潔淨室的設計計算

潔淨室的設計計算包括空調負荷計算，風量計算，潔淨度校核計算等內容。

一 空調負荷計算

潔淨室的空調負荷包括夏季冷負荷與冬季熱負荷。有人認為計算方法與一般空調負荷的計算方法相同。其實，潔淨室的負荷計算與一般空調的負荷計算有許多區別。對於許多材料中推薦的負荷估算指標，作者不知道這些估算指標的詳細來源，在工程實踐中發現這些估算指標比實際負荷大很多。對於一些沒有經驗的設計人員，也許會受到估算指標的影響而不相信自己的計算數據，進而加大安全裕量，或者乾脆套用估算指標，這是非常有害的。

在前幾年GMP認證後，許多製藥企業感嘆淨化空調系統能耗太大而用不起。難道是淨化空調系統的錯誤嗎？作者發現，無論是冷負荷還是送風量都是層層加碼，導致機組、水泵、風機等容量偏大很多。淨化空調比一般空調的能耗大是肯定的，但應大的有依據。當前，對淨化空調的節能設計迫在眉睫。

作者在調研中發現，有不少空調用戶在最熱月，實際用冷量是設計冷量的1/2~3/5。若把這樣的設計作為估算冷負荷指標的統計源，其數據必然大很多。所以，設計人員應相信自己的計箅，回訪自己的用戶，獲得真實的冷負荷指標。對於各種書籍中相互複製的冷負荷估算指標成科學對待，只有在工程設計初期估算造價時，有一點參考價值。在施工圖階段，應採用計算出的冷負荷選擇設備。

空調負荷計算方法很多，目前有許多負荷計算的軟體，使負荷計算變得非常容易。在應用軟體或手工計算負荷時，應了解淨化空調與一般空調負荷計算的不同點。計算軟體大多是針對-般空調而編制的，在計算潔淨室負荷時應把圍護結構的參數做一調整。

潔淨室的圍護結構與一般空調的不同，它是在房子中套房子，如圖5-1所示。外層房子就是土建結構，可以是框架結構加空心磚砌塊，也可以是磚混結構，外牆、屋面的相關參數可在相關手冊中查得。套入內層的房子是用符合潔淨室裝修要求的裝修材料建造的，這種裝修材料有快立牆板、輕鋼加人造板、輕鋼加經噴塗的電解鋼板、還有彩鋼夾心複合板等。而彩鋼夾心複合板的夾芯，可採用阻燃自熄聚苯乙烯板（現行規範禁用）、巖棉板、聚氨酯板、紙蜂窩板、鋁蜂窩板等材質。可見，這種兩層圍護結構建造成的潔淨室，其建築負荷很小。當內層材料的保溫性能好時（如彩鋼夾芯板），不透明圍護結構引起的冷負荷可按穩態傳熱計算（特別適合於手算），在一些特殊情況下甚至可以忽略不計（有一定經驗後方可這麼做）。

不管是正壓潔淨室，還是負壓潔淨室，都不考慮冷風滲透引起的負荷。冷負荷係數法的計算步驟（這種方法非常適合手工計算）

1.外牆、屋頂瞬變傳熱引起的冷負荷

外牆、屋頂屬不透明圍護結構，在日射和室外氣溫的共同作用下，由外牆、屋頂瞬變傳熱引起的逐時冷負荷均可按下式計算。

CL=FK(T2-T1)

式中CL—瞬變傳熱引起的逐時冷負荷（W);

F—外牆、屋面面積（m2);

T1—室內設計溫度

T2—外牆、屋面的冷負荷計算溫度的逐時值（T);計算時刻的選取和一般空調相同，通常可在8時至18時中，每隔lh取一個計箅時刻。有經驗者可根據具體情況，減少計算的時刻點，如可從12時算至17時；

K—外牆、屋面的傳熱係數[W/(m2•^)]；如果潔淨室在內區（無外牆），外牆引起的冷負荷為零；如果潔淨室靠近外牆，如圖5-1所示，傳熱係數的計算應考慮內、外圍護結構之間空氣間隙的熱阻。若間隙間的空氣被裝修材料封閉，可按多層複合壁計算&值；當內層結構為彩鋼夾芯板，則計算尺值時只考慮由夾芯材料、空氣層、外牆組成的複合壁，可忽略夾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，把靠外牆的潔淨室按內區處這裡的空氣間隙就變成非空調空間。這時，只需計算非空調空間對該潔淨室的傳熱負荷（在後面介紹其算法）。

