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實(shí)驗室凈化空調系統選擇方案

作者:admin 出處:科瓦特發(fā)表時(shí)間:2016-08-27 11:34:45
 

                     
 潔凈實(shí)驗室是一種專(zhuān)用實(shí)驗室,采用空間污染控制技術(shù)對空氣和環(huán)境參數進(jìn)行預設性的人工控制,對實(shí)驗室空氣懸浮粒子濃度受控的限定空間。它的建造和使用應能減少空間內誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。空間內有其他有關(guān)參數如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制,是各種凈化技術(shù)設計和施工手段的綜合體現。

實(shí)驗室凈化工程應用范圍:HIV實(shí)驗室、PCR實(shí)驗室、生物安全實(shí)驗室、動(dòng)物實(shí)驗室,制藥廠(chǎng)、微電子、食品飲料等潔凈廠(chǎng)房等。

實(shí)驗室凈化系統工程設計規范:
(1) 潔凈廠(chǎng)房設計規范 GB50073-2001
(2)潔凈室施工及驗收規范JG71-90
(3)電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范 GB 50472-2008
(4)醫藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范GB 50457-2008
(5)醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范GB50333-2002
(6) <消毒管理辦法>(衛生部1992) 
(7)甲方提供的實(shí)驗室平面布置圖等有關(guān)技術(shù)資料和要求;


實(shí)驗室凈化系統描述:氣流→初效凈化→空調→中效凈化→風(fēng)機送風(fēng)→管道→高效凈化風(fēng)口→吹入房間→帶走塵埃細菌等顆粒→ 回風(fēng)百葉窗→初效凈化....(重復以上過(guò)程)

實(shí)驗室凈化過(guò)程示意圖

 潔凈實(shí)驗室|實(shí)驗室凈化工程項目的主要控管項目
l   能除去空氣中漂游之微塵粒子   
l   能防止微塵粒子之產(chǎn)生
l   溫度和濕度之控制
l   壓力之調節
l   有害氣體之排除
l   結構物與隔間之氣密性
l   靜電之防止
l   電磁干擾預防
l   安全因素之考慮
l   節能之考量

潔凈實(shí)驗室空調選型參考流程:
1)凈實(shí)驗室空調的選擇需要考慮環(huán)境因素
   實(shí)驗室周邊環(huán)境,
   實(shí)驗室氣象條件,
   實(shí)驗室樓層高低
   實(shí)驗室整體面積與凈高
   實(shí)驗室水電供給
   
2)潔凈實(shí)驗室空調的選擇針對不同類(lèi)型的實(shí)驗室
    潔凈實(shí)驗室功能類(lèi)型:(針對不同用途)
    對機械電子
    對信息光電
    對化學(xué)化工
    對生物制藥
    對儀器設備
   
3)潔凈實(shí)驗室空調的選擇應參考不同環(huán)境的實(shí)驗室
    潔凈實(shí)驗室不同環(huán)境指標:
    潔凈等級
    溫濕度要求
    風(fēng)速靜壓
    嗓聲標準
    無(wú)菌要求

4)潔凈實(shí)驗室空調的選擇應參考不同參數
     潔凈空調類(lèi)型
     氣流組織
      過(guò)濾形式
      空氣處理
      末端裝置
 
5)實(shí)驗室潔凈空調選擇應參考資金的投入
     土建改造成本
     圍房吊頂成本 
     水電設施成本 
     空調設備成本 
     潔凈處理成本 
     空調運行成本

 
實(shí)驗室凈化系統管控流程圖
三種常用潔凈實(shí)驗室凈化空調系統
1、 直流式凈化空調系統
直流式系統就是不用回風(fēng)循環(huán)系統,也就是直送直排系統,其能耗很大。這種系統一般適用于有致敏性的生產(chǎn)工藝(如青霉素分裝工藝)、實(shí)驗動(dòng)物房、生物安全潔凈室(實(shí)驗室)及能形成交叉污染生產(chǎn)工藝。采用這種系統時(shí)應考慮余熱的回收。
2、 全循環(huán)式凈化空調系統
全循環(huán)式系統即無(wú)新風(fēng)供給,也無(wú)排風(fēng)的系統。這種系統無(wú)新風(fēng)負荷,很節能,但室內空氣品質(zhì)差,壓差不好控制,一般適用于無(wú)人操作、值守的潔凈室。
3、 部分循環(huán)式凈化空調系統
這是用得最多的系統形式,也就是有部分回風(fēng)參與循環(huán)的系統。在系統中,新風(fēng)和回風(fēng)混合經(jīng)處理送到無(wú)塵潔凈室內,回風(fēng)的一部分用于系統循環(huán),另一部分被排走。該系統壓差易于控制,室內品質(zhì)較好,能耗介于直流式系統與全循環(huán)式系統之間,適用于允許采用回風(fēng)的生產(chǎn)工藝。
 實(shí)驗室潔凈空調房

