潔凈室要獲得良好的清潔效果，不僅要注重合理的空調(diào)凈化措施，而且還要對(duì)工藝、施工等專業(yè)采取相應(yīng)的措施，不僅要有合理的設(shè)計(jì)，還要規(guī)范的施工安裝，以及正確使用的潔凈室和科學(xué)的維護(hù)管理。為了取得良好的效果，國內(nèi)外的許多文獻(xiàn)都以不同的角度進(jìn)行了闡述。事實(shí)上，在不同的行業(yè)之間進(jìn)行完美的合作是非常困難的。對(duì)于設(shè)計(jì)師來說，要掌握建筑和安裝的質(zhì)量以及他們的使用和管理是很困難的。特別是后者。大多數(shù)設(shè)計(jì)師和建筑師不重視潔凈室清潔的必要條件。本文簡要論述潔凈室凈化措施中滿足清潔要求的四個(gè)必要條件。
一、送風(fēng)潔凈度
要保證供氣潔凈度達(dá)到要求，關(guān)鍵是凈化系統(tǒng)的末級(jí)過濾器的性能和安裝。
凈化系統(tǒng)的最終過濾器通常采用高效過濾器或次高效過濾器。根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)，高效率濾波器的效率分為四個(gè)等級(jí)：A類大于99.9%，B類大于99.9%，C類大于99.999%，D類大于99.999%（也稱超高效濾波器）。亞高效過濾器為95～99.9%（對(duì)于0.5以上的顆粒）。過濾器的效率越高，它就越昂貴。所以在選擇過濾器時(shí)，要符合既要滿足供氣潔凈度的要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理?？紤]到潔凈度要求，主要是選擇低性能潔凈室低性能過濾器和高性能潔凈室的高性能過濾器。一般說來，100萬級(jí)可以選擇高中效應(yīng)過濾器，如果過濾器低于10000級(jí)，可以選擇次高效率或甲級(jí)高效過濾器。為等級(jí)10000至100選擇B類過濾器；C級(jí)過濾器用于100至1級(jí)。這里每個(gè)清潔度似乎有兩種類型的過濾器可供選擇，選擇高性能和低性能，取決于具體情況：當(dāng)環(huán)境污染嚴(yán)重時(shí)，或室內(nèi)排風(fēng)比例大，或潔凈室特別重要，需要更大的SAF。TY系數(shù)，在其中一種或多種情況下，選擇高階濾波器；反之，可以選擇較低性能濾波器。對(duì)于需要由0.1攝氏度顆粒控制的潔凈室，應(yīng)選擇D類過濾器，而不考慮受控顆粒的濃度。如上所述，僅從濾光片的角度來看，事實(shí)上，為了選擇一個(gè)好的濾光片，我們需要充分考慮潔凈室、濾清器和凈化系統(tǒng)的特性。
為了保證空氣供應(yīng)的清潔，僅僅有合格的過濾器是不夠的。安裝嚴(yán)密。要做到第一個(gè)，堅(jiān)持對(duì)施工安裝人員進(jìn)行培訓(xùn)，不僅要安裝凈化系統(tǒng)，而且要有熟練的安裝技巧，否則很難保證不損壞過濾器。其次，安裝嚴(yán)密性問題，根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)手冊一般建議：對(duì)于單一的過濾器采用明裝型式，這樣即使發(fā)生泄漏，也不會(huì)泄漏到室內(nèi)；采用成品高效氣源口，STR。ICT緊密性也很容易得到保證。近年來，對(duì)于多過濾器的風(fēng)口，經(jīng)常采用液槽密封和負(fù)壓密封。液槽密封必須確保液槽接合緊密，整個(gè)框架在同一水平表面上。負(fù)壓密封是指過濾器的外緣與靜壓箱和框架接頭負(fù)壓，就像敞開式的，即使泄漏不會(huì)泄漏到室內(nèi)。事實(shí)上，只要安裝框架是光滑的，過濾器的端面甚至與安裝框架相接觸，任何安裝類型使過濾器達(dá)到安裝嚴(yán)密性要求應(yīng)該說都是不難的。
二、氣流結(jié)構(gòu)
