什么是无尘室 HVAC 系统？它对无尘室有何重要性？
无尘室 HVAC 系统是控制洁净室内空气质量和环境条件（无论是温度、湿度、颗粒物数量还是压力值）的核心心脏。如果 HVAC 系统没有按照标准进行正确设计，无论建筑结构建造得多么完美，无尘室都无法维持其 ISO 无尘室级别认证（ISO Cleanroom Classification）
在本文中，我们将解释什么是无尘室 HVAC 系统、它与普通空调系统有何不同、它包含哪些组件 trade-offs，以及在设计中必须考虑哪些因素，以确保您的无尘室符合规定的 ISO 标准
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什么是无尘室 HVAC 系统？
无尘室 HVAC 系统是指
种特殊的空气环境调节系统，旨在控制洁净室内的温度、湿度、空气洁净度和压力值，以达到 ISO 无尘室级别标准（ISO Cleanroom Classification）。它通过整合 HEPA 或 ULPA 过滤器，在空气释放进入无尘室之前捕捉空气中的尘埃颗粒
HVAC 由 3 个主要部分缩写而成：
- H (Heating): การทำความร้อน
- V (Ventilation)： 通风
- AC (Air Conditioning): 空调/空气调节
HVAC 系统对于营造**室内空 气质量（IAQ） **至关重要，其中包括空气交换、温度和湿度控制。通常，HVAC 系统被广泛应用于学校、商业建筑和办公室；然而，无尘室专用的 HVAC 系统在设计、设备、可靠性以及系统规模方面的复杂性和标准要严格得多
无尘室 HVAC 与普通系统之间有什么区别？
在普通建筑物中，常规空气每立方英尺含有约 500,000-1,000,000 个颗粒物（0.5 微米或更大的颗粒）。而无尘室需要达到无尘室级别认证 （Cleanroom Classification） ，以根据规定的洁净度级别大幅限制粉尘量。无尘室 HVAC 系统与普通系统主要在以下 3 个方面有所不同：
1. 增加送风量（Air Supply），比普通系统高出数倍
普通建筑物每小时仅进行 2-10 次空气循環（Air Change Per Hour: ACH），但无尘室需要 20-60 ACH，对于要求最高洁净度的房间，甚至可以高达 600 ACH。这种大量的送风（Air Supply）在稀释、过滤和交换无尘室内的污染物以符合规定标准方面发挥着至关重要的作用
*ACH (Air Change Per Hour) 是指在一小时内，房间内的全部空气通过空气过滤系统进行循环的完整圈数。*
2. 使用比普通更高效率的过滤器
无尘室使用 高效过滤器 (HEPA Filter) ，其可以过滤尺寸小至 0.3 微米的颗粒物高达 99.97% 高效过滤器会安装在无尘室吊顶上，位于 HVAC 系统的末端，在空气进入无尘室之前进行过滤。过滤器的具体数值主要取决于无尘室的实际应用和规格（Spec）
3. 房间内的压力值 (Pressure Differential)
无尘室必须保持与外部不同的内部压力值，并且必须对数值进行检测，以防止压力发生变化导致粉尘和污染物进入房间或扩散到外部
- 正压无尘室 (Positive Pressure)：防止外部空气流入 – 应用于电子（Electronics）、半导体（Semiconductor）、制药（Pharma）行业
- 负压无尘室 (Negative Pressure)：将污染隔绝在内部 – 应用于危险物质（Hazard Products）
其中，正压无尘室必须在防止污染物和生物进入房间之间保持平衡（例如药液室、电子无尘室），而负压无尘室则必须防止污染物泄漏到外部（例如疾病控制室、新冠肺炎 COVID-19 防疫室）
无尘室 HVAC 系统中使用了哪些空气过滤器？
| 过滤器类型 | 过滤效率 | 适用的 ISO CLASS |
|---|---|---|
| 高效过滤器 (HEPA Filter) | 99.97% (0.3 微米) | ISO Class 5–8 |
| ULPA 过滤器 | 99.999% (0.3 微米) | ISO Class 1–4 |
HEPA 过滤器 (High Efficiency Particulate Air)
HEPA 过滤器即高效空气过滤器，可以捕捉尺寸小至 0.3 微米的尘埃颗粒达 99.97% HEPA 过滤器有 6 英寸和 12 英寸厚度，安装在 HVAC 系统的最终末端位置，然后将空气输送进洁净室。其可以配合高效送风口 高效送风口 (HEPA Box) 或风机过滤单元 风机过滤单元 (FFU) 系统使用。
