空氣潔凈原理

4.1潔凈室氣流組織

合理的潔凈室氣流組織能使室內(nèi)空氣的流動符合設(shè)計要求，保證室內(nèi)空氣的溫度、濕度、流速及潔凈度等滿足工藝、人員的舒適度要求。單向流潔凈室非單向流潔凈室（亂流潔凈室）輻（矢）流潔凈室混合流（局部單向流）潔凈室潔凈室按氣流組織,分為特點：流向單一、速度均勻、沒有渦流的氣流整個潔凈室工作區(qū)（一般定義為距地0.7~1.5米的空間）的截面上通過的氣流為單向流的潔凈室特點：方向多變、速度不均、伴有渦流的氣流特點：風(fēng)口出流為輻射狀不交叉的氣流:……的縱斷面上通過的氣流為輻流:……橫斷面上……為非單向流:……既有非單向流，又有單向流，兩者獨立存在，互不干擾1、潔凈室分類1第一頁，共108頁。4.1潔凈室氣流組織

合理的潔凈室氣流組織能使室內(nèi)空氣的流動符合設(shè)計要求，保證室內(nèi)空氣的溫度、濕度、流速及潔凈度等滿足工藝、人員的舒適度要求?？照{(diào)形式氣流組織通風(fēng)量目的一般空調(diào)亂流度大較小形成均勻溫、濕度場和速度場凈化空調(diào)亂流度小較大控制潔凈度在允許范圍內(nèi)（1）潔凈室與一般空調(diào)氣流組織方式比較2、潔凈室的氣流組織原則2第二頁，共108頁。4.1潔凈室氣流組織2、潔凈室氣流組織原則1）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；2）使散發(fā)到潔凈室的污染物質(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)品的接觸機(jī)率；3）滿足潔凈室內(nèi)溫度、濕度等空調(diào)送風(fēng)要求和人的舒適要求。3第三頁，共108頁。4.2單向流潔凈室氣流組織

單向流潔凈室簡介：（1）名字的由來：過去稱“層流潔凈室或平行流潔凈室”；從美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS-209C(1987.10)開始正式被稱為單向流潔凈室（2）定義：氣流以均勻的截面速度，沿著平行流線以單一方向在全室截面上通過的潔凈室。（3）特點：在潔凈室內(nèi)，從送風(fēng)口到回風(fēng)口，氣流流經(jīng)途中的斷面基本上沒有什么變化。全室斷面上的流速比較均勻，在工作區(qū)內(nèi)流線單向平行，沒有渦流。4第四頁，共108頁。4.2單向流潔凈室氣流組織

4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)1、單向流潔凈室的基本原理：（1）基本原理：單向流潔凈室是靠送風(fēng)氣流“活塞”般的擠壓作用（推出作用）將室內(nèi)的污染空氣沿整個斷面排至室外，而不是靠摻混稀釋作用。又稱“活塞流”、“平推流”和“被擠壓的弱空氣射流”。送入的潔凈空氣——“活塞”；需潔凈的房間——“氣缸”5第五頁，共108頁。圖4-1單向流氣流組織示意圖圖4-1單向流氣流組織送風(fēng)靜壓箱作用：均壓6第六頁，共108頁。圖4-2垂直單向流潔凈室示意圖圖4-2垂直單向流潔凈室7第七頁，共108頁。圖4-3單向流潔凈室原理圖圖4-3單向流潔凈室原理圖8第八頁，共108頁。4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)（2）保證單向流潔凈室特性的重要先決條件：高潔凈度和快速自凈恢復(fù)能力先決條件：有兩個（3）實現(xiàn)“活塞流”的重要措施：——在頂棚或墻面滿布高效過濾器由于過濾器和頂棚有邊框，不可能百分之百地滿布過濾器過濾器的滿布情況——用“滿布比”表示1）來流的潔凈度；2）來流的活塞流情況9第九頁，共108頁。（4）滿布比1）定義式：2）規(guī)定：單向流潔凈室的滿布比一般情況下應(yīng)達(dá)到80%；《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50073-2001）規(guī)定：垂直單向流潔凈室滿布比不應(yīng)小于60%，水平單向流潔凈室不應(yīng)小于40%，否則就是局部單向流。4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)10第十頁，共108頁。（4）滿布比3）說明：①理想滿布比為100%時（連邊框都沒有），過濾器后房間內(nèi)含塵濃度只決定于過濾器送風(fēng)濃度。②實際情況滿布為一個比例時，此時就有渦流區(qū)，滿布比不同的單向流潔凈室，其含塵濃度是不同的。人員密度不同的單向流潔凈室含塵濃度也不同，所以要適當(dāng)控制單向流潔凈室的人員數(shù)量。

