凈化車間空氣潔凈原理

凈化車間氣流組織是指在房間內(nèi)合理地布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，使得經(jīng)過凈化和熱濕處理的空氣由送風(fēng)口送入室內(nèi)后，在擴(kuò)散與混合的過程中，均勻地消除室內(nèi)余熱和余濕，從而使工作區(qū)形成比較均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，以滿足生產(chǎn)工藝和人體舒適的要求。同時由回風(fēng)口抽走空調(diào)區(qū)內(nèi)空氣，將大部分回風(fēng)返回到空氣處理機(jī)組(AHU)，少部分排至室外。

凈化車間氣流組織原則：要求送入潔凈房間的潔凈氣流擴(kuò)散速度快、氣流分布均勻，以盡快稀釋室內(nèi)含有污染源所散發(fā)的污染物質(zhì)的空氣，維持生產(chǎn)環(huán)境所要求的潔凈度；使散發(fā)到凈化車間的污染物質(zhì)能迅速排出室外，盡量避免或減少氣流渦流和死角，縮短污染物質(zhì)在室內(nèi)的滯留時間，降低污染物質(zhì)與產(chǎn)品的接觸幾率；滿足凈化車間室內(nèi)溫度、濕度等空調(diào)送風(fēng)要求和人的舒適要求。

凈化車間按氣流組織類型包括：單向流凈化車間、非單向流凈化車間(亂流凈化車間)、輻(矢)流凈化車間、混合流(局部單向流)凈化車間。

1.單向流凈化車間

單向流氣流的凈化原理是活塞和擠壓原理，把灰塵從一端向另一端擠壓出去，用潔凈氣流置換污染氣流，包括垂直單向流和水平單向流。垂直單向流是氣流以一定的速度(0.25~0.5m/s)從頂棚流向地坪的氣流流型。這種氣流能創(chuàng)造100級、10 級、1級或更高潔凈級別。但其初投資很高、運(yùn)行費(fèi)很高，工程中盡量將其面積壓縮到較小，用到須用的部位。水平單向流是氣流以一定的速度(0.3~0.5m/s)從一面墻流向?qū)γ鎵Φ臍饬髁餍?。該氣流可?chuàng)造100 級的凈化級別，其初投資和運(yùn)行費(fèi)低于垂直單向流流型。

垂直單向流凈化車間包括垂直單向流滿布過濾器+格柵回風(fēng)、垂直單向流滿布孔板+格柵回風(fēng)、垂直單向流滿布阻尼層+格柵回風(fēng)、垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+過濾器送風(fēng)、垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+孔板送風(fēng)、垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+阻尼層送風(fēng)、垂直單向流+周邊壓出式回風(fēng)+滿布過濾器送風(fēng)、無氣幕局部垂直單向流、有圍擋壁的局部垂直單向流。水平單向流凈化車間包括水平單向流直回式、水平單向流隧道式、全側(cè)墻回風(fēng)式/全地面回風(fēng)式/側(cè)墻和地板組合回風(fēng)式、水平單向流一側(cè)回式、水平單向流雙側(cè)回式、水平單向流上回風(fēng)式、水平單向流對送式。

單向流凈化車間的性能特性指標(biāo)包括：流線平行度，即流線平行的作用是保證塵源散發(fā)的塵粒不作垂直于流向的傳播，如果流線是漸變流的曲線，那么其和工作區(qū)下限平面的交點以及和下限平面之上1.05m處的平面的交點之間的連線，與水平方向的傾角應(yīng)大于65°；亂流度(速度不均勻度)，即速度場的集中或離散程度，速度場均勻?qū)τ趩蜗蛄鲀艋囬g是極其重要的，不均勻的速度場會增加速度的脈動性，促進(jìn)流線間質(zhì)點的摻混；下限風(fēng)速，即保證凈化車間能控制各種污染的較小風(fēng)速，下限風(fēng)速是指保證凈化車間能控制以下四種污染的較小風(fēng)速：當(dāng)污染氣流多方位散布時，送風(fēng)氣流要能有效控制污染的范圍。不僅要控制上升高度，還要控制橫向擴(kuò)散距離；當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流同向時，送風(fēng)氣流能有效地控制污染氣流到達(dá)下游的擴(kuò)散范圍；當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流逆向時，送風(fēng)氣流應(yīng)能將污染氣流抑制在必要的距離之內(nèi)；在全室被污染的情況下，要能以合適的時間迅速使室內(nèi)空氣自凈。