潔凈實(shí)驗室建筑布局與設計原理指南
  潔凈室的建筑布局和凈化空調系統有密切關(guān)系,凈化空調系統既要服從建筑總體布局,建筑布局也要符合凈化空調系統的原則,才能充分發(fā)揮相關(guān)功能的作用。凈化空調的設計者不僅要了解建筑布局以考慮系統的布置,而且要給建筑布局提出要求,使其符合潔凈室原理。
 潔凈實(shí)驗室位置和環(huán)境的選擇   潔凈實(shí)驗室在位置選擇方面要遵從潔凈等級的設計要求,應選擇大氣含塵濃度較低,自然環(huán)境較好的區域和地段,要遠離落葉和空氣異味的場(chǎng)所,(如河邊、食堂周?chē)?dòng)力區域等),還要盡量避開(kāi)振動(dòng)或噪聲干擾的區域。選擇實(shí)驗室周?chē)奈恢谩⒌匦巍h(huán)境時(shí),要與精密設備、精密儀器、儀表等允許環(huán)境振動(dòng)值進(jìn)行分析權衡。
1.2  潔凈實(shí)驗室墻體圍護的標準   潔凈實(shí)驗室的污染源一般主要是大氣中含塵、含菌、塵粒和微生物以及實(shí)驗人員的發(fā)塵、實(shí)驗設備和實(shí)驗操作過(guò)程中的產(chǎn)塵等。因此建筑圍護結構質(zhì)量和建筑施工方法對保持和提高潔凈實(shí)驗室的標準具有重要意義。潔凈實(shí)驗室的外圍護結構如門(mén)窗、墻板、吊頂板、高效過(guò)濾器、電器燈具等方面要充分考慮其保溫、隔熱、防火、防潮、密閉性能好的要求,做到不產(chǎn)塵、無(wú)裂痕、可擦洗、耐潮濕,板縫平齊密封,壓縫條平直縫隙小。地面則力求做到耐磨、耐沖擊、耐火、耐侵蝕性好,不易產(chǎn)生靜電,表面不易附著(zhù)塵粒。
1.3  潔凈實(shí)驗室的整體布局設計  潔凈實(shí)驗室的平面和空間設計,應將潔凈實(shí)驗區和人員凈化、設備材料凈化和其他輔助用房進(jìn)行分區布置。同時(shí)應考慮實(shí)驗操作、工藝設備安裝和維修、氣流組織型式、管線(xiàn)布置以及凈化空氣調節系統等各種技術(shù)設施的綜合協(xié)調效果。實(shí)驗室內各種固定技術(shù)設施(如送風(fēng)口、照明器、回風(fēng)口、各種管線(xiàn)等)的布置,宜首先考慮凈化空氣調節系統的要求。
1.4  對空氣潔凈度等級標準   空氣潔凈度劃分為九個(gè)等級,如表1-1所示。
表1-1                 空氣潔凈度等級(GB50073-2001)
空氣潔凈度等級(N) 大于或等于所標粒徑的粒子最大濃度限值(個(gè)/每立方米空氣粒子)
0.1 um 0.2 um 0.3 um 0.5um 1um 5 um
ISO Class 1 10 2        
ISO Class 2 100 24 10 4
ISO Class 3 1000 237 102 35 8
ISO Class 4 10000 2370 1020 352 83
ISO Class 5 100000 23700 10200 3520 832 29
ISO Class 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293
ISO Class 7   352000 83200 2930
ISO Class 8   3520000 832000 29300
ISO Class 9   35200000 8320000 293000
注:由于涉及測量過(guò)程的不確定性,故要求用不超過(guò)三個(gè)有效的濃度數字來(lái)確定等級水平。
 潔凈室空氣潔凈度等級的檢驗,驗收時(shí)應以動(dòng)態(tài)條件下測試的塵粒數為依據。對于空氣潔凈度為5級的潔凈室內大于等于5微米塵粒的計算應進(jìn)行多次采樣。當其多次出現時(shí),方可認為該測試數值是可靠的。
確定潔凈實(shí)驗室空氣潔凈度等級時(shí),首先要滿(mǎn)足實(shí)驗內容和實(shí)驗儀器設施對空氣潔凈度的要求,然后還要根據實(shí)驗操作步驟和實(shí)驗程序布局綜合考慮各個(gè)實(shí)驗區域的不同凈化等級要求,從而做到既滿(mǎn)足凈化要求又節約成本支出。