潔凈室的氣流結(jié)構(gòu)不同于空調(diào)房間的氣流結(jié)構(gòu)。它要求最干凈的空氣首先送到操作部件。因此，在設(shè)計(jì)氣流組織時(shí)應(yīng)考慮這些原則：盡量減少渦流，避免工作區(qū)以外的污染進(jìn)入工作區(qū)；通過防止粉塵二次飛揚(yáng)，最大限度地減少粉塵對(duì)工件的污染；工作區(qū)的氣流應(yīng)盡量均勻，風(fēng)速應(yīng)要滿足技術(shù)和衛(wèi)生要求。當(dāng)氣流向回風(fēng)口流動(dòng)時(shí)，空氣中的灰塵能被有效地帶走。根據(jù)不同的潔凈度要求，選擇不同的送風(fēng)方式和回風(fēng)方式。
不同的氣流結(jié)構(gòu)有各自的特點(diǎn)和范圍：
立式單流道：1）氣流均勻向下，便于工藝設(shè)備布局，自凈能力強(qiáng)，可簡化人身凈化設(shè)施等共同設(shè)施等共同優(yōu)點(diǎn)外，四種送風(fēng)方式還有其各自優(yōu)缺點(diǎn)：滿布高效過濾器具有阻力小、更換過濾周期長的優(yōu)點(diǎn)，但頂棚結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；側(cè)布高效過濾器頂送、全孔板頂送與滿布高效過濾器頂送的優(yōu)缺點(diǎn)相反，其中全孔板頂送在系統(tǒng)非連續(xù)運(yùn)行時(shí)，孔板內(nèi)表面易積塵，維護(hù)不好，對(duì)潔凈度有些影響;密集散流器頂送，因需要一段混和層，所以只適用于4m以上高大潔凈室，其特點(diǎn)與全孔板頂送相仿;對(duì)于相對(duì)兩側(cè)格柵的板和相對(duì)兩側(cè)墻下部均勻布置回風(fēng)口的回風(fēng)方式僅適用兩側(cè)凈間距小于6m的潔凈室;單側(cè)墻下部布回風(fēng)口僅適用對(duì)墻間距較小(如≤<2~3m)的潔凈室。
2)水平單向流:只在第一工作區(qū)達(dá)到100級(jí)潔凈度，當(dāng)空氣流向另一側(cè)的過程中含塵濃度逐漸升高，所以僅適用于同一房間工藝過程有不同潔凈度要求的潔凈室;送風(fēng)墻局部布高效過濾器較滿布水平送可減少高效過濾器用量，節(jié)約初投資，但局部區(qū)域有渦流。
3)亂流型氣流:孔板頂送和密集散流器頂送的特點(diǎn)與前述相同:側(cè)送的優(yōu)點(diǎn)易于管道布置，無需技術(shù)夾層，造價(jià)低，有利于舊廠房改造，缺點(diǎn)是工作區(qū)風(fēng)速較大，下風(fēng)側(cè)比上風(fēng)側(cè)含塵濃度高;高效過濾器風(fēng)口頂送具有系統(tǒng)簡單、高效過濾器后無管道、潔凈氣流直接送達(dá)工作區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，但潔凈氣流擴(kuò)散緩慢，工作區(qū)氣流較均勻;不過當(dāng)均勻地布置多個(gè)風(fēng)口或采用帶擴(kuò)散板地高效過濾器風(fēng)口時(shí)，也可使得工作區(qū)氣流較均勻;但在系統(tǒng)非連續(xù)運(yùn)行地情況下，擴(kuò)散板易積塵。
上述討論是在一個(gè)理想的狀態(tài)，也是相關(guān)的國家規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)手冊所推薦?；蛘咴趯?shí)際工程中受到客觀條件的限制，或者因?yàn)樵O(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)有較好的氣流組織的主觀原因，常見的有:垂直單向流采取相鄰兩側(cè)墻下部回風(fēng)，局部百級(jí)采用上送上回(即局部送風(fēng)口下未加下垂圍簾)，亂流型潔凈室采用高效過濾器風(fēng)口頂送上回或單側(cè)下回(對(duì)墻間距較大)等，這些氣流組織方式經(jīng)實(shí)測，其潔凈度大多數(shù)都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。由于現(xiàn)行規(guī)范[6]規(guī)定空態(tài)或靜態(tài)驗(yàn)收，個(gè)別的這類潔凈室在空態(tài)或靜態(tài)下勉強(qiáng)達(dá)到設(shè)計(jì)的潔凈度級(jí)別，但抗污染干擾能力很低，一旦潔凈室進(jìn)入工作狀態(tài)就達(dá)不到要求。正確的氣流組織局部區(qū)域應(yīng)設(shè)圍簾下垂至工作區(qū)高度，10萬級(jí)也不應(yīng)采用上送上回。還有目前大多數(shù)工廠生產(chǎn)的帶擴(kuò)散板的高效送風(fēng)口，其擴(kuò)散板都只是裝飾性孔板而不起擴(kuò)散氣流作用，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)者和用戶要特別注意。
