4. HVAC系统组成：空调机组（AHU）、高效过滤器（HEPA/ULPA）、送风/回风/排风系统

洁净室的洁净度与压差控制，本质上依赖于一套设计精良、施工规范且验证到位的HVAC系统。本章将深入解析HVAC系统的三大核心组成部分：作为“心脏”的空调机组（AHU）、作为“屏障”的高效过滤器（HEPA/ULPA），以及作为“循环脉络”的送风/回风/排风系统。理解这些组件的功能、配置与验证要点，是掌握洁净室环境控制的基础。

4.1 空调机组（AHU）—— 空气处理的核心

空调机组（Air Handling Unit, AHU）是HVAC系统的核心处理单元，负责对空气进行热湿处理（冷却、加热、除湿、加湿）和初级过滤。在洁净室应用中，AHU通常采用组合式结构，按功能段划分。

4.1.1 典型功能段组成

4.1.2 AHU控制逻辑

AHU的控制系统（DDC/PLC）通过调节冷热水阀、加湿阀、变频器及风阀执行器，维持送风参数的稳定。典型的控制回路包括：

• 送风温度控制： 通过调节表冷/加热盘管的阀门开度，维持送风温度设定值（如夏季12~14℃，冬季20~22℃）。
• 送风湿度控制： 通过调节加湿器启停或比例阀，维持送风相对湿度（如45%~65%）。
• 送风静压控制： 通过调节风机变频器频率，维持送风主管道静压恒定，以适应末端变风量（VAV）需求。
• 新风量控制： 通过调节新风阀与回风阀比例，保证最小新风量满足人员卫生与正压维持需求。

4.2 高效过滤器（HEPA/ULPA）—— 洁净度的最后屏障

高效过滤器是洁净室实现高洁净度等级（ISO 5级及以上）的关键设备。它安装在送风末端（天花板或侧墙），对经过AHU预处理和中效过滤的空气进行最终过滤，去除≥0.3μm（HEPA）或≥0.12μm（ULPA）的微粒。

4.2.1 HEPA与ULPA对比

4.2.2 高效过滤器安装形式

• 液槽密封： 采用果冻状密封胶（如聚氨酯凝胶）填充在过滤器边框与安装框架之间，形成柔性密封。适用于高等级洁净室，抗震性好，密封可靠。
• 干式密封： 采用橡胶或硅胶密封垫，通过压紧机构实现密封。成本较低，但长期使用后密封垫可能老化变形，导致泄漏风险增加。
• 送风口箱体： 高效过滤器通常安装在专用的送风口箱体内，箱体内部设有气流均流板，确保气流均匀通过过滤器表面。

4.3 送风/回风/排风系统—— 气流组织的脉络

送风、回风与排风系统共同构成了洁净室的气流循环网络。送风系统将经过AHU处理和HEPA过滤的洁净空气送入室内；回风系统将室内空气部分引回AHU循环利用；排风系统则将含有污染物或热湿负荷的空气直接排出室外。

4.3.1 系统分类与功能

4.3.2 气流组织模式

洁净室的气流组织模式直接影响污染物的扩散与排除效率。常见的模式包括：

• 单向流（层流）： 气流以均匀的截面速度（0.3~0.5 m/s）垂直或水平通过洁净室，像活塞一样将污染物推出。适用于ISO 5级及以上的高洁净度区域。
• 非单向流（乱流）： 气流通过高效送风口送入，与室内空气混合稀释，然后通过回风口排出。适用于ISO 6~8级区域。
• 混合流： 在关键工艺点采用局部单向流（如FFU），其他区域采用非单向流。

4.4 系统验证要点总结

在洁净室HVAC系统的验证过程中，以下关键测试项目必须覆盖：

1. AHU性能验证： 确认各功能段运行正常，送风参数（温度、湿度、风量、静压）满足设计规格。
2. 高效过滤器完整性测试（PAO检漏）： 对每一台HEPA/ULPA进行上游发尘、下游扫描，确认无泄漏。
3. 风量平衡与换气次数验证： 测量每个送风口的风量，计算总送风量与房间体积的比值，确认换气次数符合设计标准。
4. 压差梯度验证： 在静态与动态条件下，测量相邻房间之间的压差，确认压差方向与数值符合设计要求（通常≥5 Pa，高要求≥10 Pa）。
5. 气流流型可视化测试： 使用发烟笔或烟雾发生器，观察气流方向与涡流情况，确认气流组织符合单向流或非单向流设计要求。