什么是空調凈化系統？

空調凈化系統是一個能夠通過控制溫度、相對濕度、空氣運動與空氣質量（包括新鮮空氣、氣體微粒和氣體）來調節環境的系統的總稱。空氣凈化系統能夠降低或升高溫度、減少或增加空氣濕度和水分、降低空氣中顆粒煙塵污染物的含量。空氣凈化系統的這些功能被利用來為工作人員以及產品提供保護和舒適的環境（見圖1）。

制藥企業的空調凈化系統相比于其他普通空調系統，它的控制要求更為嚴格，不僅對空氣的溫度、濕度和風速有嚴格要求，還對空氣中所含塵埃粒數、細菌濃度等均有明確限制，同時還需控制不同等級區域間的壓差，以保證內部潔凈空氣不被污染。

圖1 空調系統運行原理圖

空調凈化系統通常包括空氣處理單元（圖2）、送回排風管路、風管附件、終端過濾裝置等。

• 空氣處理單元（AHU）

空氣處理單元是指具有對空氣進行一種或幾種處理功能的單元體。通常包含空氣混合、冷卻、加熱、加濕、送風機、均流、過濾、消聲等單元體。

圖2  空氣處理單元

• 混合段：該段在空氣回流系統中很常見。回風與室外的新風在該位置進行混合，混合后的氣流就稱為“混合空氣”，可調節回風與新風的比例，以滿足潔凈環境的需要。在極端天氣（極冷或極熱）條件下，由于回風已經經過了空氣處理單元的處理，在潔凈度和溫濕度方面都要優于新風，這樣可以大大的降低空調的運行成本。

• 初效段：初效段的主要功能是捕集新風中的大顆粒塵埃（大于5μm）以及各種空氣懸浮物，目的在于延長中效過濾器的使用壽命和確保機組內部和換熱器表面的清潔。其結構形式有：板式、折疊式、袋式三種。

• 冷卻段：冷卻段是利用表冷器來降低新風、回風的溫度和相對濕度，通常采用銅管串鋁箔的結構。向表冷器中通入冷凍水，當含有大量水蒸氣的熱空氣通過表冷器時，熱空氣的溫度會急劇下降，從而達到降低溫濕度的目的。另外表冷分一次表冷和二次表冷，一次表冷主要起除濕作用，二次表冷一般在蒸汽加熱難以控制的情況下起冷卻控溫作用。

• 加熱段：采用內置鋼管繞鋼片式或銅管串鋁箔式高效熱交換器，內部通動力熱水（或者電加熱、低壓蒸汽）來對空氣升溫加熱，通過調節閥門開啟度可調節加熱量。

• 加濕段：在氣候干燥的地區通常使用干蒸汽加濕器或電加濕來對空氣進行加濕，干蒸汽加濕器由干蒸汽噴管、分離室、干燥室、調節閥（電動、氣動）組成。

• 風機段：風機段通常設有電機、離心風機和減振底座，主要為輸送的空氣提供動能，由于空調機組需要的風壓高達1500～1800Pa，所需風機的尺寸、電負荷往往較大。

• 均流段：通常設置在風機段之后，風機出風口的高速氣流經均流段和導流板之后趨于平衡，能大大的提高換熱和過濾效率。

• 中效過濾段：對大于1um的粒子能有效過濾，大多數情況下用于高效過濾器的前級保護，通常至于空調機組的末端。

• 消聲段：對噪聲要求較嚴的潔凈室，凈化機組內應設置消聲段。常見的消聲器有管式、片式和格式、折疊式、弧形聲流式、共振式、膨脹式、復合式等多種。

• 送回排風管路以及附件

空調機組通過送風風管將處理后的空氣送至各個潔凈房間，再通過回風風管的連接將室內的空氣送至空調機組形成一個完整的風系統。

• 凈化風管：凈化空調風管通常采用0.6mm鍍鋅鋼板制作而成。風管制作和清洗的場地應在相對較封閉、無塵和清潔的環境中進行，同時應對鍍鋅鋼板進行脫脂和清潔處理。風管制作完成后，應對清潔后的風管進行密封處理，避免污染。為保證合適的送風溫濕度和降低能耗需要將送回排風管的外表面進行保溫處理（圖3所示）。