三、送風(fēng)量或風(fēng)速
足夠的通風(fēng)換氣量是為了稀釋和排除室內(nèi)污染空氣，根據(jù)不同的潔凈度要求，當(dāng)潔凈室凈高較高時(shí)，適當(dāng)增加換氣次數(shù)。其中，100萬級(jí)潔凈室的通風(fēng)量是按高中效凈化系統(tǒng)考慮[7]，其余均按高效凈化系統(tǒng)考慮;當(dāng)10萬級(jí)潔凈室高效過濾器集中布置在機(jī)房或系統(tǒng)末端采用亞高效過濾器時(shí)，可適當(dāng)提高換氣次數(shù) 10-20%。
對(duì)于上述通風(fēng)量推薦數(shù)值筆者認(rèn)為:單向流潔凈室通過房間截面風(fēng)速偏低，亂流型潔凈室是有較充分安全系數(shù)的推薦值。垂直單向流≥0.25m/s，水平單向流≥0.35m/s，在空態(tài)或靜態(tài)下檢測潔凈度，雖然能達(dá)到要求，但抗污染能力較差，一旦室內(nèi)進(jìn)入工作狀態(tài)，潔凈度就可能達(dá)不到要求，這類實(shí)例已不屬于個(gè)別;同時(shí)，我國通風(fēng)機(jī)系列中尚未有較適合凈化系統(tǒng)用的風(fēng)機(jī)，一般設(shè)計(jì)者又往往對(duì)系統(tǒng)空氣阻力未作準(zhǔn)確計(jì)算，或未注意到所選用的風(fēng)機(jī)是否處于特性曲線上比較有利的工作點(diǎn)，使得系統(tǒng)在投入運(yùn)行后不久，風(fēng)量或風(fēng)速就達(dá)不到設(shè)計(jì)值。
美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)(FS209A~B)在1987年10月27日之前一直這樣規(guī)定:單向流潔凈室通過潔凈室截面的氣流速度通常保持在 9Oft/min(0.45m/s)，在整個(gè)房間無干擾的條件下，其速度不均勻度在士20%以內(nèi)，氣流速度任何明顯的下降都會(huì)增加自凈時(shí)間和工作位置之間污染影響的可能性(1987年10月FS209C頒布之后對(duì)含塵濃度以外的所有參數(shù)指標(biāo)均未作規(guī)定)。為此，筆者認(rèn)為宜適當(dāng)提高目前國內(nèi)對(duì)單向流速度的設(shè)計(jì)值，我們單位在實(shí)際工程中照此做了，效果還是比較好的。
亂流型潔凈室是有較充分安全系數(shù)的推薦值，但許多設(shè)計(jì)者仍不放心，在做具體設(shè)計(jì)時(shí)將10萬級(jí)潔凈室通風(fēng)量加大到20~25次/h，1萬級(jí)加大到30~40次/h，1000級(jí)加大到60~70次/h，這樣做不僅加大了設(shè)備容量、加大了初投資，也增加了日后維護(hù)管理費(fèi)用，實(shí)際上也沒有必要這樣做。在編制我國空氣潔凈技術(shù)措施[7]時(shí)曾調(diào)查測定了國內(nèi)100多個(gè)潔凈室，許多潔凈室還是在動(dòng)態(tài)下檢測的，結(jié)果表明:10萬級(jí)≥10次/h、1萬≥20次/h、1000級(jí)≥50次/h通風(fēng)量即可滿足要求。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)(FS2O9A~B)規(guī)定:非單向流潔凈室(10萬級(jí)、1萬級(jí))，室高8~l2ft(2.44~3.66m)，通?？紤]全室至少每3分鐘換氣一次(即20次/h)。因此，設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定 [6]已經(jīng)考慮了較大的富裕系數(shù)，設(shè)計(jì)者完全可以放心地按照表1通風(fēng)量地推薦值選用。
