1.1 潔淨實驗室位置和(hé)環境的(de)選擇
潔淨實驗室在位置選擇方面要遵從潔淨等級的(de)設計要求,應選擇大氣含塵濃度較低(dī),自(zì)然環境較好的(de)區域和(hé)地(dì)段,要遠離(lí)落葉和(hé)空氣異味的(de)場所,(如(rú)河邊、食堂周圍、動力區域等),還要盡量避開振動或噪聲幹擾的(de)區域。選擇實驗室周圍的(de)位置、地(dì)形、環境時,要與精密設備、精密儀器、儀表等允許環境振動值進行(xíng)分析權衡。
1.2 潔淨實驗室牆體圍護的(de)标準
潔淨實驗室的(de)污染源一(yī)般主要是大氣中含塵、含菌、塵粒和(hé)微生物以及實驗人員的(de)發塵、實驗設備和(hé)實驗操作過程中的(de)産塵等。因此建築圍護結構質量和(hé)建築施工方法對保持和(hé)提高(gāo)潔淨實驗室的(de)标準具有(yǒu)重要意義。潔淨實驗室的(de)外圍護結構如(rú)門窗、牆闆、吊頂闆、高(gāo)效過濾器、電器燈具等方面要充分考慮其保溫、隔熱、防火、防潮、密閉性能好的(de)要求,做(zuò)到不産塵、無裂痕、可(kě)擦洗、耐潮濕,闆縫平齊密封,壓縫條平直縫隙小。地(dì)面則力求做(zuò)到耐磨、耐沖擊、耐火、耐侵蝕性好,不易産生靜電,表面不易附着塵粒。
1.3 潔淨實驗室的(de)整體布局設計
潔淨實驗室的(de)平面和(hé)空間設計,應将潔淨實驗區和(hé)人員淨化、設備材料淨化和(hé)其他輔助用房進行(xíng)分區布置。同時應考慮實驗操作、工藝設備安裝和(hé)維修、氣流組織型式、管線布置以及淨化空氣調節系統等各種技術設施的(de)綜合協調效果。實驗室內(nèi)各種固定技術設施(如(rú)送風口、照明器、回風口、各種管線等)的(de)布置,宜首先考慮淨化空氣調節系統的(de)要求。
1.4 對空氣潔淨度等級标準
空氣潔淨度劃分為(wèi)九個等級,如(rú)表1-1所示。
潔淨室空氣潔淨度等級的(de)檢驗,驗收時應以動态條件下測試的(de)塵粒數為(wèi)依據。對于空氣潔淨度為(wèi)5級的(de)潔淨室內(nèi)大于等于5微米塵粒的(de)計算應進行(xíng)多次采樣。當其多次出現時,方可(kě)認為(wèi)該測試數值是可(kě)靠的(de)。
确定潔淨實驗室空氣潔淨度等級時,首先要滿足實驗內(nèi)容和(hé)實驗儀器設施對空氣潔淨度的(de)要求,然後還要根據實驗操作步驟和(hé)實驗程序布局綜合考慮各個實驗區域的(de)不同淨化等級要求,從而做(zuò)到既滿足淨化要求又節約成本支出。
1.5 潔淨實驗室的(de)空氣淨化調節系統
一(yī)般情況下,5級、6級潔淨區控制溫度為(wèi)20℃~24℃,相對濕度為(wèi)45%~65%;7級、大于7級潔淨區控制溫度為(wèi)18℃~28℃,相對濕度為(wèi)50%~65%。對潔淨室溫、濕度無特殊要求時,溫度應控制在18℃~26℃,相對濕度控制在45%~65%。此外,空氣氣流速度、送風量和(hé)新風量要符合淨化室實驗設施和(hé)人員的(de)要求。因為(wèi)淨化實驗室是一(yī)個相對獨立密閉的(de)空間,在保持溫度、濕度、空氣流速流量的(de)同時,還要采取措施補償室內(nèi)排風和(hé)保持室內(nèi)正壓(或負壓)值所需的(de)新鮮空氣量。