ULPA 过滤器 (Ultra Low Particulate Air)
ULPA 过滤器是比 HEPA 质量更高的过滤器，可以过滤 0.3 微米级别的颗粒物达 99.999% 适用于需要最高洁净度的无尘室，例如在半导体和高级电子工业中使用的 ISO Class 1 和 Class 2 。
无尘室 HVAC 系统规划中必须计算的核心因素
无尘室 HVAC 系统的设计需要综合考虑多个方面的因素，以确保系统能够高效地维持 ISO 标准：
| 因素 | 需要考虑的细节 |
|---|---|
| 📏 洁净度规格 (ISO Classification) | 确定所需的 ACH 数量和过滤器效率。级别（Class）越低，需要的 ACH 越高，过滤器越好 |
| 🏗 无尘室布局 (Layout) | 房间的尺寸、高度和宽度直接影响所需的送风量以及风管设计 |
| 👷 室内工作人员数量 | 人体是粉尘和污染物的核心来源。必须计算出足够的送风量（Air Supply）以满足所有人 |
| ⚙️ 工具与设备 (Heat Gain) | 机器和设备会产生热量，必须将其纳入计算以维持室内的热平衡 |
| 💡 照明系统 (Lighting System) | 照明会影响室内的热量，从而影响制冷控制和 HVAC 系统的负荷 |
| 🔄 压力值 (Pressure Differential) | 正压或负压，取决于无尘室类型。必须在整个使用过程中进行检测并保持稳定 |
| 🌡️ 外部温度与湿度 | 外部气候直接影响制冷/制热（Cooling/Heating）系统的设计，尤其是在需要 100% 洁净空气的行业中 |
此外，HVAC 系统还可以根据需要进行附加设计，例如制热系统（用于寒冷气候）、除尘系统（Dust Remover，用于多尘区域）和 除湿机系统（Dehumidifier System, DHS） 以增强除湿效果，包括使用在维持温度和增强无尘室结构强度方面极具效率的 PIR 墙板/PIR 吊顶板（PIR Wall/PIR Ceiling Panel） 。
对比：无尘室 HVAC 系统 vs 普通 HVAC 系统
| 对比项 | 普通 HVAC (建筑/办公楼) | 无尘室 HVAC |
|---|---|---|
| Air Change Per Hour (ACH) | 2-10 ACH | 20–600 ACH |
| 过滤器效率 | 基础过滤器（大颗粒粉尘） | HEPA 99.97% / ULPA 99.999% |
| 压力控制 | 无特定规定 | 必须控制在确定的精确 ±Pascal 范围内 |
| 必须遵守的标准 | ASHRAE Standard | ISO 14644, GMP, IEST |
| 设计复杂性 | 中等 | 极高 – 需要计算多项因素 |
| 系统价格 | 低-中等 | 高 – 取决于所需的 ISO Class |
常见问题 (FAQ)
无尘室 HVAC 系统需要高得多的换气次数，即 20-600 ACH，而普通建筑仅为 2-10 ACH. 此外，它还采用 HEPA (99.97%) 或 ULPA (99.999%) 过滤器来清除小至 0.3 微米的微小颗粒，并且必须严格控制压力、温度和湿度值，以符合 ISO 无尘室级别标准（ISO Cleanroom Classification）
HEPA 过滤器可过滤 99.97% 的 0.3 微米颗粒，适用于 ISO Class 5-8 无尘室。而 ULPA 过滤器过滤效率高达 99.999%，适用于需要最高清洁度级别的半导体和高级电子工业中的 ISO Class 1-4 无尘室
这取决于具体的应用类型。电子、半导体和普通制药行业的无尘室通常使用正压（Positive Pressure），以防止外部空气和污染流入。而处理危险物质（Hazard Products）的房间则会使用负压（Negative Pressure），以将污染遏制在内部并防止其扩散到外部
需要考虑的核心因素包括房间的洁净度级别（ISO Class）、房间布局与面积大小、室内人员数量、发热设备（Heat Gain）、照明系统、所需的压力值（正压或负压）以及外部温湿度条件。所有这些都会直接影响 HVAC 系统的容量规模和规格配置（Spec）
总结
HVAC 系统作为控制粉尘颗粒、温度、湿度和压力值等空气环境的系统，对无尘室至关重要。它是根据规定的 ISO 14644 标准来界定无尘室级别的核心部分。这需要进行细致、精准的设计，并在建造阶段就进行质量检测，以确保空气循环系统（Air Flow）在整个使用寿命期间都能高效运行
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