1.5  潔凈實(shí)驗室的空氣凈化調節系統  一般情況下,5級、6級潔凈區控制溫度為20℃~24℃,相對濕度為45%~65%;7級、大于7級潔凈區控制溫度為18℃~28℃,相對濕度為50%~65%。對潔凈室溫、濕度無(wú)特殊要求時(shí),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(fēng)量和新風(fēng)量要符合凈化室實(shí)驗設施和人員的要求。因為凈化實(shí)驗室是一個(gè)相對獨立密閉的空間,在保持溫度、濕度、空氣流速流量的同時(shí),還要采取措施補償室內排風(fēng)和保持室內正壓(或負壓)值所需的新鮮空氣量。隨著(zhù)潔凈度要求的不斷提高,還需要用到超高效過(guò)濾器, 那么要求空氣處理機組也至少要配置初效、中效、亞高效過(guò)濾器系統, 這樣對機組的強度要求更高, 對空氣處理機組送風(fēng)機的壓頭會(huì )更大,而對于生物潔凈實(shí)驗室,含菌量也是主要控制參數之一,在空氣凈化處理方法上一般應增加過(guò)濾器,不僅可以有效的濾去空氣中的塵埃,也可以阻斷細菌和病毒在空調系統中傳播和擴散,特別是高效過(guò)濾器,對于大氣中浮游的病毒、細菌的捕捉效率實(shí)際上能達到100%,也可采用有效防止過(guò)濾器細菌滋生的過(guò)濾器。如含抗菌劑INTESEPT的過(guò)濾器、二氧化鈦過(guò)濾器等,過(guò)濾器要定期更換。
2.凈化實(shí)驗室對空調通風(fēng)系統的要求
為了使潔凈實(shí)驗室室內保持所需要的溫度、濕度、風(fēng)速、壓力和潔凈度等參數,最常用的方法是向室內不斷送入一定量經(jīng)過(guò)處理的空氣,以消除潔凈室內外各種熱濕干擾及塵埃污染。為獲得送入潔凈室具有一定狀態(tài)的空氣,就需要一整套設備對空氣進(jìn)行處理,并不斷送入室內,又不斷從室內排出一部分來(lái),這一整套設備就構成了潔凈空調系統。
2.1  空調系統應能夠對潔凈實(shí)驗室的凈化等級參數進(jìn)行綜合控制
潔凈空調系統分為集中式與分散式,集中式潔凈空調系統又稱(chēng)中央空調,所有空氣處理設備(風(fēng)機、粗、中、高效過(guò)濾器、加熱器、冷卻器、加濕器、除濕器和制冷機組等)都集中在空調機房?jì)龋ㄟ^(guò)輸送管道將精密控制處理后的空氣分配給空氣末端裝置,送到凈化實(shí)驗室里,以不同換氣次數和氣流形式來(lái)實(shí)現潔凈實(shí)驗室不同的潔凈級別。 
    這種空調系統熱源和冷源集中,對空氣的基本參數的調整易于實(shí)現,它處理空氣量大,也便于凈化參數控制,運行可靠,是目前大型集群式凈化實(shí)驗室的首選方式。
分散式潔凈室空調系統大多局限于局部實(shí)驗室需要凈化處理的情況,把單獨的空調處理系統安置在凈化實(shí)驗室或凈化實(shí)驗室的不同區域,在出風(fēng)口通過(guò)各類(lèi)過(guò)濾器和凈化裝置如風(fēng)機過(guò)濾單元(FFU)對空氣進(jìn)行凈化處理,每一個(gè)末端處理系統可以單獨對空氣參數進(jìn)行調節,也可以實(shí)現對不同凈化實(shí)驗室凈化等級的控制。
2.2  空調通風(fēng)系統必須使潔凈實(shí)驗室維持一定的正壓或負壓  
潔凈實(shí)驗室中,機械儀器設備潔凈室和一般生物潔凈室都是采用正壓維持, 但對于使用有毒、有害氣體或使用易燃易爆溶劑以及其他有特殊要求的潔凈實(shí)驗室則采用負壓控制。潔凈實(shí)驗室維持一定的正壓是保證潔凈室不受或少受污染、是維持設計潔凈度等級必不可少地條件之一。即便是負壓潔凈室,它也必須有不低于它潔凈度級別地相鄰房間或套間維持一定的正壓,負壓潔凈室的潔凈度才能得以維持。
    潔凈室正壓值是指門(mén)窗全部關(guān)閉狀態(tài)下,室內靜壓大于室外靜壓的數值。它是通過(guò)凈化系統送風(fēng)量大于回風(fēng)量和排風(fēng)量的方法來(lái)達到。不同等級的潔凈實(shí)驗室以及實(shí)驗室內潔凈區與非潔凈區之間的靜壓差,應不小于5Pa,潔凈區與室外的靜壓差,應不小于10 Pa.。此外,潔凈實(shí)驗室對于風(fēng)量,風(fēng)速等各項指標的技術(shù)要求也都非常嚴格,因此,空調系統必須能夠滿(mǎn)足對其參數進(jìn)行精確的控制。
2.3  空調系統低噪聲低能耗指標是提高凈化實(shí)驗室質(zhì)量的重要因素
