1、汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的空氣潔凈標準及要求
空氣潔凈度通常是指環(huán)境中空氣含塵微粒量多少的程度。在單位計量體積下，含塵濃度高則潔凈度低、含塵濃度低則潔凈度高?？諝鉂崈舳鹊母叩褪怯每諝鉂崈舳燃墑e來區(qū)分的，而這種級別又是用操作時間內(nèi)空氣的計數(shù)含塵濃度來區(qū)分，也就是把某一個含塵濃度范圍作為某一個空氣潔凈度級別。參考GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，潔凈室按潔凈度級別劃分為1級、2級、3級、4級、5級、6級、7級、8級、9級，其中9級為級別。
根據(jù)涂裝涂料試驗驗證表明：較小的顆粒（1.0μm≤粒徑＜5.0μm）對于漆面質(zhì)量影響較小，但是同樣需要避免較小的粉塵過多，因為較多的顆粒在一定條件下能夠積聚形成大顆粒，所以對單位體積空氣內(nèi)的小體積顆粒數(shù)控制標準要求是＜50 000個/（2.83 L）。5 μm≤粒徑＜10 μm的顆粒積聚成大顆粒的風險更為顯著，所以控制標準：良好區(qū)間是＜10個/（2.83 L）L，合格區(qū)間是＜100個/（2.83 L）。粒徑≥10μm的顆粒造成的污染漆面是目視可見缺陷，所以控制標準要求是＜1個/（2.83 L）。因此，在汽車涂裝生產(chǎn)線廠房環(huán)境中，需嚴格管控的微塵種類為3類：1μm≤粒徑＜5 μm，5 μm≤粒徑＜10 μm，10μm≤粒徑。并以此定義汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的空氣潔凈標準及要求（見表2），而且廠房內(nèi)的空氣懸浮粒子濃度是受控的，確保潔凈度可控。
參考GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，涂裝潔凈廠房空氣的潔凈度要求屬于空氣潔凈度8級，汽車涂裝生產(chǎn)線廠房內(nèi)空氣的顆粒濃度可以使用激光粒子計數(shù)器進行測量。該儀器的采樣泵以2.83 L/min的速度吸入采樣空氣，同時對樣本空氣進行顆粒含量的測量。其測試流量為2.83 L/min)，測試通道有6個，分別為0.3 μm、0.5 μm、1.0 μm、2.0 μm、5.0 μm、10.0 μm，可以分別測量各粒徑范圍的顆粒的濃度。根據(jù)測量結(jié)果，對照控制標準及要求，可以有效評價車間空氣潔凈度是否達標。
為了保證測量結(jié)果的可靠性，一般要求測量點在距離地坪高0.8 m的水平面內(nèi)，測量點的分布要求覆蓋車間主要工藝設(shè)備區(qū)域，尤其是車身物流路徑區(qū)域，建議每個工藝層至少監(jiān)控9個測量點，間距以20 m以上為宜。每個測量點測量3次，取其算術(shù)平均值，評價各測量點是否滿足汽車涂裝生產(chǎn)線廠房空氣潔凈度的控制要求?？梢栽谲囬g工藝設(shè)備平面圖上設(shè)置標注測量點，1周1次，從而有效評價車間空氣潔凈度。
2、汽車涂裝生產(chǎn)線廠房送風潔凈度規(guī)劃
由于涂裝車間具備良好的封閉性，車間內(nèi)的空氣交換主要通過廠房送風系統(tǒng)，因此廠房內(nèi)空氣潔凈度的水平主要由廠房送風系統(tǒng)決定。而汽車涂裝生產(chǎn)線廠房送風都是經(jīng)過送風空調(diào)處理過后再送到廠房內(nèi)部的。故為了確?？照{(diào)送風的潔凈度，需要對送風空調(diào)系統(tǒng)的功能段布置及配置做好規(guī)劃設(shè)計。
汽車涂裝生產(chǎn)線廠房送風空調(diào)的溫濕度控制要求不同于工藝送風空調(diào)的恒溫恒濕，它一般要求恒溫控制，濕度范圍控制。這樣既保證了車間內(nèi)部環(huán)境溫度，也通過控制濕度的范圍來提高車間內(nèi)部的清潔度，并且有效降低能源消耗。根據(jù)功能需求，廠房送風空調(diào)一般設(shè)置為以下8個功能段：G3過濾段、燃燒器段、F5過濾段、冷盤管段、熱盤管段、風機段、F7過濾段、消音器段。加濕段的設(shè)置依據(jù)各地氣候條件進行增減（相對濕度控制范圍40%~70%）。
各個功能段的作用為：燃燒器段主要是采用天然氣直燃的方式給空氣加熱，提高送風溫度，主要用于冬季，采用天然氣直燃的加熱方式相對于蒸氣加熱更節(jié)能。冷熱盤管段的作用主要是在夏季改變空氣的溫濕度，當需要降低空氣溫度并改變濕度時，通常先冷盤管降溫后再熱盤管升溫調(diào)節(jié)。風機段主要是安裝送風風機及電機，將已處理過的空氣送入待用區(qū)域。消音段主要是，降低送風噪音，確保車間內(nèi)部噪音低于85 dB的法規(guī)要求。
