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一、送風(fēng)潔凈度
要使得送風(fēng)潔凈度符合要求,關(guān)鍵是凈化系統(tǒng)末級(jí)過濾器的性能和安裝。凈化系統(tǒng)末級(jí)過濾器一般采用高效過濾器或亞高效過濾器。按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高效過濾器效率分四檔:A類為≥99.9%,B類為≥99.9%,C類為≥99.999%,D類為(對(duì)≥0.1μm粒子)≥99.999%(亦稱超高效過濾器);亞高效過濾器為(對(duì)≥0.5μm粒子)95~99.9%。效率越高,過濾器的價(jià)格也越貴。所以選擇過濾器時(shí)應(yīng)本著既要滿足送風(fēng)潔凈度要求,又要考慮經(jīng)濟(jì)合理。從潔凈度要求考慮,以低級(jí)別潔凈室選用低性能過濾器、高級(jí)別潔凈室選用高性能過濾器為原則。一般說來:100萬級(jí)可選用高中效過濾器;低于1萬級(jí)可選用亞高效或A類高效過濾器;1萬~100級(jí)選用B類過濾器;100~1級(jí)選用C類過濾器。這里每個(gè)潔凈度級(jí)別似乎都有兩類過濾器可供選擇,選擇高性能的還是低性能的,要視具體情況而定:當(dāng)環(huán)境污染嚴(yán)重,或室內(nèi)排風(fēng)比例很大,或該潔凈室特別重要,需要較大安全系數(shù),在這些或其中之一情況下,均要選擇高一類過濾器;反之可選擇較低性能過濾器。對(duì)0.1μm粒子要求控制的潔凈室,不論控制的粒子濃度高低均要選擇D類過濾器。以上所述僅從過濾器角度出發(fā),實(shí)際上要選擇好過濾器還要全面考慮潔凈室特性、過濾器特性和凈化系統(tǒng)特性。
要使得送風(fēng)潔凈度,僅有合格的過濾器是不夠的,還要:a.運(yùn)輸、安裝過程不損壞過濾器;b.安裝嚴(yán)密。要做到第a,則要求施工安裝人員訓(xùn)練有素,既要有安裝凈化系統(tǒng)方面的知識(shí),又要具備較熟練的安裝技能,否則將可能損壞過濾器。其次,安裝嚴(yán)密性問題,主要取決于安裝結(jié)構(gòu)型式優(yōu)劣,設(shè)計(jì)手冊(cè)一般推薦:對(duì)于單個(gè)過濾器采用明裝型式,這樣即便發(fā)生滲漏,也不致漏到室內(nèi);用成品高效送風(fēng)口,嚴(yán)密性也比較不容易被破壞。
二、氣流組織
潔凈室的氣流組織與一般空調(diào)房間有所不同,它要求將干凈的空氣先送到操作部位,它的作用在于限制和減少對(duì)加工物的污染。為此,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,避免將工作區(qū)以外的污染帶入工作區(qū);盡量防止灰塵的二次飛揚(yáng)以減少灰塵對(duì)工件的污染機(jī)會(huì);工作區(qū)的氣流要盡量均勻,且其風(fēng)速要滿足工藝和衛(wèi)生要求,當(dāng)氣流向回風(fēng)口流動(dòng)時(shí)要使空氣中的灰塵能有效的帶走。根據(jù)不同的潔凈度要求,選擇不同的送、回風(fēng)方式。
不同的氣流組織,各有其特點(diǎn)和范圍:
(1)垂直單向流:均可獲得均勻向下氣流,便于工藝設(shè)備布置,自凈能力強(qiáng),可簡(jiǎn)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低、更換過濾器周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),但頂棚結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)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(jiǎn)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。
以上論述均屬于較理想狀態(tài),也是國(guó)家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)手冊(cè)所推薦。實(shí)際工程中或受限于客觀條件,或由于設(shè)計(jì)者地主觀原因而未設(shè)計(jì)好氣流組織,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(cè),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。
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,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)值認(rèn)為:?jiǎn)蜗蛄鳚崈羰彝ㄟ^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(cè)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(guó)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(guó)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:?jiǎn)蜗蛄鳚崈羰彝ㄟ^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,適當(dāng)提高目前國(guó)內(nèi)對(duì)單向流速度的設(shè)計(jì)值,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)際上也無需這樣做。在編制我國(guó)空氣潔凈技術(shù)措施[7]時(shí)曾調(diào)查測(cè)定了國(guó)內(nèi)100多個(gè)潔凈室,許多潔凈室還是在動(dòng)態(tài)下檢測(cè)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(guó)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)定已經(jīng)考慮了較大的富裕系數(shù),設(shè)計(jì)者*可以放心地按照通風(fēng)量推薦值選用。
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)的條件之一。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(guó)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≥10Pa也只要2~3次/h送風(fēng)量。
我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(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1.0mmH2O(~10Pa)。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?jī)H差約1次/h,何樂而不為呢?顯然正壓值低限取10Pa更*些。3.美國(guó)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)域之間的低正壓差為0.05英寸水柱(12.5Pa),這數(shù)值已被許多國(guó)家采用。但潔凈室的正壓值并非越大越好,根據(jù)實(shí)際工程檢測(cè)表明:當(dāng)正壓值≥30Pa時(shí),開門就比較困難,當(dāng)正壓值≥50~70Pa時(shí),門窗縫隙就會(huì)發(fā)出哨音,體弱者或有某種不適應(yīng)癥者不適感覺??墒菄?guó)內(nèi)和國(guó)外許多國(guó)家的有關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)均未規(guī)定正壓的上限值,這樣的結(jié)果許多單位都只求下限值滿足要求,而不管上限值達(dá)到多少,在筆者遇到的實(shí)際潔凈室中正壓值有高達(dá)100Pa以上,造成很不好的效果。實(shí)際上調(diào)整正壓并不是一件很難的事,把它控制在一定范圍內(nèi)是很有可能的。
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