空氣淨化係統末端分布裝置的探討

空氣淨化係統末端（duān）分布裝置中，高效過濾（lǜ）器的堵漏是一項十分困難的工作，而（ér）且實（shí）施的工作量很大。所謂（wèi）堵（dǔ）漏是指高效過濾器安裝後，要逐一經過檢（jiǎn）測，發（fā）現高效過濾器本身及其安裝的（de）泄漏所在，以便及時采取補救措（cuò）施。這裏提及的泄漏是指明顯的“漏"，它要比過濾器本（běn）身穿透率的量級高幾倍甚至幾十倍。滲漏並不（bú）是指由於過（guò）濾器明顯的外（wài）形（xíng）缺陷所造成的泄漏，而是指過濾器在製作、運輸和安裝過（guò）程中產生的肉眼難（nán）以發現的微孔和縫隙。因為高效過濾器本身的阻力很高（gāo），在其兩側很大的壓力（lì）差的作用（yòng）下（xià），極易產生滲漏問題。
1、高效過濾（lǜ）器（qì）的滲漏問題
高效過濾器（qì）的滲漏成為高級別潔淨室失敗的關鍵（jiàn）。盡管有關的空氣過（guò）濾器的標準與潔淨室設計、施工和驗收（shōu）規範對過濾器的泄漏作了（le）詳細的規定，但是空（kōng）氣過濾器在製作、運輸和安裝過程中，總不（bú）斷有機會造成過濾（lǜ）器的濾材、框架及（jí）安裝接（jiē）合（hé）麵的滲漏，例如：
（1）過濾器的生產過程（chéng）。從玻璃纖維、濾料到過濾器生產，均會導致最終過濾器穿透率的變化。如玻璃纖維線（xiàn）徑的偏差，濾料的不均勻性，過濾器製作（zuò）過程中濾料（liào）折疊損傷，操作擦傷，濾料（liào）與封膠的結（jié）合紕漏以（yǐ）及受熱（rè）脹冷縮的影響，都（dōu）會涉及過濾器的性能。高效過（guò）濾器成品的效率總是低（dī）於所采用的（de）濾材的效率，這就說明在製作（zuò）過程（chéng）中存在著不可避免的滲漏。
（2）過濾器的運輸過程（chéng）。高效（xiào）過濾器標準特意對存放（fàng）、包裝和運輸（shū）作出特（tè）別的規定（dìng）。在存放、包裝和運輸過程中人員接觸過濾器（qì）的機會多，隨時有可能出現碰撞或跌落；也有可能出現不合（hé）理的堆（duī）放及存放過程中環境（jìng）溫濕度過高或變化過大，都（dōu）可能造成高效過（guò）濾器（qì）的滲漏。所以潔淨室設計、施工（gōng）和（hé）驗收規範強調在（zài）高效過濾器安（ān）裝前必須進行檢漏。
（3 ）過濾器的安裝過程。為保證高效過濾器與框架間的安裝合麵的密封，總（zǒng）結出很多（duō）有（yǒu）效的密封（fēng）技術措施。如靠機（jī）械擠壓（yā）接合麵間的（de）彈性密封墊的固體密封；利用（yòng）液體密封膠的表麵粘著式（shì）密封；采用不幹的非牛頓液體（tǐ）的油槽密封；使安裝接（jiē）合麵始（shǐ）終保持低於室內壓力的負壓密封；封導結合的雙環密（mì）封等，都是采用不讓微粒泄漏出來的（de）措（cuò）施。盡管這些措施對宏（hóng）觀上的泄漏十分有（yǒu）效，但從微觀上（shàng）講，對非常（cháng）嚴格（gé）密封（fēng）的（de）框（kuàng）架部分滲漏還是（shì）難免的。尤其是框架較薄，過濾器四角的壓緊螺栓擰緊程度略有不（bú）同，也會產生細微裂縫。由於一旦滲漏，就難以止漏，所以無論國內還（hái）是國外的規範、標準，也隻能作出（chū）安裝過程中高效過濾器允許滲漏範圍。在（zài）以上三條可能產生（shēng）的滲漏途徑（jìng）中，高效過濾器生產過程中的問題，可以通過事先的檢漏、堵漏、篩選來保證出廠高效過濾器的質量。其它兩（liǎng）個過程隨意性較大，尤其是安裝過程不（bú）易控製。
