垂直單向流潔淨室標準及相關探討

1、垂直單向流潔淨室（shì）原理
垂直單向流是別潔淨室應用zui廣泛的一種氣流流型。在潔淨室（shì）內空氣過濾器(或超空氣過（guò）濾器)布置在頂棚（péng）或側麵，從送風口到回風（fēng）口，氣流流經途中的斷麵幾乎沒（méi）有什麽變化，加（jiā）上送風靜壓箱（xiāng）和過濾器的均壓作用，使得（dé）全室斷麵上的流速（sù）比較均勻，而至少在工（gōng）作區內流線單向平行（háng），沒有渦流。幹淨的氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷麵，所以這種潔淨室不是靠參混稀釋作用（yòng），而是靠（kào）推出（chū）作用將室內髒（zāng）空氣沿整個斷麵排至室外（wài），從（cóng）而達到（dào）淨化室內空氣（qì）的目的。空氣經架空地板回至循（xún）環風機，從而形成上送下回的垂直單向流流型（xíng）。當房間寬度小於等於6m時，也可以（yǐ）在側（cè）牆下部設回風口形成（chéng）上送下側回的氣流流型，這種方式基（jī）本上也屬於垂（chuí）直單向（xiàng）流流型。
2、單向流的三（sān）要素
單向流的形成除了要滿（mǎn）足氣流充滿潔淨室或潔淨區，還有（yǒu）三（sān）個要素：氣流速度、氣流的不均勻度、氣流的平行度。而且對三要素（sù）均有（yǒu）嚴格的要求。
（1）氣流速度
氣流速度的選擇原則應該使（shǐ）整個氣流均勻流動不發生滯留區（qū）。氣流速度應能抵抗人員活（huó）動、熱浮升的幹擾，對於垂直單向流潔淨室橫斷麵的斷麵風速Vd可參考下述數值選（xuǎn）用：
a) 室內無人或經常處於無人狀態（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（wéi）Vr)時，Vd＞Vr
d) 考慮（lǜ）人員舒適 Vd＜0．5m／s
e) 工藝有特殊要求時按工（gōng）藝要求（qiú）確定。
（2）氣流速度的不均勻度
潔（jié）淨技術發展初期，對氣流的（de）不（bú）均勻度要（yào）求很（hěn）嚴格。美國（guó）FS209B規定：不均勻（yún）度在±20%以（yǐ）內。此規（guī）定沒有說明以（yǐ）那個速度為基準（zhǔn）值（zhí），是設計風（fēng）速還是斷麵風速（sù）的實測平均值。一般認（rèn）為其準值是斷麵實測的（de）平（píng）均風（fēng）速（sù）。美國FS209以後，刪掉（diào）了氣流不均勻度的要求。這顯然是長期實踐得出的認（rèn）識。從長期對潔淨室的測試發現這一要求基（jī）本達不到。我們知道，出口氣流除射（shè）流的主體（tǐ）段（duàn）之核（hé）心部分，氣流速度（dù）相等，流線平行外，其它部分均不可能。由於過濾器濾料密度不均，過濾器送風（fēng）靜壓箱（xiāng）壓力不均，及由於相（xiàng）鄰過濾器邊框形成的無風區（qū），相鄰（lín）過濾器出風搭（dā）接處的（de）風速與（yǔ）過濾器表麵的出風風速也不相同。
（3）流線的平行度
