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非单向流气流组织形式及设计

发布时间:2020-12-28      点击次数:1761

非单向流洁净室是靠送风洁净气流不断稀释室内空气,把室内污染物逐渐排出。要想达到理想的污染控制效果,送风洁净气流的扩散要快且均匀,这样才能实现很好的稀释作用。在实际应用中,建筑空间特性、生产工艺要求等因素各不相同。因此,非单向流气流组织的形式也各不相同。

上图所示为顶送双侧下回风的经典做法,高效过滤器送风口处安装扩散孔板,使洁净送风气流作用范围增大,扩散效果增强。双侧下回风,气流流线顺畅,涡流区减少,室内气流得到了很好的稀释。

若送风量不变,没有扩散孔板,气流流线的形态如何?上图所示的就是这种气流组织形式。由图可见,洁净送风气流的扩散效果减弱(只靠气流的引带作用来扩散),涡流区增大,气流流线不畅,稀释效果变差。很显然,洁净度也会降低。看来气流组织设计,并非是只计算送风量、布置送回风口这么简单,小小扩散孔板,竟有如此大的作用。这需要结合洁净室原量进行思考。然而,扩散板也有缺点,当洁净室停用时,其板面内侧易积尘,所以,当洁净室停用一段时间重新启用时,应仔细擦洗扩散板。

上图所示为带扩散孔板的高效过速器顶送单侧下回风的气流组织形态。与双侧下回风比较,未设置回风口的一侧靠墙处涡流区增大,由此看来,双侧下回风要比单侧下回风净化效果好,为什么不全设计成双侧下回风呢?双侧下回风净化效果固然好,但系统的复杂程度及初投资都会增加。所以,在气流组织设计时,要统筹考虑多方面的因素。例如:洁净度级别、洁净室平面尺寸、送风口的数量、建筑围护结构的性质、生产工艺的性质等。如果是1000级的洁净室,洁净室的平面尺寸再小,即使是改造工程,也应设计成双侧下回风。否则,洁净度很难达标;如果是10000级的洁净室,若洁净室宽度不大于3m,可采用单侧下回风,回风口应布置在长边墙面的下侧,否则,应双侧下回风;如果是10万级及以下级别的洁净室,原则上可做成单侧下回风,若洁净室宽度大于5m,或生产工艺中散发污染物(应将污染物就地捕获或及时排走),应设计成双侧下回风;这些数据是多年在工程实践中针对特定的送风口布置形式经统计得到的,在工程设计中应灵活运用。如在同样的送风量下,增加送风口的数量,上述尺寸可酌情增大。如遇到宽度很大的洁净室,即使洁净度较低,如30万级或更低,不仅需双侧下回风,而且应根据生产工艺的特点,想办法在宽度方向的中间增设回风口。所以理论中的各种气流组织图式并不是对各种级别的洁净室都适用,还应结合工艺特点、送风口的数量、洁净度级别、洁净室的大小等因素灵活运用。如实验动物房(SPF),一般做法是采用带扩散孔板的高效过滤器顶送双侧下回风的气流组织形式。但这种形式笼架下层的实验动物会受到其上层的污染,也就是说位于上层动物的污染会随气流穿过下层笼具污染下层的动物,若能在侧墙的中部适当高度(结合笼架高度)再增设回风口,可减轻实验动物相互间的污染。即让送风洁净气流扩散稀释上层动物周围的空气后,及时从中间的回风口排走。下层动物周围的稀释气流从下部回风口排走,系统虽稍显复杂,但控制污染的效果非常好,如下图所示。

下图所示散流器顶送双侧下回风,进入散流器的空气是经过高效过速器处理过的,不要与一般空调的散流器送风相混淆。这种形式的气流组织适用于层高较高的洁净室,特别是在冬天送热风时,比扩散孔板的效果要好。
其特点是把洁净的空气通过散流器很顺畅的送入工作区,但这种系统形式,高效过滤器需在吊顶夹层中更换很不方便。对于高大空间的洁净车间,其实工作面也很低,主要是工艺设备较高。对这种洁净室如果全室净化,其送风量很大,浪费很严重。所以根据工艺特点,进行局部净化。例如,乳制品车间工艺设备很高,但乳制品是在密闭的不锈钢设备及管道内流动,只有开口部位是需要重点保护的。在不影响工艺操作的前提下,可用实体材料或洁净气幕包围开口的操作部位,在所包围的空间内做净化,造价不多,效果要好得多。

下图所示为高效送风口侧送同侧下回风的气流组织形式。适用于砖混结构的改造工程及建筑层高较低的洁净室工程。对于砖混结构的改造工程,由于其内围护结构大多属承重墙,所以,墙上部开大洞将受到限制。这时可把送回风总管布置于走廊的吊顶夹层内,可利用走廊回风(如果允许的话)或内夹道回风;对于建筑层高较低的建筑需要改造成洁净室,由于吊顶夹层空间太小,不能安装高效过滤器送风口和管道,采用该形式的气流组织,可利用走廊回风,系统简单,投资小,这种形式特别适合于地下建筑的改造。

下图所示为上侧送风异侧下回风的气流组织形式,这种形式适合于层高较低的建筑。吊顶夹层空间较小,不满足安装高效过滤器送风口及管道的条件,对于这种建筑,把送风总管沿房间外墙布置,在房间内墙下部安装回风口,利用走廊回风。从气流流线就可以看出净化效果要比高效送风口侧送同侧下回风的气流组织形式好,因为涡流区小。这种气流组织也称为贯流式。

试验把地下建筑改造成万级的制剂室,在同样的换气次数条件下,该系统的净化效果比上送下侧回的净化效果还好。若把送风口的扩散孔板做成1/4的圆弧状,就变成准辐流(矢流)气流组织形式,如下图所示。

在同样的换气次数下,净化效果比高效送风口侧送异侧下回风的系统还好,即在保证相同的洁净度下,准辐流气流组织的系统所需送风量比高效送风口侧送异侧下回风的系统要小,很节能。
下图所示为局部单向流的气流组织形式,从广义上讲,此气流组织形式应为非单向流,只不过是把高效过滤器的送风面积扩大而已。

这种形式可应用于医院洁净手术室,青霉素分装工艺,大输液的灌装工艺等场所。所不同的是,送风口不设扩散板,而设置阻尼孔板。让送风气流不扩散或少扩散。有些工艺还采用垂帘或洁净气幕来限制送风气流的扩散。在洁净手术室。这种大的送风口称为送风天花,在其下部就是手术床,也即手术区(主流区)。周边区的洁净度低于手术区一个级别(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级手术室),它是靠主流区的洁净气流的扩散来保证周边区的洁净度。在送风天花周边不再布置高效送风口。而在大输液灌装车间,局部百级的送风面积占其所在洁净室的面积的比例较小,所以,周围通常需要布置高效送风口来保证局部百级的背景洁净度,而且局部百级送风口一般都设置透明垂帘(有长有短),其目的是保证灌装部位100级的洁净度。这种气流组织形式回风口的设置很有讲究,不同的工艺有不同的方法。如Ⅰ级洁净手术室。要求双侧连续布置;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级洁净手术室应双侧均匀布置。这里所说的均匀布置,是相对于主流区而言的,布置的回风口使主流区内的气流少向平行于回风口墙面的方向弯曲。



 

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