垂直單向流潔凈室標準及相關(guān)探討   上海

1、垂直單向流潔凈室原理
垂直單向流是別潔凈室應用zui廣泛的一種氣流流型。在潔凈室內空氣過(guò)濾器(或空氣過(guò)濾器)布置在頂棚或側面，從送風(fēng)口到回風(fēng)口，氣流流經(jīng)途中的斷面幾乎沒(méi)有什么變化，加上送風(fēng)靜壓箱和過(guò)濾器的均壓作用，使得全室斷面上的流速比較均勻，而至少在工作區內流線(xiàn)單向平行，沒(méi)有渦流。干凈的氣流不是一股或幾股，而是充滿(mǎn)全室斷面，所以這種潔凈室不是靠參混稀釋作用，而是靠推出作用將室內臟空氣沿整個(gè)斷面排至室外，從而達到凈化室內空氣的目的?？諝饨?jīng)架空地板回至循環(huán)風(fēng)機，從而形成上送下回的垂直單向流流型。當房間寬度小于等于6m時(shí)，也可以在側墻下部設回風(fēng)口形成上送下側回的氣流流型，這種方式基本上也屬于垂直單向流流型。
2、單向流的三要素
單向流的形成除了要滿(mǎn)足氣流充滿(mǎn)潔凈室或潔凈區，還有三個(gè)要素：氣流速度、氣流的不均勻度、氣流的平行度。而且對三要素均有嚴格的要求。
（1）氣流速度
氣流速度的選擇原則應該使整個(gè)氣流均勻流動(dòng)不發(fā)生滯留區。氣流速度應能抵抗人員活動(dòng)、熱浮升的干擾，對于垂直單向流潔凈室橫斷面的斷面風(fēng)速Vd可參考下述數值選用：
a) 室內無(wú)人或經(jīng)常處于無(wú)人狀態(tài) 0．1～0．15m／s
b) 一般情況ISOl～4級 0．25—0．35m／s，ISO5級 0．2～0．35m／s
c) 有上升熱氣流(流速為Vr)時(shí)，Vd＞Vr
d) 考慮人員舒適 Vd＜0．5m／s
e) 工藝有特殊要求時(shí)按工藝要求確定。
（2）氣流速度的不均勻度
潔凈技術(shù)發(fā)展初期，對氣流的不均勻度要求很?chē)栏?。美國FS209B規定：不均勻度在±20%以?xún)?。此規定沒(méi)有說(shuō)明以那個(gè)速度為基準值，是設計風(fēng)速還是斷面風(fēng)速的實(shí)測平均值。一般認為其準值是斷面實(shí)測的平均風(fēng)速。美國FS209以后，刪掉了氣流不均勻度的要求。這顯然是長(cháng)期實(shí)踐得出的認識。從長(cháng)期對潔凈室的測試發(fā)現這一要求基本達不到。我們知道，出口氣流除射流的主體段之核心部分，氣流速度相等，流線(xiàn)平行外，其它部分均不可能。由于過(guò)濾器濾料密度不均，過(guò)濾器送風(fēng)靜壓箱壓力不均，及由于相鄰過(guò)濾器邊框形成的無(wú)風(fēng)區，相鄰過(guò)濾器出風(fēng)搭接處的風(fēng)速與過(guò)濾器表面的出風(fēng)風(fēng)速也不相同。
（3）流線(xiàn)的平行度
各種規范都規定單向流的一個(gè)要素是氣流平行。這一點(diǎn)到目前為止仍被堅持。然而實(shí)踐證明這也是沒(méi)必要的。我們知道，只要整個(gè)氣流中的流線(xiàn)（跡線(xiàn)）不交叉就不會(huì )形成渦流區。塵粒就會(huì )沿著(zhù)跡線(xiàn)（流線(xiàn)）排走，而不會(huì )被滯留，或改行其它跡線(xiàn)。兩個(gè)流線(xiàn)之間在什么情況下形成渦流暫尚無(wú)定論。流體力學(xué)中的漸擴管的局部阻力損失，經(jīng)推算當擴散角為5～8ozui小。