3、個過濾段的最末一級設(shè)置的過濾器等級決定了送風空調(diào)送出去的空氣的凈化程度。而上級各級過濾器起保護作用，它們保護下風段過濾器以延長其使用壽命，同時保護空調(diào)其他功能段的正常工作。在空調(diào)設(shè)計規(guī)劃中，應該首先根據(jù)汽車涂裝生產(chǎn)線廠房潔凈度的要求確定最末一級過濾器的等級，然后選擇起保護作用的過濾器。
汽車涂裝生產(chǎn)線廠房送風空調(diào)的3道過濾器規(guī)劃設(shè)計的目的是：G3過濾段設(shè)置在燃燒器段前，主要是為了起到提高燃燒器段的潔凈度，避免燃燒頭的堵塞。F5過濾段設(shè)置在冷熱盤管及風機段前，主要是利用F5過濾效果確保后續(xù)功能段的清潔，避免因為污染而增加清潔維護的難度。F7過濾段設(shè)置在風機段后，主要考慮前面幾個工藝段在做維護的過程存在外來污染風險，F(xiàn)7過濾能起到最后屏障作用，保障送往汽車涂裝生產(chǎn)線廠房內(nèi)部的空氣潔凈度。
4、廠房送風空調(diào)過濾等級的設(shè)置
涂裝潔凈廠房空氣的顆粒濃度要求屬于空氣潔凈度8級，要求空氣中粒徑≥10 μm的顆粒數(shù)為0，5 μm≤粒徑＜10 μm 的顆粒數(shù)為100以下。所以空氣經(jīng)過送風空調(diào)處理后需要捕捉空氣里所有粒徑≥5 μm的顆粒。對比過濾器等級標準可知，廠房送風空調(diào)的最末一道過濾等級應該為F7(所有粒徑≥5 μm的顆粒捕捉效率約為99%)。
而前面兩道預過濾的過濾等級配置，主要考慮其顆粒捕捉效率，既能有效防護相應功能段的清潔度，又能延長F7過濾器的使用壽命。所以依據(jù)隔級配置保護的原則分別別配置了G3和F5的過濾器。由于其他工藝空調(diào)的送風也會溢流到廠房內(nèi)，所以其他工藝送風的最末一道過濾器的過濾等級應該不得低于F7。
不過，選擇過濾器還要全面考慮潔凈室的特性、過濾器特性和凈化系統(tǒng)特性。要保證送風潔凈度，僅有合格的過濾器是不夠的，要保證運輸、安裝過程中不損壞過濾器及安裝的正確，還要做好過濾器使用過程的中的壓差監(jiān)控。
5、涂裝潔凈廠房微正壓控制
參考GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》要求：潔凈區(qū)與室外的壓差應該不低于10 Pa。試驗研究的結(jié)果表明，潔凈室內(nèi)正壓值受室外風速的影響，如果要保證室內(nèi)的清潔度，室內(nèi)正壓值必須高于室外風速產(chǎn)生的風壓力。當室外風速大于3 m/s時，產(chǎn)生的風壓力接近5 Pa，若潔凈室內(nèi)正壓值為5 Pa時，室外的污染空氣就有可能滲漏到室內(nèi)。但根據(jù)現(xiàn)行國家標準《采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB 50019編制組提供的全國氣象資料統(tǒng)計，全國203個城市中有74個城市的冬夏平均風速大于3 m/s，占總數(shù)的36.4％。這樣如果潔凈室與室外相鄰時，其最小的正壓值應該大于5 Pa。因此，規(guī)定潔凈室與室外的最小壓差為10 Pa。
為了防止汽車涂裝生產(chǎn)線廠房內(nèi)的空氣潔凈度受到外界空氣的污染，所以應該確保廠房對室外呈微正壓狀態(tài)，控制標準為汽車涂裝生產(chǎn)線廠房與室外的最小壓差為10 Pa，該壓差為壓差。
由于廠房內(nèi)部相對于室外的壓差是由于廠房內(nèi)的送風量大于排風量而產(chǎn)生的，所以要想控制好汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的微正壓狀態(tài)。需要控制送排風量的相對狀態(tài)。要想達到該微正壓控制要求，在規(guī)劃設(shè)計時，首先是根據(jù)壓差要求，選定廠房內(nèi)換氣次數(shù)的標準。參考行業(yè)設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的密封效果，汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的換氣次數(shù)要求為≥1.2次/h。而這個換氣次數(shù)，是用來核算廠房送風空調(diào)送風量需求的主要依據(jù)。
