屏障環(huán)境風(fēng)量計(jì)算的鑰匙： 正壓風(fēng)量
作者：賽德實(shí)驗(yàn)室 人氣：
發(fā)表時(shí)間：2020-04-17 15:29
屏障環(huán)境
屏障環(huán)境設(shè)施適用于飼育無特定病原體實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，進(jìn)入屏障的人、動(dòng)物和物品必須經(jīng)過嚴(yán)格的過程控制?？諝饨?jīng)初效（粗效）、中效、高效過濾器進(jìn)入屏障系統(tǒng)，空氣潔凈度達(dá)到ISO7(萬級(jí))。以三走廊正壓屏障設(shè)施為例，利用潔凈空調(diào)系統(tǒng)形成：潔存間、清潔走廊、飼養(yǎng)室、污物走廊、緩沖間、室外的靜壓差梯度，防止空氣逆向流動(dòng)或亂流形成的污染。
屏障環(huán)境的風(fēng)量計(jì)算基本原則
屏障環(huán)境的風(fēng)量計(jì)算一般按照《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 環(huán)境及設(shè)施GB14925-2010》和《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范GB50447-2008》中對(duì)不同種類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物換氣次數(shù)的要求而進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)一般為全新風(fēng)系統(tǒng)，結(jié)合滿足房間潔凈度、壓力梯度等要求，房間風(fēng)量計(jì)算一般遵循以下兩個(gè)基本公式：
送風(fēng)量（m³/h）= MAX{潔凈風(fēng)量（按換氣次數(shù)計(jì)算），排風(fēng)量，人員所需新風(fēng)量}+正壓風(fēng)量
（泄漏風(fēng)量）（m³/h）
排風(fēng)量=局部排風(fēng)量+房間排風(fēng)量（m³/h）
人員新風(fēng)量在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施計(jì)算中很小，一般可忽略。其中局部排風(fēng)量多為IVC，EVC，生物安全柜等設(shè)備排風(fēng)，由于不是本文的重點(diǎn)，本文在后續(xù)內(nèi)容不再對(duì)局部排風(fēng)量進(jìn)行闡述；房間排風(fēng)為滿足潔凈度要求的氣流組織，一般設(shè)置下排風(fēng)口，控制房間壓力。正壓風(fēng)量是房間與外界存在壓差，導(dǎo)致的正壓泄漏量，其計(jì)算比較復(fù)雜，本文主要對(duì)正壓風(fēng)量在計(jì)算中出現(xiàn)的問題進(jìn)行一下剖析。
正壓風(fēng)量的計(jì)算
一般正壓風(fēng)量的計(jì)算方法分為：縫隙法和換氣次數(shù)法。
3.1 縫隙法：
計(jì)算公式： V=S*3600*1.29*(△P)1/2。
△P：潔凈室內(nèi)外壓力差(Pa)；
S：縫隙面積(m2) ；
V：通過縫隙的泄漏風(fēng)量(m³/h)（正壓風(fēng)量）。
3.2 換氣次數(shù)法：
計(jì)算公式：V=v*n
V：泄漏風(fēng)量(m³/h) （正壓風(fēng)量）；
v：房間體積(m³)；
n：經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)。
換氣次數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，一般n值按照下表計(jì)算：屏障實(shí)驗(yàn)室更多選擇在20Pa壓差時(shí)密封較好的潔凈室，2.5次/h換氣。
3.3 縫隙法計(jì)算結(jié)果較為精確，但是在設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)槭┕べ|(zhì)量的不確定性，導(dǎo)致縫隙法計(jì)算無法確定滲漏縫隙長度，故大多數(shù)暖通工程師按照經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)法來計(jì)算正壓風(fēng)量，并按照上述風(fēng)量計(jì)算公式來計(jì)算每個(gè)房間的送風(fēng)量和排風(fēng)量。
正壓風(fēng)量去哪兒了
4.1 傳統(tǒng)計(jì)算方式的困擾：
按照上述方法分別計(jì)算每一個(gè)房間的送風(fēng)量，排風(fēng)量，并可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇通風(fēng)設(shè)備；由于每個(gè)房間都存在大約10%左右的正壓風(fēng)量，總的計(jì)算排風(fēng)量總是小于總的送風(fēng)量很多，這些風(fēng)全部從圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏到外界了嗎？我們不曾見過一個(gè)四處漏氣的屏障設(shè)施，這個(gè)結(jié)論不符合實(shí)際，那么這些風(fēng)去哪了？
4.2 傳統(tǒng)計(jì)算方式下屏障設(shè)施調(diào)試的困擾：
在我們的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)中，項(xiàng)目經(jīng)常出現(xiàn)以下情況：
潔凈走廊壓力調(diào)不到，把送風(fēng)完全打開，排風(fēng)完全關(guān)閉，壓力還是上不去，達(dá)不到設(shè)計(jì)值；
污物走廊壓力降不下去，把送風(fēng)完全關(guān)閉，排風(fēng)完全打開，壓力還是降不下去，高于設(shè)計(jì)值。
這大大違背了我們的計(jì)算原則，理論與實(shí)際不符。
4.3 計(jì)算與現(xiàn)實(shí)不符的原因分析：