2、“阻（zǔ）漏"概念的提出
既然滲漏是難免的，由（yóu）於種種原因即使某台高效過濾器超過允許滲漏範圍，是否就導致整個潔淨室不合格呢？對於潔淨室，重點是應該室內工作區（qū）是否達（dá）到潔淨度的要（yào）求。這對低級別的亂流潔淨室來說也許問題（tí）不大，這是因為低（dī）級別的潔淨室室（shì）內的含塵濃度的基準本來（lái）就很高，而且室內氣流混（hún）摻、稀釋（shì）性能好。即使某個（gè）高效送風口的滲漏，在到達工作區之前可能已與室（shì）內氣流充分混合，濃度也可能已降低到室（shì）內所要求的濃度以下。但對單向流潔淨室來說（shuō），潔淨（jìng）室室內的含塵濃度的基準（zhǔn）很低，滲漏尤為關鍵，是潔淨室失效的一個重要隱患。在全室良好的（de）單向流的氣流中（zhōng），由於其平行的（de）流線、單一的流向和均勻的（de）流速，送風口某處高（gāo）濃度的滲漏是以射流形式進入室內，可直接影響到工作區，單向流潔淨室的高效過濾器的檢漏至關重要。因（yīn）此滿布在頂棚或隔牆上的高效過濾器，必須比普通亂流潔淨室的高效送風口（kǒu）的檢漏要求高，否則一處局部的滲漏會導致整個（gè）送風麵（miàn）的失效（xiào）。
那麽變換一下思路（lù），既然亂流（liú）氣（qì）流可以通過（guò）混合、稀釋來消除高效過濾器（qì）的局部滲漏，為（wéi）什麽單向流氣流就不行？可設想經高效過濾器過濾後的潔淨氣流在進入潔淨室前，先到達由具有過濾作用的勻阻層構成的靜壓腔內，即使高效過濾器的局部滲漏已超（chāo）過允許的範圍，由於（yú）在靜壓腔充分混合、稀釋後，以大大（dà）降低了的濃度，再形成單向流進入室內。這樣對於整個高效過濾器送風麵來說，也許遠遠低於其（qí）總的允許範圍，同樣可形成合格的單向流氣流。也就是說，如果從總的效果來看，使原來局部的“漏"變成了整體（tǐ）的“不漏"，這個勻（yún）阻（zǔ）層客觀上起到了阻擋滲漏的作用（yòng）。這個（gè）“阻漏"概（gài）念（niàn）的提（tí）出，改變了過去（qù）防止高效過（guò）濾器泄漏而采（cǎi）用的單純的“堵"的防漏做法。
3、阻漏的（de）結構形式
阻漏的結（jié）構形式主要由靜壓箱和阻漏層構成，成為空氣分布部分（fèn），設置在室內；送風箱由高效過（guò）濾器和風機組成，成（chéng）為（wéi）送風（fēng）部分，設置在室外或靜壓箱外；兩者用普通（tōng）風（fēng）管或軟管連接。要找到阻（zǔ）漏的最佳結構形式（shì），應從靜壓箱和（hé）阻漏層入手。
（1）靜壓箱結構的影（yǐng）響
靜壓箱是阻漏結構形式的一個關鍵的部件。對“阻漏"來說（shuō），其作用不僅在於將動壓轉化為靜壓，起均壓作用，而且主要還（hái）起混風作用，即經過濾後（hòu）的氣流在箱內充分混（hún）合，降低濃度。因此靜壓（yā）箱結構並不盲目要求加大其高度和出口阻力，而是采用一些措施，如在進風口設置氣流均布器、混風板、雙麵進風口、出風整流裝（zhuāng）置等，既有利於（yú）改善箱（xiāng）內靜壓分布（bù）、有效降低靜壓箱的高度，也可保證箱內氣流混合。
