潔凈技術(shù)講稿課件

空氣潔凈技術(shù)空氣潔凈技術(shù)18潔凈室原理主要介紹不同類型潔凈室的特點(diǎn)，創(chuàng)造潔凈環(huán)境的原理，以及保證潔凈室達(dá)到一定潔凈級(jí)別的其它措施。8.1控制污染的途徑潔凈室分工業(yè)潔凈生物潔凈室，工業(yè)用的以控制非生物微粒污染為主的是以工業(yè)潔凈室，典型如集成電路、膠片、錄音帶、錄象帶生產(chǎn)、精密加工等生產(chǎn)車間，制藥工業(yè)（含化妝品工業(yè)）、食品工業(yè)，雖是工業(yè)用途，但以控制生物微粒為主，屬生物潔凈室，另外手術(shù)室，無菌病房，都是生物潔凈室。應(yīng)該指出，所謂生物潔凈室控制的是生物微粒與工業(yè)潔凈室控制的微粒，對(duì)過濾器而言都是微粒，除去（過濾）效率的高低主要取決于粒徑，所以控制微粒污染的途徑是一樣的：過濾、相應(yīng)類型的氣流組織。對(duì)于生物潔凈室而言還輔助有其它滅菌措施，如定期藥物薰蒸（甲醛），藥劑清洗，紫外燈照射等。8潔凈室原理2控制微粒污染的途徑分幾個(gè)方面（保證潔凈度的措施）。1）防止、阻止室外微粒進(jìn)入室內(nèi)（若室內(nèi)有輻射的有害物，防止擴(kuò)散到室外）。建筑結(jié)構(gòu)方面門窗的嚴(yán)密性，布局合理，對(duì)凈化系統(tǒng)而言靠①氣流組織，新風(fēng)量維持室內(nèi)正壓（負(fù)壓）。②設(shè)緩沖室或氣閘室。2）控制污染源，減少微粒發(fā)生量。建筑方面：不產(chǎn)塵、不易積塵、易清掃、無棱角、油漆或特殊涂料、燈具、吊頂做法，規(guī)定：本專業(yè)人員，物品進(jìn)入，空氣吹淋減少發(fā)生量。3）迅速有效排除室內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的污染。工藝、人員發(fā)塵，阻止其擴(kuò)散，快速排走或稀釋到允許濃度；足夠大風(fēng)量的潔凈空氣，合理的氣流組織，為最主要的部分。兼顧經(jīng)濟(jì)性。

控制微粒污染的途徑分幾個(gè)方面（保證潔凈度的措施）。38.2亂流潔凈室原理8.2.1亂流潔凈室原理潔凈室按氣流組織來分，最初分二種：一種稱層流即后來稱為單向流或平行流潔凈室；另一種與之相對(duì)應(yīng)氣流流向不平行，方向不單一，故稱之為亂流潔凈室，按流態(tài)與層流相對(duì)應(yīng)為紊流，而日文中亂流就是紊流的意思。實(shí)際上，從流體力學(xué)角度用雷諾數(shù)Re的大小來區(qū)分層流紊流，層流潔凈室和紊流潔凈室的流態(tài)均屬紊流。所以，為區(qū)別層流的含意用單向流，亂流也稱非單向流。現(xiàn)在已有第三種，稱輻射流，與前二者有區(qū)別。亂流潔凈室的送回風(fēng)形式：1）離效過濾器頂送、側(cè)下回。（視頂棚大小1個(gè)或數(shù)個(gè)，帶擴(kuò)散板或無擴(kuò)散板）圖8-4（a）2）密集流線型散流器頂送、側(cè)下回。圖8-4（b）該種散流器專用于凈化空調(diào)，風(fēng)量大，下送型。3）潔凈室氣經(jīng)高效過濾后由局部孔板頂送。圖8-4（c）4）側(cè)送同側(cè)下回。圖8-4(d)8.2亂流潔凈室原理4常見的亂流形式有a.帶擴(kuò)散板散流器頂送和b密集流線型散流器頂送。從圖8-4可看出潔凈空氣從高效過濾器風(fēng)口或局部孔板送出后，流動(dòng)截面突然擴(kuò)大，屬不均勻流動(dòng)，在一些部位形成渦流，由于送出氣流要卷積周圍空氣，潔凈氣流能完全籠罩的面積很少，或者說到工作區(qū)時(shí)氣流的潔凈度已不如氣流出口時(shí)高，如d圖側(cè)送同側(cè)下回的方式對(duì)于普通空調(diào)是一種理想的氣流組織，工作區(qū)處于回流區(qū)送風(fēng)，溫度與室溫之間的溫差已充分衰減，不會(huì)對(duì)工作區(qū)形成干擾。