4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)11第十一頁，共108頁。3）說明：③高效過濾器布置在靜壓箱之外，靜壓箱的送風(fēng)面為阻漏層時，可以將阻漏層視為高效過濾器末端的延伸，阻漏層上通氣面積可以等同于過濾器面積看待此時滿布比的表達(dá)式變?yōu)?2第十二頁，共108頁。2、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（三個）（1）流線平行度；（2）亂流度（速度不均勻度）；（3）下限風(fēng)速（1）流線平行度1）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。2）潔凈區(qū)工作范圍：潔凈度級別是用工作區(qū)內(nèi)的含塵濃度表示的，潔凈區(qū)工作范圍的規(guī)定如圖所示。4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)13第十三頁，共108頁。中國、美國的工作區(qū)規(guī)定圖4-4工作區(qū)柱狀圖（注：凈層高不少于2.7m）14第十四頁，共108頁。2、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（三個）（1）流線平行度3）說明：若塵源散發(fā)塵粒的傳播范圍在允許范圍內(nèi)，則允許流線略有傾斜。但其傾斜角度應(yīng)保證所散發(fā)的塵粒不超過工作人員的工作范圍進(jìn)入到相鄰工作人員的工作范圍，而對相鄰區(qū)域環(huán)境造成影響。4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)15第十五頁，共108頁。舉例：一工作人員站在桌面高度為0.75米的工作臺邊進(jìn)行操作，該工作人員的操作范圍為1.0米，在距離地面1.8米（距離桌面的距離為1.8-0.75=1.05米）處有塵源散發(fā)塵粒，為保證該塵源散發(fā)的塵粒在降落到桌面時，仍未超出自己的工作范圍，而對相鄰區(qū)域的工作人員造成污染，求其流線與水平面的傾斜角度。圖4-5漸變流流線的傾角解：（1）當(dāng)塵粒流線為斜直線時，流線與水平面的傾斜角度應(yīng)大于arctg(1.05/0.5)=65o（2）當(dāng)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°。1.8-0.75=1.051.0/2=0.5arctg(1.05/0.5)=65o16第十六頁，共108頁。流線平行度與流線交角2、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（1）流線平行度4)結(jié)論：①單向流潔凈室要求流線之間既要平行，在0.5m距離內(nèi)，線間夾角最大不能過25°;②要求流線盡可能垂直于送風(fēng)面其傾斜角不能小于65°。

圖4-6流線交角17第十七頁，共108頁。2、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（三個）（2）亂流度（速度不均勻度）1）定義：速度場的集中或離散程度2）定義式：4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)Βμ——亂流度；

——各測點的速度；n——測點數(shù)；

——

平均速度。3）應(yīng)用及物理意義：——用于不同速度場的比較——亂流度越大，說明速度場越不均勻，速度的脈動性越大，流線間質(zhì)點的摻混越嚴(yán)重。

4）取值：單向流——不宜>0.2;實際中，<0.3即可（對應(yīng)自凈時間為1min,很短)18第十八頁，共108頁。（3）下限風(fēng)速1）定義：是指保證潔凈室能控制以下四種污染的最小風(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、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（三個）19第十九頁，共108頁。2）下限風(fēng)速建議值（表4-2）

潔凈室下限風(fēng)速（m/s）條件

垂直單向流0.12平時無人或很少有人進(jìn)出，無明顯熱源。0.3無明顯熱源。≯0.5有人，有明顯熱源。如0.5仍不行，則宜控制熱源尺寸和加以隔熱。水平單向流0.3平時無人或很少有人進(jìn)出。0.35一般情況≯0.5要求高或人員進(jìn)出頻繁的情況ISO14644-1標(biāo)準(zhǔn)對單向流潔凈室建議的平均風(fēng)速：ISO5級（100級）0.2～0.5m/s；高于ISO5級0.3～0.5m/s。20第二十頁，共108頁。2、單向流潔凈室性能的特性指標(biāo)（三個）（3）下限風(fēng)速3）說明：下限風(fēng)速是潔凈室應(yīng)經(jīng)常保持的最低風(fēng)速，過濾器阻力升高，風(fēng)速將下降。因此設(shè)計時要考慮這個因素確定初始風(fēng)速或風(fēng)量、風(fēng)速可調(diào)節(jié)。4.2.1單向流潔凈室的基本原理和特性指標(biāo)21第二十一頁，共108頁。4.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

根據(jù)潔凈室內(nèi)氣流的

流動方向，分為兩大類1、垂直單向流潔凈室氣流組織：9種1、垂直單向流氣流組織2、水平單向流氣流組織（1）垂直單向流滿布過濾器，格柵回風(fēng)（2）垂直單向流滿布孔板，格柵回風(fēng)；（3）垂直單向流滿布阻尼層，格柵回風(fēng)（4）垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)，過濾器送風(fēng)（5）垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)，孔板送風(fēng)（6）垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)，阻尼層送風(fēng)（7）垂直單向流，周邊壓出式回風(fēng)，滿布過濾器送風(fēng)；（8）無氣幕局部垂直單向流；（9）有圍擋壁的局部垂直單向流。第二十二頁，共108頁。4.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

1、垂直單向流潔凈室（1）垂直單向流滿布

過濾器，格柵回風(fēng)；23圖4-6垂直單向流滿布過濾器+格柵回風(fēng)特點：（1）可以獲得均勻向下的單向平行氣流，自凈能力強(qiáng)，能夠達(dá)到最高的潔凈度級別（2）工藝設(shè)備可以任意布置，可簡化人凈設(shè)備（3）頂棚結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價和維護(hù)費用高。第二十三頁，共108頁。4.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