由于廠房內(nèi)相對于室外的壓差取決于廠房的送風量與排風量之差，因此若要使廠房相對室外的壓差保持穩(wěn)定狀態(tài)，首先應該令送風與排風量保持一定。實現(xiàn)此要求的具體做法較多，如在總送風管上安裝微差壓傳感器，當風量發(fā)生變化時，即可通過變頻器改變送風風機轉(zhuǎn)速，從而使總送風量保持不變；同樣，在總排風管上也可安裝微差壓傳感器，當風量發(fā)生變化時，即可通過變頻器改變排風風機轉(zhuǎn)速，使總排風量保持不變。以此達到送排風量差的穩(wěn)定。
在一定的壓差要求下，廠房的換氣次數(shù)與廠房的密封性有關(guān)，廠房的密封性效果越好廠房的換氣次數(shù)要求越少。而且由于密封性效果好，廠房微正壓受到外界的干擾低，穩(wěn)定性也高。
此外，由于廠房內(nèi)的新風都是由室外新風通過送風空調(diào)處理后送進車間的，所以換風次數(shù)的增多會使得送風空調(diào)的送風量增大，從而導致能耗增大，不利于車間節(jié)能的要求。
因此規(guī)劃設(shè)計具有良好密封性的汽車涂裝生產(chǎn)線廠房，對保障汽車涂裝生產(chǎn)線廠房的微正壓狀態(tài)及潔凈度控制很有必要。由上述的分析可以知道，影響廠房密封性較大的風險點有3個，分別是本車間與焊裝車間相連接的通道開口、本車間與總裝車間相連接的通道開口、車間物料進入的物流門。
所謂的風壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風的壓力。根據(jù)伯努利方程得出的風-壓關(guān)系，風的動壓：p=0.5ρv²：
(1)其中 p 為風壓，kN/m²， ρ 為空氣密度，kg/m³， v 為風速，m/s。由于空氣密度 ρ 和重度 r 的關(guān)系為 r = ρg , 因此有 ρ = r / g 。在式(1)中使用這一關(guān)系，得到p=0.5 rv ²/ g
(2)此式為標準風壓公式。在標準狀態(tài)下(氣壓為101.325 kPa., 溫度為15 ℃), 空氣重度 r =0.012 25 kN/m³。緯度為45°處的重力加速度 g =9.8[m/s²], 我們得到 p = v ²/1 600。所以要想得到潔凈廠房對室外的壓差為10 Pa，如果對室外有開口的地方，平均溢流風速為4 m/s。
這3個風險點總開口面積約為30 m²，如果不能有效控制，將會導致432 000 m³/h的空氣泄露。因此在規(guī)劃階段要重點考慮如何優(yōu)化這幾個風險點。
與總裝及焊裝的通道開口，可以采取安裝快速卷簾門的方式來減少空氣溢流量，當車身或滑撬通過時打開，通過后快速關(guān)閉。車間物料進入的物流門，設(shè)置雙道卷簾門，物料進入時采用一個開啟另一個關(guān)閉防止外界顆粒的進入，而且在最外側(cè)的卷門內(nèi)安裝風幕，有效防止外界污染。
人員進入車間的通道，可以設(shè)置風淋室室或雙道帶閉門器的門。其他門正常運行的時候都是常閉狀態(tài)，嚴禁無故開啟。
以上措施的實施，大大減少了廠房空氣泄漏量，降低廠房換風次數(shù)的需求，降低了車間運行費用，也為廠房實現(xiàn)微正壓穩(wěn)定狀態(tài)提供了保障。
廠房風平衡調(diào)試完成后，定期檢查現(xiàn)場的壓差裝置及顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控廠房微正壓狀態(tài)。隨時了解現(xiàn)場發(fā)生的狀況，并及時提醒操作人員注意壓差的穩(wěn)定保持。
汽車涂裝生產(chǎn)線廠房空氣潔凈度控制的規(guī)劃設(shè)計，需要從潔凈度標準的定義，到送風潔凈度的總體規(guī)劃，再到廠房的微正壓控制規(guī)劃3個方面著手去分析。并根據(jù)分析去落實各項要求，為汽車涂裝生產(chǎn)線廠房內(nèi)空氣潔凈度達標提供有力的支撐。汽車涂裝生產(chǎn)線廠房空氣潔凈度的管理除了在規(guī)劃階段注重設(shè)計方案的科學合理性，還需要在車間投產(chǎn)運行期間做好相應的維護管理，比如定期良好的深度清潔，日常進廠物料的清潔控制，關(guān)鍵的是日常的維護清潔。上述方法總體的方向是減少外來污染，同時加快內(nèi)部污染的自凈速度。這樣可以有效改善汽車涂裝生產(chǎn)線廠房內(nèi)的空氣潔凈度，提升生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量水平，并逐步降低車間的運營費用。