随着潔淨度要求的(de)不斷提高(gāo),還需要用到超高(gāo)效過濾器, 那麽要求空氣處理(lǐ)機(jī)組也至少要配置初效、中效、亞高(gāo)效過濾器系統, 這樣對機(jī)組的(de)強度要求更高(gāo), 對空氣處理(lǐ)機(jī)組送風機(jī)的(de)壓頭會更大,而對于生物潔淨實驗室,含菌量也是主要控制參數之一(yī),在空氣淨化處理(lǐ)方法上一(yī)般應增加過濾器,不僅可(kě)以有(yǒu)效的(de)濾去(qù)空氣中的(de)塵埃,也可(kě)以阻斷細菌和(hé)病毒在空調系統中傳播和(hé)擴散,特别是高(gāo)效過濾器,對于大氣中浮遊的(de)病毒、細菌的(de)捕捉效率實際上能達到100%,也可(kě)采用有(yǒu)效防止過濾器細菌滋生的(de)過濾器。如(rú)含抗菌劑INTESEPT的(de)過濾器、二氧化钛過濾器等,過濾器要定期更換。
為(wèi)了使潔淨實驗室室內(nèi)保持所需要的(de)溫度、濕度、風速、壓力和(hé)潔淨度等參數,最常用的(de)方法是向室內(nèi)不斷送入一(yī)定量經過處理(lǐ)的(de)空氣,以消除潔淨室內(nèi)外各種熱濕幹擾及塵埃污染。為(wèi)獲得送入潔淨室具有(yǒu)一(yī)定狀态的(de)空氣,就需要一(yī)整套設備對空氣進行(xíng)處理(lǐ),并不斷送入室內(nèi),又不斷從室內(nèi)排出一(yī)部分來,這一(yī)整套設備就構成了潔淨空調系統。
2.1 空調系統應能夠對潔淨實驗室的(de)淨化等級參數進行(xíng)綜合控制
潔淨空調系統分為(wèi)集中式與分散式,集中式潔淨空調系統又稱中央空調,所有(yǒu)空氣處理(lǐ)設備(風機(jī)、粗、中、高(gāo)效過濾器、加熱器、冷卻器、加濕器、除濕器和(hé)制冷機(jī)組等)都集中在空調機(jī)房內(nèi),通過輸送管道(dào)将精密控制處理(lǐ)後的(de)空氣分配給空氣末端裝置,送到淨化實驗室裏,以不同換氣次數和(hé)氣流形式來實現潔淨實驗室不同的(de)潔淨級别。
這種空調系統熱源和(hé)冷源集中,對空氣的(de)基本參數的(de)調整易于實現,它處理(lǐ)空氣量大,也便于淨化參數控制,運行(xíng)可(kě)靠,是目前大型集群式淨化實驗室的(de)首選方式。
分散式潔淨室空調系統大多局限于局部實驗室需要淨化處理(lǐ)的(de)情況,把單獨的(de)空調處理(lǐ)系統安置在淨化實驗室或淨化實驗室的(de)不同區域,在出風口通過各類過濾器和(hé)淨化裝置如(rú)風機(jī)過濾單元(FFU)對空氣進行(xíng)淨化處理(lǐ),每一(yī)個末端處理(lǐ)系統可(kě)以單獨對空氣參數進行(xíng)調節,也可(kě)以實現對不同淨化實驗室淨化等級的(de)控制。
2.2 空調通風系統必須使潔淨實驗室維持一(yī)定的(de)正壓或負壓
潔淨實驗室中,機(jī)械儀器設備潔淨室和(hé)一(yī)般生物潔淨室都是采用正壓維持, 但對于使用有(yǒu)毒、有(yǒu)害氣體或使用易燃易爆溶劑以及其他有(yǒu)特殊要求的(de)潔淨實驗室則采用負壓控制。潔淨實驗室維持一(yī)定的(de)正壓是保證潔淨室不受或少受污染、是維持設計潔淨度等級必不可(kě)少地(dì)條件之一(yī)。即便是負壓潔淨室,它也必須有(yǒu)不低(dī)于它潔淨度級别地(dì)相鄰房間或套間維持一(yī)定的(de)正壓,負壓潔淨室的(de)潔淨度才能得以維持。
潔淨室正壓值是指門窗全部關閉狀态下,室內(nèi)靜壓大于室外靜壓的(de)數值。它是通過淨化系統送風量大于回風量和(hé)排風量的(de)方法來達到。不同等級的(de)潔淨實驗室以及實驗室內(nèi)潔淨區與非潔淨區之間的(de)靜壓差,應不小于5Pa,潔淨區與室外的(de)靜壓差,應不小于10 Pa.。此外,潔淨實驗室對于風量,風速等各項指标的(de)技術要求也都非常嚴格,因此,空調系統必須能夠滿足對其參數進行(xíng)精确的(de)控制。