• 風閥：通過風閥開啟量對風量進行調節控制。常見的風閥有手動風量調節閥（圖4所示）、電動風量調節閥（圖5所示）、變風量閥、定風量閥。

圖3  凈化風管

 圖4  手動風量調節閥      

           圖5  電動風量調節閥

• 終端過濾裝置

終端過濾裝置通常有高效靜壓箱、高效過濾器、散流板構成。

• 高效靜壓箱：靜壓箱可以把部分動壓變為靜壓獲得均勻的靜壓出風，提高通風系統的綜合性能他，同時還可以降低噪音（圖6所示）。

圖6  高效靜壓箱

• 高效靜過濾器：一般是指對粒徑大于等于0.3um粒子的捕集效率在99.97％ 以上的過濾器，通常作為制藥企業潔凈車間的末端過濾裝置，用以提供潔凈的空氣。按照密封方式可分為壓條密封和液槽密封過濾器（圖7和圖8所示）。液槽密封過濾器密封性能高，通過PAO檢漏測試成功率高。

圖7  壓條密封過濾器  

 圖8  液槽密封過濾器

• 散流板：是空調送風的一個末端部件，它可以把送風氣流均勻的向四周分布。常見的散流板可分為：螺旋流式散流板和平板式散流板（圖9和圖10所示）。

圖9  螺旋式散流板  

圖10  平板式散流板

2 空調凈化系統的分類

藥品生產的空調凈化系統按照空氣流的利用方式，可劃分為全新風系統、一次回風系統、二次回風系統和嵌套獨立空氣處理單元的空調系統。

 全新風系統：是指將室外新風經過處理，達到能滿足潔凈要求的空氣送入室內，然后不回風直接將這些空氣全部排出（圖11所示）。該系統適用于回風不可以循環利用的情況：

• 產生易燃易爆氣體或粉塵的區域

• 產生有劇毒，有嚴重危害物質的區域

• 有毒菌操作的區域

• 有交叉污染風險的區域

• 其它經局部排風仍不能控制污染的區域

圖11 全新風空調系統原理圖

全新風空調系統的優點在于可以對控制區域內的污染環境進行最大程度的置換或稀釋，大大降低交叉污染的風險，通風管路更加簡單，而缺點同樣明顯，那就是能源的巨大損耗，相關參數（溫度、濕度）較難控制，過濾器更換頻率高且需要對排氣的預處理（是否需要洗滌器、灰塵收集器、過濾器等）有潛在的需求。

•  一次回風系統：在回風可以循環利用的情況下，將經處理的室外新風與部分從潔凈室的回風混合，再經過處理送入潔凈室（圖12所示）。該系統具有能耗低、過濾器維護成本低、相關參數易控制等特點，缺點是：增加回風管路后夾層的風管路線較為復雜，新鮮空氣供應不夠充足。

圖12 一次回風空調系統原理圖

系統回風再次引入到空調凈化系統中的接入點取決于系統回風空氣的質量參數：

• 如系統回風空氣的質量已完全符合潔凈環境的要求，可將系統回風直接接入到送風風機段前端，和經過過濾處理及溫度調節后的新風混合，經過終端過濾后再次進入潔凈室（區）內。

• 如系統回風空氣雖然已被輕微污染或有溫度偏差，但和經處理過的新風混合，并再次經終端過濾后可達到潔凈環境的要求，也可將系統回風接入到送風風機段前段。

• 如系統回風空氣中含較大的粉塵顆粒，不經二次預過濾處理而直接利用可能會對終端過濾器造成負面影響，應將系統回風接入到新風過濾段之前和新風混合，再次預過濾后循環利用。

• 如系統回風空氣溫度已偏離潔凈環境中的控制標準，經與處理過的新風混合仍不能達到潔凈環境的需求，應將系統回風接入到溫度處理段之前和新風混合，再次溫度處理后循環利用。

 二次回風空調系統：在回風可以循環利用的情況下，先將部分回風與新風混合，經過處理后再與剩余的回風混合，經處理后送入潔凈室（圖13所示）。這種系統形式常用于高潔凈等級、工藝發熱量較小的潔凈室。特點是：部分接入到新風過濾段，對新風溫度進行中和，從而有效降低新風處理所需的能源消耗，二次回風的利用節省了部分再熱熱量和部分制冷量有效降低運行成本。缺點同一次回風系統。

圖13 二次回風空調系統原理圖

 嵌套獨立空氣處理單元的空調系統：為滿足特殊的生產工藝需求，在適宜的部位設置獨立功能的空氣處理裝置（圖14所示）。常見獨立功能的空氣處理裝置為：

• 局部潔凈等級控制設備，例如：存在局部A級環境。

• 局部溫度控制，例如：冰箱間因產熱較大，需獨立設置循環降溫單元。

• 局部濕度控制，例如：粉針分裝房間需控制低濕度，需獨立設置除濕機。

圖14嵌套局部加熱單元的空調系統原理圖