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 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。面對挑戰(zhàn)的同時，也有新的發(fā)展機遇。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，還要具有嚴格控制空氣品質(zhì)的要求，潔凈空調(diào)無疑是首選的空氣調(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)，這是打好疫情攻堅戰(zhàn)的后勤保障[2]。常見的空調(diào)系統(tǒng)是對室內(nèi)的“四度”（即溫度、濕度、潔凈度和氣流速度）進行調(diào)節(jié)，隨著對生產(chǎn)生活環(huán)境要求的提升，對空氣中含塵粒數(shù)、細菌濃度等都有嚴格的規(guī)定，為此相應(yīng)的技術(shù)稱為空氣潔凈技術(shù)[3]。空調(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、施工上有許多需要注意的地方，特別是潔凈空調(diào)系統(tǒng)的高能耗問題也是近年來研究的重點[5]。

1 潔凈空調(diào)簡述

1.1 潔凈空調(diào)系統(tǒng)的特點

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)的特點可分為以下5 個。

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

（2）普通空調(diào)對室內(nèi)空氣壓力無額外要求，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)和負壓區(qū)。

（3）為保障外界污染對潔凈空間的最小化，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)對氣密性和滲氣量的要求更加嚴格，其檢測手段以及各個工序都有嚴格的標(biāo)準。

（5）安裝潔凈空調(diào)系統(tǒng)需要對所在建筑物進行質(zhì)量評價，包括對防塵、防起塵、防滲漏的檢測。

1.2 潔凈空調(diào)系統(tǒng)的分類

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)形式的比較見表1。

表1 潔凈空調(diào)的分類及各自特點

2 潔凈空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著人們對生活品質(zhì)追求的提升以及企業(yè)對生產(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，對微粒的控制特別嚴格，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，合理運用潔凈空調(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“分級過濾、氣流組織、氣壓控制”三大措施，使廠內(nèi)空氣達到規(guī)定的潔凈度，但在實際生產(chǎn)過程中，廠房內(nèi)的微粒和微生物仍然會在設(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降低食品的保質(zhì)期，甚至滋生細菌影響人體健康，這對潔凈空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求。

在制藥領(lǐng)域，無論是生產(chǎn)無菌藥品、口服液還是固體制劑，都應(yīng)該對制藥環(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)對潔凈室等級有明確要求[7]（表2）。其中，CFU 是英文Colony-Forming Unit 的縮寫，即菌落形成單位。

表2 不同潔凈等級潔凈區(qū)微生物的檢測標(biāo)準

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)過程對環(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，達到較高的成品率[8]。使用潔凈空調(diào)系統(tǒng)把已處理過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)的各項參數(shù)在要求的范圍內(nèi)。一些化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程往往產(chǎn)生有害物質(zhì)，會危害人體健康，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)運行的關(guān)鍵，潔凈空調(diào)技術(shù)可以解決這個問題。

2.3 在醫(yī)療場所的應(yīng)用

醫(yī)院具有人員流動性大、病毒細菌更易滋生的特點。受疫情影響，國家對醫(yī)療環(huán)境的要求越來越嚴格，出臺一些政策支持潔凈空調(diào)在醫(yī)療場所的應(yīng)用，這也促進了潔凈空調(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，甚至某些場所可以達到近似無菌的狀態(tài)，還可以讓手術(shù)順利進行，避免醫(yī)護人員、病人家屬與患者之間的交叉感染，并為患者及時康復(fù)提供良好的衛(wèi)生條件。常見的醫(yī)院潔凈空調(diào)系統(tǒng)的工作過程：在空調(diào)設(shè)備的混合段，低效空氣過濾器將室外新風(fēng)初次過濾，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濾器進行二次過濾，最后經(jīng)過高效空氣過濾器送入室內(nèi)（圖1）。如此循環(huán)，就可以在一定時間內(nèi)將潔凈空間的污染控制在一個相對穩(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)空間對潔凈程度的要求嚴格，所以在系統(tǒng)設(shè)計、選型、安裝施工和運行維護與常規(guī)空調(diào)相比仍有較大的差異。分析其中的技術(shù)要點對于整個潔凈空調(diào)系統(tǒng)的運行非常必要。

