过滤器在空气净化系统中的应用

一、过滤器在空气净化系统中的应用
在空气净化系统中从吸入新风开始，一般分为三级过滤：一级使用初级过滤器，二级使用（高）中效或亚高效过滤器，三级使用（亚）高效过滤器。个别也可能分为四级，即在第三级之后再增加一级高效过滤器。通常将不同效率的过滤器配合使用。
洁净度为10000级及高于100000级的空气处理设备，应采取初效、中效、高效空气过滤器三级过滤，其中100000级空气的净化设备也可采用亚高效空气过滤器代替高效过滤器，洁净度低于300000级的空气净化设备可采用初效、两道中效过滤器。洁净度300000级的介于两者之间，但在设计中往往在末端采用（亚）高效过滤器，只是换气次数较低而已。室外新鲜空气经初效过滤器过滤后与洁净室的回风组合，经空调器调节温度、湿度，再通过中效过滤器和高效过滤器过滤，进入洁净室内。当室内不发生有害物质时一般尽量利用回风以节省能源和投资。
二、气流组织与换气
为了特定目的而在室内造成一定的空气流动状态与分布，通常叫做气流组织。一般来说，空气自送风口进入房间后首先形成摄入气流，流向房间回风口的是回流气流，在房间内局部空间回旋的则是涡流气流。为了使工作区获得低而均匀的含尘浓度，洁净室内组织气流的基本原则是：大限度的减少涡流；使摄入气流经过短流程尽快覆盖工作区，希望气流方向能与尘埃的重力沉降方向一致；使回流气流有效的将室内灰尘排出室外。可见洁净车间与一般的空调车间是*不同的。空调车间为了获得均匀的温度、湿度而用紊流度大的气流方式，使摄入气流同室内原有空气混合，并把工作区置于空气得到充分混合后的回流区内。
目前洁净室采用的主要气流组织有乱流、层流和矢流三种方式。
1、乱流
乱流方式主要是利用稀释作用，使室内尘源产生的灰尘均匀扩散而被“冲淡”。它的原则是满足工艺和人的卫生要求，避免涡流把工作区外的灰尘卷入工作区，以减少药物的污染机会。一般采用上送下回的形式，使气流自上而下，与生粒重力沉降方向一致。
乱流方式由于受到送风口形式和布置的限制，不可能使室内获得很大的换气次数，且不可避免的在室内存在涡流，因而室内洁净度不可能很高，可达到1000级至300000级。在一定的换气次数下，室内洁净度取决于人员的多少及其动作状态。乱流方式的洁净室构造简单，施工方便，投资和运行费用较小，因而药品生产商大多数洁净室都采用此方式。
2、层流
层流方式是指流线平行、流向单一、具有一定的和均匀的断面速度的气流组织方式，送入房间的气流充满整个洁净室断面，像“活塞作用”那样把室内随时产生的灰尘压至下风侧，再把灰尘排至室外。由于这种方式是以要求室内断面上有一定风速为前提的，所以洁净室在净化空调系统开动后能立即达到稳定状态。当室内污染发生时即能迅速排走，不致扩散而影响洁净度。
层流方式分为垂直层流和水平层流两种。
（1）垂直层流
在天棚上满布高效过滤器，回风可通过格栅地板，空气经过操作人员和工作台时可将污染物带走。由于气流为单一方向，故操作时产生的污染物不会落到工作面上，可在操作区保 顶送风侧下回风”，只要回风口位置足够低的话，则在地面以上0.8～1.0m高度处的气流仍可保持层流特性，为准垂直层流方式。
（2）水平层流
在一面墙上满布高效过滤器作为送风墙，对面墙上满布回风格栅作为回风墙。洁净空气沿水平方向均匀的从送风墙流向回风墙。操作面离高效过滤器越近，越能接受到干净的空气，可以达到100级洁净度，依次下去便可能是1000级、10000级。不同地点可能得到不同级别的洁净度。
此外诸如洁净工作台、层流罩、层流隧道等局部净化装置也有垂直层流及水平层流方式，其原理与上述没有什么差别，供局部洁净环境下操作的工序使用。同理的还有移动式层流台、自净器等净化设备。
（3）矢流
