第五章 洁净室设计

级 办公 级
图5-1 洁净室与办公楼送风量比较
%
图5-2 不同净化等级的冷负荷比例
洁净空调系统设计特点
MW/(m2.a)

办公
上限 下限
商场
旅馆
工厂 半导体厂
图5-3 洁净室与普通建筑年运行能耗比较
洁净室送风量计算
• 单向流洁净室的洁净送风 量是一个特例：
–单向流洁净室的洁净送风 量是按照与气流垂直方向 的洁净室断面及气流的平 均速度进行计算如右式。
• 单向流洁净室的洁净送风量 与断面气流平均风速直接有 关。
• 具体取值可参看《洁净厂房 设计规范》（GB 50073— 2001）
LD 3600F
15～25
11～25
15-25
8级（100000级）
10～15
9级（1000000级）
10～15
医药D级（300000级）
3.5～7 3.5～7
10-15 8-12
洁净室送风量计算
换气次数风量
–理论换气次数K计
算的所需风量；
–经验换气次数n确
定的所需风量；
LS K V
–二 者 在 实 际 工 程
风。 7)根据工艺要求或气流组织计算时确定的送风温差及室内外计算参数，在
i-d图上确定各状态点，计算空调器处理风量及洁净室循环风量。 8)计算总的冷、热负荷,选择空气处理设备。 9)校核洁净室内的微粒浓度和细菌浓度。
洁净空调系统的划分
洁净室用净化空调系统应按其所生产产品的工艺要求 确定。
冷负荷/W·m-2
60～2770 70～1200 220～580 310～1330 160～400 320～1280 230～290
热负荷/W·m-2
40～1630 170～1580 280～590 250～880 160～600 270～1780
—
电负荷/kW·m1 0.6～1.3 0.13～0.69 0.04～0.29 0.11～0.31 0.15～0.26 0.003～0.089 —
LD——单向流洁净室洁净送 风量，m3/h υ ——断面平均风速，m/s F——垂直气流方向的洁净 室断面积，m2
洁净室温、湿度范围（GB50073-2001）
房间性质
温度/℃ 冬季 夏季
湿度/%
冬季
夏季
生产工艺有温湿度要求的洁净 室
按生产工艺要求确定
生产工艺无温湿度要求的洁净 20～22 24～26 30～50 50～70 室
人员净化及生活用
16～20 26～30
—
—
系统新风量的确定
补偿室内排风量和保持室内正压值所需 新鲜空气量之和；
常见排风处理设备
常见排风处理设备
带过滤元件的过滤除尘装置原理图
常见排风处理设备
特殊气体排气处理设备
排风系统常用管材
室内排风系统的处理设备、风管、 附件均依《洁净厂房设计规范》
① 排风系统的风管应采用不燃材料。 ② 排除腐蚀性气体的风管，应采用耐腐
蚀的难烧材料或难燃材料。 ③ 附件、保温材料、消声材料和涂料等

K

N 1
60G 103
S 1 H M 1
S 1 X

洁净室送风量计算
空气洁净度等级 6级（1000级）
GB 50073— 2001
ISO/DIS 14644—4
医药工业洁净厂房设 计规范
（GB50457-2008）
50～60
25～56
7级（10000级）
易燃、易爆与一般排风。
洁净排风系统相关措施
• 防倒灌措施
–采用设置中效过滤器 –采用止回阀 –采用密闭阀 –采用自控装置
• 其它措施
–防火、防爆措施 –排风无公害排放措施 –若有凝结液的排放措施
洁净室排风系统的分类
① 一般排风系统； ② 有机气体排风系统； ③ 酸性气体排风系统； ④ 碱性气体排风装置； ⑤ 热气体排风系统； ⑥ 含粉尘的排风系统； ⑦ 特殊气体排气系统； ⑧ 药品生产中有害、有毒的排风系统。
实践中主要还是
利用经验换气次 数来确定风量。
LS n V
洁净室送风量计算
•其它风量确定方法
– 消除洁净室房间 余热的送风量
– 消除洁净室房间 余湿的送风量
LQ