但對(duì)于凈化空調(diào)而言，該氣流組織則應(yīng)是較差的一種方式，到達(dá)工作區(qū)時(shí)，送風(fēng)射流已經(jīng)歷了很長的射程，充分卷繞了周圍的空氣，稀釋了微粒的濃度，送到工作區(qū)的已不是最潔凈的空氣，但它也符合亂流潔凈室的原理，實(shí)質(zhì)就是稀釋作用，換氣量越大越好。常見的亂流形式有a.帶擴(kuò)散板散流器頂送和b密集流線型散58.2.2亂流潔凈室的風(fēng)口（1）送風(fēng)口（無擴(kuò)散板）由于亂流潔凈室是通過稀釋作用使整個(gè)室內(nèi)的含塵濃度降低，達(dá)到期允許值，因此，希望其送風(fēng)口的擴(kuò)散性能要強(qiáng)，而高效過濾器本身作為送風(fēng)口其擴(kuò)散角較小，只有十幾度，擴(kuò)散作用范圍有限，因而當(dāng)風(fēng)口密度較小或間距較大時(shí)，采取加擴(kuò)散板送風(fēng)的方式，提高其擴(kuò)散性能，使每個(gè)風(fēng)口能負(fù)責(zé)更大的區(qū)域，圖8-8為無擴(kuò)散板時(shí)高效過濾器風(fēng)口的送風(fēng)擴(kuò)散角示意圖，α較小，當(dāng)風(fēng)口密度大時(shí)可以，當(dāng)風(fēng)口較少時(shí)如圖8-7，大部分區(qū)域的空氣得不到較好的稀釋，圖8-9為無擴(kuò)散板高效過濾器風(fēng)口的速度場，高效風(fēng)口尺寸為484×484mm，四條點(diǎn)劃線為實(shí)測速度相同點(diǎn)的連線（等速線），從圖中可看出，在距地面1m處，氣流速度為0.5m/s的作用范圍僅0.5~0.6m。8.2.2亂流潔凈室的風(fēng)口6（1）送風(fēng)口（有擴(kuò)散板）圖8-10為帶擴(kuò)散板高效過濾器風(fēng)口速度場，圖中速度場表示有誤，速度場對(duì)稱軸選錯(cuò)了，但可看出，氣流作用范圍大多了，0.3m/s速度的作用范圍可達(dá)近2m，但速度衰減比無擴(kuò)散板大，圖8-9距地1m時(shí)，中心部位速度達(dá)0.75m/s，而帶擴(kuò)散板中心約0.5m/s，這種擴(kuò)散板由于四周也是孔板形式因而速度很小，兩風(fēng)口中間的上部空間的稀釋作用仍很弱，仍可能留有死角，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，圖8-11正下方是孔板，四面?zhèn)冗厼闂l縫形，并使四周的條縫的出風(fēng)速度高于孔板的出風(fēng)速度，使得潔凈空氣能送到潔凈室的各個(gè)角落，稀釋效果更好。（1）送風(fēng)口（有擴(kuò)散板）7（2）回風(fēng)口對(duì)于亂流潔凈室，由于是頂送，應(yīng)該使氣流方向與微粒的沉降方向相一致，所以一般均采用下部回風(fēng)，即側(cè)墻下部設(shè)回風(fēng)口，例如省中醫(yī)院潔凈手術(shù)室在蘇州人民醫(yī)院潔凈手術(shù)室四個(gè)墻角設(shè)回風(fēng)口（換氣次數(shù)大，回風(fēng)口又有速度限制）。在普通空調(diào)中看到大量的上送上回方式送回風(fēng)口甚至在同一水平面，就氣流組織而言，這不是最佳方案，但有時(shí)受到種種限制如裝修（側(cè)墻不允許，風(fēng)道不允許穿過等），只能采用此種方式。