（2）阻漏層形成的影響
阻漏層的影響主要從阻力和過濾效率兩方麵考慮，這也涉及阻（zǔ）漏層（céng）材料的（de）選擇與安裝。若從阻（zǔ）尼層（céng）的角度講，要（yào）求構成靜壓（yā）腔的材料（liào）阻力大（dà）而均勻，對（duì）其過濾效率沒有要求。而阻漏層的功能不同（tóng）於阻尼層，對它的要求也自然不同（tóng）。阻漏層的主要（yào）功能是使氣流在（zài）靜（jìng）壓腔內充分混合，阻力要求不高。阻力大當然（rán）對均流有（yǒu）好處，但過（guò）大增加了係統的阻力反而不合算。因此（cǐ）阻漏（lòu）層的阻力要（yào）適中，不（bú）應大於50Pa。
阻漏層是否需要一定的過（guò）濾效率？多大的過濾效率才合適？一（yī）般來說，盡管腔內的氣流經混合後的濃度相對來說較低，但是還是有（yǒu）一（yī）定的幾率進入工（gōng）作區。因此構成靜壓腔的材料（liào）應該要求具有一定的過濾效率，但並不（bú）要求與係統的末級過濾器（qì）效率相當。經理（lǐ）論分析和試驗，選用（yòng）亞高效濾（lǜ）料作為（wéi）阻漏材（cái）料最為合適。另外，若（ruò）阻漏（lòu）層（céng）不具有一（yī）定的過濾效率，如同阻（zǔ）尼（ní）層一樣，根據國內運行（háng）經驗，淨化係統停機（jī）後汙染空氣易倒灌（guàn）。靜壓箱積塵尤其是阻尼層本（běn）身積塵對室內（nèi）潔淨度影響很大，難於清除，如用（yòng）亞高效（xiào）過濾器（qì）構成阻漏層，就可以輕易（yì）的避免這些弊病。
由於（yú）是阻漏的概（gài）念，而不是堵漏，使得對構成靜壓腔的（de）亞（yà）高效阻漏層的安裝要求大大下降。據實際檢測，亞（yà）高效過濾器僅僅靠重力擱（gē）置在框架上就（jiù）*符合了阻漏的要求，這樣就大大簡（jiǎn）化了（le）框架結構。
為了（le）進一步改善出口氣（qì）流速度分布均勻性和出口氣流平行度，還可以在出口阻（zǔ）漏層後（hòu）再設置整流（liú）裝置。如將亞高效阻漏層與整流裝置組合在一（yī）起，以提高單向流的（de）質量。構成阻漏層的亞高效過濾器，可以（yǐ）是管式、折繞式或折疊式；構成孔板的孔洞形（xíng）狀、大小和開孔（kǒng）率等，可以（yǐ）根據（jù）氣流、阻力和外觀要求進行選擇；靜壓箱和框架也可（kě）由需要而（ér）變（biàn）化；總之結（jié）構（gòu）的組合形式是多樣的。
4、討論
（1）阻漏結構有利於提高單向流質量（liàng）
要提高單（dān）向流氣流的質量，除了在上述靜壓箱和阻漏層方麵采（cǎi）取一（yī）些技術措施外，還需要：1）擴大在送風麵上過濾器的滿布比；2）減少安裝框架的（de）影響。