（2）垂直單向流滿布孔板，格柵回風(fēng)；特點：24圖4-7垂直單向流滿布孔板，格柵回風(fēng)①為了降低潔凈室的造價，同時使氣流均勻和頂棚美觀，可以將高效過濾器布置在兩側(cè)，頂棚滿布孔板，起到使氣流均勻的作用。②但是側(cè)布高效過濾器不容易滿足風(fēng)量的要求，因此這種方式可以應(yīng)用于潔凈面積較小，風(fēng)量不大的潔凈室。第二十四頁，共108頁。4.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

（3）垂直單向流滿布阻尼層，格柵回風(fēng)，高效過濾器側(cè)布；特點：25圖4-8垂直單向流滿布阻尼層格柵回風(fēng)①側(cè)布高效過濾器面積不容易滿足風(fēng)量的要求，特別是不容易滿足大于80%額定風(fēng)量的要求②阻尼層的作用是要保證其下方為均勻的平行單向流，因此孔板的開孔率應(yīng)在60%以上。采用金屬孔板、或透氣性好的尼龍紗等，不可采用易含塵或本身易帶塵的材料，如一般無紡布等但由于材料阻力小，使其與高效過濾器之間不能緊密接觸，故在高效過濾器的內(nèi)表面上容易積塵。第二十五頁，共108頁。(4)垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+過濾器送風(fēng)特點：①垂直單向流潔凈室造價高另一個重要原因是使用了格柵地板，一般采用鑄鋁、塑料、鋼材等，材料價格比較高；且會產(chǎn)生視覺不舒適感（行走和放置物件，有不穩(wěn)感）。②全頂棚送風(fēng)兩側(cè)下回風(fēng)潔凈室是對地板回風(fēng)方式的改進(jìn)。國外有人稱其為“準(zhǔn)單向流潔凈室”。圖4-9垂直單向流雙側(cè)下回風(fēng)+過濾器送風(fēng)264.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

第二十六頁，共108頁。（5）垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+孔板送風(fēng)特點：——與典型的垂直單向流相比較，從頂棚和地面兩個方面降低了潔凈室的造價。

圖4-10垂直單向流雙側(cè)回風(fēng)+孔板送風(fēng)274.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

兩側(cè)下回風(fēng)高效過濾器側(cè)布第二十七頁，共108頁。（6）垂直單向流兩側(cè)下回風(fēng)+阻尼層送風(fēng)

這是為了降低潔凈室的造價，采取的另一種對滿布高效過濾器送風(fēng)，地板回風(fēng)方式的改進(jìn)方法。圖4-11垂直單向流雙側(cè)回風(fēng)+阻尼層送風(fēng)284.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

第二十八頁，共108頁。（7）垂直單向流+周邊壓出式回風(fēng)+滿布過濾器送風(fēng)

主要特點：①最簡易的垂直單向流潔凈室②氣流平行性不如兩側(cè)下回風(fēng)式③壓出的氣流有利于所在環(huán)境潔凈度的提高圖4-12垂直單向流+周邊回風(fēng)+過濾器回風(fēng)294.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

第二十九頁，共108頁。（8）無氣幕局部垂直單向流

特點：①只在需要平行流的地區(qū)形成局部單向流②投資大為減少圖4-13無氣幕局部垂直單向流

304.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

第三十頁，共108頁。（9）有圍擋的局部垂直單向流

特點：可延伸垂直單向流的有效長度，等于加寬了進(jìn)風(fēng)口或縮短了送風(fēng)口至工作區(qū)的距離圖4-14有圍擋的局部垂直單向流

314.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

第三十一頁，共108頁。2、水平單向流潔凈室（據(jù)送、回風(fēng)口的相互關(guān)系和氣流方向）（1）水平單向流直回式（2）水平單向流隧道式（3）水平單向流一側(cè)回風(fēng)式（4）水平單向流雙側(cè)回風(fēng)式（5）水平單向流上回風(fēng)式（6）水平單向流對送式324.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

①全側(cè)墻回風(fēng)式；②全地面回風(fēng)式；③側(cè)墻和地板組合回風(fēng)式6種第三十二頁，共108頁。2、水平單向流潔凈室（據(jù)送回風(fēng)口的相互關(guān)系和氣流方向）（1）水平單向流直回式334.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

圖4-15水平單向流直回式

送風(fēng)墻滿布高效過濾器水平送風(fēng)，全墻面回風(fēng)；回風(fēng)墻一般安裝中效過濾器。特點：①沿氣流方向潔凈度不同，流線可能略下傾。只在第一工作區(qū)達(dá)到最高潔凈度，沿空氣流動方向，含塵濃度逐漸增高。②過濾器表面沉降微粒少；③造價低于垂直單向流。適用場合：適合工藝過程有多種潔凈度要求的場所，如手術(shù)室等。第三十三頁，共108頁。2、水平單向流潔凈室（據(jù)送回風(fēng)口的相互關(guān)系和氣流方向）（1）水平單向流直回式344.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

圖4-15水平單向流直回式

說明：——對制藥用或細(xì)菌培養(yǎng)用等特殊用途的潔凈室，為避免室內(nèi)操作過程發(fā)生的特殊微粒污染管道系統(tǒng)，或為了收集這種微粒進(jìn)行集中處理，則在全循環(huán)情況下，送風(fēng)墻上布置中效過濾器，回風(fēng)墻上布置高效過濾器。第三十四頁，共108頁。2、水平單向流潔凈室（據(jù)送回風(fēng)口的相互關(guān)系和氣流方向）（2）水平單向流隧道式354.2.2單向流潔凈室氣流組織的主要形式