而潔凈室是首先考慮保證潔凈度的，外部美觀并不重要，所以即使造價(jià)大也要做成上送下回的方式，而不會(huì)設(shè)計(jì)成上送上回式，這是因?yàn)樗惋L(fēng)氣流盡管也承擔(dān)消除內(nèi)負(fù)荷的任務(wù)，但主要是稀釋室內(nèi)的含塵濃度的，使達(dá)到潔凈級(jí)別，一般而言，在室內(nèi)為動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，到達(dá)下部的氣流的含塵濃度要高于上部，那么由于是上部回風(fēng)，氣流不要返回到頂棚，盡管回風(fēng)口肯定會(huì)設(shè)在周邊，但回風(fēng)氣流在上升排出過程中仍然有可能污染所經(jīng)過的工作區(qū)，這是不允許的，有一種上回方式是可行的，潔凈室下回到潔凈室走廊，再由走廊上部回風(fēng)排走，可避免在下部設(shè)回風(fēng)管道。（2）回風(fēng)口8（3）亂流潔凈室的效果測試研究表明，亂流潔凈室能達(dá)到的最高潔凈度為1000級(jí)，室內(nèi)

≥0.5μm微粒不超過35粒/升。由于其作用原理的局部性，再高級(jí)別實(shí)現(xiàn)不了。在實(shí)際工程中需要時(shí)可由其它方式，亂流中設(shè)置局部單向流（層流罩）。（3）亂流潔凈室的效果98.3單向流潔凈室原理8.3.1單向流潔凈室的分類也稱平行流潔凈室，原稱層流潔凈室。分為兩種：垂直、水平單向流潔凈室。（1）垂直單向流潔凈室①頂棚滿布高效過濾器送風(fēng)，有四種形式圖8-12，圖8-13，地板全部為格棚回風(fēng)口，送風(fēng)氣流從頂部靜壓箱經(jīng)過高效過濾器后像活塞一樣推向地面，被風(fēng)機(jī)吸入地板下回風(fēng)負(fù)壓的靜壓層。房間的任何位置都可獲得高潔凈度的氣流，因而工藝設(shè)備可以任意布置。造價(jià)高、維護(hù)費(fèi)用高、更換、檢漏困難；②頂棚上部側(cè)面布置高效過濾器，頂棚阻尼層送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)，圖8-14，空氣進(jìn)入靜壓層之前先通過側(cè)面布置的高效過濾器，然后經(jīng)頂部的開孔率很大的孔板送到室內(nèi)。為了使孔板出風(fēng)口均勻，在孔板上設(shè)置一用尼龍紗網(wǎng)和輕型框架阻尼層，這樣空氣送入室內(nèi)也能形成活塞式的單向流，較第一種造價(jià)低。8.3單向流潔凈室原理10③頂棚和側(cè)面雙布高效過濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)（圖8-15），相當(dāng)于在第一種方式基礎(chǔ)上又加了一級(jí)高效過濾，其目的除了可獲得更高的潔凈度外，還要減少頂棚高效過濾器的更換和檢漏，實(shí)際上頂棚上的高效過濾器已不容塵了，只更換側(cè)面的高效過濾器就行了，維護(hù)費(fèi)用較第一種小些。④全頂棚送風(fēng)，兩側(cè)下回風(fēng)（圖8-17），較前三種形式，相對(duì)簡易了些，省去了回風(fēng)地板格柵和靜壓層及龍骨支架等費(fèi)用，因此有人稱其為準(zhǔn)層流（單向流）潔凈室，實(shí)踐表明，這種潔凈室在室寬小于6米時(shí)可以達(dá)到100級(jí)。③頂棚和側(cè)面雙布高效過濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)（圖8-15）11（2）水平單向流潔凈室有兩種形式：①送風(fēng)側(cè)墻滿布高效過濾器水平送風(fēng)，對(duì)面全墻面回風(fēng)（圖8-18），送風(fēng)氣流像活塞水平推進(jìn)，回風(fēng)墻一般滿布中效過濾器或亞高效過濾器。