矢流方式是一种新型的气流组织方式，也叫辐流、斜流，是采用弧形送风口送风，于侧上角送风，对侧下角回风。它的净化功能不同于乱流方式的掺混稀释作用，也不同于层流方式的时均流线平行的活塞作用，而是靠流线不交叉的气流的推动作用，将室内污染物排出室外。矢流方式可以达到100级洁净度，但其弧形送风口面积只为层流方式满布高效过滤器的送风面积的1/3，设备的投资和能耗也大大减少。当产品要求洁净度为100级时，选用层流流型（或矢流流型）；当产品要求洁净度为1000～300000级时，选用乱流流型。垂直层流的送、回风方式是顶送下回，水平层流的送、回方式是侧送侧回；乱流洁净室的送、回风方式为顶送单下侧回、上侧送下侧回、上送上回。
换气次数为送风量与房间体积的比值。虽然规范及其附录对换气次数未作规定，但洁净室的送风量是根据自净时间计算出来的。确定洁净室换气次数，需对各项风量进行比较，取其中的大值：
根据洁净要求所需的风量；根据室内热平衡和稀释有害气体所需的风量；根据室内空气平衡所需的风量。
从洁净技术和节能角度讲，采用上送下回的气流组织形式比较合适，但不是固定不变的。若受设备和建筑隔断限制，布置有困难时，对100000级以下的洁净室也可采用上送上回的气流组织形式。鉴定洁净室（区）是否达到GMP规定的空气洁净度，应以测试数据为准—GMP要求对生产环境进行静态测试和动态监控。上送上回气流有布置方便、节约投资、施工简单等优点，如清洁走廊、中间库等不产生尘源的房间*可以采用上送上回的气流组织。但是走廊回风无论对无菌药品还是非无菌产品的洁净室来说都是不合适的，容易产生交叉污染或倒压，药品生产企业不应推荐使用。
（4）压力控制
洁净室染菌往往是室外污染空气通过吊顶处风口及灯框处的缝隙流入室内而引起的。为了维持洁净室的洁净度免受邻室的污染或者污染邻室，在洁净室内应维持一个高于邻室或低于邻室的空气压力，同时为了防止外界污染物随空气从围护结构的门窗或其它缝隙渗入洁净室内，以及防止当门开启后空气从低洁净区流向高洁净区，必须使洁净室对相邻房间或走廊维持一个正的静压差（正压），有时则需要维持负的静压差（负压）。这是空气净化中的又一项重要措施。
针对室内不同洁净度的房间而言，我国规范规定其静压差≥5Pa（0.5mmH₂0）；而洁净区与非洁净区之间静压差应不小于10Pa（1.0mmH₂0）。但对于工艺过程产生大量粉尘或有害、易燃、易爆物质的工序，其操作室与其它房间或区域之间应保持相对负压。这时可将走廊做成与生产车间相同的净化级别，并把静压差调得高一些，使空气流向产生粉尘的房间。
此外，制造或分装青霉素等药物的洁净室有特殊要求，既要阻止外部污染的流入，又要防止内部空气的流出，因此室内要保持正压，与相邻房间或区域之间则要保持相对负压。
如某10000级洁净室相对100000级的邻室来说，其正压值应大于5Pa，但相对于室外及吊顶来说，其正压值应大于10Pa。
药品生产企业的洁净室，无论是无菌药品还是固体制剂，都不宜采用余压阀。无论何种形式的余压阀总有缝隙存在，在净化空调系统停止运行时可能引起倒灌，同时余压阀装在走廊内与建筑不协调，影响美观及清洁。
应合理选择正（负）压值。正压值过高时对外泄露的风量损失随之增长，向外开门也很费力。在工程实践中往往还有因压力过高造成彩钢板吊顶掀起的情况，这与回风口面积设置过小也有很大的关系。有时因为需要的压差太大，就要加以辅助措施，如设置缓冲室、气闸室、气幕室和空气吹淋室。若产尘量大的洁净室（区）经捕尘处理后仍不能避免交叉污染时，其空气净化系统不得利用回风。防爆区的空气也不能采用循环风（回风）。10000级洁净室（区）使用的传输设备不得穿越洁净度较低级别的区域。药品生产企业的净化空调系统有自己的特点，如不宜采用走廊回风，不宜采用余压阀，产尘量大的洁净室应保持相对负压等就不同于其它行业。