3600
i
Q
1000 W
LW d0
综合以上二者得出得计算值和由换气次数确定的风量， 取三者最大值作为送风。
确定温、湿度 等参数
负荷计算
水力计算
设备选型 校核计算
图纸绘制等
洁净室设计一般步骤
1)根据工艺要求确定洁净室的洁净度等级，选择气流流型，并决定采用全 室空气净化还是局部空气净化。
2)计算新风量。 3)计算洁净室的冷、热负荷。 4)计算送风量。 5)根据送风量、冷热负荷和选择的气流组织形式，计算气流组织各参数。 6)确定空气加热、冷却、加湿、减湿等处理方案，用一次回风还是二次回
集中式之单风机系统
图5-4 1-粗效过滤器 2-温湿度处理室 3-风机 4-中效过滤器 5-高效过滤器
集中式之双风机串联系统
图5-5 1-粗效过滤器 2-温湿处理风机 3-温湿度处理室 4-洁净循环 总 风机 5-中效过滤器 6-高效过滤器
集中式之双风机串联系统
图5-6 1-粗效过滤器 2-温湿度处理室 3-送风机 4-中效过滤器 5-高效过滤器 6-回风机
一般不应按区域或简单地按空气洁净度等级划分。 净化空调系统的划分原则如下：
一般空调系统、两级过滤的送风系统与净化空调 系统要分开设置；
运行班次、运行规律或使用时间不同的净化空调 系统要分开设置；
单向流系统与非单向流系统要分开设置；（局部 单向流除外）
洁净空调系统的划分
产品生产工艺中某一工序或某一房间散发的有毒、有 害、易燃易爆物质或气体对其他工序或房间产生有害 影响或危害人员健康或产生交叉污染等，应分别设置 净化空调系统；
与舒适性空调相同部分
–空调负荷包括夏季的空调冷负荷和冬季的 空调热负荷，冷、热负荷的计算方法在《 空气调节》和《空调设计手册》等书中有 详细介绍。
不同的部分
–洁净室一般处于内区。 –排风所引起的新风负荷。 –有时洁净区长期供冷。
负荷计算估算指标
分类
半导体器件 半导体材料
电真空 粗密仪器
医疗 制药 电算中心
医院（全部）
100～130
—
—
设计其它计算步骤
根据送风量、冷热负荷和选择的气流组织形式，计算 气流组织各参数。（也可以采用CFD数值计算）
确定空气加热冷却的处理方案，用一次回风还是二次 回风。
据工艺要求或气流组织计算时确定的送风温差及室内 外计算参数在图上确定各状态点，计算空调器处理风 量、洁净室循环风量。
送风方式
送风方式
洁净室送风方式
集中送风方式之一
空调机在侧面、轴流风机送风
集中送风方式之一
空调机在顶部
集中送风方式之二
隧道式送风方式结构形式
集中送风方式之三
风机过滤单元送风方式 1-新风处理机组 2-FFU 3-表冷器 4-活动地板
集中送风方式之四
FMU送风方式示意图 (FMU--Fan Module Unit 模块式风机单元 )
计算总冷、热负荷，选择空气处理设备。 校核洁净室内的微粒浓度和细菌浓度。
洁净室送风量计算
• 非单向流洁净室 的洁净送风量
–含尘浓度计算
–换气次数计算
• 实际洁净室工程 设计中是很难应 用公式，一般均 采用经验换气次 数来确定。
• CFD仿真确定。
N