圖4-16水平單向流隧道式1—頂棚和墻壁；2—送風(fēng)機(jī)；3—混合箱；4—高效過濾器；5—工作臺；6—支撐框；7—開口端

水平單向流隧道式氣流組織，它是在潔凈工作臺隧道的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來的。1）與水平單向流直回式氣流組織的不同點（4點）：第三十五頁，共108頁。①在布置高效過濾器的送風(fēng)墻的對面沒有回風(fēng)墻，是向外敞開的；②沒有管路循環(huán)空氣，而將內(nèi)部空氣向周圍環(huán)境排出；③不能用把壓力提高到比周圍環(huán)境高的方法防止和排除污染，而是靠空氣的速度防止污染的侵入；④內(nèi)部的溫濕度宜與環(huán)境溫濕度相同。361）與水平單向流直回式氣流組織的不同點第三十六頁，共108頁。圖4-17隧道潔凈室示意圖37特點：造價較單向流直回式低，且便于移動；適用場合：適宜一些大型設(shè)備裝配后的臨時檢修時采用第三十七頁，共108頁。2）水平單向流隧道式的回風(fēng)方式

①全側(cè)墻回風(fēng)式該氣流組織形式的室內(nèi)回風(fēng)穿過工作臺進(jìn)行循環(huán)，對工作臺臺面會造成污染，并且可能會對界面處產(chǎn)生誘導(dǎo)氣流，降低潔凈工作臺的潔凈等級。圖4-19全側(cè)墻回風(fēng)式氣流組織38第三十八頁，共108頁。2）單向流隧道式的回風(fēng)方式②全地板回風(fēng)式氣流組織該氣流組織形式的潔凈工作臺位于潔凈室內(nèi)，潔凈室的回風(fēng)全部由地面排出。由于隧道回風(fēng)參與全室回風(fēng)，容易導(dǎo)致回風(fēng)速度不均勻引起的氣流偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，不容易維持潔凈度級別。

圖4-20全地板回風(fēng)式氣流組織

39第三十九頁，共108頁。2）水平單向流隧道式的回風(fēng)方式③側(cè)墻+地板回風(fēng)式氣流組織

可以避免回風(fēng)穿過工作臺和室內(nèi)回風(fēng)與工作臺共用回風(fēng)道所帶來的弊端。利用設(shè)在操作面正下方的條狀回風(fēng)口，使?jié)崈羲淼阑仫L(fēng)可以自成循環(huán)，操作面前方回風(fēng)氣流較強(qiáng)，有利于排除污染。圖4-21側(cè)墻+地板回風(fēng)式氣流組織

40第四十頁，共108頁。3）水平單向流一側(cè)回風(fēng)方式

圖4-22水平單向流一側(cè)回風(fēng)式（平面圖）

41

主要特點：可縮短房間長度，回風(fēng)氣流可用于準(zhǔn)備間第四十一頁，共108頁。4）水平單向流雙側(cè)回風(fēng)方式

圖4-23水平單向流雙側(cè)回風(fēng)式（平面圖）

42特點：具有水平單向流一側(cè)回風(fēng)的特點，且氣流更為均勻第四十二頁，共108頁。5）水平單向流上回風(fēng)方式圖4-25水平單向流對送+對回式

圖4-24水平單向流上回風(fēng)式

436）水平單向流對送式流線無下傾現(xiàn)象，可縮短房間長度適宜于長距離凈化房間，回風(fēng)格柵可省去不用第四十三頁，共108頁。4.3非單向流氣流組織及其主要形式

非單向流潔凈室：指氣流以不均勻的速度呈不平行流動，伴有回流或渦流的潔凈室，以前稱為“亂流潔凈室”，美國FS-209C開始稱為“非單向流潔凈室”，之后，這一稱謂被國際社會普遍采用4.3.1基本原理和特性指標(biāo)1、基本原理非單向流潔凈室靠送風(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。44第四十四頁，共108頁。4.3.1基本原理和特性指標(biāo)

工作原理：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)到要求為保證稀釋作用達(dá)到很好的效果，最重要的是：氣流擴(kuò)散得越快越好。

圖4-26非單向流潔凈室的基本原理45第四十五頁，共108頁。非單向流氣流組織示意圖

圖4-27非單向流氣流組織示意圖46第四十六頁，共108頁。472、非單向流潔凈室的特性指標(biāo)

非單向流潔凈室的特性指標(biāo)（三個）（1）換氣次數(shù)（2）氣流組織（3）自凈時間（1）換氣次數(shù)——與舒適性空調(diào)相同：

潔凈室通風(fēng)量（m3/h)潔凈室體積（m3)第四十七頁，共108頁?？諝鉂崈舳鹊燃墦Q氣次數(shù)（次/h）備注ISO6級(千級)50～60適用于層高小于4.0米的潔凈室對于室內(nèi)人員少和熱源少的，宜采用下限值ISO7級(萬級)15～25ISO8～9級(10萬~100萬)10～1548表4-3非單向流潔凈室的換氣次數(shù)的取值