這種氣流組織方式較垂直平行流無論從一次投資還是運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都節(jié)省，但動(dòng)態(tài)情況沿送風(fēng)氣流方向會(huì)形成不同的潔凈度，緊靠送風(fēng)墻的區(qū)域潔凈度最高，鄰近回風(fēng)墻則微粒濃度最高，因此布置工藝時(shí)應(yīng)按主次排序。②“隧道式”單向流送風(fēng)（圖8-19）所謂隧道式（單向流）是取一端向很遠(yuǎn)延伸、沒有盡頭的意思，具體是指有高效過濾器送風(fēng)墻但對(duì)面沒有回風(fēng)墻，空氣一直向前送，沒有回路（回風(fēng)），因而高效過濾器過濾的是周圍環(huán)境的空氣。很顯然，隧道式單向流潔凈室應(yīng)設(shè)在潔凈環(huán)境之內(nèi)，只不過它創(chuàng)造的環(huán)境潔凈度再高一些。實(shí)際上，上述各種單向流潔凈室都處在較潔凈的大空間之中或處在潔凈房間的包圍之中。（2）水平單向流潔凈室12（3）局部單向流（層流）罩前述垂直、水平單向流潔凈室是在整個(gè)房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)單向流，在實(shí)際應(yīng)用中還有許多工藝要求在大潔凈室中的局部要求更高的潔凈度，如在十萬級(jí)潔凈室中有一條百級(jí)的作業(yè)線，由層流罩實(shí)現(xiàn)，罩下部剛性，人員活動(dòng)區(qū)可以柔性，用透明薄膜與周圍隔開，原理與單向流潔凈室是一樣的。（3）局部單向流（層流）罩138.3.2單向流潔凈室原理在單向流潔凈室內(nèi)，由于送風(fēng)面（頂棚或墻面）滿布高效過濾器，所以氣流是充滿全室斷面的，氣流沿?cái)嗝鏇]有變化，斷面流速均勻，流線方向一致并平行，沒有亂流室的那種渦流產(chǎn)生，是為單向流的特征。由于送風(fēng)氣流像活塞一樣向前平推，所以它的凈化原理不是靠稀釋作用，而是靠活塞一樣的平推將室內(nèi)含塵濃度高的空氣沿整個(gè)斷面推出室外，因而可以達(dá)到較高的潔凈度。圖8-22形象地圖示單向潔凈室的原理，由于要實(shí)現(xiàn)斷面流速均勻的向前平推作用，氣流量相當(dāng)大，垂直單向流換氣次數(shù)250~500次/h，水平單向流200~300次/h，而亂流潔凈室相對(duì)小得多，15~60次/h，潔凈空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用高也體現(xiàn)在這里?，F(xiàn)在單向流的概念有所松動(dòng)，指在有限的區(qū)域內(nèi)的全部空氣沿平行流線以等速流動(dòng)，就是說不一定在整個(gè)房間都保證具備單向流的特征，而在一部分區(qū)域如工作區(qū)空間保證單向流也算作單向流潔凈室，所以送風(fēng)頂棚或墻面的高效過濾器未完全布滿，即滿布比不足80%，以及密集布置的流線性散流器頂送以及全孔板頂送，只要風(fēng)量足夠大，都可實(shí)現(xiàn)單向流。8.3.2單向流潔凈室原理148.4單向流潔凈室的三頂特性指標(biāo)前面提到單向流潔凈室的特征：流動(dòng)斷面不變，流速均勻、平行，沒渦流，要保證活塞作用，需大風(fēng)量，所以描述單向流潔凈室效果，可用流線平行度、亂流度和下限風(fēng)速三個(gè)指標(biāo)。8.4.1流線平行度該指標(biāo)考核潔凈室內(nèi)塵源散發(fā)的塵粒有無可能垂直氣流方向作橫向傳播，或傳播范圍是否在允許范圍之內(nèi)。