空气洁净技术培训课件.pptx

1、第六节 空 气 洁 净 技 术属第三章“空气调节的内容之一2021年7月17日1关于空气洁净技术的根本概念 参照国标GB50072-2001?洁净厂房设计标准?的相关定义 洁净室clean room 空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制2 洁净区clean zone 空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以是开放式或封闭式 定义的要点 1洁净室以空气中悬浮粒子浓度为主要控制对象，明确了空气洁净技术的根本特

2、征，也是洁净室级别划分的主要依据32指明了空气洁净技术所依据的根本原理，即：防止粒子从外部进入室内；防止室内产生粒子；及时排除已进入室内的或从室内产生的粒子3明确了根据不同的应用要求及控制级别对其它有关参数的控制要求 上述定义与ISO14644国际标准的定义是一致的 4 洁净室的分类 1按效劳对象分 工业洁净室ICR微电子、平板显示器、精密加工制造等 生物洁净室BCR医疗、制药、生物、食品、日用化工等 2按室内气流形式分 3按洁净室建造方式分 4按净化空调系统形式分5 主要控制对象 ICR悬浮粒子少数要求AMC BCR微生物 微生物依附于悬浮粒子之上，故根本控制原理与ICR一致 GMP1998

3、洁净室区空气洁净度级别 6 洁净度 cleanliness 以单位体积空气中悬浮粒子的数量允许颗粒数来区分的洁净程度。以前习惯采用英制单位颗/立方英尺pc/ft3，自国际标准公布后，应采用国际单位制颗/立方米pc/m3 单向流 unidirectional airflow 沿单一方向呈平行流线并且横断面上空气流速一致的气流 以前曾习惯地称为“层流，但由于它实际上并不是流体力学中所规定的“层流，所以现在定义为“单向流。根据工程中的应用方式可以包括“垂直单向流和“水平单向流 7垂直单向流非单向流8 非单向流 non-unidirectional airflow 凡不符合单向流定义的其他气流流型 在

4、实际工程中还可以将单向流和非单向流气流流型组合应用，称为“混合流 粒径 particle size 由给定的粒子尺寸测定仪响应当量于被测粒子等效的球体直径 实际粒子大多不是标准的球形，同一种粒子用不同的测定仪器和测定方法测得的粒径是不一样的9各种非单向流形式10 洁净工作区 clean working area 指洁净室内离地面高度0.81.5m除工艺特殊要求外的区域 高效过滤器 HEPA high efficiency particulate air filter 超高效过滤器 ULPA ultra low penetration air filter 注意国标GB50072-2001?洁净

5、厂房设计标准?与GB/T13554-2021的定义不同 11 GB50072-2001?洁净厂房设计标准?HEPA在额定风量下，对于粒径大于等于0.3 m粒子的捕集效率在99.9%以上及气流阻力在250Pa以下的空气过滤器 ULPA在额定风量下，对于粒径0.10.2 m粒子的捕集效率在99.999%以上及气流阻力在280Pa以下的空气过滤器 目前已经有阻力小于100Pa的HEPA 和ULPA GB/T13554-2021?高效空气过滤器?HEPA用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰法检测，过滤效率不低于99.9%的空气过滤器 ULPA用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰

6、法检测，过滤效率不低于99.999%的空气过滤器12 GB/T14295-2021?空气过滤器?按标准规定的方法，用对于大于等于0.5m微米粒子的记数效率数值来划分见后表 亚高效过滤器 sub-HEPA 高中效过滤器 high efficiency filter 中效过滤器 medium efficiency filter 粗效过滤器 roughing filter 不能称初效 静电过滤器 electric air filter 静电过滤器一般不能作为净化空调系统的末端过滤器13 净化空调与普通空调的主要区别 1压力控制 2多级过滤 3气流组织 4换气次数送风量 5负荷特性14一、空气洁净度等

7、级一空气洁净度标准 标准开展的历史1.美国联邦标准FS209系列 从1963年开始到1992年最终版FS209E FS209E之前只采用英制单位，209E增加了国际单位制 2001年11月29日FS209E已宣布取消15FS209E浮游粒子洁净等级 表3.6-116 以空气中粒径0.5m的粒子允许数量为分级标准 当采用国际单位时，等级的名称为每 m3 空气中最大允许粒子数的常用对数值以10为底。例如：每m3 空气中大于等于0.5m粒径的最大允许粒子数为3530颗，而3530的常用对数值为3.55，所以命名为M3.5级 假设采用英制单位，等级的名称为每 ft3 空气中最大允许粒子数值。例如：上述