2.非單向流凈化車間

非單向流的凈化原理是靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣，把室內(nèi)污染逐漸排出，達(dá)到平衡，即稀釋原理。具體來講，就是利用干凈氣流的混合稀釋作用，把室內(nèi)含塵濃度很高的空氣稀釋，使室內(nèi)污染源所產(chǎn)生的污染物質(zhì)均勻擴(kuò)散并及時排出室外，降低室內(nèi)空氣的含塵濃度，使室內(nèi)的潔凈度達(dá)到要求。非單向流凈化車間的氣流流型又可分為頂送下回、頂送下側(cè)回、頂送頂回等。

一般形式為高效過濾器送風(fēng)口頂部送風(fēng)；回風(fēng)的形式有下部回風(fēng)、側(cè)下部回風(fēng)和頂部回風(fēng)等。依不同送風(fēng)換氣次數(shù)，實現(xiàn)不同的凈化級別，其初投資和運(yùn)行費(fèi)用也不同。非單向流凈化車間的特性指標(biāo)包括：換氣次數(shù)，與舒適性空調(diào)相同；氣流組織，即保證能均勻地送風(fēng)和回風(fēng)，充分發(fā)揮潔凈氣流的稀釋作用，要求單個風(fēng)口有足夠的擴(kuò)散作用，整個凈化車間室內(nèi)風(fēng)口布置均勻，數(shù)量盡可能多，要盡量減少渦流和氣流回旋；自凈時間，室內(nèi)從某污染狀態(tài)降低到某潔凈狀態(tài)所需要的時間，自凈時間越短越好。非單向流凈化車間自凈時間一般不超過30min。

3.輻(矢)流凈化車間

輻流凈化車間的氣流是以放射型的流線流出，流線之間沒有豎向交叉，可用相對少量的送風(fēng)獲得較高級別的潔凈度。輻流凈化車間應(yīng)屬于非單向流，但又有比較接近于單向流的效果，而又遠(yuǎn)比單向流在構(gòu)造上簡單。中凈環(huán)球凈化可提供凈化車間車間、潔凈廠房的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

輻流凈化車間空態(tài)時流線不交叉，流線間橫向擴(kuò)散比較弱，在下風(fēng)向上角有非常弱的反向氣流，污染在室內(nèi)的滯留時間短于非單向流凈化車間的自凈時間；靜態(tài)時，在障礙物的下風(fēng)側(cè)或兩側(cè)出現(xiàn)渦流區(qū)，因此在輻流凈化車間中應(yīng)盡可能避免在流線方向上的障礙。輻流潔凈室的氣流分布不如單向流凈化車間的氣流分布均勻，風(fēng)口和過濾器均比常規(guī)風(fēng)口和過濾器復(fù)雜一些，并且在非空態(tài)時容易產(chǎn)生渦流區(qū)。

4.混合流凈化車間

混合流凈化車間的氣流是將垂直單向流和非單向流兩種氣流組合在一起構(gòu)成的氣流流型。這種氣流的特點是將垂直單向流面積壓縮到較小，用大面積非單向流替代大面積單向流，以節(jié)省初投資和運(yùn)行費(fèi)用。

