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正负压控制环境中微小气流量测挑战与逆流风险探讨


在正压(如制药厂洁净生产区)与负压(如隔离病房、生物反应间)等关键空间中,维持气流稳定与单向导流,是防止污染扩散与阻绝交叉感染的核心防护机制。目前业界普遍依赖差压传感器作为监控依据,假设空气会随压力梯度稳定流动,并据以控制风门、门禁或警报系统。然而此种设计存在一项关键盲点:压差的存在并不代表空气确实在流动,更无法判读气流是否依正确方向导引。


实务上,即使两区间维持固定的压差,若因门开启、设备运转或外部紊流干扰,导致空气短暂停滞或逆流,传统系统也无从侦测。这些「不可视的风险」往往被忽略,却对洁净制程的污染防控或隔离病房的防疫效果构成潜在威胁。压差虽为必要条件,却非充分条件,单纯依赖其判断气流状态,已无法满足现今高敏感应用场域的安全需求。


为何差压感测器无法胜任单向气流监测任务?


1. 差压≠气流动能

压差是一种静态的压力梯度指标,无法直接说明空气是否持续以稳定速度流动。实务中常见压差值仍维持正常,但因通道阻塞、设备遮蔽或开门导致的瞬间气流停止或逆转,却无从侦测。


2. 差压无法辨识气流方向

当气流方向出现逆流(例如从污染区流入洁净区)时,压差值可能维持不变,却无法提示气流方向错误。这对于负压隔离病房或正压洁净室是一个高风险警讯。


3. 系统延迟与遮蔽风险

差压传感器在门开关频繁的场域常发生侦测延迟,无法即时反应流场的实际改变,也无法掌握空气是否停滞。


正压隔离应用

应用场域

应用目的

无尘室(Cleanrooms)

防止灰尘进入洁净制程区

保护性隔离病房(Protective Isolation Room)

保护免疫力低下病患免受外界感染

生物安全实验室洁净区(BSL Clean Areas)

防止高风险区污染较洁净区

制药/生技产业无菌制程区

维持无菌环境以防止产品污染

食品/饮料无菌生产区

避免微生物与粒子污染食品

光学/光学元件装配区

避免粒子损伤精密元件

机房与控制室

保护仪控设备不受污染



负压隔离应用

应用场域

应用目的

负压病房

防止感染扩散

半导体与精密制造产业FOUP/EFEM

保持气流单向,微粒控制

BSL-3/4 实验室

生物防护、空气完全隔离

负压隔离舱

运送与应变中之病患隔离

动物实验设施

动物流经区域需逐级负压,避免交叉污染



FDM06-L 微小风速传感器(正负压差压控制型)于正负压量测

正负压为洁净室设计中用以维持空间气流导向的重要量测,常配置于两相邻区域之间,以气压梯度推动气流自高洁净度区域单向流向低洁净度区域,防止悬浮粒子或污染物逆流。该气流型态多为横向、低速、稳定的单向流,风速常落于 0.2 至 0.4 m/s,对气流方向一致性与连续性提出严格要求。


此产品采用热质式双向量测架构,可针对此类低速导向性气流提供高解析度的即时侦测,并具备辨识气流方向转变的能力,有效补强差压侦测在瞬间逆流或气流中断情境下的盲区。其 ±(1% of mv + 0.05 m/s) 精度与稳定响应特性,适用于安装于洁净区出口、气锁间中段或缓冲室流道等关键节点,协助监控气流是否维持由洁净区流向外部,避免气流倒灌风险。

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FDM06-L 微小风速传感器(正负压差压控制型)设计特点

● 正反风速测量:可判别气流方向,能即时侦测气流反转状况,对于正、负压隔离控制等环境尤为关键。
● 极微小风速设计: 低至0 ... 2 m/s风速量测,超级微小风速也可量测的到
● 便于系统整合:可选择数位/类比输出,风速单位换算、风量计算,自定义Relay警报点。
● 设定便利:可直接本体操作或透过UI设定,方便使用
● 简易安装设计:可安装于墙面开口,感测探头以最小入侵方式对准气流通道,搭配简易导风件即可获得稳定量测讯号。


应用场域分析

案例一:负压隔离病房气流导向监控

在医疗机构中,负压隔离病房设计目的为防止病原体外逸,其关键条件为确保病房内空气仅向外排出、不得回流。原先仅依赖差压传感器维持负压条件,但实务上因病房门开启频繁,易导致瞬间气流回窜至走道区。

可使用 FDM06‑L(正负压差压控制型)进行量测,透过即时双向风速判读,在门开启瞬间如侦测到逆流,即触发排风加强与声光警报,实现主动式气流控制。

案例二:无尘走道交界气流量测

半导体厂房中,无尘走道串接不同洁净等级区域,需维持气流自洁净高区单向流入较低洁净区,以避免微粒回传污染。但因仅安装差压传感器,难以确保走道实际气流稳定存在。


可安装 FDM06-L (正负压差压控制型)于走道交界区设定低风速警戒值及方向判别,可即时监控「有无气流」「流向是否正确」。若风速消失或反向,系统即联动门禁或调整风量控制器,提升风场可控性。

FDM06 L(正负压差压控制型)与国际标准对应与实证验证

1. 国际规范对气流导向监控的要求

根据美国 CDC《Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities》、ASHRAE 170、ISO 14644、EU GMP Annex 1 等规范,于负压隔离室、制药厂无尘室与洁净走道设计中,明确提出以下要求:
● 空气应由清洁区域流向污染区域(单向气流)
● 空间间需保持足够压差
● 必要时应监测气流方向与流速变化
● 遇气流中断或反向须即时警示并介入控制

此产品具备符合以上规范要求的即时双向气流侦测功能,能作为压差系统的辅助证明,尤其在门开启或系统异常时提供实际气流行为数据。

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2. 来自实验室等级设备进行实流风洞校正

为确保 FDM06-L 微小风速传感器(正负压差压控制型),于极低流速环境下的量测精度与稳定性,其研发与测试阶段使用实验室等级设备进行实流风洞校正系统。该实验室配备符合 ISO17025 标准规范之气流测试通道,并导入音速喷嘴校准机制与低紊流导流结构设计,具备高度再现性与可追溯性。

在校正过程中,于风速范围 0.05 至 2.0 m/s 间进行多点实流比对,搭配高精度标准参考仪器,执行逐点补偿与非线性修正,以建构其全量程的对应曲线。此校正策略有效提升传感器的解析能力与动态反应品质,特别适用于洁净室、制药、半导体、层流操作台与气流隔离等测试。

透过上述风洞标准化程序,此产品在出厂前已具备准确、稳定、可重复的气流量测能力,为其在严格应用环境中提供坚实的技术基础。

FDM06-L 微小风速传感器(正负压差压控制型)提供在洁净区正负压监控设计中最缺乏的部分:气流的真实存在性与方向性证据。唯有掌握气流「是否在流」、「是否方向正确」,洁净控制才称得上合格与可信。

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                               感测器种类:热线式感测器
                               量程比:100:1
                               量测范围:±2 m/s
                               输出:4 ... 20 mA / 0 ... 10 V / Relay / RS-485
                               精度:±1%
                               防护等级:IP65
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