1 《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50073—2001中指出“空氣過濾器的處理風(fēng)量應(yīng)小于或等于額定風(fēng)量。設(shè)置在同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效（亞高效、超高效）空氣過濾器的阻力、效率宜接近”。
并同時(shí)指出“潔凈室的送風(fēng)量，應(yīng)取下列三項(xiàng)中的最大值：
1.1為保證空氣潔凈度等級(jí)的送風(fēng)量。
1.2根據(jù)熱、濕負(fù)荷計(jì)算確定的送風(fēng)量。
1.3向潔凈室內(nèi)供給的新鮮空氣量。
”由此可見，在空調(diào)系統(tǒng)中過濾器的選擇和送風(fēng)量（換氣次數(shù)）的計(jì)算具有重要意義。
潔凈室空氣過濾器” alt=”潔凈室空氣過濾器” />
在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，過濾器的選擇一般都要考慮到過濾器的投資和使用壽命的問題，設(shè)計(jì)人員選擇過濾器的實(shí)際風(fēng)量均小于它本身的額定風(fēng)量，具體方法是按照某一過濾器額定風(fēng)量比例（如60%）來選擇某一型號(hào)的過濾器，認(rèn)為只要是小于額定風(fēng)量，它們之間的阻力不平衡可以通過安裝調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)，因此未能校核過濾器的阻力，從而未能使同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效空氣過濾器的阻力達(dá)到接近，給風(fēng)量調(diào)節(jié)帶來麻煩，并且對過濾器的使用壽命造成影響。
而一般情況下認(rèn)為潔凈室的等級(jí)換氣次數(shù)均大于熱、濕負(fù)荷計(jì)算來確定的送風(fēng)量（普通空調(diào)露點(diǎn)送風(fēng)換氣次數(shù)為8~10次/h），潔凈室送風(fēng)量的選擇一般是按照潔凈度的級(jí)別，根據(jù)潔凈室保證不同級(jí)別選用不同的換氣次數(shù)，而不校核熱、濕負(fù)荷計(jì)算來確定的送風(fēng)量，這樣的計(jì)算存在的問題在于，一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)只能有一個(gè)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，當(dāng)不同級(jí)別潔凈室（如萬級(jí)和十萬級(jí)甚至千級(jí)潔凈室在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)）或室內(nèi)負(fù)荷相差較大的房間在一個(gè)系統(tǒng)（如更衣間和主要的操作間之間的房間冷負(fù)荷相差幾倍甚至十幾倍）時(shí)，無法確定一個(gè)正確的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，造成有的房間冷，而有的房間熱。
2 高效過濾器的選擇計(jì)算：
由于潔凈室的特性不同，高效過濾器的選擇首先要按照潔凈室的級(jí)別、無菌程度、溫濕度、耐火程度、防腐等不同要求來確定。如100級(jí)以下選擇A類或B類，100級(jí)以上則需要選擇C類過濾器；高溫高濕條件下宜選用金屬分隔板和金屬框架的過濾器；有防腐要求的宜選用塑料分隔板和塑料框架的過濾器；有防火要求的，過濾器所有材料應(yīng)為不燃性等等。本文不考慮這些問題，僅僅考慮影響常規(guī)高效過濾器（以過濾≥0.5μm為主）的選擇中風(fēng)量和阻力問題。
實(shí)踐中常規(guī)過濾器就是指高效空氣過濾器標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A類和B類，它們是潔凈廠房設(shè)計(jì)中最常用的高效過濾器，一般低于或等于10萬級(jí)可以選A類；1萬~100級(jí)可以選B類。凡是常規(guī)高效過濾器，對于≥0.5μm微粒的效率可按照5個(gè)“9”即0.9999計(jì)算。
首先要明確一下高效過濾器通過的風(fēng)量與其阻力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)證明高效過濾器的阻力與流量是非直線關(guān)系，但在‘一般比額定風(fēng)量大得不多時(shí)，阻力和通過風(fēng)量的關(guān)系如近似看成直線關(guān)系，誤差也不大’。