8、M3.5级对应为每 ft3 空气中大于等于0.5m粒径的最大允许粒子数为100颗，所以命名为100级。工程中常用的10、100、1000、十万等级别的称呼均为英制单位172.国际标准国际标准ISO146441 以空气中粒径0.1m的粒子允许数量为分级标准 等级的名称为每 m3 空气中最大允许粒子数以10为底的指数183.国家标准GB50073-2001?洁净厂房设计标准?所采用的洁净度级别等同于ISO146441 上表中的数字四舍五入为3位有效数字4.对于标准中未给出的中间粒径粒子允许值可以通过标准所提供的线算图查得或用计算式计算19 联邦标准 FS209E线算图国际单位制 计算式国际单位制：

9、Pc/m3=10M(0.5/D)2.2 3.6-1英制单位制：Pc/ft3=Nc(0.5/D)2.2 3.6-220 国际和国家标准 3.6-3 式中 Cn 大于等于所要求粒径的允许值，四舍五入后有效数字不超过3位，pc/m3；N 洁净度等级，数字从19，最小递增量为0.1；D 要求的粒径，m。注意与FS209E计算式的区别08.21.010DCNn21ISO146441规定的级别标准图 22二空气洁净度等级的表示方法1.长期习惯采用的英制表示方法 如100级、1000级、100000级等生物洁净室领域还在合法使用2.改进的英制表示方法 如0.1m10级、0.1m100级等 上述表达方法均有缺

10、陷且已不合法3.国际标准 等级级别/所处状态/所考虑的粒径 例如：ISO 4级/动态/0.2 m2370 Pc/m3，1 m83 Pc/m34.国家标准未明确规定23三室内环境状态1.空态 as-built 洁净室设施已经建成，所有动力接通并运行，但无生产设备、材料及人员2.静态 at-rest 洁净室设施已经建成，生产设备已安装，并按业主及供给商同意的状态运行，但无生产人员3.动态 operational 设施以规定的状态运行，有规定的人员在场，并在商定的状况下进行工作 4.国标规定：空气洁净度等级所处状态应与业主协商确定24四动静比洁净室竣工验收大多采用“静态实际运行为“动态用“动静比动态

11、的室内空气含尘浓度与静态室内空气含尘浓度的比值预测实际运行时的室内洁净度动静比的参考数值 25五洁净度等级的有关计算表3.6-3 根据条件，运用相关公式，注意单位制 1 ft3=0.0283 m3 1 m3=35.3 ft3表3.6-4与3.6-5直接给出有关指数计算的答案，简化解题工作26【例3.6-1】0.5m粒子浓度为50Pc/ft3的含尘浓度分别相当于FS209E的国际单位制和英制多少级解:用英制单位，即为50级 公制单位用3.6-1计算 50 Pc/ft3=5035.3=1765 Pc/m3MM105.05.01017652.22.32467.31765lgM27【例3.6-2】0.

12、3m100级分别相当于FS209E的国际单位制和英制多少级 解：100Pc/ft3=10035.3=3530 Pc/m3 公制单位用3.6-1计算077.3103.05.01035302.2MM M=lg(3530/3.077)=3.059 3.1英制单位用3.6-2计算3.3326.33007.3/100007.33.05.01002.2NcNcNc28二、空气过滤器一空气过滤器标准、分类1.国家标准 GB/T14295-2021?空气过滤器?29 GB/T13554-2021?高效空气过滤器?其他国家和地区的有关标准30 各国分类法的对照 图3.6-131各种过滤器的形式32有隔板与无隔板

13、过滤芯33二空气过滤器防火等级新老标准的表达方式不同分滤料、分隔板和边框三局部不同级别要求不同，级别越高要求越严34三空气过滤器性能1.面风速额定风量 实际使用风量应小于额定风量2.效率几种效率表达方法洁净室计算用计数效率串联总效率 计算式同通风，但要说明对应的粒径，本质上是对应分级效率的串联计算353.阻力 GB/T14295-2021?空气过滤器?定义初阻力 额定风量下未积尘过滤器的阻力终阻力 额定风量下阻力可到达的规定值两者的关系 GB/T14295-2021?空气过滤器?建议终阻力=2倍初阻力；GB/T13554-2021?高效空气过滤器?未见具体规定 GB50073-2001?洁净厂