3.1 設(shè)計技術(shù)要點

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)每小時至少10 次，某些場合甚至高達數(shù)百次，這對新風(fēng)系統(tǒng)的選用有了更大的挑戰(zhàn)。為了方便對潔凈室內(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)單獨預(yù)處理方案。此外，新風(fēng)單獨預(yù)處理方案分擔(dān)部分濕負荷的處理，解決了集中新風(fēng)處理所帶來的困難。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靜壓箱和循環(huán)機組內(nèi)在進行設(shè)計時；空氣處理要堅持濕度優(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)的運行特點，為確保高溫環(huán)境下機組也能做到優(yōu)先除濕而實現(xiàn)空氣過冷，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

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，無銹蝕無灰塵并且有較強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，因為其耐腐蝕性不強表面易生銹從而影響潔凈空調(diào)系統(tǒng)的潔凈等級及正常運行[11]。

其次，安裝風(fēng)管時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，并用無塵紙進行檢測，整個安裝過程要嚴防污染物入侵。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實。

最后，潔凈空調(diào)系統(tǒng)中的高效過濾器的安裝對于潔凈區(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所確保場地符合潔凈度水平，安裝后要進行系統(tǒng)的試運行，試運行時間為12 h，然后需全面仔細檢查系統(tǒng)內(nèi)部情況，保障其可以正常工作并具有較高的潔凈度，之后將高效過濾器和框架之間進行密封，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)運行層面，新風(fēng)量的大小可以用來補充室內(nèi)排風(fēng)量以及潔凈室內(nèi)的正壓滲漏風(fēng)量；對于工作人員，新風(fēng)量可以為其提供較好的工作環(huán)境，滿足對新風(fēng)的需求。另外，系統(tǒng)所配備的風(fēng)機要大，能克服空氣處理過程中的重重阻力，這就使得潔凈空調(diào)系統(tǒng)的耗能和運行費用大。因此，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)一直是專家學(xué)者們研究的熱點。針對問題分析，可以采取的節(jié)能措施有以下6 項。

（1）選擇合理的空氣處理方案。在選擇空氣處理方案同時要考慮冷熱空氣抵消的問題，盡量采用一次回風(fēng)和二次回風(fēng)相結(jié)合的方式進行空氣處理，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；在潔凈室建造時要強調(diào)圍護結(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）減少運動負荷。在潔凈空調(diào)系統(tǒng)運行時，常會出現(xiàn)不必要的能量浪費，這就要求技術(shù)人員在結(jié)合實際需要調(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)過多不僅造成浪費還會影響室內(nèi)的潔凈程度。

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

（5）盡量降低風(fēng)機溫升負荷。不要忽視空調(diào)機組、循環(huán)機組以及新風(fēng)機組的風(fēng)機溫升帶來的負荷。減少溫升負荷的方式主要是不要無故增加大風(fēng)機壓頭，盡量選擇高效的風(fēng)機和電機[16]。

（6）加強系統(tǒng)的日常維護。使用過程中，要使?jié)崈艨照{(diào)系統(tǒng)功能發(fā)揮最佳，需要定期的維護和保養(yǎng)。經(jīng)常對系統(tǒng)進行檢查，監(jiān)控易損部件并及時更換，減少因故障而導(dǎo)致的能源浪費，確保系統(tǒng)能正常運行，同時達到較好的節(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)的運行方式，并進行對比分析；闡述了潔凈空調(diào)系統(tǒng)目前的應(yīng)用場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)，施工工人要嚴格按照標(biāo)準執(zhí)行，保證管路、建筑空間的密閉性，同時加強對空調(diào)系統(tǒng)后期的運行維護。

潔凈空調(diào)系統(tǒng)的高能耗是一個不可避免的問題，除了文中指出的6 項措施之外，可以改進的地方還要很多，例如：應(yīng)大力開發(fā)潔凈空調(diào)系統(tǒng)的自動化裝置，使其更加智能，可自動檢測新風(fēng)量的要求并進行精準送風(fēng)次數(shù)的改變；開發(fā)新型空氣凈化處理裝置，使其較快達到潔凈度標(biāo)準并降低處理過程的阻力；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)專業(yè)的技術(shù)人員，對在用的商用、家用以及醫(yī)療建筑的空調(diào)進行清潔消殺，確保送風(fēng)質(zhì)量提高潔凈度，同時還可以擴大就業(yè)面、促進城市經(jīng)濟發(fā)展。