表1是高效過濾器規(guī)格表，圖1是該廠生產(chǎn)的高效過濾器阻力特性曲線,由圖1可以看出不同特征尺寸的過濾器其阻力的特性曲線是不同的，我們可以根據(jù)所選的過濾器的型號(hào)查它的相應(yīng)阻力特性曲線得到它的阻力,為了方便選擇我們把圖1中的曲線處理一下，用每一個(gè)型號(hào)的曲線的橫坐標(biāo)風(fēng)量去除以高效過濾器的特征尺寸（即高效過濾器的體積V=H×W×D），然后重新進(jìn)行擬和成圖2中的曲線，從圖中可以看出兩條曲線有重合的趨勢，只要特征尺寸選擇得當(dāng)（可以考慮一下不同型號(hào)過濾器結(jié)構(gòu)阻力，因?yàn)檫^濾器的真正過濾面積要小于過濾器的截面積，存在一個(gè)有效面積比，而且小型號(hào)的過濾器有效面積比較大，而大型號(hào)的?。?，兩條曲線將更加逼近，兩個(gè)擬和方程的相對應(yīng)系數(shù)也相差不大。
而且我們所需要的是額定風(fēng)量附近的曲線（圖2中＜20000附近的曲線，即相當(dāng)于額定風(fēng)量以下的風(fēng)量），對于我們工程選擇來講，這樣的差距是可以忽略不計(jì)的。從表1中也可以看出，在相同初阻力下，每種型號(hào)過濾器的Q/（H×W×D）值也均大致相等，即在圖2中有一個(gè)相同的狀態(tài)點(diǎn)。因此我們可以得出這樣的結(jié)論：在不大于額定風(fēng)量的前提下，常規(guī)高效空氣過濾器的阻力—流量特性曲線可以用一條曲線來描述，并且成線形分布。也就是說只要知道一種型號(hào)的過濾器的阻力—流量特性曲線就可以知道其它型號(hào)的過濾器大致的特性曲線，又因?yàn)槌删€形的分布，只要知道曲線上的兩點(diǎn)便可以確定該直線（因?yàn)槲覀冎涝撝本€過坐標(biāo)原點(diǎn)，因此只要知道一點(diǎn)即可方便的確定該直線，這一點(diǎn)可以用高效過濾器額定風(fēng)量下的初阻力確定），從而給過濾器的選擇帶來很大的方便。
表1、高效過濾器規(guī)格：
| 型號(hào) | 特征尺寸
H×W×D（mm） |
額定風(fēng)量Q（m3/h） | Q/（H×W×D）
（h-1） |
初阻力
（Pa） |
| GB-01 | 484X484X220 | 1000 | 18182 | 執(zhí)行1993年頒布的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)
A類≤190 B類≤220 |
| GB-02 | 484X484X180 | 800 | 17778 | |
| GB-03 | 630X630X220 | 1500 | 17179 | |
| GB-04 | 630X630X180 | 1200 | 16797 | |
| GB-05 | 630X726X220 | 1500 | 14907 | |
| GB-06 | 484X968X220 | 2000 | 19404 | |
| GB-07 | 630X945X220 | 2250 | 17179 | |
| GB-08 | 630X1260X220 | 3000 | 17179 | |
| GB-09 | 610X610X150 | 1000 | 17916 | |
| GB-10 | 610X915X150 | 1500 | 17916 | |
| GB-11 | 610X1220X150 | 2000 | 17916 | |
| GB-12 | 320X320X260 | 500 | 18780 | |
| GB-13 | 600X820X220 | 1850 | 17092 |
由于高效過濾器的壽命T0是按照額定風(fēng)量Q0下終阻力增加到等于初阻力的既定倍數(shù)（一般為2倍）時(shí)所使用的時(shí)間，此時(shí)高效空氣過濾器的容塵量也達(dá)到了最大（也稱標(biāo)準(zhǔn)容塵量P0），因此也可以認(rèn)為高效過濾器的壽命T0是高效空氣過濾器的容塵量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)容塵量P0的時(shí)間。當(dāng)過濾器在低風(fēng)量Q1下運(yùn)行時(shí)，此時(shí)Q1＜Q0,所以過濾器的壽命可以延長至T1，此時(shí)T1＞T0。T1和T0的關(guān)系可以用如下的關(guān)系式（1）計(jì)算：
| 在一般條件下，對于高效過濾器系統(tǒng)在額定風(fēng)量條件下，如果一天工作12小時(shí)，To為3.5年以上，具體計(jì)算方法這里就不計(jì)算了，請參考文獻(xiàn)。 |
過濾器的阻力增值和積塵量的關(guān)系可以近似看成直線關(guān)系，在‘標(biāo)準(zhǔn)容塵量之下時(shí)或者阻力增值不超過初阻力值1倍時(shí)，產(chǎn)生的誤差不大；如果濾速超過常規(guī)，或容塵量已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)容塵量，阻力將隨著積塵量的增加而更快地增加?！