屋頂?shù)乃沧儌鳠嵋鸬睦湄?fù)荷可不必計(jì)算,，而只需計(jì)算相當(dāng)于非空調(diào)房間的夾層對(duì)凈室傳熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷。潔凈室的裝修,，由T需要吸收土建施工的誤差,，其墻板緊貼上建外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的很少，一般都留有較大的間隙,。根據(jù)前面的分析,，當(dāng)把這個(gè)間隙按非空調(diào)房間對(duì)待時(shí)，對(duì)于非輕甩外墻和屋頂瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷可以不做計(jì)算,，把該潔凈室按內(nèi)區(qū)對(duì)待（緊貼土建外墻的潔凈室除外）,。
二 .內(nèi)墻、樓板傳熱引起的冷負(fù)荷 許多潔凈室是不允許設(shè)計(jì)外玻璃窗的,，對(duì)于潔凈度級(jí)別要求低的潔凈室,，雖然允許設(shè)計(jì)外玻璃窗，但必須保證是密閉固定窗,。根據(jù)潔凈室的建筑結(jié)構(gòu)特征,，大多采用兩層固定密閉玻璃窗。當(dāng)潔凈室按內(nèi)區(qū)對(duì)待時(shí),，其玻璃窗傳熱按內(nèi)窗考慮,；當(dāng)潔凈室的墻板緊貼土建外墻或上建外墻經(jīng)表面涂層處理作為潔凈室墻面時(shí)（潔凈度低的潔凈室也有此結(jié)構(gòu)），在室內(nèi)外溫差作用下,，通過(guò)外玻璃窗的瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷可按下式計(jì)算
不考慮外遮陽(yáng)時(shí),，透過(guò)玻璃窗進(jìn)人室內(nèi)的日射得熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷可按下式計(jì)算
參照《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50019—2003)的規(guī)定，若潔凈室內(nèi)的空凋?qū)偈孢m性的,，夏季可不計(jì)算通過(guò)地面?zhèn)鳠嵋鸬睦湄?fù)荷,；當(dāng)潔凈室位于低層，下面無(wú)地下室且有外墻時(shí),，對(duì)工藝性空調(diào),，宜計(jì)算距外墻2m范圍內(nèi)的地面?zhèn)鳠嵝纬傻睦湄?fù)荷,。
潔凈室內(nèi)的熱源散熱主要指室內(nèi)工藝設(shè)備散熱、照明散熱,、人體散熱等,。設(shè)備種類較多，有些設(shè)備只能滿足生產(chǎn)工藝的功能,，對(duì)保溫,、隔熱等方面存在先天缺陷，在運(yùn)行過(guò)程中,，散發(fā)大量的熱蜇,、濕景及粉塵。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分調(diào)研,、仔細(xì)研究,，不能單純按相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算。否則,，設(shè)備形成的冷負(fù)荷太大,，即使是潔凈室的大風(fēng)童也難以消除余熱余濕，這就相當(dāng)于室內(nèi)生火爐再用空調(diào)降溫一樣,，能耗太大,。因此，要求設(shè)計(jì)人員仔細(xì)了解工藝過(guò)程,，通過(guò)隔熱,、排熱等措施，在方案階段就考慮節(jié)能措施,，不能等大M:的熱散發(fā)至室內(nèi)后再進(jìn)行空調(diào)降溫,。如大輸液配液罐的散熱、纖維車間濕噴濕拉伸工藝的水槽散熱,、纖維碳化加熱爐散熱等,。
在采用冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算室內(nèi)電動(dòng)設(shè)備形成的冷負(fù)荷時(shí)，電動(dòng)設(shè)備的額定功率只反映裝機(jī)容量,，實(shí)際的最大運(yùn)行功率往往小于裝機(jī)容量,，而實(shí)際的運(yùn)行功率也要比最大功率小。所以,，在計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)一定要考慮這些因素,。
室內(nèi)熱源散熱包括顯熱,、潛熱兩部分,。潛熱散熱直接成為室內(nèi)的瞬時(shí)冷負(fù)荷，顯熱散熱中只有以對(duì)流形式散出的熱量成為室內(nèi)瞬時(shí)冷負(fù)荷,，而以輻射形式散出的熱量先被周圍壁面及物體的表面吸收,，然后逐漸以對(duì)流方式散出,，形成滯后的冷負(fù)荷。所以,，在計(jì)算中,，應(yīng)分析各種設(shè)備的散熱特點(diǎn)，采用相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù),。1．亂流潔凈室送風(fēng)量計(jì)算Q1-1亂流潔凈室——1000級(jí),、10000級(jí),、100000級(jí)、300000級(jí)的潔凈室,，送風(fēng)量是以換氣次數(shù)為準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的：QⅠ-1=KV
