3. 压差控制基础：洁净室压差原理、正压/负压控制、压差梯度建立（GMP要求）

压差控制是洁净室HVAC系统的核心控制目标之一，其本质是通过控制送风、回风与排风之间的风量平衡，在相邻区域之间建立稳定的空气压力差，从而阻断污染物通过缝隙、门缝、传递窗等非密闭路径的横向扩散。GMP（药品生产质量管理规范）明确要求洁净区与非洁净区之间、不同等级洁净区之间的静压差应大于10 Pa，且必须安装压差指示装置。

3.1 压差形成的物理原理

洁净室压差遵循风量平衡方程：

Q_supply = Q_return + Q_exhaust + Q_leakage + ΔV

其中：

• Q_supply：送风量（m³/h）
• Q_return：回风量（m³/h）
• Q_exhaust：排风量（m³/h）
• Q_leakage：通过门缝、墙缝的渗漏风量（m³/h）
• ΔV：房间容积变化引起的缓冲量（通常稳态下为0）

当送风量大于回风与排风之和时，多余空气只能通过围护结构缝隙向外渗出，形成正压；反之，当排风量大于送风量时，外部空气被吸入，形成负压。压差与渗漏风量之间的关系近似满足孔口流量公式：

ΔP = (Q_leakage / (C_d × A))² × (ρ / 2)

其中 C_d 为流量系数（通常取0.6~0.7），A 为缝隙有效面积，ρ 为空气密度。该公式说明：压差与渗漏风量的平方成正比，因此调节风量是控制压差最直接的手段。

3.2 正压控制与负压控制

根据工艺需求与污染控制策略，洁净室可选择正压或负压两种模式：

正压控制的调试核心是余风量设定：根据房间体积、气密等级和目标压差，计算并设定送风量超出回排风量的差值。负压控制则需确保排风系统的可靠性，通常采用双风机或变频冗余设计。

3.3 压差梯度建立（GMP要求）

GMP（EU GMP Annex 1 / 中国GMP 2010版）要求洁净厂房必须建立从高洁净级别向低洁净级别、从洁净区向非洁净区递减的压差梯度。压差梯度的核心目的是确保气流方向始终从清洁区域流向污染风险较高的区域，防止污染物逆向扩散。

典型的压差梯度设计原则如下：

1. 单向递减： 从核心工艺区（A级/B级）→ 相邻低级别区（C级）→ 一般区（D级）→ 非洁净区（CNC），压差逐级降低，每级之间保持 ≥ 10 Pa 的压差。
2. 缓冲隔离： 在不同级别之间设置气闸间（Air Lock）、传递窗或缓冲间，气闸间通常保持中间压差（如B级对C级的气闸间保持B级侧正压、C级侧正压或负压取决于设计策略）。
3. 连锁逻辑： 压差梯度必须与门禁、报警系统联动。当压差低于设定阈值时，应触发声光报警，并自动调整送/回风阀开度。
4. 动态维持： 在开门状态下，压差梯度可能暂时消失，但需通过高速气流幕或增加换气次数在30秒内恢复。

3.4 压差控制的调试方法

压差调试通常分为静态调试和动态调试两个阶段：

3.4.1 静态调试（空态/建成态）

• 关闭所有门、传递窗、观察窗，确认围护结构气密性。
• 使用微压差计（量程0~100 Pa，精度±0.5 Pa）测量各房间相对于参照点（通常为室外或走廊）的静压。
• 通过调节送风支管上的手动风量调节阀或VAV箱的设定值，使各房间压差达到设计目标。
• 记录每个房间的送风量、回风量、排风量及压差读数，形成压差调试记录表。

3.4.2 动态调试（运行态）

• 模拟正常生产状态：开启所有工艺设备、人员进出、门开关动作。
• 观察压差波动范围：GMP要求动态压差波动不应超过设定值的±30%。
• 测试最不利工况：如同时开启多扇门、排风系统故障、过滤器堵塞等。
• 验证压差报警与联动逻辑：当压差低于下限时，是否自动增加送风量或减少排风量。

3.5 压差控制常见问题与对策