各種規範都規定單向（xiàng）流的一（yī）個（gè）要素是氣（qì）流平行。這一點到目前為止仍被堅持。然而實踐證（zhèng）明這也是*沒必要的。我們知（zhī）道，隻（zhī）要整（zhěng）個氣（qì）流中的流線（跡線）不（bú）交叉就不會形成渦（wō）流區。塵粒就會沿著跡線（xiàn）（流線）排走，而不會（huì）被滯留，或改行其它（tā）跡線（xiàn）。兩個流線之間在什麽情況下形成渦流暫尚無定論。流體力學中的漸擴管的局部阻力損失，經推算當擴散角為5～8ozui小。這就意味著當擴散角為5～8o時（shí）隻有流速分（fèn）布改變形（xíng）成的損失，而基本無旋渦區損失。所以理論（lùn）上當兩個流線的夾角小於5～8o時，則（zé）不（bú）會形成渦（wō）流；由此推論隻要送風口的（de）出流中，相鄰的流線擴張角小於5～8o，整（zhěng）個氣流沿單一趨向（xiàng）流動仍可形成單向流（liú）。除了要滿（mǎn）足單向（xiàng）流潔淨室3項特性指（zhǐ）標的要求外（wài），還應滿足《潔淨室施工及驗收規範》(50591—2010)規定的回風口風速不應大於2.0m／s，並且回風（fēng）口高度和潔淨（jìng）室室寬的比值應大於或等於0.1的條件。在一般應用中，回風口（kǒu）設在低於工作區下限高度0.8m以下。
3、垂直單向流潔淨（jìng）室新技術
全頂棚送風、兩側下回風的潔淨室
常規的垂直單（dān）向（xiàng）流潔淨室大多（duō）采用頂棚滿布過濾器送風，全地板格（gé）柵回風。這種潔淨室（shì）的特點是：可以獲得均勻的向下單向（xiàng）平行氣流，因而自淨能力強，能（néng）夠達到zui高的潔淨度級別，不僅工藝設備（bèi）可以任意布置，而且可簡化人身淨化（huà）設施。但是對（duì）於全地（dì）板格柵（shān）回風，地板給人的（de）視覺不好，行走（特別是女性）和放（fàng）置物件都有不穩的感覺，微小東西又容易掉落到地板下麵。所以這種地板不利於垂直單向流潔淨室的推廣使用。為此需要對這種回風方式加以改進，就出（chū）現了全頂棚送風兩側下回風的潔淨室。全（quán）頂棚送風相對兩側牆下回風式潔淨室是傳統的垂直單向（xiàng）流潔淨室的變型，也被稱為準單（dān）向流潔淨室。這種送、回風方式可造成室內良好的氣流流型，室內大部分區域（yù）(包括人的工（gōng）作區)處於主流區，要求的潔淨度指標可在較小的送風量下達到。顯然，它是一種比較理（lǐ）想（xiǎng）的氣流。
4、關於垂直單向流潔淨室的經濟性比較（jiào）
國內外大量研究表明，潔淨室的潔淨度主要取決於合理的氣流組（zǔ）織和過（guò）濾器的效率。對氣流而言，單向流無疑是*的氣流（liú）流型，因為它可以達到別潔淨度。當然低級別潔淨度（dù）可用非單向流。典型（xíng）的垂直（zhí）單向流流線平行，同（tóng）一高度上塵（chén）粒排走的路徑相同而且zui短（duǎn）。當然（rán）垂（chuí）直單（dān）向流是*氣流。但是對於頂棚滿布過濾（lǜ）器送風，全地板格柵回風係統。但這種係統也有明顯的缺點，除了上述提到的視覺效果不佳外；由於使用了格柵地板。這種地板一般用鑄鋁、塑料、鋼材等製做，代價是比（bǐ）較高的，采用格柵地板不僅耗用空間而且其造價約（yuē）占單向流潔淨室室內裝修費用的30％～50％，因此該係統（tǒng）的（de）造價很高，不（bú）利於垂直（zhí）單（dān）向流（liú）潔淨室的推廣使用。而全頂棚送（sòng）風兩側下回風的潔淨室，正（zhèng）是克服了上述缺點，因此這（zhè）種潔淨室因其相對低廉的造價以及較佳的流型受到人（rén）們的歡迎。
5、係統使用場合
由於垂（chuí）直單向流（liú）潔淨室主要應用於高潔淨度等級的。無論是以無（wú）生命微粒的控製為對象工業（yè）潔淨室；還是以（yǐ）控製有生命（mìng）微料（細菌）與（yǔ）無命微料（塵埃）對工作對（duì）象的生物潔（jié）淨室，該係統都是適（shì）用的，但是由於采用了兩側下回風，為了獲得理想的氣流分布，規定房間寬（kuān）度小於6米。