對於傳（chuán）統的滿（mǎn）布高效過濾器的頂棚或隔牆來（lái）說，這些（xiē）都（dōu）需要經（jīng）過較大的努力才能實現。對（duì）於阻漏層來（lái）說，卻可以十分輕易實現。由於送風麵上布置的是阻漏層而不是高效過濾器，阻（zǔ）漏（lòu）層很輕，邊框較窄（zhǎi），又不需要固定，安裝框架（jià）可以做得很纖巧，框架（jià）間距也可以做得大一些。能（néng）有效（xiào）的提高過濾器的滿布率，整個末端裝置可以（yǐ）做得很輕巧。安裝框（kuàng）架可采用鋁型材，這樣楔型、流線型或帶燈管的框架等都能很容易實現，大大減少了安裝框架對單向流的影響。
（2）阻漏結構使係統（tǒng）更靈（líng）活、有效
工藝對係統的靈活性要求很高，作為空氣淨化係統末端分布（bù）裝（zhuāng）置還要求：1）單向流的（de）末端（duān）分布裝置的尺寸和形狀能滿足工藝（yì）要求；2）送風口和單向流區（qū）域可隨工藝（yì）變更作相應的（de）變化；3）送風口的高低可隨（suí）工藝需要任意調節。
由於送風麵上布置的（de）是阻漏層（céng），末端（duān）送風裝置無需（xū）受高效過濾器的尺寸及（jí）其排列（liè）組合形狀的約束，阻漏層（céng）可以做成（chéng）任意形（xíng）狀，以最佳（jiā）尺寸滿足工藝需要，使送風麵設計更經濟、有效。由於阻漏層很薄（báo），阻力很低，箱體承壓很小，對嚴（yán）密性要（yào）求不高（gāo），因此整個裝置可以（yǐ）做得（dé）很輕巧，特別適合層高較低的潔淨室。室內阻（zǔ）漏層箱體與高效過濾送風箱之間可采用軟（ruǎn）管連接。根據工藝需要，可以方便的變（biàn）化送風口位（wèi）置，允許作任（rèn）意（yì）的水平移動。另外送風口也可作上下移動，任意調節風口的高低，有效保證（zhèng）區內（nèi）潔淨度，尤其適用於帶狀潔淨區。在大空間的潔淨廠房，整個頂棚可以做成一個靜壓箱，底麵為龍骨結構。在不需要送風的（de）地方（fāng）設置盲板，需要送風的地方設置阻漏層。如工藝變更，隻需要變化盲板和阻漏層的位置，就（jiù）可以（yǐ）極為方便的實現送風口（kǒu）和（hé）單向流區域相應的變化。這些功（gōng）能對傳統的末端裝置來（lái）說，是（shì）難於實現的。
對（duì）於亂流潔淨室，為了有利於送風管路阻力平衡，最簡（jiǎn）易的方法是使各送風口的高效過濾器阻力相當。這會引起在不同潔（jié）淨室中送風量與送風麵積之間的矛（máo）盾。如低級別、小房間的送（sòng）風口（kǒu）的實際風量會遠小於高效過濾（lǜ）器的額定風量；高級別、大房間（jiān）的送風口則（zé）會接近其額定風量，係統阻（zǔ）力難以平（píng）衡。采用“阻（zǔ）漏層"方法，可使係統中各高效過濾器均接近其額定風量。小（xiǎo）房間可（kě）共用一個高效過濾器，大房間可變（biàn）化阻漏層的麵積，極其方便的平衡（héng）係統的阻力。此外用“阻（zǔ）漏層"方法還（hái）可以實現送風口最（zuì）佳排列，也很容易形成帶狀送風口或幅流送（sòng）風口。室內氣流（liú）更經濟、有效，又能防止汙染空氣倒灌。
（3）阻漏結構降低（dī）造價，簡（jiǎn）化施工，方便檢漏
