潔凈空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用及其技術(shù)分析

高蕊笑，溫志梅，常澤楠

（1.山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034；2.湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南岳陽(yáng) 414011）

0 引言

2020 年，大部分行業(yè)的發(fā)展受到新冠肺炎疫情的影響，暖空空調(diào)行業(yè)也不例外。面對(duì)挑戰(zhàn)的同時(shí)，也有新的發(fā)展機(jī)遇。新冠肺炎病毒主要是在空氣中的傳播[1]，醫(yī)院室內(nèi)環(huán)境不僅要求有良好的舒適程度，還要具有嚴(yán)格控制空氣品質(zhì)的要求，潔凈空調(diào)無(wú)疑是首選的空氣調(diào)節(jié)方式。2020 年初修建的火神山、雷神山都有配套的潔凈空調(diào)系統(tǒng)，這是打好疫情攻堅(jiān)戰(zhàn)的后勤保障[2]。常見(jiàn)的空調(diào)系統(tǒng)是對(duì)室內(nèi)的“四度”（即溫度、濕度、潔凈度和氣流速度）進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨著對(duì)生產(chǎn)生活環(huán)境要求的提升，對(duì)空氣中含塵粒數(shù)、細(xì)菌濃度等都有嚴(yán)格的規(guī)定，為此相應(yīng)的技術(shù)稱(chēng)為空氣潔凈技術(shù)[3]?？照{(diào)的潔凈技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、制藥以及家庭生活都有廣泛應(yīng)用[4]。相比于常規(guī)空調(diào)，潔凈空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、施工上有許多需要注意的地方，特別是潔凈空調(diào)系統(tǒng)的高能耗問(wèn)題也是近年來(lái)研究的重點(diǎn)[5]。

1 潔凈空調(diào)簡(jiǎn)述

1.1 潔凈空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

潔凈空調(diào)技術(shù)是在一般空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)展優(yōu)化而來(lái)的，除了常規(guī)空調(diào)控制“四度”以外，還要求空氣的含塵量、風(fēng)速、換氣次數(shù)等?？傮w上潔凈空調(diào)的特點(diǎn)可分為以下5 個(gè)。

（1）對(duì)空氣的潔凈度有更高的要求，常規(guī)空調(diào)只有粗效過(guò)濾和一級(jí)過(guò)濾，而潔凈空調(diào)有粗、中、高效三級(jí)過(guò)濾，并且在特殊的潔凈室中設(shè)有濾毒吸附過(guò)濾裝置。

（2）普通空調(diào)對(duì)室內(nèi)空氣壓力無(wú)額外要求，而潔凈空調(diào)為避免外界污染空氣的滲入或不同生產(chǎn)車(chē)間不同物質(zhì)的相互影響，把不同潔凈區(qū)按需要分為正壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)。

（3）為保障外界污染對(duì)潔凈空間的最小化，潔凈空調(diào)系統(tǒng)材料和設(shè)備的選擇、加工工藝、安裝環(huán)境以及設(shè)備部件的貯存環(huán)境都要特別關(guān)注，這也在一定程度上增加了潔凈空調(diào)系統(tǒng)的成本。

（4）潔凈空調(diào)對(duì)氣密性和滲氣量的要求更加嚴(yán)格，其檢測(cè)手段以及各個(gè)工序都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）安裝潔凈空調(diào)系統(tǒng)需要對(duì)所在建筑物進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，包括對(duì)防塵、防起塵、防滲漏的檢測(cè)。

1.2 潔凈空調(diào)系統(tǒng)的分類(lèi)

一般可以將潔凈空調(diào)系統(tǒng)分為3 種，分別是集中式、分散式及半集中式潔凈空調(diào)系統(tǒng)[6]。這3 種潔凈空調(diào)形式的比較見(jiàn)表1。

表1 潔凈空調(diào)的分類(lèi)及各自特點(diǎn)

2 潔凈空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)追求的提升以及企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率的提高，空調(diào)的潔凈技術(shù)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用：一些高科技生產(chǎn)中，對(duì)微粒的控制特別嚴(yán)格，良好的空氣品質(zhì)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量；在家庭生活中，裝修殘留的甲醛嚴(yán)重影響人體健康，潔凈空調(diào)技術(shù)是緩解室內(nèi)空氣污染的有效途徑；潔凈空調(diào)技術(shù)在醫(yī)院的應(yīng)用最為常見(jiàn)，合理運(yùn)用潔凈空調(diào)有利于患者的治療和康復(fù)，2020 年新冠肺炎疫情爆發(fā)，更是把潔凈空調(diào)的應(yīng)用推到一個(gè)新的高度。