2、非單向流潔凈室的特性指標(biāo)

（1）換氣次數(shù)第四十八頁，共108頁。要求：氣流組織的作用是保證能均勻的送風(fēng)和回風(fēng)，充分發(fā)揮潔凈氣流的稀釋作用。因此要求單個風(fēng)口有足夠的擴(kuò)散作用；整個潔凈室內(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。非單向流只能達(dá)到ISO6級以下的潔凈室；ISO5級(100級)或更高潔凈度的潔凈室，需要采用單向流潔凈室。492、非單向流潔凈室的特性指標(biāo)

（2）氣流組織第四十九頁，共108頁。

（3）自凈時間：定義：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。意義：反映了潔凈室從污染狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)的能力，因此自凈時間越短越好。非單向流潔凈室自凈時間一般不超過30分鐘。T——非單向流潔凈室自凈時間（min）;N0——潔凈室原始含塵濃度，即t=0時的含塵濃度（pc/L）;N——潔凈室穩(wěn)態(tài)時的含塵濃度（pc/L）;n——換氣次數(shù)（次/h）.502、非單向流潔凈室的特性指標(biāo)

計算式：第五十頁，共108頁。4.3.2非單向流潔凈室氣流組織主要形式

非單向流潔凈室根據(jù)送風(fēng)口、回風(fēng)口的構(gòu)造和設(shè)置位置分為不同的氣流組織形式：(1)散流器頂送；(2)帶擴(kuò)散風(fēng)口過濾器頂送(3)風(fēng)口側(cè)送；(4)風(fēng)口斜送；(5)其他（局部孔板頂送；局部阻尼層頂送；雙層壁回風(fēng)頂送等）。圖4-28散流器頂送51（1）散流器頂送形式簡單，適宜于小面積的潔凈室。第五十一頁，共108頁。（2）帶擴(kuò)散風(fēng)口過濾器頂送增大了過濾器頂送的潔凈氣流作用范圍比過濾器頂送多一個出口積塵的機(jī)會長期不運(yùn)行后再運(yùn)行時要先擦凈擴(kuò)散風(fēng)口圖4-29帶擴(kuò)散風(fēng)口頂送524.3.2非單向流潔凈室氣流組織主要形式

第五十二頁，共108頁。（3）風(fēng)口側(cè)送這種氣流組織形式比過濾器頂送簡單特別適用于無頂棚空間的房間?？衫米呃龋L(fēng)管設(shè)于走廊頂棚中。適合有一般空調(diào)要求的潔凈室。圖4-30風(fēng)口側(cè)送534.3.2非單向流潔凈室氣流組織主要形式

第五十三頁，共108頁。（4）風(fēng)口斜送用于房間長度不夠側(cè)送或不允許回流的場合（如手術(shù)室）。

圖4-31單側(cè)風(fēng)口斜送544.3.2非單向流潔凈室氣流組織主要形式

第五十四頁，共108頁。（5）非單向流潔凈室氣流組織的其他形式圖4-33局部孔板頂送圖4-32雙側(cè)口斜送55第五十五頁，共108頁。圖4-35雙層壁回風(fēng)頂送圖4-34局部阻尼層頂送56（5）非單向流潔凈室氣流組織的其他形式第五十六頁，共108頁。4.4輻流潔凈室氣流組織及其主要形式

4.4.1輻流潔凈室氣流組織的基本原理

輻流潔凈室(或矢流潔凈室)，它應(yīng)屬于非單向流，但其流線近似向一個方向流動，性能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，費用低。其流線：不單向，不平行，不交叉，不同于單向流和非單向流，靠斜推作用推出塵粒，保證一定的潔凈度。據(jù)高效過濾器形成的形狀不同，主要形式（3種）:扇形；半球形；半圓形57第五十七頁，共108頁。輻流潔凈室氣流組織示意圖圖4-36扇形送風(fēng)口示意圖圖4-35輻射流潔凈室示意圖58第五十八頁，共108頁。4.4.2輻流潔凈室氣流組織的特點

1）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潔凈室的自凈時間.2）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)，因此在輻流潔凈室中應(yīng)盡可能避免在流線方向上的障礙。59第五十九頁，共108頁。3）設(shè)置扇形送風(fēng)口時，回風(fēng)口對流場和濃度場的影響均很??；設(shè)置半圓柱形送風(fēng)口時，低回風(fēng)口對控制污染有利，一般回風(fēng)口高度宜取0.3m。4）輻流潔凈室的氣流分布不如單向流潔凈室的氣流分布均勻，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)。604.4.2輻流潔凈室氣流組織的特點

第六十頁，共108頁。4.4.3輻流潔凈室的設(shè)計參數(shù)

1）半圓柱形送風(fēng)口室寬宜在6～12m之間;半圓柱形送風(fēng)口的圓柱半徑≈0.5m；回風(fēng)口高度≈0.3m半圓柱形送風(fēng)口的送風(fēng)速度=0.45～0.6m/s。61第六十一頁，共108頁。4.4.3輻流潔凈室的設(shè)計參數(shù)