如圖8-20、圖8-21，實(shí)際平行流線有橫向的分速度，只是大小不同，以垂直平行流潔凈室為例，工作區(qū)范圍為距地75~180cm，塵源為人員，活動(dòng)范圍（工位）1米，要求避免塵粒作橫向傳播的概念：本人所發(fā)塵料被送風(fēng)帶走，不會(huì)傳到左右工位，圖8-25人站立操作，從高度180cm處發(fā)出的塵粒，允許橫傳的最大距離為50cm，與水平高的夾角為，此為最低限度值，為第一個(gè)要求。另外流線間傾斜程度不能太大，每cm距離流線的夾角的增大不超過0.5°，以免產(chǎn)生渦流。8.4單向流潔凈室的三頂特性指標(biāo)158.4.2亂流度考核潔凈室由于速度場不均勻?qū)е滤俣鹊拿}動(dòng)性增強(qiáng)而引起質(zhì)點(diǎn)不能按原流線運(yùn)動(dòng)，參混到其它位置，導(dǎo)致污染。圖8-30為空調(diào)房間速度場脈動(dòng)實(shí)測結(jié)果，實(shí)際脈動(dòng)是三維的。亂流度表達(dá)式單向流潔凈室要求βu≤0.28.4.2亂流度168.4.3下限風(fēng)速（1）單向流潔凈室氣流速度的作用

前面提到單向流潔凈室的換氣次數(shù)很大，一般為150次/h以上，這個(gè)風(fēng)量由潔凈室送風(fēng)的垂直（水平）截面的平均風(fēng)速為準(zhǔn)來計(jì)算的，而亂流潔凈室的換氣次數(shù)則由稀釋污染物到允許濃度計(jì)算的。對(duì)于單向流潔凈室Q=3600vF，應(yīng)有v≥vmin

，vmin是在運(yùn)行中必須要保證的最小風(fēng)速，稱為下限風(fēng)速，現(xiàn)討論下限速確定的因素，也就是在單向流潔凈室維持一定流速的作用。1)當(dāng)污染氣流多方向散布時(shí)，送風(fēng)氣流要能有效控制污染的范圍，包括縱向的高度和橫向距離（0.5m）。2)當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流方向相同，送風(fēng)氣流要有效地控制其在下游擴(kuò)散的范圍。3)當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流方向逆向時(shí)，送風(fēng)氣流能控制其上升或前進(jìn)的距離。4)在潔凈室被污染的情況下，在短時(shí)間內(nèi)使室內(nèi)空氣自凈。四項(xiàng)均能求出一個(gè)風(fēng)速，四個(gè)風(fēng)速中最大者（同時(shí)滿足）即為下限風(fēng)速。8.4.3下限風(fēng)速17（2）控制多方位污染的風(fēng)速多方位污染指從塵源向三維方向散發(fā)的（微粒）污染，包括靜止的塵源和活動(dòng)的塵源（人）。1)控制塵源的污染包絡(luò)線（靜止）如圖，v∞為送風(fēng)平行氣流的速度，點(diǎn)源向四周發(fā)散污染氣流，流量為Q，球坐標(biāo)下則平行流場的流函數(shù)為

（1）點(diǎn)源流場的流函數(shù) （2）疊加流場的流函數(shù)為（3）（2）控制多方位污染的風(fēng)速18

