隨著現代醫藥、芯片等領域科學技術的飛速發展，對實驗、生產等環境的要求相繼提高，不僅是對本區域內的實驗環境有要求，且不能對相鄰區域造成污染。而實驗環境除了對常規的溫度、濕度等有嚴格限制外，對室內潔凈度的控制尤為重要。本文采用不同壓差梯度對實驗室潔凈度的影響進行對比分析，進一步探討潔凈室內壓差控制的重要作用，分析出影響壓差的因素。

本工程中實驗室項目共六棟樓，二號樓為數字生命與智能醫學樓，本文選擇二號樓細胞實驗室為實驗房間。潔凈室已施工完成，通風、空調系統調試完畢，處于正常工作狀態，潔凈室內無實驗、生產設備及實驗工作人員。實驗室內新風采用組合式溶液機組處理后，通過送風管配備兩級過濾，由高效送風口送到潔凈室內，通風形式為：回風加部分新風，通風系統原理見圖1。

圖1 地下一層實驗室通風系統原理圖

此處指的壓差是建筑行業里潔凈室的壓差，為了保證工作環境的潔凈度，采用各種技術手段，達到潔凈度的要求，其中一種手段就是保證壓差。

工作環境一種是防止外界空氣進入工作區域，造成工作區域污染；另一種是防止工作區域空氣進入相鄰區域，造成相鄰區域污染。為了達到設計要求，通過技術手段，達到絕對壓力的差值，即產生了壓差。正的壓差是有效阻擋通過潔凈室各種縫隙的外來污染，負的靜壓差是阻止潔凈室內對正常環境有污染的空氣外溢的有效措施。本次實驗選取的房間設計潔凈度等級為7級，其潔凈度粒子濃度要求見表1[1]。

表1 潔凈室及潔凈區空氣潔凈度整數等級

本次實驗旨在測試壓差，選取某實驗室二號樓潔凈區內兩個相鄰的細胞實驗室（同一潔凈區域內）（見圖2）。實驗室面積均為11.2m2，通風形式相同，后期使用目的相同。兩個房間之間墻壁處于密封狀態，通過調節手動風量調節閥控制風量比例，使兩個房間的壓差成梯度變化，并檢測各狀態下的懸浮粒子濃度（以≥5μm粒徑為準），以此得出潔凈室潔凈度受靜壓差的影響程度。同時，將潔凈區內公共區域（走廊等）與外界空氣相通，無壓差狀態，保證選取的實驗房間門、窗外均為大氣環境，非潔凈環境。

圖2 實驗室現場情況

（1）將潔凈區域其他房間與外界空氣聯通，保證被測潔凈室外環境即為外界大氣環境。

（2）被測兩潔凈室內的溫度、相對濕度達到設計要求。

（3）被測潔凈室內墻、地、頂等均達到設計要求。

（4）潔凈空氣調節系統正常運行時間不少于2h后進行。

本次實驗選用TSI9310激光塵埃粒子計數器，此計數器可測粒徑范圍為：0.5~25μm；用壓差計檢測，實驗器材見圖3。對于潔凈區域，采樣點的布置應符合一定的要求（見表2）。

圖3 實驗器材

表2 采集點布置要求

采樣點的布置和數目根據潔凈室環境以及結構布局設定，采樣點的數目不得少于兩個。本次實驗選取房間面積為11.2m2，室內結構布局為正方形，采集點布置兩個，保證區域內空間合理，避免局部稀疏（見圖4）。采樣點距離地面1m高，水平布置，均勻采集，采樣量為每次3L/10min。

圖4 采樣點布置圖

2.5.1 采樣的注意事項

（1）在確認潔凈室送風系統以及設計壓差達到設計規定時，方可采樣。

（2）計數器的采樣管口朝向應正對氣流方向。

（3）為確保采樣準確，采樣點布置應避開回風口的位置。

（4）懸浮粒子濃度按照提前設定好的方案進行采樣。

（5）采樣人員不得多于兩人，應穿好潔凈服，減少采樣人員對潔凈環境的污染。

2.5.2 成果計算

A=（B1+B2）/N

式中：A—某一采樣點的平均塵埃粒子數；B1—某一采樣點的塵埃粒子數；N—某一點上的采樣次數。

C=（A1+A2）/L

式中：C—平均塵埃粒子數；A1—某一采樣點的平均塵埃粒子數；L—某一潔凈室內總采樣數。C為最終需要數值，本次實驗一個壓力梯度保持2h，采樣計算按2h計算。

根據表3可以看出，A房間相對壓力大于B房間時，A房間的含塵濃度小于B房間，且隨著壓差的改變，從正值逐漸變為負值，A房間的含塵濃度逐漸增大。而隨著B房間壓差從負值變為正值，B房間的含塵濃度逐漸減小。

