《空气洁净技术培训》PPT课件.ppt

1 第六节空气洁净技术 属第三章 空气调节 的内容之一 2010年7月17日 2 关于空气洁净技术的基本概念 参照国标GB50072 2001 洁净厂房设计规范 的相关定义洁净室cleanroom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 3 洁净区cleanzone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基本特征 也是洁净室级别划分的主要依据 4 2 指明了空气洁净技术所依据的基本原理 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 5 洁净室的分类1 按服务对象分工业洁净室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 6 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 故基本控制原理与ICR一致GMP 1998 洁净室 区 空气洁净度级别 7 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 自国际标准颁布后 应采用国际单位制 颗 立方米 pc m3 单向流unidirectionalairflow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 8 垂直单向流 非单向流 9 非单向流non unidirectionalairflow凡不符合单向流定义的其他气流流型在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particlesize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 10 各种非单向流形式 11 洁净工作区cleanworkingarea指洁净室内离地面高度0 8 1 5m 除工艺特殊要求外 的区域高效过滤器HEPA highefficiencyparticulateairfilter 超高效过滤器ULPA ultralowpenetrationairfilter 注意国标GB50072 2001 洁净厂房设计规范 与GB T13554 2008的定义不同 12 GB50072 2001 洁净厂房设计规范 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 1 0 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 2008 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规定的钠焰法检测 过滤效率不低于99 999 的空气过滤器 13 GB T14295 2008 空气过滤器 按标准规定的方法 用对于大于等于0 5 m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highefficiencyfilter中效过滤器mediumefficiencyfilter粗效过滤器roughingfilter 不能称初效 静电过滤器electricairfilter静电过滤器一般不能作为净化空调系统的末端过滤器 14 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 15 一 空气洁净度等级 一 空气洁净度标准标准发展的历史1 美国联邦标准FS209系列从1963年开始到1992年最终版FS209EFS209E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 16 FS 209E浮游粒子洁净等级表3 6 1 17 以空气中粒径 0 5 m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 5 m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级若采用英制单位 等级的名称为每ft3空气中最大允许粒子数值 例如 上述M3 5级对应为每ft3空气中大于等于0 5 m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 18 2 国际标准 国际标准ISO14644 1 以空气中粒径 0 1 m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 19 3 国家标准GB50073 2001 洁净厂房设计规范 所采用的洁净度级别等同于ISO14644 1 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 20 联邦标准FS209E 线算图 国际单位制 计算式国际单位制 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 2 21 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1 9 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 22 ISO14644 1规定的级别标准图 23 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 1 m10级 0 1 m100级等 上述表达方法均有缺陷且已不合法3 国际标准等级级别 所处状态 所考虑的粒径例如 ISO4级 动态 0 2 m 2370Pc m3 1 m 83Pc m3 4 国家标准未明确规定 24 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 并按业主及供应商同意的状态运行 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 25 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 26 五 洁净度等级的有关计算表3 6 3根据已知条件 运用相关公式 注意单位制1ft3 0 0283m31m3 35 3ft3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 27 例3 6 1 0 5 m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50Pc ft3 50 35 3 1765Pc m3 28 例3 6 2 0 3 m100级分别相当于FS209E的国际单位制和英制多少级解 100Pc ft3 100 35 3 3530Pc m3公制单位用 3 6 1 计算 M lg 3530 3 077 3 059 3 1 英制单位用 3 6 2 计算 29 二 空气过滤器 一 空气过滤器标准 分类1 国家标准GB T14295 2008 空气过滤器 30 GB T13554 2008 高效空气过滤器 其他国家和地区的有关标准 31 各国分类法的对照 图3 6 1 32 各种过滤器的形式 33 有隔板与无隔板过滤芯 34 二 空气过滤器防火等级新老标准的表达方式不同分滤料 分隔板和边框三部分不同级别要求不同 级别越高要求越严 35 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 36 3 阻力GB T14295 2008 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达到的规定值两者的关系GB T14295 2008 空气过滤器 建议终阻力 2倍初阻力 GB T13554 2008 高效空气过滤器 未见具体规定GB50073 2001 洁净厂房设计规范 建议高效空气过滤器终阻力 1 5 2倍初阻力综合考虑运行费用和更换过滤器费用 37 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避免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 38 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 2008 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 39 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配置效率例题见讲义 40 三 气流流型与送 回风量 一 大气含尘浓度M pc L 1 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设计规范未规定参数 41 二 室内单位容积发尘量G pc min m3 1 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 14 42 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 3 6 7 式中n 洁净室送风换气次数 次 h a 安全系数 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 43 2 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 44 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 洁净厂房设计规范 45 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 46 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 47 例3 6 9 设计工业区 N 6级洁净室 控制粒径0 5 m 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 2 104pc 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 3 105pc 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 48 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 但过高也不好若室外风速较大 要进行风压修正 49 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 安全系数 取1 1 1 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 难点 q值的确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 50 洁净室正压值与对应的正压换气次数参考值 51 四 压差控制基本原理送风量 回风量 排风量 渗透风量教材的叙述中 大于 是错误的 对于正压洁净室送风量 回风量 排风量差额部分即渗透风量 自室内向室外 对于负压洁净室送风量 回风量 排风量差额部分即渗透风量 自室外向室内 52 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 53 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 54 五 与相关专业的关系 教材的叙述一般了解具体要求参照设计规范和手册净化空调系统节能也是当前的热点 结束