由於潔淨室特殊的雙層外圍護結構，外牆傳熱係數K值按多層複合壁計算（數值很小），算出的非輕型外牆傳熱形成的冷負荷與採用冷負荷係數法箅出的冷負荷相差不大。這就是前面所提到的當內層材料的保溫性能好時（如彩鋼夾芯板）不透明圍護結構引起的冷負荷可按穩定傳熱計算的依據之一。

潔淨室吊頂以上都留有足夠的夾層空間來安裝管道、設備，即使是位於頂層的潔淨室，由於這個夾層的存在，屋頂的瞬變傳熱引起的冷負荷可不必計算，而只需計算相當於非空調房間的夾層對淨室傳熱而產生的冷負荷。潔淨室的裝修，由T需要吸收土建施工的誤差，其牆板緊貼上建外圍護結構的很少，一般都留有較大的間隙。根據前面的分析，當把這個間隙按非空調房間對待時，對於非輕甩外牆和屋頂瞬變傳熱形成的冷負荷可以不做計算，把該潔淨室按內區對待（緊貼土建外牆的潔淨室除外）。

二 內牆、樓板傳熱引起的冷負荷

三 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷

許多潔淨室是不允許設計外玻璃窗的，對於潔淨度級別要求低的潔淨室，雖然允許設計外玻璃窗，但必須保證是密閉固定窗。根據潔淨室的建築結構特徵，大多採用兩層固定密閉玻璃窗。當潔淨室按內區對待時，其玻璃窗傳熱按內窗考慮；當潔淨室的牆板緊貼土建外牆或上建外牆經表面塗層處理作為潔淨室牆面時（潔淨度低的潔淨室也有此結構），在室內外溫差作用下，通過外玻璃窗的瞬變傳熱引起的冷負荷可按下式計算

四 玻璃窗日射得熱引起的冷負荷

不考慮外遮陽時，透過玻璃窗進人室內的日射得熱形成的逐時冷負荷可按下式計算

五 地面傳熱引起的冷負荷

參照《採暖通風與空氣調節設計規範》（GB50019—2003)的規定，若潔淨室內的空凋屬舒適性的，夏季可不計算通過地面傳熱引起的冷負荷；當潔淨室位於低層，下面無地下室且有外牆時，對工藝性空調，宜計算距外牆2m範圍內的地面傳熱形成的冷負荷。

六 室內熱源散熱形成的冷負荷

潔淨室內的熱源散熱主要指室內工藝設備散熱、照明散熱、人體散熱等。設備種類較多，有些設備只能滿足生產工藝的功能，對保溫、隔熱等方面存在先天缺陷，在運行過程中，散發大量的熱蜇、溼景及粉塵。在設計時應充分調研、仔細研究，不能單純按相關計算公式進行冷負荷計算。否則，設備形成的冷負荷太大，即使是潔淨室的大風童也難以消除餘熱餘溼，這就相當於室內生火爐再用空調降溫一樣，能耗太大。因此，要求設計人員仔細了解工藝過程，通過隔熱、排熱等措施，在方案階段就考慮節能措施，不能等大M:的熱散發至室內後再進行空調降溫。如大輸液配液罐的散熱、纖維車間溼噴溼拉伸工藝的水槽散熱、纖維碳化加熱爐散熱等。

在採用冷負荷係數法計算室內電動設備形成的冷負荷時，電動設備的額定功率只反映裝機容量，實際的最大運行功率往往小於裝機容量，而實際的運行功率也要比最大功率小。所以，在計算冷負荷時一定要考慮這些因素。

室內熱源散熱包括顯熱、潛熱兩部分。潛熱散熱直接成為室內的瞬時冷負荷，顯熱散熱中只有以對流形式散出的熱量成為室內瞬時冷負荷，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，然後逐漸以對流方式散出，形成滯後的冷負荷。所以，在計算中，應分析各種設備的散熱特點，採用相應的冷負荷係數。

來源：龍川淨化；Ths to @SWH.