當(dāng)送風(fēng)氣流速度等于污染氣流速度時(shí)，在z軸方向的污染氣流即被抑制在a點(diǎn)，稱為駐點(diǎn)，其它方向的污染氣流被抑制在b點(diǎn)，c點(diǎn)……，送風(fēng)平行氣流到達(dá)a點(diǎn)后開始折拐，沿著b、c、d等點(diǎn)前進(jìn)，這說明污染氣流到達(dá)a、b、c這條線時(shí)，各方向的分速度均已消失，污染氣流不能穿越這條流線，而被包絡(luò)在這一流線的下方，因此，把這條流線稱為污染包絡(luò)線。因?yàn)榘j(luò)線是通過a、b、c點(diǎn)的流線，對(duì)于a點(diǎn)，θ=180°，其流函數(shù)值（4）代入（3）式 （5）當(dāng)送風(fēng)氣流速度等于污染氣流速度時(shí)，在z軸方向的污染氣19實(shí)際上污染源不會(huì)是一個(gè)點(diǎn)，應(yīng)有一定大小，設(shè)其半徑為r，在r球面上的速度為v，則代入（5）式化簡得 （6）這就是通過a、b、c各點(diǎn)的流線也就是污染包絡(luò)線的軌跡方程。由（6）式給出的包絡(luò)線和實(shí)測出的微粒分布邊界線差別較大，其原因是①污染氣流的速度衰減比按球面計(jì)算慢得多；②污染氣流橫向伸展的范圍比計(jì)算的包絡(luò)線范圍大得多，所以根據(jù)實(shí)測結(jié)果對(duì)（6）式進(jìn)行修正，在為一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式

（7）R稱為污染半徑

實(shí)際上污染源不會(huì)是一個(gè)點(diǎn)，應(yīng)有一定大小，設(shè)其半徑為r，在r球20從（7）式可看出r（污染源大?。?duì)R的影響要大于v的影響。按我們前面講過在工作區(qū)高度范圍，不允許污染源散布的物質(zhì)擴(kuò)散到0.5m以外（橫向），這時(shí)=90°，R≤50cm代入（7）式可得污染氣流的速度與送風(fēng)氣流的速度比與r的關(guān)系 （8-8）從上式可看出，若要保證污染半徑不大于50cm，如果污染源半徑為10cm，則送風(fēng)氣流速度必須為污染氣流速度的1.3倍以上，當(dāng)污染源的半徑很小時(shí)，可以允許取較小的速度。從（7）式可看出r（污染源大?。?duì)R的影響要大于v的212)控制人發(fā)塵的影響半徑所需的速度（動(dòng)態(tài)塵源）表8-2是人做不同動(dòng)作時(shí)的單位時(shí)間發(fā)塵量值，大體在每分鐘每人幾萬到幾百萬之間。5組數(shù)據(jù)來自日本文獻(xiàn)。但人是活動(dòng)的，不可能作出污染包絡(luò)線，但可以測出其在各種風(fēng)速下發(fā)塵的影響半徑。圖8-36為實(shí)測結(jié)果曲線，a、b為測點(diǎn)距人體5cm，c、d為30cm，從d圖可看出當(dāng)送風(fēng)速度達(dá)到0.24m/s左右，反復(fù)蹲立的發(fā)塵量到30cm處已降到0.2粒/L，而反復(fù)旋轉(zhuǎn)發(fā)塵量已降到0.5粒/升，已遠(yuǎn)低于100級(jí)潔凈室的上限濃度。

2)控制人發(fā)塵的影響半徑所需的速度（動(dòng)態(tài)塵源）22（3）控制同向污染擴(kuò)散范圍所需的風(fēng)速由于污染擴(kuò)散方向與送風(fēng)氣流相同，若送風(fēng)速度較小，將不能有效控制其沿途橫向擴(kuò)散的可能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明要控制污染在下游擴(kuò)散范圍在左右各0.5m之間，送風(fēng)速度不能小于0.3m/s，圖8-37即為實(shí)驗(yàn)曲線。（4）控制逆向污染所需風(fēng)速1)對(duì)于垂直單向流潔凈室，其逆向污染氣流就是從熱源上升的熱氣流，熱氣流上升的速度與熱源的特征尺寸以及表面溫度與室溫之差有關(guān)，表8-3就是計(jì)算出扼制熱氣流污染擴(kuò)散所需的送風(fēng)速度和熱源參數(shù)的關(guān)系表，可看出△t大和當(dāng)量直徑大都需要較大的送風(fēng)速度。