腋咝Э諝膺^濾器的積塵量P是與過濾器的通風(fēng)量Q1成正比的，我們可以得出如下的結(jié)論：如果空調(diào)系統(tǒng)中過濾器的設(shè)計(jì)阻力不相近，即偏差比較大，則阻力大的將導(dǎo)致其過濾風(fēng)量相對該型號(hào)過濾器額定風(fēng)量偏大，因此積塵量也相應(yīng)的加快，導(dǎo)致其阻力的增值也加快，從而過濾器的壽命也將減小，而阻力小的過濾風(fēng)量相對較小，則壽命相對較長，造成一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中壽命不相同，給將來過濾器的更換帶來麻煩，并隨著積塵量的增加會(huì)產(chǎn)生新的系統(tǒng)不平衡。同樣地而作為空調(diào)系統(tǒng)主要阻力的高效空氣過濾器（高效過濾器的初阻力至少也有100Pa，相當(dāng)于含局部阻力的普通空調(diào)風(fēng)管的100m以上長度的阻力），選擇阻力相近，對于運(yùn)行調(diào)節(jié)并滿足風(fēng)量平衡同樣具有重要意義。因此正如設(shè)計(jì)規(guī)范中所要求的那樣，設(shè)計(jì)時(shí)‘設(shè)置在同一潔凈區(qū)內(nèi)的高效（亞高效、超高效）空氣過濾器的阻力、效率宜接近’是非常有必要的。(參考：無塵室http://m.gxshunjiang.com/)
下面具體地說明以下過濾器的選擇方法，首先要根據(jù)高效過濾器的設(shè)計(jì)使用壽命T1來選擇，可以根據(jù)上面公式（1），可以很方便的計(jì)算出在設(shè)計(jì)使用壽命下過濾器的設(shè)計(jì)風(fēng)量Q1。根據(jù)公式可以得到以下表格2：
表2高效過濾器不同風(fēng)量下的壽命
| Q1 | 50%Q0 | 55% Q0 | 60% Q0 | 65% Q0 | 70% Q0 | 75% Q0 | Q0 |
| T1 | 3.5 T0 | 3.1 T0 | 2.7T0 | 2.4 T0 | 2.2 T0 | 1.9T0 | T0 |
| T1（年） | 12.3 | 10.9 | 8.1 | 8.4 | 7.7 | 6.7 | 3.5 |
我們可以按照設(shè)計(jì)使用壽命10年，查表2選擇55%額定風(fēng)量作為設(shè)計(jì)風(fēng)量來選擇過濾器型號(hào)，由上面的分析可以知道按照高效過濾器的額定風(fēng)量的百分比所選對應(yīng)的過濾器的阻力必定相等。下面的主要任務(wù)變成了選擇風(fēng)量所對應(yīng)的過濾器型號(hào)。
下表3是作者經(jīng)常使用的高效過濾器不同厚度、不同額定風(fēng)量百分比下的風(fēng)量（m3/h）。
表3高效過濾器不同額定風(fēng)量百分比下的風(fēng)量（鐵框）
| 型號(hào) | 特征尺寸
H×W×D（mm） |
額定風(fēng)量Q0（m3/h） | Q1=55%Q0 | Q1/（H×W×D）
（h-1） |
初阻力
（Pa） |
| 01型 | 484X484X220 | 1000 | 550 | 10672 | 執(zhí)行1993年頒布的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)
A類≤190 B類≤220 |
| 484X484X180 | 800 | 440 | 10435 | ||
| 484X484X150 | 650 | 358 | 10174 | ||
| 484X484X120 | 500 | 275 | 9783 | ||
| 02型 | 320X320X220 | 430 | 237 | 10498 | |
| 320X320X180 | 344 | 189 | 10265 | ||
| 320X320X150 | 280 | 154 | 10026 | ||
| 320X320X120 | 215 | 118 | 9623 | ||
| 03型 | 630X630X220 | 1700 | 935 | 10708 | |
| 630X630X180 | 1360 | 748 | 10470 | ||
| 630X630X150 | 1105 | 608 | 10208 | ||
| 630X630X120 | 850 | 468 | 9816 |
表4實(shí)際工程中的風(fēng)量計(jì)算表
| 序號(hào) | 名稱 | 面積m2 | 級(jí)別 | 換氣次數(shù)（h-1） | 送風(fēng)量Q（m3/h） | 過濾器型號(hào)
（H×W×D） |
臺(tái)數(shù)T | 校核值Q1/（H×W×D）/T |
| 1 | 換鞋 | 3.1 | 10萬 | 15.0 | 120.9 | 320×320×120 | 1 | 9839 |
| 2 | 洗手 | 3.0 | 10萬 | 15.0 | 117.0 | 320×320×120 | 1 | 9521 |
| 3 | 套衣 | 4.3 | 萬 | 20.0 | 223.6 | 320×320×220 | 1 | 9925 |
| 4 | 物入 | 5.2 | 萬 | 20.0 | 270.4 | 484×484×120 | 1 | 9619 |
| 5 | 實(shí)驗(yàn)室 | 11.6 | 萬 | 20.0 | 603.2 | 630×630×150 | 1 | 10132 |