表3 不同壓差下相鄰實驗室含塵濃度

引用某實驗室細胞實驗室為例做此實驗，通過實驗可以得出壓差是保證實驗室潔凈度的一個很重要的參數，實驗室的氣密性不能做到絕對的嚴密，空氣從氣壓相對較高的區域流入氣壓較低的區域，空氣中的污染粒子隨著空氣一起流動，隨即流入相對氣壓低的地方，造成氣壓相對低的地方污染粒子濃度升高。

實驗室門開啟是必然存在的，當門開啟及人員進出時，空氣隨人員的流動而流動，空氣內污染粒子隨之流動，造成潔凈區域污染。

為解決因空氣流動造成的污染，潔凈室的氣壓與周圍區域的氣壓保持一定的壓差非常重要。潔凈室是一個非常獨立的區域，當潔凈室內的空氣污染時，則需要一個正壓狀態，當潔凈區域和相鄰區域保持一個合理的正壓狀態時，會減少塵埃污染隨著氣流進入房間造成污染；當潔凈室內空氣存在一定的污染時，則需要一個負壓狀態，潔凈室區域在保持一定的負壓狀態時，會有效防止潔凈室內有害塵埃污染相鄰區域[2]。

影響潔凈室壓差的因素很多，涉及設計、施工、調試各個階段，本文只討論施工過程中的影響因素。

3.2.1 潔凈室的氣密性

潔凈室內的壓差控制性能、效果存在很大的影響。壓力梯度首先要建立在一個獨立的密閉空間基礎上。如果圍護墻、門、窗等氣密性差，則需要很大的多余風量才能彌補泄漏，如果余風量大，會對相鄰區域的氣壓造成影響，并且對相鄰區域的溫度、濕度控制均增加難度。

因此，潔凈室的結構施工首先要保證密閉性，特別是潔凈板的拼接、各管線穿墻的封堵、門窗的安裝縫隙處理等。建立一個保證設計要求的工作環境，是達到合理氣流方向的前提。

3.2.2 通風系統的嚴密性

通風系統管路泄漏會對壓差的控制精度造成影響，特別是各系統風管的泄漏。風管穿過潔凈室圍墻與流量測量之間發生泄漏，泄漏在潔凈房內，但流量檢測裝置檢測不到，從而造成測量裝置的誤差，此誤差直接導致控制系統的偏差。定風量系統中，此誤差為恒定的，如果在壓差波動的系統中，也會造成誤差的波動，誤差的波動很難精準的控制，也很難通過技術措施消除。在實驗室正常運行過程中，壓差的控制過程是影響壓差的重要因素。潔凈室的壓差控制可分為被動控制和主動控制兩種形式[3]。例如某實驗室項目兩種控制方式皆有，細胞實驗室、射頻實驗室為被動控制，動物房及病毒實驗室為主動控制。

（1）被動控制。被動控制室通過手動風量調節閥，調試階段通過手動調節，正壓為送風比回風多一定的風量，負壓為回風比送風多一定的風量。被動控制的局限性較大，對施工要求較主動控制要求高，對實驗室的密閉性、通風系統滿負荷狀態下的各閥門、過濾器等的工作狀態都要嚴格測試，達到設計要求并留有余量。

（2）主動控制。通過電動調節閥、壓力傳感器、流量傳感器以及自控系統，隨時檢測潔凈室內壓差變化情況，做到主動調節，還可以達到動態平衡余風量的效果，保證相鄰區域內的空氣質量。

潔凈室的施工過程控制對建設單位提出了較高的要求，施工質量將決定實驗室后期使用體驗。通過實驗驗證了壓差在潔凈室環境控制中的重要作用，分析了潔凈室壓差的影響因素，通過加強潔凈室氣密性及通風系統嚴密性等方式，確保實驗室達到了各項技術的要求。