无尘车间通风系统如何设计？如何保证换气次数？

一、通风系统设计流程

1. 确定核心参数

• 洁净度等级（ISO 14644标准）：

• ISO 5级（百级）：换气次数≥300次/h（单向流）

• ISO 8级（十万级）：换气次数10-20次/h（非单向流）

• 温湿度要求：如半导体车间需22±1℃/45±5%RH。

• 污染物特性：颗粒物、VOCs、微生物等，决定过滤等级（HEPA/化学过滤器）。

2. 气流组织设计

• 单向流（层流）：

• 顶送侧回：高效过滤器覆盖顶棚≥80%，侧墙底部回风，适用于百级以上洁净室。

• 风速控制：垂直单向流通常0.3-0.5m/s，水平单向流0.4-0.6m/s。

• 非单向流（乱流）：

• 高效送风口+分散回风：适用于低等级洁净区，换气次数通过稀释效应达标。

3. 风量计算

• 换气次数法：
  风量（m³/h）= 换气次数 × 房间体积（m³）

• 例如：100m³的ISO 7级车间，按50次/h计算，需5000m³/h风量。

• 污染物稀释法：
  适用于有化学污染的车间，根据污染物释放速率和目标浓度反算风量。

4. 系统分区与压差控制

• 洁净梯度：
  不同等级区域压差维持5-15Pa（如核心区＞缓冲区＞走廊＞外界）。

• 风量平衡：
  通过变频风机或定风量阀（CAV）调节送/排风量，确保正压或负压需求。

5. 设备选型

• 空调机组（AHU）：

• 冷热盘管、加湿段、初中效过滤段集成。

• 风量需预留10%-15%余量。

• 风机过滤单元（FFU）：

• 百级以上洁净室按覆盖率≥25%布置，变频控制节能。

• 排风系统：
  局部排风罩（如工艺设备）需独立管道，避免交叉污染。

二、保证换气次数的关键措施

1. 风量验证

• 风速检测：
  使用风速仪在送风口测多点风速，计算平均风量（如FFU需≥0.45m/s）。

• 风量平衡调试：
  通过风阀调节各支管风量，确保总送风量≥设计值。

2. 气流可视化测试

• 烟雾试验：
  观察气流是否覆盖全区域，避免死角（如设备背后）。

3. 动态监测

• 压差传感器：
  实时监控区域压差，异常时自动调节风机频率。

• 粒子计数器：
  验证换气次数是否满足洁净度（如动态条件下粒子浓度达标）。

4. 系统冗余设计

• 备用风机：
  关键区域设置备用机组，避免停机导致换气不足。

• 变频控制：
  根据实际负荷调节风量，既节能又保障最低换气次数。

三、常见问题与解决方案

四、行业应用示例

• 电子行业：

• 设计重点：防静电、高换气次数（300次/h以上），FFU全覆盖。

• 案例：某芯片厂采用MAU+FFU+干盘管，换气次数通过风速实时反馈调节。

• 制药行业：

• 设计重点：无菌环境，A级区单向流，回风墙设H13-14级HEPA。

五、设计工具辅助

• CFD模拟：
  通过流体力学软件（如ANSYS Fluent）预演气流分布，优化送/回风口位置。

• BIM集成：
  协调风管与工艺设备布局，避免空间冲突。

通过以上方法，可确保通风系统既满足换气次数要求，又能实现能耗与洁净度的平衡。实际项目中需结合第三方验证（如PQ性能确认）持续优化。