60G
ห้องสมุดไป่ตู้
103 M K 1 S 1 X K 1 S 1 H
保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空 气量不小于40m3/h。（美国30m3/h，英国42m3/h
，日本35m3/h）
负荷计算和送风量确定
计算洁净室的冷、热负荷 计算送风量。取下列三项中的最大值
为保证空气洁净度等级的送风量； 根据热、湿负荷计算确定的送风量； 向洁净室内供给的新鲜空气量。
洁净空调负荷计算
洁净空调系统的分类
集中式洁净空调系统
–单风机系统和双风机系统 –风机串联系统和风机并联系统
分散式洁净空调系统
–在集中空调的环境中设计局部净化装置 –在分散式柜式空调送风的环境中设计局部
净化装置
舒适性空调系统的分类
按照处理空气所采用的冷、热介质来分类 1. 中央空调系统 冷热源集中处理空调调节系统。 2. 分散式系统 已经不是空调设计中“系统”的概念，它是把冷热源设备、
集中送风方式之五
微环境洁净厂房示意图
洁净室排风系统
依据《洁净厂房设计规范》 最有效方法局部排风方式 考虑粉尘、有害气体、有害物质的
不同性质、不同浓度等因素设置局 部排风装置
洁净室排风系统分区原则
排风介质混合后能产生或加剧腐蚀 性、毒性、燃烧爆炸危险性和发生 交叉污染。
排风介质中有毒与无毒，毒性相差 非常大。
“十三五”国家重点出版物出版规划项目 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 “十一五”普通高等学校国家级规划教材
湖南省优秀教材
第五章 洁净室设计
洁净空调系统设计特点
风量大 空调冷负荷大、负荷因素特殊 风机风压高 压差控制严 采用二次回风方式
洁净空调系统设计特点
m3/m2.h
循环风
新风量
温度、湿度的控制要求或精度要求差别较大的系统宜 分别设置；
净化空调系统的划分宜照顾送、回风和排风管道的布 置，尽量做到布置合理、使用方便，力求减少各种风 管管道交叉重叠。
确定洁净室送风方式
根据工艺要求确定洁净室的洁净度等级，选择 气流流型。 决定利用全室空气净化还是局部空气净化。 从经济上考虑，非单向流经济，尽量少用全室 空气净化。
分散式洁净空调系统
图5-10 a）柜式空调器与高效过滤器风机机组 b）柜式空调器与高效过滤 器送风口 c）柜式净化空调器 d）柜式空调器与洁净小室
洁净室风系统构成
风系统
送风
回风
排风
新风处理 系统
洁净室 局部排风
全面通风
集中送风 方式
隧道洁净室 风机过滤单元 模块式风机单元 微环境+开放式
送风方式
空气处理及起输送设备组合一体，直接设于空气调节房间内。 3. 其他空调系统 既有中央空调的某些特点，又有分散式空调的某些特点，
变冷媒流量空调系统和水源热泵系统等。 按冷、热介质的到达位置来分类 1. 全空气系统 冷、热介质不进入被空调房间而只进入空调机房，被空气调 节房间的冷、热量全部由经过处理的冷、热空气负担，被空气调节房间内 只有风道存在。 2. 气-水系统 空气与作为冷、热介质的水同时送进被空气调节房间，空气解 决房间的通风换气或提供满足房间最小卫生要求的新风量，水则通过房间 内的小型空气处理设备而承担房间的冷、热量及湿负荷。 3. 直接蒸发式系统 利用冷媒直接与空气进行一次热交换，将使得在输送同 样冷（热）量至同一地点时所用的能耗更少一些。
均采用不燃材料或难燃材料。
洁净室新风处理系统
新风系统处理和分配方法。 新风进行多级过滤处理。 常用的是新风三级过滤，即新风经
粗效、中效、亚高效过滤处理。 有些地方新风还需经过水喷淋或化
学过滤器处理。
洁净室新风处理系统
集中式新风处理示意图 1-粗效过滤器 2-新风温湿度处理室 3-新风风机 4-中效过滤器 5-混合风温湿度处理室 6-送风机 7-高效过滤器
洁净室的防排烟
洁净厂房设计规范
建筑设计防火规范 防排烟
洁净厂房疏散走廊应 设置机械防排烟设施
洁净室机械防排烟系
统宜与通风、净化空
调系统合用，但必须
采 取 可 靠 的 防 火 安 全 排烟量
设备
排烟口
措施。
确定
选型
设置
洁净室设计一般步骤
洁净室设计 一般步骤
洁净及空调 系统的划分
计算的一般 步骤
集中式之双风机并联系统
图5-7 1-粗效过滤器 2-温湿度处理室 3-风机 4-中效过滤器 5-高效过滤器
集中式之值班风机系统
图5-8 1-粗效过滤器 2-温湿度处理室 3-正常运行风机 4-中效过滤器 5-高效过滤器 6-值班风机
分散式洁净空调系统
图5-9 a）室内设置净化工作台 b）室内设置空气自净器 c）室内设置层流罩 d）室内设置洁 净小室 e）走廊或套间设置空气自净器 f）送风增设高效过滤器送风机组
确定洁净室送风方式
全室空气净化是以集中净化空调系统，在整 个房间内造成具有相同洁净度环境的净化处 理方式。 局部空气净化，在一般空调环境中造成局部 区域具有一定洁净度环境的净化处理方式。 采用全室净化与局部净化相结合的净化处理 方式。
确定室内温湿度
按生产工艺要求 生产工艺无温湿度要求的洁净室 人员净化及生活 了解与舒适性空调的异同