2.3 空調系統低(dī)噪聲低(dī)能耗指标是提高(gāo)淨化實驗室質量的(de)重要因素
淨化實驗室內(nèi)的(de)噪聲不僅會使實驗人員産生煩惱效應和(hé)困倦現象,還會對語言通訊、精密儀器和(hé)設備造成幹擾,影響工作效率和(hé)實驗進展。潔淨實驗室的(de)靜态噪聲來源有(yǒu)很多,但主要的(de)來源還是空調通風系統和(hé)局部淨化設備運行(xíng)噪聲。靜态噪聲的(de)大小與潔淨室氣流流型、換氣次數等因素有(yǒu)關,但關鍵在于淨化空調系統的(de)合理(lǐ)布置及合理(lǐ)的(de)降噪措施。因此低(dī)噪聲是淨化實驗室對空調通風系統的(de)必然要求。
多年(nián)以來,潔淨空調通風系統的(de)高(gāo)能耗是潔淨實驗室發展的(de)瓶頸,資料顯示,潔淨實驗室的(de)能耗是一(yī)般寫字樓的(de)10倍到30倍,其能耗主要體現在空氣的(de)處理(lǐ)和(hé)輸送上,在強調可(kě)持續發展的(de)總體思路下,必須采取現實有(yǒu)效的(de)節能降耗措施,逐步淘汰高(gāo)能耗的(de)落後産品,大力發展和(hé)應用體現時代科(kē)技水平的(de)新型節能系統。
2.4 對空調通風淨化系統的(de)穩定性和(hé)可(kě)靠性有(yǒu)相當高(gāo)的(de)要求
例如(rú)生物培養室:是進行(xíng)微生物培養、組織培養、細胞培養等的(de)用房。要求的(de)環境條件相當嚴苛,包括溫濕度、光照、空氣、水分、酸堿度等及滅菌消毒等措施,這就對空調通風和(hé)空氣淨化設施和(hé)整套系統提出了更高(gāo)的(de)要求。即使是對于普通淨化實驗室的(de)要求,例如(rú)電子(zǐ)、航天航空、光電子(zǐ)等,對恒溫、恒濕、潔淨、無菌、防振、防輻射、防電磁幹擾等也有(yǒu)别于普通舒适性空調系統。另外,還有(yǒu)一(yī)些飼養生物實驗所需動物的(de)房間,雖然從嚴格意義上來說不屬于實驗室,但對于實驗有(yǒu)着重要的(de)意義,要有(yǒu)良好的(de)殺菌滅毒功能,就淨化和(hé)對空氣環境的(de)處理(lǐ)方面對空調通風和(hé)潔淨等級有(yǒu)着許多特殊的(de)指标。
用于潔淨實驗室的(de)空調通風系統有(yǒu)兩類,一(yī)類是集中式、一(yī)類是分散式。前者适用于集群式、多房間、多要求、多功能的(de)潔淨實驗室,優點是便于管理(lǐ),遠離(lí)噪聲、降低(dī)成本。後者适用于規模較小的(de)潔淨實驗室或有(yǒu)着單獨特性要求的(de)實驗室,優點是控制精細、針對性強。
3.1 選型原則一(yī)定要滿足淨化要求
在選型實際中,人們往往會根據資金、能耗來選擇空調的(de)類型,忽略了選型的(de)根本是為(wèi)了滿足需要,滿足淨化标準要求。在選型之前,一(yī)定要領會淨化實驗室的(de)用途和(hé)實驗內(nèi)容、實驗儀器設備、實驗對象對空氣參數和(hé)環境要求的(de)具體事項,然後有(yǒu)的(de)放矢地(dì)提出有(yǒu)針對性的(de)淨化标準,應該考慮的(de)內(nèi)容要包括:實驗室的(de)面積、樓層高(gāo)度、實驗室的(de)總高(gāo)度和(hé)淨化實驗室圍護後的(de)高(gāo)度;希望達到的(de)溫度、相對濕度、風速、靜壓、靜壓差等;實驗室內(nèi)要求的(de)潔淨等級、噪聲标準、無菌要求等等,綜合考慮這些因素後,提出一(yī)個适宜的(de)資金要求,從而确定空調通風系統的(de)具體形式和(hé)類型。整體建設潔淨實驗室的(de)過程如(rú)圖1-1方框圖所示。
