1 电子元器件净化车间的负压分析
1.1 净化系统概述
该净化空调系统用于满足某幢生产大楼4 层和5 层净化间的电子元器件生产工艺的要求，系统采用了并联送回风的方式。由于净化间必须满足消防防火规范的要求，因此，在 4 层和 5 层送回风支路均装设有电动防火阀。为了更好对系统总送风量进行控制，在送风总管装设有送风压力传感器，并将压力信号反馈给控制送风机转速的变频器，以调控风机转速，实现送风总量调节。该系统设计参数为 4 层送风量 20500 m3/h，排风量 2250 m3/h；5层送风量 13500 m3/h，排风量 1900 m3/h。原理示意图如图 1 所示。
1.2 净化系统故障现象
某天，据 5 层的用户反应，在净化间内突然集体感到头晕、胸闷，且无法紧急推开安全门。相关人员立即进行了系统停机处理，用户便能推开安全门，紧急撤离净化间。当推开安全门时，能强烈感受到室外气流流向净化间。
1.3 净化系统故障分析
根据事件发生时的现象分析可知，该事件为 5层净化间内产生了负压所致。
由图 1，将该系统当作一个研究对象，从系统风量的平衡关系分析可知，5 层形成负压的原因有 3 种情况：
1）4 层回风防火阀关闭
2）5 层送风防火阀关闭
3 ）新风滤网堵塞事后，经排查，发现 4 层回风防火阀关闭。打开4 层回风防火阀，重新启动净化空调机组，系统恢复到正常运行状态。下面就4 层回风防火阀关闭引起 5 层产生负压做出如下定性分析。
1.3.1 净化系统正常运行时的风量平衡关系 （图 1）
qin-1= qs1-1+ qs2-1 （1）
同时， 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）
系统维持正压是因为：4 层排风量 qp1-1= qs1-1- qh1-1＞ 0 维持正压。
5 层排风量 qp2-1= qs2-1- qh2-1＞ 0 维持正压。
可知， qp1-1+ qp2-1= qx-1 （6）
由上可知，系统正压排风量 = 系统新风补风量。即系统的排出风量等于系统的新风补充风量。此时，净化间与室外维持正压差。1.3.2 4层回风防火阀关闭时的风量平衡关系（图2)
此种情况下，假定系统各支路送风量与正常运行情况下的送风量相等，新风量不变
排风量：qp-2＝（qs1-2-0）+（qs2-2-qh2-2）（7）
显然，此时的排风量远远大于正常情况下的排风量。此时，排风量 qp-2≥新风补风量 qx-2。因此，系统要达到平衡，则只有降低排风量，即增大5 层回风量（qout_2=qh2-2）和增大新风补风量 qx-2。
当 qh2-2增大到>qs2-2时（即此时 qs2-2-qh2-2＜ 0），5层回风风量大于送风风量时，5 层净化间则产生了负压。因为，此时4层净化间只有送风，没有回风，即排风风量一直>0，故 4 层净化间一直维持正压，且正压值较正常运行情况下有所增大。
1.3.3 从管路系统阻力变化分析4层回风防火阀关闭时5 层净化间产生负压的原因
△P01= P0?P1= S01× qx-22（8）
因 P0＝ 0，故 P1= -S01× qx-22（9）
△P21= P2?P1= S21× qh2-2（10）
综合公式 1-8~1-10，即得：P2= - S01× qx-22+ S21× qh2-22（11）
P2= △ P21- △ P01（12）
式中：△ P01为室外与混合点 1 处的压差；△ P21为室内回风口 2 处与混合点 1 处的压差；P0、P1、P2分别为相应点处的压力；S01为0点到1点管段的阻抗；S21为 2 点到 1 点管段的阻抗。
由式（1-12）可知，当系统正常运行时（P2为正），此时△ P21＞△ P01；当系统非正常运行时（如，4 层回风阀关闭时，P2为负），此时△P21＜△ P01。由式（1-11）分析，我们可认为系统正常与非正常运行时，其阻抗基本不变。而造成因 4 层回风阀关闭，5 层为负压（P2为负）的原因是因为新风风量增大，而系统回风风量较正常有所减少造成。
同理，5 层送风防火阀关闭，新风滤网堵塞形成负压的原因也可同上分析之。
2 解决措施
将回风防火阀与净化空调主机联动，回风防火阀关闭时，净化空调主机自动关闭。同时，为确保系统更加安全。分别在 4 层、5 层净化间内安装压差开关及报警器，当压差开关所测压差达到设定报警值时，联动报警器报警，以使得净化间内人员及时做出按动急停按钮，停止净化空调主机。经改造后，系统安全可靠运行。
3 结语
从上述个案情况，我们可以知道，净化空调系统由于管路系统中某一阀件的故障，可能会造成部分净化区域产生负压，而对于相对密闭的净化区域而言，这种负压不仅会对净化区域的产品造成严重不良后果，甚至还会威胁到净化区域人员生命安全。由本个案推而广之，当一套净化空调主机同时满足物理隔断的不同的净化区域使用时，设计师在设计时一定要考虑到送、回风支路上的阀门关闭时，对相应的净化区域产生的负压影响
