HVAC系統是潔凈室的核心構成。HVAC實際上是潔凈室設施中最復雜和最重要的系統。區別于樓宇自動化的標準暖通空調，生物制藥、實驗室、半導體的潔凈室、凈化廠房等凈化工程，需要嚴格的空氣調節，更好地匹配生產的需要，保證質量與生產進度。
本文旨在簡化潔凈室HVAC概念，以促進您與潔凈室供應商快速有效溝通工作，使您的潔凈室能符合國內GMP、FDA、WHO預認證標準。
# 什么是潔凈室暖通空調？
潔凈室通風系統，常常應用HAVC空氣調節系統，代表采暖、通風和空調。是潔凈室內環境舒適度的總稱，它為室內提供空氣質量控制（每小時空氣變化量、溫度和濕度）。
HVAC空氣處理裝置是潔凈室的核心。這些系統不僅控制溫度、濕度和氣壓，還控制潔凈室內的通風，包括空氣流入和流出空間時的方向、速度和過濾。
△ 恒溫恒濕凈化風柜 圖源：Sinhonchi
# 與標準/傳統HVAC的區別
有別于辦公和居住空間的標準HVAC，潔凈室HVAC系統通常具有更高的空氣交換率。潔凈室的HVAC將溫度和濕度控制到不同的精度水平，以創造舒適的環境。
除了舒適性之外，潔凈室HVAC還通過增加空氣供應、氣流模式、使用高效微粒過濾器(HEPA) 和房間加壓而與傳統系統區分開來。增加的空氣供應帶來每小時更多的空氣變化，HEPA過濾空氣每小時循環多次進入潔凈室。相比之下，傳統的HVAC系統通常每小時換2到4次，而在潔凈室中，它的范圍可以從15到250次或更多。
△ 潔凈室空氣循環流動示意圖：在循環潔凈室里，空氣通過HEPA風機過濾裝置一遍又一遍地通過。這使得空氣更加清潔，也延長了HEPA風機過濾裝置的使用壽命。圖源：American Cleanroom Systems
對生物凈化工程，含菌量是主要的控制參數之一，HEPA過濾器能夠去除空氣中的極細顆粒和微生物。這些過濾器對于在研究實驗室、醫療設施以及制藥和測試操作等關鍵應用中保持無菌、受控的環境至關重要。
△ HEPA過濾模塊 圖源：RICH-TEK
潔凈室HAVC涉及法規知識、清潔水平指南、氣流、房間加壓、溫度控制、濕度控制和內部活動的統計。區域內的潔凈等級越高、溫濕度控制越精確，那么單位體積內需要到制冷、供暖、除濕等設備越多，空氣循環次數越多，能耗巨大，因此這時采用HVAC技術可達到節能設計。
△ 旋流擴散器（上圖）與帶DOP測試端口的HEPA盒（下圖）。旋流擴散器安裝在潔凈室A/C系統的送風口處。它處理干凈的空氣達到所要求的清潔水平。
潔凈室的性能和合規性與通風直接相關。正如ISO標準14644-1所述，“為了最大限度地減少顆粒的引入、產生和滯留，潔凈室必須提供大量經高效過濾器（HEPA 或 ULPA）過濾的空氣，以稀釋和去除顆粒、細菌和房間內的化學品”。這就是潔凈室HVAC的工作。
HVAC還必須保持適當的壓差，以防止空氣從潔凈度較低的區域泄漏到潔凈室內的較潔凈區域。
# 選擇/設計/安裝合適的系統
HVAC設計由所需的房間清潔度（ISO 等級）以及所需的溫度、濕度、壓差驅動和實現最優?凈，這些條件和目標由潔凈室中涉及的過程和在房間內工作的人員的舒適度決定。
除此以外，還需考慮根據??需求、項?風險評估、地域特性，推薦滿?要求的材料和設備；更貼切?產要求的設計布局，防?交叉污染及質量變化；潔凈室?次排版，做到施?美觀；參觀?廊可視化排版；噪聲控制；驗證服務；避免外界污染；對氣密性的要求；對土建及其他工種的要求；系統的耐用性和易于維護。
△ 圖源：Freudenberg Filtration Technologies SE & Co. KG
# HVAC系統與HVAC裝置
人們經常混淆HVAC系統和HVAC空氣處理裝置 (AHU)。空氣處理器只是一個外殼，空氣在其中被加熱、過濾和冷卻。它包括DX冷卻盤管、冷凍水盤管、電熱或熱水加熱盤管和加濕器。顧名思義，HVAC 系統是整個系統，其中包括空氣處理裝置、管道系統、擴散器、HEPA 過濾器、回風以及控制和監控系統。
△ 空氣處理裝置（通常稱為 HVAC）是潔凈室 HVAC 系統的一部分。圖源：Mecart