| 6 | 培養(yǎng)室 | 14.9 | 萬 | 20.0 | 774.8 | 630×630×180 | 1 | 10845 |
| 7 | 種子室 | 8.7 | 萬 | 20.0 | 452.4 | 484×484×180 | 1 | 10729 |
| 8 | 反應(yīng) | 27.0 | 萬 | 40.0 | 4320.0 | 630×630×220 | 5 | 9895 |
| 9 | 緩沖 | 4.0 | 10萬 | 15.0 | 156.0 | 320×320×150 | 1 | 10156 |
我們以表4為例，該風(fēng)量計(jì)算表是實(shí)際工程中的一例，我們按照實(shí)際送風(fēng)量查表3中55%Q0風(fēng)量所對應(yīng)過濾器型號(hào)，該選擇過程是一個(gè)試算的過程，如果現(xiàn)有的過濾器型號(hào)在55%風(fēng)量下均能滿足所有房間的送風(fēng)量的要求，則停止試算；如果僅有少數(shù)房間不能滿足，則可以選擇比設(shè)計(jì)值大的型號(hào)中風(fēng)量最小的那一檔；如果大多數(shù)不能滿足，則需要重新選擇過濾器的壽命并重新計(jì)算所選過濾器額定風(fēng)量的百分比，如可以選擇50% Q0或60% Q0，繼續(xù)試算直到滿足前兩條要求。最后可以通過設(shè)計(jì)風(fēng)量除以其相應(yīng)的過濾器特征尺寸（H×W×D），看是否相近，不平衡率相差10%以內(nèi)即可認(rèn)為所選過濾器基本阻力平衡。表4中經(jīng)過試算和校核，不平衡率在10%以內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3 潔凈室送風(fēng)量的確定：
對于單個(gè)空調(diào)房間，潔凈室的等級(jí)換氣次數(shù)與熱濕負(fù)荷所確定的換氣次數(shù)進(jìn)行比較，選擇較大的換氣次數(shù)即可；對于多個(gè)空調(diào)房間組成凈化空調(diào)系統(tǒng)，每個(gè)房間的冷熱負(fù)荷情況不一樣，導(dǎo)致每個(gè)房間在該房間等級(jí)的換氣次數(shù)下，所要求的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)也不一樣，而作為一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)（凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是經(jīng)常不同級(jí)別的潔凈室在同一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中）設(shè)計(jì)上要求必須有且僅有一個(gè)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，這時(shí)如果按滿足主要操作間溫濕度為前提，選擇主要操作間的送風(fēng)溫差為系統(tǒng)送風(fēng)溫差，則往往主要操作間的冷負(fù)荷較大，因此所需的送風(fēng)溫差也較大，其它輔助房間的在其潔凈等級(jí)換氣次數(shù)下，會(huì)造成冷量過剩，房間過冷，給人以不舒適感；相反如果按滿足大多數(shù)輔助房間（因?yàn)榇蠖鄶?shù)輔助房間的冷熱負(fù)荷較均衡）溫濕度為前提，選擇其送風(fēng)溫差（偏?。橄到y(tǒng)送風(fēng)溫差，則往往主要操作間在大冷負(fù)荷的情況下，需要增加比潔凈等級(jí)還要大的換氣次數(shù)來滿足操作間的溫濕度，這樣會(huì)給系統(tǒng)帶來風(fēng)量的增加，初投資也相應(yīng)地加大。兩種方式各有利弊，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)選擇，或者可以兩種方式混合使用，即送風(fēng)溫差選擇一個(gè)兩者之間的數(shù)值，以盡量滿足設(shè)計(jì)和投資的要求。
表5實(shí)際工程中的風(fēng)量計(jì)算表（室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度tn=24±2℃）
| 序號(hào) | 名稱 | 送風(fēng)量Qi（m3/h） | 房間的冷負(fù)荷Ii（W） | 送風(fēng)溫差△t= -ts（℃） | 冷負(fù)荷送風(fēng)量QLi | 凈化等級(jí)送風(fēng)量QDi | 冷負(fù)荷送風(fēng)量與送風(fēng)量相對偏差 | 室內(nèi)溫度校核 |
| 1 | 換鞋 | 120.9 | 31.9 | 1.9 | 49.9 | 120.9 | -58.8% | 22.9 |
| 2 | 洗手 | 117.0 | 30.9 | 1.9 | 48.3 | 117.0 | -58.7% | 22.9 |
| 3 | 套衣 | 223.6 | 44.2 | 1.9 | 69.1 | 223.6 | -69.1% | 22.7 |