2）扇形送風(fēng)口扇形送風(fēng)口的送風(fēng)速度=0.45～0.55m/s

62第六十二頁，共108頁。63補(bǔ)充內(nèi)容：《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：1-4級應(yīng)垂直單向流5級應(yīng)垂直單向流或水平單向流6-9級宜非單向流第六十三頁，共108頁。64表3-2醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房氣流組織與送風(fēng)量空氣潔凈度100級10000級100000級大于100000級氣流流型垂直單向流水平單向流非單向流非單向流非單向流氣

流

組

織

型

式

主要送風(fēng)方式1.頂送(高效過濾器占頂棚面積≥60%)

2.側(cè)布高效過濾器頂棚設(shè)阻尼層送風(fēng)1.側(cè)送(送風(fēng)墻滿布高效過濾器)

2.側(cè)送(高效空氣過濾器占送風(fēng)墻面積≥40%)1.頂送

2.上側(cè)墻送風(fēng)1.頂送

2.上側(cè)墻送風(fēng)1.頂送

2.上側(cè)墻送風(fēng)主要回風(fēng)方式1.相對兩側(cè)墻下部均布回風(fēng)口

2.格棚地面回風(fēng)1.回風(fēng)墻滿布回風(fēng)口

2.回風(fēng)墻局部布置回風(fēng)口1.單側(cè)墻下部布置回風(fēng)口

2.走廊回風(fēng)(走廊內(nèi)均布回風(fēng)口或端部集中回風(fēng))1.單側(cè)墻下部布置回風(fēng)口

2.走廊回風(fēng)(走廊內(nèi)均布回風(fēng)口或端部集中回風(fēng))

3.頂部布置回風(fēng)口(有粉塵和有害物質(zhì)的潔凈室除外)1.單側(cè)墻下部布置回風(fēng)口

2.走廊回風(fēng)(走廊內(nèi)均布回風(fēng)口或端部集中回風(fēng))

3.頂部布置回風(fēng)口(室內(nèi)粉塵量大和有害物質(zhì)的潔凈室除外)送

風(fēng)

量氣流流經(jīng)室內(nèi)斷面風(fēng)速(m/s)不小于0.25不小于0.5換氣次數(shù)(次/h)不小于25不小于15不小于12

第六十四頁，共108頁。4.5潔凈室壓差控制1、潔凈室的壓差：指潔凈室與周圍空間所必須維持的靜壓差。2、潔凈室壓差控制的目的：是為了保證潔凈室在正常工作或空氣平衡暫時受到破壞時，潔凈室的潔凈度免受鄰室的污染或污染鄰室。65廠房外環(huán)境潔凈度不同的潔凈室一般房間4.5.1潔凈室壓差控制的作用第六十五頁，共108頁。3、壓差控制的正壓與負(fù)壓選擇（1）潔凈室與鄰室維持正的靜壓差（簡稱正壓）是較為常見的情況。工業(yè)潔凈室和一般生物潔凈室都是采用維持正壓。（2）使用有毒、有害氣體或使用易燃易爆溶劑或有高粉塵操作的潔凈室、生產(chǎn)致敏性藥物、高活性藥物的生物潔凈室以及其他有特殊要求的生物潔凈室需要維持負(fù)的靜壓差（簡稱負(fù)壓）。664.5.1潔凈室壓差控制的作用第六十六頁，共108頁。67《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50073-2001）規(guī)定：——潔凈室與周圍的空間必須維持一定的壓差，并應(yīng)按生產(chǎn)工藝要求決定維持正壓差或負(fù)壓差。不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差應(yīng)不小于10Pa。4.5.1潔凈室壓差控制的作用第六十七頁，共108頁。表4-4建議采用的靜壓差

目的非單向流潔凈室與任何相通的相差一級的鄰室/Pa非單向流潔凈室與任何相通的相差一以上級的鄰室/Pa單向流潔凈室與任何相通的鄰室/Pa潔凈室與室外（或與室外相通的房間）/Pa一般(防止縫隙滲漏)55～105～1015嚴(yán)格（防止開門進(jìn)入的污染）540或?qū)彌_室510或?qū)彌_室5對緩沖室10無菌潔凈室5對緩沖室5對緩沖室5對緩沖室10684.5.1潔凈室壓差控制的作用第六十八頁，共108頁。4.5.2維持靜壓差風(fēng)量計算計算方法：兩種——縫隙法和換氣次數(shù)法1、縫隙法——更合理和精確的計算方法（1）縫隙法維持靜壓風(fēng)量計算公式式中：LC——維持潔凈室壓差值所需的壓差風(fēng)量（m3/h）;μP——流量系數(shù)，通常取0.2～0.5;Ap——縫隙面積（m2)ΔP——靜壓差（Pa）;Ρ——空氣的密度（kg/m3）.69第六十九頁，共108頁。（2）經(jīng)驗公式：式中：LC——維持潔凈室壓差值所需的壓差風(fēng)量（m3/h）;a——根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性確定的安全系數(shù)，一般可取1.1～1.2;

q——當(dāng)潔凈室為某一壓差值時，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位長度縫隙的滲漏風(fēng)量（m3/(h·m)）,由表4-5查取;

l——潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的縫隙長度（m）.704.5.2維持靜壓差風(fēng)量計算第七十頁，共108頁。表4-5圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位長度縫隙的滲漏風(fēng)量