凈化實(shí)驗室內的噪聲不僅會(huì )使實(shí)驗人員產(chǎn)生煩惱效應和困倦現象,還會(huì )對語(yǔ)言通訊、精密儀器和設備造成干擾,影響工作效率和實(shí)驗進(jìn)展。潔凈實(shí)驗室的靜態(tài)噪聲來(lái)源有很多,但主要的來(lái)源還是空調通風(fēng)系統和局部?jì)艋O備運行噪聲。靜態(tài)噪聲的大小與潔凈室氣流流型、換氣次數等因素有關(guān),但關(guān)鍵在于凈化空調系統的合理布置及合理的降噪措施。因此低噪聲是凈化實(shí)驗室對空調通風(fēng)系統的必然要求。
多年以來(lái),潔凈空調通風(fēng)系統的高能耗是潔凈實(shí)驗室發(fā)展的瓶頸,資料顯示,潔凈實(shí)驗室的能耗是一般寫(xiě)字樓的10倍到30倍,其能耗主要體現在空氣的處理和輸送上,在強調可持續發(fā)展的總體思路下,必須采取現實(shí)有效的節能降耗措施,逐步淘汰高能耗的落后產(chǎn)品,大力發(fā)展和應用體現時(shí)代科技水平的新型節能系統。
2.4  對空調通風(fēng)凈化系統的穩定性和可靠性有相當高的要求    
例如生物培養室:是進(jìn)行微生物培養、組織培養、細胞培養等的用房。要求的環(huán)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(fēng)和空氣凈化設施和整套系統提出了更高的要求。即使是對于普通凈化實(shí)驗室的要求,例如電子、航天航空、光電子等,對恒溫、恒濕、潔凈、無(wú)菌、防振、防輻射、防電磁干擾等也有別于普通舒適性空調系統。另外,還有一些飼養生物實(shí)驗所需動(dòng)物的房間,雖然從嚴格意義上來(lái)說(shuō)不屬于實(shí)驗室,但對于實(shí)驗有著(zhù)重要的意義,要有良好的殺菌滅毒功能,就凈化和對空氣環(huán)境的處理方面對空調通風(fēng)和潔凈等級有著(zhù)許多特殊的指標。
3.潔凈實(shí)驗室對空調通風(fēng)系統的選型
用于潔凈實(shí)驗室的空調通風(fēng)系統有兩類(lèi),一類(lèi)是集中式、一類(lèi)是分散式。前者適用于集群式、多房間、多要求、多功能的潔凈實(shí)驗室,優(yōu)點(diǎn)是便于管理,遠離噪聲、降低成本。后者適用于規模較小的潔凈實(shí)驗室或有著(zhù)單獨特性要求的實(shí)驗室,優(yōu)點(diǎn)是控制精細、針對性強。
3.1  選型原則一定要滿(mǎn)足凈化要求
在選型實(shí)際中,人們往往會(huì )根據資金、能耗來(lái)選擇空調的類(lèi)型,忽略了選型的根本是為了滿(mǎn)足需要,滿(mǎn)足凈化標準要求。在選型之前,一定要領(lǐng)會(huì )凈化實(shí)驗室的用途和實(shí)驗內容、實(shí)驗儀器設備、實(shí)驗對象對空氣參數和環(huán)境要求的具體事項,然后有的放矢地提出有針對性的凈化標準,應該考慮的內容要包括:實(shí)驗室的面積、樓層高度、實(shí)驗室的總高度和凈化實(shí)驗室圍護后的高度;希望達到的溫度、相對濕度、風(fēng)速、靜壓、靜壓差等;實(shí)驗室內要求的潔凈等級、噪聲標準、無(wú)菌要求等等,綜合考慮這些因素后,提出一個(gè)適宜的資金要求,從而確定空調通風(fēng)系統的具體形式和類(lèi)型。整體建設潔凈實(shí)驗室的過(guò)程如圖1-1方框圖所示。
3.2  空調通風(fēng)系統的選擇既要量力而行又要酌情而動(dòng)
潔凈實(shí)驗室之所以潔凈,是因為首先使用特殊的工藝阻隔空氣與使用空間的自由交流,然后借助于人工的方式把空氣處理之后輸送到使用空間,當然這里既要輸送新風(fēng)也要輸送濁風(fēng),所謂濁風(fēng)就是把使用空間內的空氣輸送給外界經(jīng)過(guò)處理后使之成為潔凈的空氣重新輸送回使用空間。其原理可以用下面的流程圖來(lái)簡(jiǎn)示:空氣氣流→初效空氣處理→空調→中效空氣處理→風(fēng)機送風(fēng)→凈化管道→高效送風(fēng)口→潔凈室→帶走塵埃→回風(fēng)夾道→新風(fēng)、初效空氣處理。
用于潔凈實(shí)驗室的空調通風(fēng)系統主要由空氣處理設備、粗高中效過(guò)濾器、空氣輸送設施和局部?jì)艋O備組成,這些設備類(lèi)型各異、作用不同。
 實(shí)驗室凈化工程案例展示潔凈實(shí)驗室案例