| 4 | 物入 | 270.4 | 53.5 | 1.9 | 83.6 | 270.4 | -69.1% | 22.7 |
| 5 | 實(shí)驗(yàn)室 | 603.2 | 119.4 | 1.9 | 186.7 | 603.2 | -69.1% | 22.7 |
| 6 | 培養(yǎng)室 | 774.8 | 849.7 | 1.9 | 1328.3 | 774.8 | 71.4% | 25.4 |
| 7 | 種子室 | 452.4 | 89.5 | 1.9 | 139.9 | 452.4 | -69.1% | 22.7 |
| 8 | 反應(yīng) | 4320.0 | 3247.5 | 1.9 | 5076.9 | 2160.0 | 17.5% | 24.3 |
| 9 | 緩沖 | 156.0 | 48.8 | 1.9 | 76.3 | 156.0 | -51.1% | 23.0 |
| 0 | ∑ | 7038.3 | 4515.4 | 1.9（△tm） | 7059.0 | 4878.3 | 0.3% | 24.0 |
具體的計(jì)算步驟如下：
1、首先確定室內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度tn±△（精度）。
2、計(jì)算凈化空調(diào)系統(tǒng)中各個(gè)潔凈室的冷負(fù)荷Ii，并計(jì)算∑Ii。
3、根據(jù)各潔凈室凈化等級(jí)確定送風(fēng)量QDi，并計(jì)算∑QDi。
4、確定每一個(gè)潔凈室內(nèi)的送風(fēng)量Qi，并令Qi的初始值為QDi，∑Qi=∑QDi。
5、根據(jù)∑Ii和∑Qi確定系統(tǒng)平均送風(fēng)溫差=tn-ts，并確定ts。
6、用公式判斷∈tn±△的范圍內(nèi)嗎？
⑴若所有潔凈室均滿足，則結(jié)束計(jì)算，得到了所求的計(jì)算風(fēng)量。
⑵否之，則適當(dāng)增加溫度偏高的房間的換氣次數(shù)，并回到4。
我們同樣以表4的工程數(shù)據(jù)來計(jì)算，經(jīng)試算后得到表5，通過該表的計(jì)算得到以下有益結(jié)論：
1、盡量選用潔凈等級(jí)送風(fēng)量QDi作為潔凈室的送風(fēng)量，以減小系統(tǒng)風(fēng)量。
2、在滿足tn±△的范圍的要求的情況下，盡量加大送風(fēng)溫差，即是換氣次數(shù)最小。
3、從表4中可以看出，各個(gè)冷負(fù)荷送風(fēng)量QLi與送風(fēng)量Qi相對偏差在±50%~60%的情況下，只要送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)選擇的合適，其潔凈室的溫度也能控制在精度±△范圍內(nèi)。盡管各個(gè)房間的兩種計(jì)算方法中存在偏差（有正有負(fù)），但∑Qi和∑QLi應(yīng)該是相等的，偏差小于1%。
4結(jié)論：
4.1高效空氣過濾器是凈化空調(diào)系統(tǒng)的滿足凈化等級(jí)的必備設(shè)備，正確地選擇它，可以給過濾器帶來合理的壽命，合理地控制凈化空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行周期，并給凈化系統(tǒng)的平衡調(diào)試帶來方便。
4.2凈化空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算的特殊性，決定了同一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)潔凈室的溫度不能達(dá)到同一個(gè)設(shè)定值，因此如何正確選擇送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，校核潔凈室在所選風(fēng)量的基礎(chǔ)上的室內(nèi)溫度是否滿足精度要求成為必然。
參考書目
(1)許鐘麟著:潔凈室設(shè)計(jì).地震出版社,1994
(2)電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院主編:空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊（第二版），中國建筑工業(yè)出版社，1995
(3)中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部主編:GB50073-2001《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》，中國計(jì)劃出版社出版，2001
(4)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB13554—92《高效空氣過濾器》，1993-03-01實(shí)施
(5)許鐘麟等.非額定風(fēng)量對高效過濾器壽命的影響，潔凈與空調(diào)技術(shù)，No1，6～８，1997