2.1 在食品、制藥領(lǐng)域的應(yīng)用

在食品生產(chǎn)過(guò)程中，廠房的潔凈度是食品質(zhì)量的前提保障。傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)企業(yè)中，潔凈廠房的空氣通過(guò)“分級(jí)過(guò)濾、氣流組織、氣壓控制”三大措施，使廠內(nèi)空氣達(dá)到規(guī)定的潔凈度，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，廠房?jī)?nèi)的微粒和微生物仍然會(huì)在設(shè)備、工具、工作人員和某些環(huán)境聚集，某些微生物的存在會(huì)降低食品的保質(zhì)期，甚至滋生細(xì)菌影響人體健康，這對(duì)潔凈空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求。

在制藥領(lǐng)域，無(wú)論是生產(chǎn)無(wú)菌藥品、口服液還是固體制劑，都應(yīng)該對(duì)制藥環(huán)境的微生物數(shù)量控制在較小范圍內(nèi)，以保證藥品不受生產(chǎn)環(huán)境的污染，最有效的辦法就是安裝潔凈空調(diào)系統(tǒng)。藥品生產(chǎn)對(duì)潔凈室等級(jí)有明確要求[7]（表2）。其中，CFU 是英文Colony-Forming Unit 的縮寫(xiě)，即菌落形成單位。

表2 不同潔凈等級(jí)潔凈區(qū)微生物的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)代化生活的一些高新產(chǎn)品，如半導(dǎo)體、芯片、集成電路的生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境空氣的潔凈度要求更高，生產(chǎn)環(huán)境的潔凈程度可以保證生產(chǎn)工藝產(chǎn)品的質(zhì)量，達(dá)到較高的成品率[8]。使用潔凈空調(diào)系統(tǒng)把已處理過(guò)的空氣輸入各工藝生產(chǎn)區(qū)域，排出相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的空氣微塵粒子、有害氣體、氣態(tài)污染物等物質(zhì)，使工作區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)在要求的范圍內(nèi)。一些化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程往往產(chǎn)生有害物質(zhì)，會(huì)危害人體健康，影響工作環(huán)境品質(zhì)。將有害物質(zhì)回收處理、讓生產(chǎn)環(huán)境的空氣具有好品質(zhì)，是企業(yè)科學(xué)運(yùn)行的關(guān)鍵，潔凈空調(diào)技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題。

2.3 在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

醫(yī)院具有人員流動(dòng)性大、病毒細(xì)菌更易滋生的特點(diǎn)。受疫情影響，國(guó)家對(duì)醫(yī)療環(huán)境的要求越來(lái)越嚴(yán)格，出臺(tái)一些政策支持潔凈空調(diào)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用，這也促進(jìn)了潔凈空調(diào)技術(shù)的發(fā)展。潔凈空調(diào)可以有效清除醫(yī)院中的懸浮微生物，甚至某些場(chǎng)所可以達(dá)到近似無(wú)菌的狀態(tài)，還可以讓手術(shù)順利進(jìn)行，避免醫(yī)護(hù)人員、病人家屬與患者之間的交叉感染，并為患者及時(shí)康復(fù)提供良好的衛(wèi)生條件。常見(jiàn)的醫(yī)院潔凈空調(diào)系統(tǒng)的工作過(guò)程：在空調(diào)設(shè)備的混合段，低效空氣過(guò)濾器將室外新風(fēng)初次過(guò)濾，而后與室內(nèi)回風(fēng)回合，經(jīng)熱濕處理后在送到中效空氣過(guò)濾器進(jìn)行二次過(guò)濾，最后經(jīng)過(guò)高效空氣過(guò)濾器送入室內(nèi)（圖1）。如此循環(huán)，就可以在一定時(shí)間內(nèi)將潔凈空間的污染控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平[9]。

圖1 醫(yī)院建筑常用的潔凈空調(diào)系統(tǒng)

3 潔凈空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析

潔凈空調(diào)系統(tǒng)因其服務(wù)空間對(duì)潔凈程度的要求嚴(yán)格，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型、安裝施工和運(yùn)行維護(hù)與常規(guī)空調(diào)相比仍有較大的差異。分析其中的技術(shù)要點(diǎn)對(duì)于整個(gè)潔凈空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行非常必要。