四、靜壓差
潔凈室維持一定的正壓是保證潔凈室不受或少受污染、以維持設(shè)計(jì)潔凈度等級(jí)必不可少地條件之一。即便是負(fù)壓潔凈室，它也必須有不低于它潔凈度級(jí)別地相鄰房間或套間維持一定地正壓，負(fù)壓潔凈室的潔凈度才能得以維持。
潔凈室正壓值是指門窗全部關(guān)閉狀態(tài)下，室內(nèi)靜壓大于室外靜壓的數(shù)值。它是通過凈化系統(tǒng)送風(fēng)量大于回風(fēng)量和排風(fēng)量的方法來達(dá)到。為了保證潔凈室正壓值，送風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)機(jī)最好聯(lián)鎖，系統(tǒng)開啟時(shí)先啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)回風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī);系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)先關(guān)排風(fēng)機(jī)，再關(guān)回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)，以防止?jié)崈羰以谙到y(tǒng)開啟和關(guān)閉時(shí)受到污染。
維持潔凈室正壓所需的風(fēng)量主要根據(jù)維護(hù)結(jié)構(gòu)密閉性好壞來確定。我國潔凈室建設(shè)初期由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)密閉性較差，要維持≥5Pa的正壓就要2~6次/h送風(fēng)量;目前維護(hù)結(jié)構(gòu)密閉性已大為提高，維持同樣的正壓只要1~2次/h送風(fēng)量;維持≥1OPa也只要2~3次/h送風(fēng)量。
我國設(shè)計(jì)規(guī)范[6]規(guī)定:不同等級(jí)的潔凈室以及潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)之間的靜壓差應(yīng)不小于0.5mmH2O(~5Pa)，潔凈區(qū)與室外的靜壓差應(yīng)不小于 1.OmmH2O(~l0Pa)。筆者認(rèn)為該值似偏低，原因有三:1.正壓是表示潔凈室抑制通過門窗縫隙污染室內(nèi)空氣的能力，或在短時(shí)間打開門窗時(shí)使?jié)B入室內(nèi)的污染物減少到最低限度的能力，正壓大小表示抑制污染能力的強(qiáng)弱，當(dāng)然不是正壓越大越好(后面將談到)。2.正壓所需的風(fēng)量有限，5Pa正壓與 10Pa正壓所需風(fēng)量僅差約1次/h，何樂而不為呢?顯然正壓值低限取l0Pa更優(yōu)越些。3.美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)(FS209A~B)規(guī)定:當(dāng)所有出入口關(guān)閉時(shí)，潔凈室與任何相鄰的低潔凈度區(qū)域之間的最低正壓差為0.05英寸水柱(12.5Pa)，這數(shù)值已被許多國家采用。
總結(jié)：潔凈室正壓值并不是越大越好，根據(jù)30多年的實(shí)際測試表明，當(dāng)正壓值大于30時(shí)，開門就比較困難；當(dāng)正壓值大于或等于50～70Pa時(shí)，門窗縫隙就會(huì)發(fā)出哨聲，體弱者或有某種不適感的人會(huì)感到不舒服。但對(duì)于國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，在許多國家還沒有提供正壓限值，許多此類機(jī)組的結(jié)果只是下限值滿足要求，不管限多少，潔凈室在壓力V上ALU都有100帕以上。造成不良影響。事實(shí)上，調(diào)整正壓并不難。據(jù)報(bào)道，東歐國家設(shè)定的正壓值為1-3mm H20（約10~30Pa），筆者認(rèn)為是比較合適的。