3.2 空調通風系統的(de)選擇既要量力而行(xíng)又要酌情而動
潔淨實驗室之所以潔淨,是因為(wèi)首先使用特殊的(de)工藝阻隔空氣與使用空間的(de)自(zì)由交流,然後借助于人工的(de)方式把空氣處理(lǐ)之後輸送到使用空間,當然這裏既要輸送新風也要輸送濁風,所謂濁風就是把使用空間內(nèi)的(de)空氣輸送給外界經過處理(lǐ)後使之成為(wèi)潔淨的(de)空氣重新輸送回使用空間。其原理(lǐ)可(kě)以用下面的(de)流程圖來簡示:空氣氣流→初效空氣處理(lǐ)→空調→中效空氣處理(lǐ)→風機(jī)送風→淨化管道(dào)→高(gāo)效送風口→潔淨室→帶走塵埃→回風夾道(dào)→新風、初效空氣處理(lǐ)。
用于潔淨實驗室的(de)空調通風系統主要由空氣處理(lǐ)設備、粗高(gāo)中效過濾器、空氣輸送設施和(hé)局部淨化設備組成,這些設備類型各異、作用不同。
3.2.1空氣處理(lǐ)設備:空氣處理(lǐ)設備一(yī)般是由空調器(AHU)、新風機(jī)組(MAU)和(hé)循環機(jī)組(RAU)組成的(de)一(yī)整套機(jī)組,是空調淨化系統常用的(de)空氣熱濕交換和(hé)空氣淨化處理(lǐ)設備。适用于具有(yǒu)一(yī)定規模的(de)淨化實驗室,但要求其他過濾器和(hé)淨化裝置的(de)整體配合,投資相對較高(gāo)。比較小型的(de)實驗室空氣處理(lǐ)裝備是采用分立式的(de)小型設備組成,例如(rú)把冷暖空調機(jī)作為(wèi)冷熱源,對空氣進行(xíng)溫度濕度的(de)簡單處理(lǐ),然後配備風機(jī)過濾器單元(FFU)對空氣進行(xíng)潔淨處理(lǐ),是一(yī)種比較簡易的(de)淨化方案。
3.2.2各類空氣過濾器:按過濾器對空氣處理(lǐ)的(de)效率、阻力、容塵量等性能進行(xíng)分類,可(kě)将過濾器劃分為(wèi)粗效、中效、高(gāo)效、亞高(gāo)效、高(gāo)效和(hé)超高(gāo)效六大類。每種過濾器對塵埃微粒的(de)處理(lǐ)能力不一(yī)樣,因此它們被應用在各種不的(de)功能段上,如(rú)果選用正确、使用合理(lǐ)就能使之發揮作用,否則,就會适得其反。
3.2.3風機(jī)和(hé)送風管道(dào):送風風機(jī)一(yī)般設在空調機(jī)組內(nèi),要根據整體管道(dào)和(hé)空調通風量選擇風機(jī),壓頭較大雖然可(kě)以滿足克服系統阻力的(de)要求,但會增大能耗和(hé)噪聲,較好的(de)選擇是考慮變頻風機(jī),這可(kě)能會增大投入但可(kě)以使送風量依系統阻力變化自(zì)動調節,并且可(kě)以做(zuò)到節能降噪。送風管道(dào)要做(zuò)好保溫和(hé)降噪,必要時應加增消聲裝置。
3.2.4局部淨化設備:包括風淋室、自(zì)淨器、潔淨工作台和(hé)電子(zǐ)滅菌裝置等。風淋室是在潔淨實驗室入口處單獨設置一(yī)個局部潔淨室,當打開風淋室的(de)門進入到風淋室後,經過中效和(hé)高(gāo)效過濾器過濾的(de)空氣氣流,其速率會達到≥25m/s的(de)高(gāo)速,則進入實驗室的(de)人員和(hé)設備表面附着的(de)塵埃微粒會被吹落淨化,是潔淨實驗室的(de)必備設施。其他局部淨化設備要根據不同的(de)淨化要求和(hé)實驗室類型酌情選擇。