GMP凈化潔凈廠房系統(tǒng)風(fēng)量是如何計(jì)算的？

1. GMP凈化潔凈廠房送風(fēng)量的計(jì)算

（1）由換氣次數(shù)計(jì)算

亂流GMP凈化潔凈廠房送風(fēng)量L₁均按其換氣次數(shù)計(jì)算:

L₁ =nV m³ /h

式中 n——換氣次數(shù),次/h;

V—GMP凈化潔凈廠房體積, m³。

換氣次數(shù)有以下幾種確定方法:

①由標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范給出

如獸藥GMP給出了不同級(jí)別換氣次數(shù)具體數(shù)值。

但是,GMP(2010)和歐盟GMP一樣,沒(méi)有給出換氣次數(shù)的數(shù)值,僅指出應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算。

②由不均勻分布理論的簡(jiǎn)化方式計(jì)算得出

nv=（60G ×10^-3）/（N一N_s）=ψn

式中nv——不均勻分布理論計(jì)算出的換氣次數(shù);

N——要求GMP凈化潔凈廠房達(dá)到的(不均勻分布)含塵濃度;

N_s——送風(fēng)含塵濃度。

單向流GMP凈化潔凈廠房時(shí),

當(dāng)新風(fēng)比=0.02,則N_s =0.02～0.1粒/L(相應(yīng)于大氣塵濃度為2×10⁵～10⁶粒/L,下同)

當(dāng)新風(fēng)比=0.04,則N_s=0.04～0.2粒/L

非單向流(亂流) GMP凈化潔凈廠房時(shí),

當(dāng)新風(fēng)比=0.1,則N_s =0.1～0.5粒/L

當(dāng)新風(fēng)比=0.2,則N_s =0.2～1粒/L

當(dāng)新風(fēng)比=0.3,則N_s=0.3～1.5粒/L

當(dāng)新風(fēng)比=0.5,則N_s =0.5～2.5粒/L

G——靜態(tài)或動(dòng)態(tài)時(shí)GMP凈化潔凈廠房單位容積發(fā)塵量,由圖5-5查出，動(dòng)靜比可由3～10,一般可用5;

ψ——不均勻分布系數(shù),按表5-5查出;

n——均勻分布理論計(jì)算出的換氣次數(shù)。

對(duì)于制品 GMP中B級(jí)區(qū)以亂流方式達(dá)到5級(jí)潔凈度的特殊情況,根據(jù)近來(lái)的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果,建議用下式計(jì)算ψ:

ψ=1-β/（1+φ）

這是計(jì)算主流區(qū)的式子。即發(fā)塵量基本在主流區(qū)中,發(fā)生即排走,極少能影響全室。對(duì)于B級(jí)區(qū),它不是一個(gè)任人隨便穿行的走道,它有嚴(yán)格的工位,特別在靜態(tài)5級(jí)條件下,其中無(wú)人,等于若有發(fā)塵已隨主流區(qū)氣流排走,即上式中β——主流區(qū)中發(fā)塵量占全室發(fā)塵量的比例,可取1。上式中φ為引帶風(fēng)與送風(fēng)量之比,可按每個(gè)風(fēng)口負(fù)擔(dān)的面積計(jì)算。如以下所列:

≥7 m²            1.5

≥5 m²            1.4

≥3 m²            1.5

≥2.5 m²         0.65

≥2 m²            0.3

≥1 m²            0.2

這里的風(fēng)口是按484×484過(guò)濾器的擴(kuò)散板風(fēng)口計(jì)的,約0. 3 m²,根據(jù)實(shí)際情況，一般相當(dāng)于0.3 m² 風(fēng)口負(fù)擔(dān)2～3m²。若按2.5 m²考慮,則φ=0.65。

③由算圖查出

圖5-6是按常見(jiàn)一般參數(shù)制訂的算圖。由要求的室內(nèi)含塵濃度反查得出換氣次數(shù)n(均勻分布時(shí)),再由表5-5查出ψ,則nv =ψn 。

現(xiàn)用上述計(jì)算方法,計(jì)算B,C,D各級(jí)應(yīng)有的換氣次數(shù)。

a.    B級(jí)