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)每小時(shí)至少10 次，某些場(chǎng)合甚至高達(dá)數(shù)百次，這對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)的選用有了更大的挑戰(zhàn)。為了方便對(duì)潔凈室內(nèi)壓差的控制，避免凈化系統(tǒng)搶風(fēng)的情況出現(xiàn)，采用新風(fēng)單獨(dú)預(yù)處理方案。此外，新風(fēng)單獨(dú)預(yù)處理方案分擔(dān)部分濕負(fù)荷的處理，解決了集中新風(fēng)處理所帶來(lái)的困難。值得注意的是，為保障新風(fēng)壓頭和循環(huán)風(fēng)壓頭與過(guò)濾器阻力保持一致，新風(fēng)集中預(yù)處理后不可以直接送進(jìn)靜壓箱和循環(huán)機(jī)組內(nèi)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)；空氣處理要堅(jiān)持濕度優(yōu)先原則，這是避免系統(tǒng)因高濕環(huán)境產(chǎn)生霉變問(wèn)題的重要手段[10]。此外，還要注意不同季節(jié)潔凈空調(diào)的運(yùn)行特點(diǎn)，為確保高溫環(huán)境下機(jī)組也能做到優(yōu)先除濕而實(shí)現(xiàn)空氣過(guò)冷，就要求冬天有足夠有效的冷凍水、夏天有熱水。

3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

首先，要確?？照{(diào)安裝的施工質(zhì)量，保證施工材料品質(zhì)，所選用產(chǎn)品或半成品表面清潔，無(wú)銹蝕無(wú)灰塵并且有較強(qiáng)的耐腐蝕性和耐久性。風(fēng)管可以選用優(yōu)質(zhì)的鍍鋅鋼管、復(fù)合鋼板和冷軋鋼板，特別注意不可以選用熱軋鋼板，因?yàn)槠淠透g性不強(qiáng)表面易生銹從而影響潔凈空調(diào)系統(tǒng)的潔凈等級(jí)及正常運(yùn)行[11]。

其次，安裝風(fēng)管時(shí)不僅安裝人員要做好清潔工作，還要用酒精擦拭安裝部件、工具及其他材料，并用無(wú)塵紙進(jìn)行檢測(cè)，整個(gè)安裝過(guò)程要嚴(yán)防污染物入侵。此外還要使用彈性和耐久性較好的材料作為法蘭墊片，確保安裝后端部封閉嚴(yán)實(shí)。

最后，潔凈空調(diào)系統(tǒng)中的高效過(guò)濾器的安裝對(duì)于潔凈區(qū)域內(nèi)的潔凈度影響有著決定性作用，安裝前要打掃施工場(chǎng)所確保場(chǎng)地符合潔凈度水平，安裝后要進(jìn)行系統(tǒng)的試運(yùn)行，試運(yùn)行時(shí)間為12 h，然后需全面仔細(xì)檢查系統(tǒng)內(nèi)部情況，保障其可以正常工作并具有較高的潔凈度，之后將高效過(guò)濾器和框架之間進(jìn)行密封，施工結(jié)束后清理各裝置表面[12]。

3.3 節(jié)能技術(shù)分析

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)遠(yuǎn)大于常規(guī)空調(diào)的換氣次數(shù)，為保障潔凈程度就要求其具有較大送風(fēng)量和新風(fēng)量。在系統(tǒng)運(yùn)行層面，新風(fēng)量的大小可以用來(lái)補(bǔ)充室內(nèi)排風(fēng)量以及潔凈室內(nèi)的正壓滲漏風(fēng)量；對(duì)于工作人員，新風(fēng)量可以為其提供較好的工作環(huán)境，滿足對(duì)新風(fēng)的需求。另外，系統(tǒng)所配備的風(fēng)機(jī)要大，能克服空氣處理過(guò)程中的重重阻力，這就使得潔凈空調(diào)系統(tǒng)的耗能和運(yùn)行費(fèi)用大。因此，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)一直是專(zhuān)家學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。針對(duì)問(wèn)題分析，可以采取的節(jié)能措施有以下6 項(xiàng)。