壓差/Pa門

窗

形

式非密閉門密閉門單層固定密閉木窗單層固定密閉鋼窗單層開啟式密閉鋼窗傳遞窗壁板漏風(fēng)量/m3/(h·m)4.91741.00.73.52.00.39.82461.51.04.53.00.614.73082.01.36.04.00.819.63692.51.57.05.01.024.540102.81.78.05.51.229.448113.01.98.56.01.434.352123.52.19.07.01.539.255133.82.310.07.51.744.155154.02.510.58.01.949.060164.42.611.59.02.071第七十一頁，共108頁。4.5.2維持靜壓差風(fēng)量計算2、換氣次數(shù)法——用于估算，較多被采用（1）換氣次數(shù)法維持靜壓風(fēng)量計算公式式中：LC——維持潔凈室壓差值所需的壓差風(fēng)量（m3/h）;n——房間的換氣次數(shù)（次/h)，由表4-6查取;V——房間體積（m3)72第七十二頁，共108頁。

表4-6潔凈室壓差值與房間換氣次數(shù)（次/h)

室內(nèi)壓差值/Pa有外窗、氣密性較差的潔凈室有外窗、氣密性較好的潔凈室無外窗、土建式潔凈室50.90.70.6101.51.21.0152.21.81.5203.02.52.1253.63.02.5304.03.32.7354.53.83.0405.04.23.2455.74.73.4506.55.33.673第七十三頁，共108頁。（2）換氣次數(shù)的經(jīng)驗值744.5.2維持靜壓差風(fēng)量計算潔凈室壓差值（Pa）相應(yīng)壓差對應(yīng)的換氣次數(shù)（次/h)備注51~2氣密性差的取上限，氣密性好的取下限102~4第七十四頁，共108頁。4.5.3潔凈室壓差控制

1、潔凈室壓差控制的基本原理是控制送風(fēng)量、回風(fēng)量和排風(fēng)量。75當(dāng)送風(fēng)量>機(jī)械回風(fēng)量+機(jī)械排風(fēng)量

時

房間處于正壓送風(fēng)量-（機(jī)械回風(fēng)量+機(jī)械排風(fēng)量）=差額通過門窗縫隙等不嚴(yán)密處，向外滲透（與差額相等的風(fēng)量）隨過濾器及管道積塵，送回風(fēng)管路阻力增加，影響風(fēng)量；受熱壓及風(fēng)壓影響∴正壓值是變化的，需實時進(jìn)行調(diào)整，以維持穩(wěn)定的正壓第七十五頁，共108頁。4.5.3潔凈室壓差控制

2、正壓壓差的控制措施(1)回風(fēng)口控制(2）余壓閥控制(3)調(diào)節(jié)回風(fēng)閥或排風(fēng)閥(4)差壓變送器控制(5)調(diào)節(jié)新風(fēng)閥76（五種）第七十六頁，共108頁。4.5.3潔凈室壓差控制2、正壓壓差的控制措施（1）回風(fēng)口控制方法：通過回風(fēng)口上的百葉可調(diào)格柵或阻尼層改變其阻力來調(diào)整回風(fēng)量，達(dá)到控制室內(nèi)壓力的目的。特點：結(jié)構(gòu)比較簡單、經(jīng)濟(jì)，格柵控制調(diào)節(jié)量方便。但格柵不易關(guān)死，且調(diào)節(jié)幅度不大，會對氣流方向產(chǎn)生影響。77隨使用時間增長而阻力加大導(dǎo)致回風(fēng)量減小，正壓值增大需定期清洗第七十七頁，共108頁。圖4-37余壓閥控制正壓784.5.3潔凈室壓差控制一般設(shè)在潔凈室下風(fēng)側(cè)墻上（2）余壓閥控制方法：通過手動或自動調(diào)整余壓閥上的平衡壓塊，改變余壓閥的閥門開度，實現(xiàn)室內(nèi)的壓力控制特點：余壓閥安裝簡單，但長期使用后關(guān)閉不嚴(yán)；全關(guān)閉仍正壓低于要求值時，余壓閥對壓差的控制將失效。第七十八頁，共108頁。794.5.3潔凈室壓差控制（3）調(diào)節(jié)回（排）風(fēng)閥——根據(jù)檢測的室內(nèi)壓力值，通過調(diào)節(jié)回（排）風(fēng)管上的電動閥開度，改變回（排）風(fēng)量，而控制室內(nèi)壓力。（4）差壓變送器控制（圖4-38）第七十九頁，共108頁。圖4-38壓差變送器自動控制系統(tǒng)80MD—motor-drivenvalve第八十頁，共108頁。814.5.3潔凈室壓差控制（5）調(diào)節(jié)新風(fēng)閥（圖4-39）圖4-39調(diào)節(jié)新風(fēng)量和回風(fēng)量控制正壓第八十一頁，共108頁。4.6潔凈室緩沖與隔離

1、緩沖設(shè)施的設(shè)置場合壓差控制是防止將污染帶進(jìn)或帶出潔凈室的重要措施。但當(dāng)需要的壓差值太大，不容易辦到時，就要加設(shè)輔助設(shè)施（緩沖設(shè)施），以防止將室外污染物帶入室內(nèi)，或者減少室內(nèi)污染物發(fā)生量。2、常見的緩沖設(shè)施（四種）（1）氣閘室；（2）緩沖室；（3）空氣吹淋室；（4）傳遞窗82第八十二頁，共108頁。4.6潔凈室緩沖與隔離