這就意味著(zhù)當擴散角為5～8o時(shí)只有流速分布改變形成的損失，而基本無(wú)旋渦區損失。所以理論上當兩個(gè)流線(xiàn)的夾角小于5～8o時(shí)，則不會(huì )形成渦流；由此推論只要送風(fēng)口的出流中，相鄰的流線(xiàn)擴張角小于5～8o，整個(gè)氣流沿單一趨向流動(dòng)仍可形成單向流。除了要滿(mǎn)足單向流潔凈室3項特性指標的要求外，還應滿(mǎn)足《潔凈室施工及驗收規范》(50591—2010)規定的回風(fēng)口風(fēng)速不應大于2.0m／s，并且回風(fēng)口高度和潔凈室室寬的比值應大于或等于0.1的條件。在一般應用中，回風(fēng)口設在低于工作區下限高度0.8m以下。
3、垂直單向流潔凈室新技術(shù)
全頂棚送風(fēng)、兩側下回風(fēng)的潔凈室
常規的垂直單向流潔凈室大多采用頂棚滿(mǎn)布過(guò)濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)。這種潔凈室的特點(diǎn)是：可以獲得均勻的向下單向平行氣流，因而自?xún)裟芰?，能夠達到zui高的潔凈度，不僅工藝設備可以任意布置，而且可簡(jiǎn)化人身凈化設施。但是對于全地板格柵回風(fēng)，地板給人的視覺(jué)不好，行走（特別是女性）和放置物件都有不穩的感覺(jué)，微小東西又容易掉落到地板下面。所以這種地板不利于垂直單向流潔凈室的推廣使用。為此需要對這種回風(fēng)方式加以改進(jìn)，就出現了全頂棚送風(fēng)兩側下回風(fēng)的潔凈室。全頂棚送風(fēng)相對兩側墻下回風(fēng)式潔凈室是傳統的垂直單向流潔凈室的變型，也被稱(chēng)為準單向流潔凈室。這種送、回風(fēng)方式可造成室內良好的氣流流型，室內大部分區域(包括人的工作區)處于主流區，要求的潔凈度指標可在較小的送風(fēng)量下達到。顯然，它是一種比較理想的氣流。
4、關(guān)于垂直單向流潔凈室的經(jīng)濟性比較
外大量表明，潔凈室的潔凈度主要取決于合理的氣流組織和過(guò)濾器的效率。對氣流而言，單向流無(wú)疑是*的氣流流型，因為它可以達到別潔凈度。當然低潔凈度可用非單向流。典型的垂直單向流流線(xiàn)平行，同一高度上塵粒排走的路徑相同而且zui短。當然垂直單向流是*氣流。但是對于頂棚滿(mǎn)布過(guò)濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)系統。但這種系統也有明顯的缺點(diǎn)，除了上述提到的視覺(jué)效果外；由于使用了格柵地板。這種地板一般用鑄鋁、塑料、鋼材等制做，代價(jià)是比較高的，采用格柵地板不僅耗用空間而且其造價(jià)約占單向流潔凈室室內裝修費用的30％～50％，因此該系統的造價(jià)很高，不利于垂直單向流潔凈室的推廣使用。而全頂棚送風(fēng)兩側下回風(fēng)的潔凈室，正是克服了上述缺點(diǎn)，因此這種潔凈室因其相對低廉的造價(jià)以及的流型受到人們的歡迎。
5、系統使用場(chǎng)合
由于垂直單向流潔凈室主要應用于高潔凈度等級的。無(wú)論是以無(wú)生命微粒的控制為對象工業(yè)潔凈室；還是以控制有生命微料（細菌）與無(wú)命微料（塵埃）對工作對象的生物潔凈室，該系統都是適用的，但是由于采用了兩側下回風(fēng)，為了獲得理想的氣流分布，規定房間寬度小于6米。