 式中：K——換氣次數(shù),；G——潔凈室內(nèi)單位體積發(fā)塵量,；S——回風(fēng)量與送風(fēng)量之比,；ηH——回風(fēng)通路上空氣過(guò)濾器的總效率,；ηX——新風(fēng)通路上空氣過(guò)濾器的總效率。實(shí)際工程計(jì)算中換氣次數(shù)K很難用以上公式計(jì)算,，一般均采用經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù),。在各國(guó)的潔凈室標(biāo)準(zhǔn)中，相同級(jí)別的非單向流潔凈室的經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)并不相同,。我國(guó)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50073-2001)中明確規(guī)定了不同級(jí)別的非單向流潔凈室潔凈送風(fēng)量計(jì)算所需的經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù),，見(jiàn)下表：空氣潔凈度等級(jí)GB 50073-2001ISO/DIS 14644—4醫(yī)藥潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范
6級(jí)(1000級(jí))50～6025～56 7級(jí)(10000級(jí))15～2511～25≥258級(jí)(100000級(jí))10～153.5～7≥159級(jí)(1000000級(jí))10～153.5～7≥12注：①換氣次數(shù)適用于層高小于4.0m的潔凈室。②室內(nèi)人數(shù)少,、熱源小時(shí)，宜采用下限值,。③大于100000級(jí)的潔凈室換氣次數(shù)不小于12次,。二、系統(tǒng)送風(fēng)量QⅡ計(jì)算系統(tǒng)送風(fēng)量應(yīng)在潔凈室送風(fēng)量基礎(chǔ)上再加上系統(tǒng)漏風(fēng)量,。對(duì)于嚴(yán)格按《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》制作安裝的風(fēng)道系統(tǒng)和空調(diào)設(shè)備,，建議其漏風(fēng)率取下表數(shù)值：
 三,、系統(tǒng)新風(fēng)量QⅢ計(jì)算
1．滿足衛(wèi)生要求潔凈室所需的新風(fēng)量Q1(1)對(duì)于室內(nèi)無(wú)明顯有害氣體發(fā)生的一般情況,，按《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》每人每小時(shí)新風(fēng)量不得小于40m3計(jì)算：Q1-1=人數(shù)×40 m3/h,。(2)對(duì)于室內(nèi)有多種有害氣體發(fā)生的情況：Qa= La/Ta Qb= Lb/Tb … Qn=Ln/Tn式中：Qa…Qn——稀釋各種有害氣體必需的通風(fēng)量；以上縫隙法公式計(jì)算繁瑣,，還可以采用另一種換氣次數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，換氣次數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算,，即當(dāng)潔凈室的壓差值為5Pa時(shí),，壓差風(fēng)量相應(yīng)的換氣次數(shù)為1～2h－1，當(dāng)潔凈室的壓差值為10Pa時(shí),，壓差風(fēng)量相應(yīng)的換氣次數(shù)為2～4h－1,。因?yàn)闈崈羰覊翰铒L(fēng)量的大小是根據(jù)潔凈室維護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性及維持的壓差有關(guān)，所以在選取換氣次數(shù)時(shí),，對(duì)于氣密性差的房間可以取上限,，對(duì)于氣密性好的房間可以取下限。2. 綜上所述保持室內(nèi)正壓新風(fēng)量：對(duì)正壓室要求特別嚴(yán)時(shí),，還應(yīng)在Q2加上開(kāi)關(guān)門和傳遞窗的漏風(fēng)量,。
當(dāng)不能確切知道人員數(shù)或漏泄情況時(shí)，或者在初步方案時(shí)作為估計(jì)用,，可采用新風(fēng)應(yīng)占總風(fēng)量一定比例的方法來(lái)確定新風(fēng)量,。按《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于亂流潔凈室,，新風(fēng)量不應(yīng)小于總風(fēng)量的10%～30%,，對(duì)于單向流潔凈室，新風(fēng)量應(yīng)不于總送風(fēng)量的2%～4%,。原則是：潔凈度越低新風(fēng)比越大,。當(dāng)然，對(duì)于全部用循環(huán)風(fēng)的場(chǎng)合,，或者工藝需要或允許時(shí),，新風(fēng)比可不按以上比例取。