（1）選擇合理的空氣處理方案。在選擇空氣處理方案同時(shí)要考慮冷熱空氣抵消的問(wèn)題，盡量采用一次回風(fēng)和二次回風(fēng)相結(jié)合的方式進(jìn)行空氣處理，研究表明這種方式能耗損失僅為一次回風(fēng)系統(tǒng)能耗損失的1/2[13]。

（2）保證最小新風(fēng)量。在滿足室內(nèi)最小新風(fēng)量的基礎(chǔ)之上，要控制新風(fēng)量最有效的措施是減少排風(fēng)量和正壓滲漏風(fēng)量。具體措施要求系統(tǒng)設(shè)備的排風(fēng)密閉性要好，這樣不僅減少了排風(fēng)量還提高了排風(fēng)效果；在潔凈室建造時(shí)要強(qiáng)調(diào)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和風(fēng)管的密閉性，這可以有效減少正壓滲透風(fēng)量。

（3）減少運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。在潔凈空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)不必要的能量浪費(fèi)，這就要求技術(shù)人員在結(jié)合實(shí)際需要調(diào)整換氣次數(shù)，在滿足需求基礎(chǔ)上盡量減少換氣次數(shù)，換氣次數(shù)過(guò)多不僅造成浪費(fèi)還會(huì)影響室內(nèi)的潔凈程度。

（4）建議使用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)。使用定頻風(fēng)機(jī)運(yùn)行初期阻力小，送風(fēng)量大，通過(guò)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)送風(fēng)量可能造成能耗損失[14]，運(yùn)行末期阻力上升，送風(fēng)量降低可能達(dá)不到潔凈空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量要求。采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，可以維護(hù)系統(tǒng)風(fēng)量恒定，不僅可以避免降低潔凈等級(jí)還有節(jié)能減排的效果[15]。

（5）盡量降低風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷。不要忽視空調(diào)機(jī)組、循環(huán)機(jī)組以及新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)溫升帶來(lái)的負(fù)荷。減少溫升負(fù)荷的方式主要是不要無(wú)故增加大風(fēng)機(jī)壓頭，盡量選擇高效的風(fēng)機(jī)和電機(jī)[16]。

（6）加強(qiáng)系統(tǒng)的日常維護(hù)。使用過(guò)程中，要使?jié)崈艨照{(diào)系統(tǒng)功能發(fā)揮最佳，需要定期的維護(hù)和保養(yǎng)。經(jīng)常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，監(jiān)控易損部件并及時(shí)更換，減少因故障而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)，確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行，同時(shí)達(dá)到較好的節(jié)能效果。

4 總結(jié)與展望

目前仍然處于疫情防控階段，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的在醫(yī)療建筑中配備相當(dāng)重要。本文系統(tǒng)的介紹潔凈空調(diào)的概念，潔凈空調(diào)的運(yùn)行方式，并進(jìn)行對(duì)比分析；闡述了潔凈空調(diào)系統(tǒng)目前的應(yīng)用場(chǎng)所以及在安裝使用中相關(guān)的技術(shù)措施。潔凈空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)更加復(fù)雜且要求高，相關(guān)部門(mén)應(yīng)做好監(jiān)察監(jiān)督，提高工作人員的素質(zhì)，施工工人要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，保證管路、建筑空間的密閉性，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)后期的運(yùn)行維護(hù)。

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的高能耗是一個(gè)不可避免的問(wèn)題，除了文中指出的6 項(xiàng)措施之外，可以改進(jìn)的地方還要很多，例如：應(yīng)大力開(kāi)發(fā)潔凈空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置，使其更加智能，可自動(dòng)檢測(cè)新風(fēng)量的要求并進(jìn)行精準(zhǔn)送風(fēng)次數(shù)的改變；開(kāi)發(fā)新型空氣凈化處理裝置，使其較快達(dá)到潔凈度標(biāo)準(zhǔn)并降低處理過(guò)程的阻力；提高系統(tǒng)密閉性，減少正壓漏風(fēng)量；提高潔凈空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制技術(shù)，減少噪聲污染等。還可以根據(jù)潔凈空調(diào)技術(shù)手段提供空調(diào)系統(tǒng)的清潔服務(wù)，培養(yǎng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，對(duì)在用的商用、家用以及醫(yī)療建筑的空調(diào)進(jìn)行清潔消殺，確保送風(fēng)質(zhì)量提高潔凈度，同時(shí)還可以擴(kuò)大就業(yè)面、促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。