如上（shàng）所述，對單（dān）向流潔淨室中頂棚（péng）的高效過濾器不僅僅要求它有過濾作用，而且還要有均流作用和防漏作用。這三個作用的“耦合（hé）"，必須要求在那麽大麵積上各高效過濾器同時滿（mǎn）足三方麵的需要。因此，施工和驗收規範中對用作頂棚或隔牆的高效過濾（lǜ）器，不（bú）但有過濾效（xiào）率要求，還有對高效過濾器的初（chū）阻力要求。要（yào）求各個過濾器的（de）初阻力與全部過濾器的（de）平均初阻力之差小（xiǎo）於5%。並且為防止高效過濾器（qì）在安裝框架上可能產生的泄漏，各種標準或規範都有嚴格、詳細的規定。如此高的要求，而實際（jì）運行時（shí）通過頂棚（péng）高效（xiào）過濾器的風（fēng）量又隻是它的額定風量的1/3，利用率不高，難於降低其造價。增加阻漏（lòu）層並不一定就意味著增加造價，因為對於室內氣流要求（qiú）高的場所，高效過濾器頂棚的均流作用就不夠了，不得不再添加阻尼層進一步起（qǐ）均流作用，也增加了造（zào）價。即使有的不需要阻尼層，也需要網板作為高（gāo）效過濾（lǜ）器（qì）頂（dǐng）棚的（de）保護層。用阻漏層（céng）替代阻尼層和保護層，其造價不會高多少。高效過濾器可以安（ān）裝在頂棚靜壓箱的側麵或直接安裝在鄰近的機房內，僅起過濾作用，不起均流作用，與過（guò）濾（lǜ）器的初阻力差異無關。由於（yú）可以直接采用其額定風（fēng）量而大（dà）大減少了過濾器的台數。另外，采用了亞高（gāo）效過濾器作阻漏層，不需要在阻漏層與框架間堵漏；阻漏層具有一定的阻力，實際上也起了均流作用。日常維修或更換高效過濾（lǜ）器不必進入室（shì）內，這對無菌要求很高的潔淨室（shì）來說（shuō）尤為重要。因此阻漏這種概念，降（jiàng）低（dī）了造價，簡化了施工，方便了檢（jiǎn）漏。
用潔淨室手術室為例來說明“阻漏"這一技術措施（shī）的積極作用。通常標準的潔淨手（shǒu）術室（shì）其（qí）長*寬為6m*6m，中間手術台正上方布置3m*4m的局部單向流送風口，按（àn）常規做法風口滿布高效過濾器，需要設置484mm*484mm高效（xiào）過濾器48台。斷麵風速為0.135m/s，風量（liàng）為15120m³/h。這48台高效（xiào）過（guò）濾器每台必須都（dōu）同時滿足過濾（實際穿透率不（bú）應大於（yú）出廠合格穿透率的（de）3倍）、均流（每台（tái）初阻力與所有各台平均初阻力（lì）相差小於5%）和堵漏（48個麵與192條邊檢（jiǎn）漏）三個方麵的要求，無（wú）論哪一（yī）方麵疏忽，均可能導致整個（gè）送（sòng）風麵的（de）失敗。
如采用阻（zǔ）漏層的方法，高效過濾器集中設置，該潔淨手術室隻需要484mm*484mm高（gāo）效過濾（lǜ）器16台就夠了。而對這16台高效過濾器的要求遠遠低於安裝在頂棚上（shàng）的要求。即使由於種種原因其中（zhōng）一台高（gāo）效過（guò）濾器的實際穿透率大於出廠合格率的（de）3倍（bèi），甚至40倍，由於氣流在進入靜壓箱之時或（huò）之後已得到充分混合（hé），也會保證（zhèng）整個送風麵的（de）成功。另外，高效過濾器的使用壽命主要取決於前（qián）置過濾器，尤其是（shì）新風過濾器的保護，而不是僅僅取決（jué）於設計風量與額（é）定風量的比例（lì）。由（yóu）此可見，阻漏層的結構使（shǐ）單向流送風裝置大大簡化，成功率大大提高。