1 電子元器件凈化車間的負壓分析
1.1 凈化系統概述
該凈化空調系統用于滿足某幢生產大樓4 層和5 層凈化間的電子元器件生產工藝的要求，系統采用了并聯送回風的方式。由于凈化間必須滿足消防防火規范的要求，因此，在 4 層和 5 層送回風支路均裝設有電動防火閥。為了更好對系統總送風量進行控制，在送風總管裝設有送風壓力傳感器，并將壓力信號反饋給控制送風機轉速的變頻器，以調控風機轉速，實現送風總量調節。該系統設計參數為 4 層送風量 20500 m3/h，排風量 2250 m3/h；5層送風量 13500 m3/h，排風量 1900 m3/h。原理示意圖如圖 1 所示。
1.2 凈化系統故障現象
某天，據 5 層的用戶反應，在凈化間內突然集體感到頭暈、胸悶，且無法緊急推開安全門。相關人員立即進行了系統停機處理，用戶便能推開安全門，緊急撤離凈化間。當推開安全門時，能強烈感受到室外氣流流向凈化間。
1.3 凈化系統故障分析
根據事件發生時的現象分析可知，該事件為 5層凈化間內產生了負壓所致。
由圖 1，將該系統當作一個研究對象，從系統風量的平衡關系分析可知，5 層形成負壓的原因有 3 種情況：
1）4 層回風防火閥關閉
2）5 層送風防火閥關閉
3 ）新風濾網堵塞事后，經排查，發現 4 層回風防火閥關閉。打開4 層回風防火閥，重新啟動凈化空調機組，系統恢復到正常運行狀態。下面就4 層回風防火閥關閉引起 5 層產生負壓做出如下定性分析。
1.3.1 凈化系統正常運行時的風量平衡關系 （圖 1）
qin-1= qs1-1+ qs2-1 （1）
同時， qin-1= qout-1+ qx-1 （2）
而 qout-1= qh1-1+ qh2-1 （3）
所以， qs1-1+ qs2-1= qh1-1+ qh2-1+ qx-1 （4）
即，（qs1-1- qh1-1）+（qs2-1- qh2-1）＝ qx-1（5）
系統維持正壓是因為：4 層排風量 qp1-1= qs1-1- qh1-1＞ 0 維持正壓。
5 層排風量 qp2-1= qs2-1- qh2-1＞ 0 維持正壓。
可知， qp1-1+ qp2-1= qx-1 （6）
由上可知，系統正壓排風量 = 系統新風補風量。即系統的排出風量等于系統的新風補充風量。此時，凈化間與室外維持正壓差。1.3.2 4層回風防火閥關閉時的風量平衡關系（圖2)
此種情況下，假定系統各支路送風量與正常運行情況下的送風量相等，新風量不變
排風量：qp-2＝（qs1-2-0）+（qs2-2-qh2-2）（7）
顯然，此時的排風量遠遠大于正常情況下的排風量。此時，排風量 qp-2≥新風補風量 qx-2。因此，系統要達到平衡，則只有降低排風量，即增大5 層回風量（qout_2=qh2-2）和增大新風補風量 qx-2。
當 qh2-2增大到>qs2-2時（即此時 qs2-2-qh2-2＜ 0），5層回風風量大于送風風量時，5 層凈化間則產生了負壓。因為，此時4層凈化間只有送風，沒有回風，即排風風量一直>0，故 4 層凈化間一直維持正壓，且正壓值較正常運行情況下有所增大。
1.3.3 從管路系統阻力變化分析4層回風防火閥關閉時5 層凈化間產生負壓的原因
△P01= P0?P1= S01× qx-22（8）
因 P0＝ 0，故 P1= -S01× qx-22（9）
△P21= P2?P1= S21× qh2-2（10）
綜合公式 1-8~1-10，即得：P2= - S01× qx-22+ S21× qh2-22（11）
P2= △ P21- △ P01（12）
式中：△ P01為室外與混合點 1 處的壓差；△ P21為室內回風口 2 處與混合點 1 處的壓差；P0、P1、P2分別為相應點處的壓力；S01為0點到1點管段的阻抗；S21為 2 點到 1 點管段的阻抗。
由式（1-12）可知，當系統正常運行時（P2為正），此時△ P21＞△ P01；當系統非正常運行時（如，4 層回風閥關閉時，P2為負），此時△P21＜△ P01。由式（1-11）分析，我們可認為系統正常與非正常運行時，其阻抗基本不變。而造成因 4 層回風閥關閉，5 層為負壓（P2為負）的原因是因為新風風量增大，而系統回風風量較正常有所減少造成。
同理，5 層送風防火閥關閉，新風濾網堵塞形成負壓的原因也可同上分析之。
2 解決措施
將回風防火閥與凈化空調主機聯動，回風防火閥關閉時，凈化空調主機自動關閉。同時，為確保系統更加安全。分別在 4 層、5 層凈化間內安裝壓差開關及報警器，當壓差開關所測壓差達到設定報警值時，聯動報警器報警，以使得凈化間內人員及時做出按動急停按鈕，停止凈化空調主機。經改造后，系統安全可靠運行。
3 結語
從上述個案情況，我們可以知道，凈化空調系統由于管路系統中某一閥件的故障，可能會造成部分凈化區域產生負壓，而對于相對密閉的凈化區域而言，這種負壓不僅會對凈化區域的產品造成嚴重不良后果，甚至還會威脅到凈化區域人員生命安全。由本個案推而廣之，當一套凈化空調主機同時滿足物理隔斷的不同的凈化區域使用時，設計師在設計時一定要考慮到送、回風支路上的閥門關閉時，對相應的凈化區域產生的負壓影響