# 風機過濾裝置（FFU）
FFU是ISO級別較不嚴格的潔凈室中HVAC系統的替代品。FFU通常用于有高度限制的項目，而不是HVAC系統，因為安裝補風管道和再循環空氣需要更多空間。如果您不需要為房間降溫（低熱增益），FFU配置通常是一種經濟高效的選擇，因為它直接使用來自主樓的空氣。這消除了在潔凈室上方安裝第二個天花板來創建充氣室的需要。
通常，FFU無法產生與空氣處理單元 (AHU) 一樣強的壓頭，也無法建立正壓級聯。另一件需要考慮的事情是FFU內部的風扇（就在您的頭頂上方）產生的噪音。對于具有許多FFU的大型潔凈室，這種噪音可能會成為一個問題。
△ 電子潔凈室風機過濾裝置(FFU)使用HEPA過濾器去除空氣中的污染物 圖源：wiskindcleanroom
# 空氣流量 (CFM)
您的潔凈室供應商或制造商會問您的第一個問題是，為了計算所需的空氣流量（CFM：每分鐘立方英尺），您需要在潔凈室中每小時換氣多少次。這不是一個容易回答的問題。當然，可以在Internet上找到每小時潔凈室空氣變化量 (ACH) 計算器——但請記住，它們只是估計值。事實上，潔凈室暖通空調工程師在計算時必須考慮更多數據，以便計算出合適的CFM。CFM之所以難以確定，是因為它必須考慮以下要素：
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潔凈室必須保持的潔凈度水平（每立方英尺空氣中的顆粒數）：通常由潔凈室等級（ISO 5-6-7-8、GMP ABC 等）決定；
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在其中工作的人數潔凈室：70%到80%的潔凈室污染是由潔凈室操作員產生的：里面的人越多，它就越臟，每小時需要的換氣次數就越多；
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潔凈室的大小和內部房間的數量；
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潔凈室內的設備、家具和用品，因為它們會產生空氣微粒和污染物 ；
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熱量增加；
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人員和材料進出潔凈室的移動。
△ 正壓會使空氣流出房間而不是流入房間。潔凈區的壓力大于前室的壓力，而前室的壓力大于支持區的壓力。
# 溫度和濕度
溫度和相對濕度 (RH) 精度 (+/-) 也是HVAC設計中的一個主要因素。
用戶和設備產生的熱量必須通過空調進行補償。因此，重要的是要知道有多少人將在無塵室中工作、安裝的設備及其產生的熱量（瓦特）。
此外，根據潔凈室中發生的過程，有時溫度和濕度控制至關重要，必須精確到 ±0.25°C 和 ±2%。
# 壓差
標準室內空調對室內壓力要求不嚴。而潔凈廠房空調為了避免外界污染空氣的滲入(內部污染物逸出)或不同潔凈廠房(區)不同物質的相互影響，對不同潔凈車間(區)的壓差均有不同的要求。
大多數潔凈室都處于正壓狀態（處理危險產品時除外，必須處于負壓狀態）。這意味著空氣將流出房間而不是流入房間，從而防止未經過濾的空氣或空氣顆粒進入潔凈室。HVAC系統負責產生壓差，以保持潔凈室分區和潔凈室外部之間的壓力級聯。
△ 嵌入安裝差壓控制器 圖源：Dwyer DH
在HVAC系統設計中必須考慮通風柜或生物安全柜 (BSC) 的存在，因為一些BSC將空氣排放到外部（危險藥物或其他化學品），這會導致室內壓力不平衡。為了在潔凈室中保持正確的壓力，必須用新鮮空氣補償空氣輸出。
# 測量檢測設備
合適、精準、穩定的儀器儀表是凈化工程的重要部分。其中，微壓差變送器、溫濕度變送器、微風速變送器、風量測片、風量罩、粒子計數器等都是潔凈室車間必備的產品。
△ 低風速風速風溫變送器 圖源：DegreeC
潔凈室可能會面臨任何實驗和制造環境的挑戰。由于HVAC在潔凈室中扮演核心角色，如果您已經與首選的HVAC承包商/供應商合作，因地制宜地規劃、選擇暖通空調機組并管理安裝和調試至關重要，同時務必將第三方監督機構集成到您的潔凈室建設中，以幫助您的潔凈室通過最嚴格的檢驗。