14、房设计标准?建议高效空气过滤器终阻力=1.52倍初阻力综合考虑运行费用和更换过滤器费用36四空气过滤器组合方式效率低的在前级一般要求有前级保护对洁净室洁净度起关键作用的是末级五空气过滤器的安装位置为防止已过滤空气由于系统渗漏而重新污染，故与普通空调系统有不同要求粗效 中效粗效中效高效洁净室37六订货须知6.容尘量 额定风量下达终阻力时的捕尘量8.类型 刀口型9.检漏 GB/T13554-2021?高效空气过滤器?6.3规定C、D、E、F类及用于生物工程的A、B类应在额定风量下检漏，8.1.1规定每台出厂产品必须检测38七有关效率的计算注意对应同一粒径范围应用穿透率概念可以根据控制要求反算过滤器

15、配置效率例题见讲义39三、气流流型与送、回风量一大气含尘浓度 M pc/L1.表示方法计数、计重、沉降浓度洁净室计算主要用计数浓度2.计算值各地区相差很大有许多参考数据 如表3.6-13设计标准未规定参数 40二室内单位容积发尘量 Gpc/min.m31.尘源人员、建筑材料、设备人员是室内主要尘源2.单位容积发尘量综合考虑人员、建筑材料、设备的发尘量，折算为单位容积发尘量以便于计算 人员发尘量与着装及动作强度有关参考数据 表3.6-1441三非单向流计算理论1.均匀分布计算理论假设前提以室内粒子数量守恒推导出稳态公式，简化为sNaNGn310603.6-7式中 n 洁净室送风换气次数，次/h；

16、a 平安系数，见表3.6-15；N 室内空气含尘浓度，pc/L；Ns 送风含尘浓度，pc/L。422.不均匀分布计算理论假设前提用不均匀系数 修正 nv=n 3.6-8式中nv 不均匀分布送风换气次数，次/h；不均匀系数，见表3.6-16。3.送风含尘浓度计算 Ns M(1-s)(1-z)3.6-9式中 s 回风比；(1-z)新风所经过的所有过滤器总穿透率。43四单向流洁净室计算单向流洁净室适用条件送风量计算 按断面风速计算 GB50073-2001?洁净厂房设计标准?44五非单向流洁净室计算参见前表六辐流洁净室辐射流、斜流、矢流45七洁净室的送风量、回风量1.送风量洁净度等级要求的送风量换气

17、次数按室内热湿负荷计算的送风量必要的新风量 三者取最大值2.回风量 回风量=送风量 排风量 渗透风量 正压洁净室取“，负压洁净室取“+可以用风量平衡概念分析近似用体积流量46【例3.6-9】设计工业区N6级洁净室，控制粒径0.5m，4组过滤器组的总效率分别为1z=99.99%、2z=99.999%、3z=99.9995%、4z=99.9999%，单位容积发尘量G=2104pc/min.m3，新风比1-s=0.3，求不同z下的换气次数nv。解：查表3.6-13 工业区M=3105pc/L 用式3.6-9 求分别送风含尘浓度 用均匀分布计算式3.6-7 分别求换气次数，其中N查6级洁净室标准 查表

18、3.6-16得不同换气次数下的不均匀系数，非整数时用插入法求 用式3.6-8分别求换气次数nv分析：不同过滤效率与换气次数的关系 不同末级过滤器系统受室外M影响的程度八计算47四、室压控制一正压洁净室、负压洁净室 应用二压差值不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa，洁净区与室外的压差，应不小于10Pa这是最小压差值的要求，实际应用有高于此值的，但过高也不好假设室外风速较大，要进行风压修正48三渗透风量计算计算法 Q=a q l 3.6-11 式中 Q 渗透风量，m3/h；a 平安系数，取1.11.2；q 一定压差下单位缝隙长度渗透风量，m3/h.m；l 缝隙长度，m。难

19、点：q值确实定换气次数法 参考数值见教材和相关设计手册如后表实际上要靠系统调试来实现要求压差 49洁净室正压值与对应的正压换气次数参考值 50四压差控制根本原理 送风量=回风量+排风量 渗透风量 教材的表达中“大于是错误的！对于正压洁净室 送风量 回风量+排风量 差额局部即渗透风量 自室内向室外对于负压洁净室 送风量 回风量+排风量 差额局部即渗透风量 自室外向室内51 洁净室正压调节的措施 从理论上讲，第四种措施最为理想，可随运行工况的变化自动调节而维持室内压力。但相应造价较高，要求与自控系统配合，系统调试较难 独立新风系统解耦正压要求和负荷，在非生产期间可以作正压值班系统 定风量阀的应用使正压控制简化52用独立新风系统与排风系统联合实现压力控制送入循环空调箱的新风管道上设双位定风量阀运行与值班新风量不同53五、与相关专业的关系 教材的表达一般了解 具体要求参照设计标准和手册 净化空调系统节能也是当前的热点 结束54