2、常見的緩沖設(shè)施（1）氣閘室(AIRLOCK)概念：設(shè)置在潔凈室出入口，用以隔離室外或鄰室污染氣流并進(jìn)行壓差控制的小室。氣閘室相對于相連接的各功能間（或環(huán)境）的空氣壓力為負(fù)壓，并且全排。氣閘室的兩側(cè)，可以是非潔凈區(qū)對潔凈區(qū)，也可以是潔凈區(qū)對潔凈區(qū)，其作用是防止交叉污染。特點：門聯(lián)鎖但不能同時開啟；對不送潔凈風(fēng)的氣閘室，只能起緩沖作用，但不能有效防止外界污染物入侵（因當(dāng)進(jìn)入這個氣閘室時，外界污染物已隨人的進(jìn)入而進(jìn)入，當(dāng)再開第二道門進(jìn)入潔凈室時，又把已被污染的氣閘室內(nèi)的空氣帶入了潔凈室)；設(shè)置場合：設(shè)置在當(dāng)兩側(cè)需要的壓差太大而又難以達(dá)到的場合。83第八十三頁，共108頁。4.6潔凈室緩沖與隔離

2、常見的緩沖設(shè)施（2）緩沖室(PASSROOM)概念：設(shè)于潔凈室入口，門連鎖但不能同時開啟的潔凈小室；是人員或物料自非潔凈區(qū)進(jìn)入潔凈區(qū)的必然通道，其氣壓自外（非潔凈區(qū)）向內(nèi)(潔凈區(qū)）梯度遞增。作用：一方面可以防止來源于外界的污染物進(jìn)入潔凈室；另一方面具有補(bǔ)償壓差作用。特點：相對于潔凈室為負(fù)壓，相對室外環(huán)境是正壓；屬于準(zhǔn)潔凈區(qū)域，需進(jìn)行適量的潔凈送風(fēng)84第八十四頁，共108頁。4.6潔凈室緩沖與隔離

2、常見的緩沖設(shè)施（3）空氣吹淋室概念：是進(jìn)行人身凈化和防止污染空氣進(jìn)入潔凈區(qū)的裝置工作原理：利用噴嘴噴出的高速氣流使衣服抖動起來，從而把衣服表面沾的塵粒吹掉設(shè)置場合：通常設(shè)置在潔凈室人員的入口處。分類：小室式和通道式85第八十五頁，共108頁。86通道式吹淋室小室式吹淋室第八十六頁，共108頁。4.6潔凈室緩沖與隔離

2、常見的緩沖設(shè)施（4）傳遞窗概念：是潔凈室內(nèi)外與潔凈室之間傳遞物件的開口裝置，設(shè)有兩扇不能同時開啟的門，它可以暫時隔斷潔凈室內(nèi)外氣流，防止污染物發(fā)生傳播設(shè)置場合：通常設(shè)置在不同級別的潔凈區(qū)，以及潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)之間的隔墻上。分類：四種（機(jī)械式，氣閘式，滅菌式和封閉可取式）87第八十七頁，共108頁。潔凈室系統(tǒng)原理演示88第八十八頁，共108頁。潔凈室系統(tǒng)原理演示89第八十九頁，共108頁。潔凈室系統(tǒng)原理演示90第九十頁，共108頁。4.7潔凈室流場數(shù)值模擬（自學(xué)）

4.7.1潔凈室流場數(shù)值模擬的意義室內(nèi)氣流分布的影響因素：（1）潔凈室?guī)缀涡螤?；?）送風(fēng)氣流及其相關(guān)參數(shù)送風(fēng)口幾何形狀及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)；送風(fēng)氣流參數(shù)（ΔT0，u0）等；（3）回風(fēng)口的幾何形狀與結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；（4）送、回風(fēng)口在潔凈室內(nèi)的布局及敷設(shè)方式等。91第九十一頁，共108頁。4.7潔凈室流場數(shù)值模擬

4.7.1潔凈室流場數(shù)值模擬的意義不同的氣流組織型式及送回風(fēng)參數(shù)條件下，室內(nèi)污染源所散發(fā)的顆粒物在氣流運(yùn)動的作用下會產(chǎn)生不同的運(yùn)動，也使?jié)崈羰矣胁煌膬艋Ч?。?shù)值模擬方法可以模擬和預(yù)測潔凈室內(nèi)的各種流場（如氣流速度、溫度、濕度及有害物濃度場等），使人們直觀感受可能出現(xiàn)的氣流狀況，從而確定最佳的空氣凈化方案，為潔凈室的設(shè)計提供良好的參考。92第九十二頁，共108頁。4.7.2潔凈室流場數(shù)值模擬的主要步驟

數(shù)值模擬的環(huán)節(jié)構(gòu)成：1、建立物理、數(shù)學(xué)模型2、網(wǎng)格劃分3、設(shè)置計算邊界條件4、數(shù)值算法求解5、結(jié)果可視化（如速度矢量圖、溫度分布圖、PMV云圖、PPD云圖、壓力分布圖等）及結(jié)果分析93第九十三頁，共108頁。1、建立物