4.3.1 潔凈走廊壓力在關(guān)閉排風(fēng)的情況下達(dá)不到設(shè)計(jì)值，說明潔凈走廊真正所需的正壓風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按照經(jīng)驗(yàn)換氣次數(shù)計(jì)算得到的正壓風(fēng)量，其正壓風(fēng)量甚至有可能大于按照換氣次數(shù)算出來的送風(fēng)量，所以壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)值。
4.3.2 污物走廊在送風(fēng)關(guān)閉的情況下壓力高于設(shè)計(jì)值，說明污物走廊在設(shè)計(jì)壓力梯度下其排風(fēng)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其送風(fēng)量，那么一個(gè)正壓區(qū)域的排風(fēng)大于送風(fēng)，還符合邏輯嗎？而且按照計(jì)算公式，正壓風(fēng)量成了變成了負(fù)值。
正壓風(fēng)量在計(jì)算過程中的真實(shí)存在
5.1 正壓風(fēng)量的正與負(fù)：
按照本文4.3的分析，正壓風(fēng)量存在正負(fù)，“正”對(duì)應(yīng)的應(yīng)該就是壓出，“負(fù)”對(duì)應(yīng)的是壓入，傳統(tǒng)計(jì)算方式只考慮壓出，不考慮壓入，才是正壓風(fēng)量“消失”的真正原因。
5.2 正壓風(fēng)量存在的位置和量：
我們現(xiàn)在的屏障環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，維護(hù)結(jié)構(gòu)（墻、頂、地）在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室公司的嚴(yán)格施工管理下，基本不存在漏風(fēng)點(diǎn)。只有門是可研究的漏風(fēng)點(diǎn)，因?yàn)殚T是活動(dòng)的，不可能做到完全密封，所以我們的正壓風(fēng)量計(jì)算只針對(duì)于門即可。
現(xiàn)在的屏障設(shè)施早已普及了氣密門，門在關(guān)閉狀態(tài)下兩側(cè)、上部、下部可升降門檻，氣密性很好。只有門的下部縫隙不能完全密封，暗式閉門器的安裝位置和門禁插鎖等縫隙忽略不計(jì)，我們只需針對(duì)“這條門縫”進(jìn)行一下正壓風(fēng)量的縫隙法計(jì)算：
假設(shè)這是一扇單開門，這條門縫的長度是900mm，寬度為5mm，兩側(cè)房間的壓差為20Pa。
正壓風(fēng)量V=0.9*0.005*3600*1.29*（20）^1/2=93.46 m³/h
為了計(jì)算方便，綜合考慮開關(guān)插座等微小縫隙、每一扇門，我們都按照100 m³/h的正壓風(fēng)量計(jì)算。
5.3房間5.3.1清潔走廊風(fēng)量計(jì)算過程如下：
潔凈換氣次數(shù)計(jì)算送風(fēng)量=65*20=1300m³/h
壓出風(fēng)量=20*100=2000m³/h，壓入風(fēng)量=0 m³/h
正壓風(fēng)量=2000-0=2000 m³/h
潔凈走廊送風(fēng)量=MAX{2000，1300}=2000 m³/h
潔凈走廊正壓風(fēng)量=2000 m³/h
潔凈走廊排風(fēng)量=2000—2000=0 m³/h
計(jì)算結(jié)果分析：排風(fēng)量為0，送風(fēng)量等于正壓風(fēng)量，這也解釋了為什么關(guān)閉排風(fēng)的情況下，清潔走廊壓力仍然低于設(shè)計(jì)值，基本吻合現(xiàn)場(chǎng)人員反應(yīng)的調(diào)試情況。
5.3.2大鼠實(shí)驗(yàn)室風(fēng)量計(jì)算過程如下：
潔凈換氣次數(shù)計(jì)算送風(fēng)量=12*20=240m³/h
壓出風(fēng)量=100m³/h，
壓入風(fēng)量=100 m³/h
正壓風(fēng)量=100—100=0 m³/h。
大鼠實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)量=MAX{240，0}=240 m³/h
大鼠實(shí)驗(yàn)室正壓風(fēng)量=0 m³/h
大鼠實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)量=240 m³/h
計(jì)算結(jié)果分析：處于壓力梯度中心的大鼠實(shí)驗(yàn)室，壓入風(fēng)量等于壓出風(fēng)量，正壓風(fēng)量為0，送風(fēng)量等于排風(fēng)量。
5.3.3污物走廊風(fēng)量計(jì)算過程如下：
潔凈換氣次數(shù)計(jì)算送風(fēng)量=57*20=1140m³/h
壓出風(fēng)量=100m³/h，
壓入風(fēng)量=900 m³/h
正壓風(fēng)量=100—900=—800 m³/h。
污物走廊送風(fēng)量=MAX{1140，—800 }=1140 m³/h
污物走廊正壓風(fēng)量=—800 m³/h
污物走廊排風(fēng)量=1140—（—800） m³/h=1940 m³/h
計(jì)算結(jié)果分析：處于壓力梯度末端的污物走廊，大量的壓入風(fēng)量導(dǎo)致其送風(fēng)量小于排風(fēng)量，結(jié)合調(diào)試過程實(shí)際，基本吻合。風(fēng)量的計(jì)算：
結(jié)論
綜合上述分析和計(jì)算過程，正壓風(fēng)量在整個(gè)屏障系統(tǒng)的計(jì)算過程中起了舉足輕重的作用，它就像一把鑰匙一樣左右著系統(tǒng)的風(fēng)量平衡。它隨壓力梯度的方向在屏障系統(tǒng)中流動(dòng)。正確的在計(jì)算中用好這把鑰匙，重視其在計(jì)算過程中的作用，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保障屏障設(shè)施建設(shè)調(diào)試成功及未來運(yùn)行都具有十分重要的意義。
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