5.凈化車間壓差控制

凈化車間壓差控制的目的在于保證凈化車間在正常工作或空氣平衡暫時受到破壞時，氣流能從空氣潔凈度高的區(qū)域流向空氣潔凈度低的區(qū)域，使凈化車間的潔凈度不會受到污染空氣的干擾，因此凈化車間須保持一定的壓差。影響凈化車間壓差的波動因素通常包括室外風(fēng)壓、風(fēng)速的變化；HVAC系統(tǒng)阻力的變化；風(fēng)管的泄漏及凈化車間圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性變化等。

凈化車間壓差值的選擇應(yīng)適當(dāng)，選擇過小，凈化車間壓差易被破壞，潔凈度受到干擾；選擇過大，HVAC系統(tǒng)新風(fēng)量增大，負(fù)荷增加，過濾器壽命縮短。因此，凈化車間壓差值大小應(yīng)合理確定(對一般凈化車間為正壓，生物學(xué)安全凈化車間為負(fù)壓)。凈化車間壓差是由送入新風(fēng)量的大小來保持的，即：壓差建立的基本原理是送風(fēng)量大于回風(fēng)量、排風(fēng)量、漏風(fēng)量之和，其中漏風(fēng)量大小取決于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封程度，如門縫、窗縫、壁板拼縫、各種管線接口等，這些將影響到漏風(fēng)量的大小，使室內(nèi)壓差很難維持或不穩(wěn)定。無論是全新風(fēng)空氣系統(tǒng)，還是循環(huán)空氣系統(tǒng)，通過凈化車間的送入風(fēng)量與排風(fēng)量和壓差風(fēng)量(余風(fēng)量)之間達(dá)到平衡便建立了壓差。

凈化車間壓差控制方法基于壓差建立的原理，對其影響因素進(jìn)行有效控制或調(diào)節(jié)，以便保持凈化車間壓差的穩(wěn)定。凈化車間壓差控制方法分為人為干預(yù)調(diào)節(jié)和自動化控制。

1.人為干預(yù)調(diào)節(jié)凈化車間壓差方法

(1)定期檢查并維護(hù)潔凈廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性，盡量減少漏風(fēng)量；定期清洗或更換過濾器，保證系統(tǒng)正常阻力。

(2)回風(fēng)口控制：是簡單而又行之有效的方法，通過調(diào)節(jié)回風(fēng)口上的百葉格柵或空氣阻尼層改變其阻力來調(diào)整回風(fēng)量，達(dá)到壓差控制的目的。因百葉的調(diào)量不大，還會改變氣流方向，所以這種方法只能是粗調(diào)。

(3)余壓閥控制：在凈化車間內(nèi)有足夠剩余風(fēng)量時，可調(diào)節(jié)余壓閥上的平衡壓塊，改變其開度，實現(xiàn)壓差控制。

(4)調(diào)節(jié)回風(fēng)閥或排風(fēng)閥。

(5)調(diào)節(jié)新風(fēng)閥或送風(fēng)閥。

2.自動化控制凈化車間壓差方法

(1)傳感器控制：通過相應(yīng)傳感器檢測室內(nèi)壓差或送、排風(fēng)管路壓力或風(fēng)流量，然后調(diào)整送風(fēng)量或排風(fēng)量，可以通過管路上的電動閥門或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(變頻器控制風(fēng)機(jī))來實現(xiàn)，這是一種較精確的自動控制，目前較多采用。

(2)電腦控制系統(tǒng)：包括直接數(shù)字控制系統(tǒng)和集散型控制系統(tǒng)，它們以微處理器為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了自動化監(jiān)控，可以在滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及各項指標(biāo)的同時，更好地保證工藝要求，大限度地實現(xiàn)節(jié)能控制。微機(jī)控制系統(tǒng)是將系統(tǒng)中的傳感器或變送器的輸出信號直接輸入到電腦中，由電腦處理后直接驅(qū)動執(zhí)行器(電動密閉閥等)動作，實現(xiàn)凈化車間壓差、溫濕度、潔凈度等指標(biāo)的檢測、控制及管理。

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