B級(jí)靜態(tài)潔凈度為5級(jí),動(dòng)態(tài)為7級(jí),5級(jí)時(shí)并不要求單向流,僅是含塵濃度達(dá)標(biāo)。

對(duì)于具體問(wèn)題——背景環(huán)境的靜態(tài)5級(jí),為了盡可能節(jié)能,設(shè)計(jì)的室內(nèi)濃度宜盡可能接級(jí)別上限,設(shè)取其3/4,即 2.63粒/L。

設(shè)按6級(jí)換氣次數(shù)考慮新風(fēng)比取0.1,Ns取0.1粒/L。

一般計(jì)算靜態(tài)按測(cè)定有2人考慮,但B級(jí)是A級(jí)的背景,要求5級(jí)已經(jīng)很高了,長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)期間是靜態(tài)的條件——設(shè)備運(yùn)行而無(wú)人,因此建議按無(wú)人考慮。中凈環(huán)球凈化可提供GMP車間、潔凈廠房的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

由圖5-5取靜態(tài)時(shí)G_m=0.5×104粒/m^3. min。

于是算出n=（60G X10^-3）/（N-N_s）=（ 60X0.5 ×10）/（2.63-0.10）=119次/h。

如果按1個(gè)風(fēng)口(484×484過(guò)濾器)負(fù)擔(dān)≥2. 5 m²計(jì),則φ=0.65,取β=1,則ψ=1-1/（1+0.65）=0.39。

所以,nv=0.39×119=46次/h。

即可用相當(dāng)于12個(gè)484 mmX484 mm過(guò)濾器風(fēng)口,通過(guò)相當(dāng)于45次換氣的風(fēng)量,可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)5級(jí)。這已為作為研究的實(shí)測(cè)例子證明。

現(xiàn)在驗(yàn)證靜態(tài)的46次/h在動(dòng)態(tài)時(shí)能否滿足7級(jí)的要求。

設(shè)動(dòng)態(tài)時(shí)B區(qū)人員密度取0.25(一般8級(jí)取0.3～0.4,7級(jí)取0.2～0.3,6級(jí)取0.1～

0.2，5級(jí)宜≤0.1）。

設(shè)動(dòng)靜比為10,則由圖5-3得G_n=11×10⁴粒/m³·min。

設(shè)取要求達(dá)到的室內(nèi)濃度為上限濃度的3/4即262.5粒/L,新風(fēng)比0.2,Ns=0.2粒/L, 則n=（60G X10^-3）/（N-N_S）=（60 X11X10 ）/（262.5-0.2）=25.2次/h。

由表5-5查得ψ=1.21,所以nv= 1.21×25.2=30.5次/h。

可見(jiàn),靜態(tài)換氣次數(shù)完全可以滿足動(dòng)態(tài)30.5次/h的要求,如動(dòng)靜比比10小,還不需要這樣大的換氣次數(shù)。

b.C級(jí)

C級(jí)靜態(tài)潔凈度為7級(jí),動(dòng)態(tài)為8級(jí),關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)能否保證,所以先計(jì)算動(dòng)態(tài)應(yīng)要求的換氣次數(shù)。

設(shè)動(dòng)態(tài)時(shí)室內(nèi)正常保持3/4上限濃度約2635粒/L;動(dòng)靜比按10倍考慮(8級(jí)對(duì)7級(jí));人員密度按0.4考慮,由圖5-5查得G_n=17×10⁴粒/m³·min,新風(fēng)比取0.3,則 N_s=0.3粒/L。

于是n=（60G X10^-3）/（N-N_S）=（60 X17X10 ）/（2635-0.3）= 3.9次/h(均勻分布

查表5-5,換氣次數(shù)3.9時(shí)可取ψ=2.6

則nv= 2.6×3.9一10.2次/h。

設(shè)取10次/h,再驗(yàn)算10次/h時(shí)的靜態(tài)換氣次數(shù)是否滿足靜態(tài)7級(jí)潔凈度要求。即相當(dāng)于2人(設(shè)人員密度為0.05)測(cè)定時(shí)的室內(nèi)含塵濃度是否在7級(jí)之內(nèi)。