科瓦特對于實(shí)驗室廢氣與凈化工程的理解
  實(shí)驗室凈化工程,無(wú)菌實(shí)驗室工程,實(shí)驗室通風(fēng)系統工程是企業(yè)針對一些要求相對較高,實(shí)驗樣品對環(huán)境相對敏感。或者是空氣質(zhì)量過(guò)差會(huì )污染實(shí)驗樣品,如生物制品、微生物研究、腦細胞實(shí)驗室、干細胞實(shí)驗室、血細胞實(shí)驗室、動(dòng)物實(shí)驗室、生物安全實(shí)驗室、病毒研究實(shí)驗室等場(chǎng)合,就會(huì )必須要求對實(shí)驗室或者實(shí)驗室某些區域進(jìn)行空氣凈化工程系統處理。以使實(shí)驗室的基礎設施達到符合實(shí)驗要求的標準,實(shí)驗才得以安全進(jìn)行。
   實(shí)驗室凈化工程是除了對實(shí)驗樣品的安全起到保護的作用之外,也是為實(shí)驗成功與實(shí)驗人員的安全保駕護航的重大措施之一。實(shí)驗室凈化工程是將實(shí)驗室某一區域開(kāi)辟出來(lái),專(zhuān)門(mén)用于建造有空氣潔凈等級的、實(shí)驗環(huán)境要求相對較高的實(shí)驗室或者無(wú)菌室。實(shí)驗室凈化工程系統與傳統的潔凈室系統其實(shí)是大同小異的,只不過(guò)實(shí)驗室對潔凈室內的壓力、微生物控制及溫濕度控制相對較工業(yè)潔凈室要嚴格。常見(jiàn)的實(shí)驗室凈化工程裝修材料有夾心彩鋼板、鋼化玻璃、防火板等,潔凈實(shí)驗室必須按照《潔凈室施工與驗收標準》采用可以較好的密封并且不產(chǎn)塵的材料進(jìn)行隔斷、吊頂裝修,潔凈實(shí)驗室通風(fēng)系統一般采用組合式空調機組,其送風(fēng)系統與各業(yè)潔凈室工程不同的地方是,不是所有實(shí)驗室都可以設置回風(fēng)系統的,這需要根據用戶(hù)實(shí)驗室的用途以及實(shí)驗產(chǎn)品而定。類(lèi)似于生物安全類(lèi)實(shí)驗室就不可以做回風(fēng)系統,或者說(shuō)要以全排式潔凈室的做法來(lái)施工。
  實(shí)驗室凈化工程等級設計也很關(guān)鍵,一般的無(wú)菌室實(shí)驗室潔凈度等級都是萬(wàn)級,一般普通實(shí)驗室則大范圍十萬(wàn)級~萬(wàn)級的布局設計。生物安全實(shí)驗室、陽(yáng)性對照實(shí)驗室以及微生物培養實(shí)驗室則需按照靜態(tài)百級的潔凈室標準進(jìn)行設計、施工。

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