4．補(bǔ)充送風(fēng)系統(tǒng)漏泄所需的新風(fēng)量Q4比較ΣQ1,、ΣQ2和ΣQ3,，取其最大值，“Σ”為各室該風(fēng)量之和,。然后加上系統(tǒng)漏風(fēng)量Q4,，即為系統(tǒng)的最后所需新風(fēng)量。四、系統(tǒng)的回風(fēng)(循環(huán)風(fēng))量QⅣ的計(jì)算系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量應(yīng)為系統(tǒng)總送風(fēng)量減去新風(fēng)量,。即：潔凈室潔凈度的計(jì)算按均勻分布理論計(jì)算,，不均勻分布理論計(jì)算兩種方式。設(shè)潔凈室系統(tǒng)的基本圖示,，如圖所示：A.認(rèn)為室內(nèi)含塵濃度是均勻分布的E.忽略室內(nèi)外灰塵的密度和分散度的變化對(duì)過(guò)濾器效率的影響F.忽略灰塵在管路系統(tǒng)和室內(nèi)的沉降作用等根據(jù)上述圖示和一系列假設(shè)，進(jìn)入潔凈室內(nèi)的塵粒應(yīng)由3部分組成：A.新風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的塵粒：在△t時(shí)間內(nèi)每升空氣由新風(fēng)而增加的塵粒數(shù)量為：B.由回風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的塵粒：在△t時(shí)間內(nèi),，由回風(fēng)而增加的塵粒數(shù)為：C.在△t時(shí)間內(nèi)：室內(nèi)發(fā)塵而使室內(nèi)每升空氣增加的塵粒數(shù)量為G*10-3 △t(Pc/L);在△t時(shí)間內(nèi)室內(nèi)每升空氣由通風(fēng)換氣排出的塵粒數(shù)量為：由以上分析可知,，在△t時(shí)間內(nèi)潔凈室內(nèi)含塵濃度的變化為：△Nt=進(jìn)入的含塵濃度-排出的含塵濃度為：根據(jù)初始條件，當(dāng)t=0時(shí),，室內(nèi)的含塵濃度即為潔凈室原始含塵濃度N0,，將此條件帶入上式即可求出積分常數(shù)C，之后再帶回原式即可求得潔凈室含塵濃度瞬間式為：應(yīng)用此式時(shí),，需要注意系統(tǒng)中哪些過(guò)濾器組合效率是ηn,哪些是ηr,就可以較方便的列出某一系統(tǒng)的穩(wěn)定式,。單向流潔凈室內(nèi)人的發(fā)塵可以不考慮；多室,、有局部?jī)艋O(shè)備時(shí)的含塵濃度計(jì)算如圖,，設(shè)第一潔凈室的含塵濃度N1=3 pc/L,，第二潔凈室N2=3000pc/L。一般多室系統(tǒng)總回風(fēng)的含塵濃度不會(huì)超過(guò)該系統(tǒng)最臟的1個(gè)潔凈室的含塵濃度,，就本圖而言,，則不會(huì)超過(guò)N2=3000pc/L。若假定3000pc/L就是總回風(fēng)含塵濃度,，即比N1提高1000倍,。所以對(duì)于多室系統(tǒng)的1室來(lái)說(shuō)，極端情況相當(dāng)于在回風(fēng)含塵濃度提出1000倍條件下的單室系統(tǒng)的運(yùn)行,。其含塵濃度平衡方程式為：
由于回風(fēng)通路上設(shè)有高校過(guò)濾器,，對(duì)于不小于0.5um塵粒的效率達(dá)ηr=99.999%，即：式中,，N：?jiǎn)问蚁到y(tǒng)時(shí)的含塵濃度,。上述分析推導(dǎo)說(shuō)明，對(duì)于末級(jí)過(guò)濾器的空氣凈化系統(tǒng),，不管多室還是單室,，均可按單室的穩(wěn)定式求多室各室的穩(wěn)定含塵濃度。www.iwuchen.comB.有局部?jī)艋O(shè)備時(shí)的含塵濃度計(jì)算。列出穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的濃度平衡方程式：設(shè)發(fā)塵量是均勻的,、穩(wěn)定的，只是塵粒分布不均勻,，即室內(nèi)區(qū)域的濃度差,。下面將針對(duì)單個(gè)送風(fēng)口的房間的3區(qū)不均勻分布模型給予理論分析，如右圖所示,。下表列出了室內(nèi)塵粒分布的不均勻性和區(qū)域間濃度比變化,。N=Nr (60G*10-3)/n部分即為塵粒均勻分布條件下的含塵濃度。剩余部分令其為不均勻系數(shù)ψ,。由上式可以看出,，按不均勻分布理論計(jì)算的含塵濃度等于按均勻分布理論計(jì)算的含塵濃度乘以不均勻系數(shù)。若已知潔凈室要求達(dá)到的含塵濃度,，而求換氣次數(shù)nv.β=主流區(qū)發(fā)塵量與總發(fā)塵量之比,。vb/v：對(duì)于單向流潔凈室，過(guò)濾器滿布時(shí),，vb/v=0.02,；滿布比為60%時(shí)，取vb/v=0.06,；滿布比為40%時(shí),，取vb/v=0.12；對(duì)側(cè)送風(fēng)口,，取vb/v=0.5-0.7,。根據(jù)換氣次數(shù)可查Ψ（頂送風(fēng)口）
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