查表5-5,G_m= 1.5X10⁴粒/m³·min,則

N=（60G×1.5×10^-3）/nv+ N_S=(60×1.5 ×10)/10+0.3=90.3粒/L

完全滿足7級(jí)的要求。

c.由查圖計(jì)算C級(jí)

從圖5-6查出G_n=17×10⁴,N = 2635粒/L時(shí),n~4次/h,和上述計(jì)算的n一樣,則ny也應(yīng)相同。

d.D級(jí)

如果按照上面“b”的參數(shù)計(jì)算,換氣次數(shù)只有3次左右,顯然不實(shí)際。

現(xiàn)調(diào)整參數(shù)計(jì)算如下:

人員密度仍按0.4考慮,

則G_n=2.1×10⁴粒/ m³·min,

則，N取1/4上限濃度,為875粒/L,

則nv=（60G×10^-3）/（N-N_S）=（60 X2.1X10 ）/（875-0.3）= 1.44次/h

查表5-5、換氣次數(shù)1.44次/h時(shí), ψ可取5.2,

則nv= 5.2X1.44=7.5次/h,

建議取8次/h。

（2）由工作區(qū)截面風(fēng)速計(jì)算

單向流潔凈室送風(fēng)量L₂均按其工作區(qū)截面風(fēng)速計(jì)算:

L₂=360νF  m³/h

式中ν——全室單向流量,工作區(qū)截面平均風(fēng)速,m/s。若為局部單向流,則應(yīng)考慮速度衰減率。

F——室截面積,m² 。

（3）由冷熱負(fù)荷計(jì)算

如果潔凈室的余熱量很大,則送風(fēng)量L₃一般按夏季較大室內(nèi)冷負(fù)荷由下式計(jì)算:

L₃=3600Q_q/ρ(h_n-h_s)= 3600Q_r/ρ(t_n-t_s)  m³/h

式中Q_q, Q_r——室內(nèi)總?cè)湄?fù)荷和總顯冷負(fù)荷,kW;

h_n——室內(nèi)空氣焓值,kJ/kg;

h_s ——送風(fēng)焓值,kJ/kg;

t_n——室內(nèi)溫度,℃;

t_s——室風(fēng)溫度,℃;

C——空氣定壓比熱容,kJ/kg· ℃,其值一般取1.01;

ρ——空氣密度, kg/m³,標(biāo)準(zhǔn)狀況下一般取其值為1.2。

以上關(guān)于總?cè)湄?fù)荷,總顯冷負(fù)荷、焓差和溫差的概念或選用，可參見(jiàn)一般空調(diào)書籍或拙著《潔凈室及其受控環(huán)境設(shè)計(jì)》。

至于春、秋、冬季所需送風(fēng)量一般均比夏季少20%～50%,除非特殊情況,不再計(jì)算。

（4）由濕負(fù)荷計(jì)算

如果潔凈室的余濕量很大,該潔凈容必須除濕，則其送風(fēng)量按室內(nèi)較大散濕量由下式計(jì)算:

L4=1 000G/ρ（d_n-d_s）m³/h

式中G——室內(nèi)散濕量, kg/h;

d_n——室內(nèi)空氣含濕量，g/kg;

d_s——送風(fēng)含濕量,g/kg。

關(guān)于含濕量之差同上,可參閱另外兩本拙著。

（5）由于潔凈室中特殊氣體或粉塵必須隔離排除,所以這種潔凈室并不需要按排除特殊物體需要計(jì)算風(fēng)量。

 （6）一般情況下,L₁較大,按L₁選用的風(fēng)量對(duì)于消除余熱足夠了，不再計(jì)算其他風(fēng)量。有必要時(shí),則應(yīng)校核,選用較大的風(fēng)量。

2. GMP凈化潔凈廠房新風(fēng)量的計(jì)算

（1）按人的衛(wèi)生要求計(jì)算,一般不小于40m³ /人·h。

（2）按補(bǔ)償排風(fēng)和系統(tǒng)漏風(fēng)及保證正壓的要求計(jì)算。

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