2)對(duì)于水平單向流潔凈室，其逆向污染氣流是人員行走引起的二次氣流，在第6章已作介紹，人員行走形成的二次氣流速度約為人行速度的0.2~0.4倍，vmax=0.21+0.13v，人行v=1m/s，二次氣流vmax=0.34m/s，人行v=2m/s，vmax=0.48m/s，要控制人行走速度。（3）控制同向污染擴(kuò)散范圍所需的風(fēng)速23（5）滿足合適的自凈時(shí)間所需的風(fēng)速潔凈室自凈時(shí)間即空氣置換的時(shí)間長短與單位時(shí)間的換氣次數(shù)成反比，換氣次數(shù)大自凈時(shí)間短，換氣次數(shù)又體現(xiàn)在送風(fēng)速度上，圖8-28為自凈時(shí)間與送風(fēng)速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)曲線，當(dāng)v=0.25m/s時(shí)，自凈時(shí)間為60s，再加大速度，自凈時(shí)間的縮短已不明顯。（6）建議速度四種情況各有所需的風(fēng)速，若四種情況同時(shí)存在，則選其中最大的風(fēng)速作為下限風(fēng)速，表8-4把各種情況所需的風(fēng)速列在一起，表8-5則是區(qū)分不同情況給出下限風(fēng)速的建議值，對(duì)垂直單向流≥0.25m/s，水平單向流≥0.35m/s。（5）滿足合適的自凈時(shí)間所需的風(fēng)速248.5輻流潔凈室原理8.5.1輻流潔凈室的形式一種新的潔凈室形式，在國內(nèi)最早出現(xiàn)是92年哈建大碩士論文，現(xiàn)在沒有見到實(shí)用階段的報(bào)導(dǎo)。圖8-39為輻流潔凈室立體示意圖，其送風(fēng)裝置為制成截面扇形的高效過濾風(fēng)口，回風(fēng)在對(duì)側(cè)下部回風(fēng)。8.5輻流潔凈室原理258.5.2輻流潔凈室原理及特點(diǎn)由于送風(fēng)、回風(fēng)方式及大風(fēng)量決定了它的凈化原理即不同于單向流的“活塞”平推作用，也不靠送風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合來稀釋微粒濃度，而是一種斜推作用，使污染空氣從斜下方排出，圖8-40，8-41分別為計(jì)算模擬流場和實(shí)驗(yàn)流場，可看出，氣流遇到阻擋物時(shí)才有局部渦流產(chǎn)生，所以理論和實(shí)驗(yàn)都持斜推的原理。其實(shí)測用的輻流潔凈室是模擬室1.5×1.5×1米，其濃度場亦是通過實(shí)測和計(jì)算模擬兩種方式進(jìn)行的，圖8-42為實(shí)測濃度場，污染源為芭蘭香，點(diǎn)燃后擴(kuò)散煙氣，在送風(fēng)氣流作用下形成污染包絡(luò)線，即污染粒子擴(kuò)散不出去被推走，包絡(luò)線范圍內(nèi)粒子最大濃度2773粒/L，與計(jì)算模擬濃度場相吻合，其特點(diǎn)：①流線不交叉，與單向流相似，所不同是彎曲的，能在較短的路徑將污染物排出；②回風(fēng)口對(duì)流場和濃度場的影響較小，但決定大流向趨勢；③能實(shí)現(xiàn)100級(jí)，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。建議的設(shè)計(jì)參數(shù)：房間高長比0.5~1，太高會(huì)影響斜推效果，扇形送風(fēng)口面積約為所在墻面積1/3，送風(fēng)速度0.45~0.55m/s，造價(jià)低于單向流，但高效過濾器需特制。8.5.2輻流潔凈室原理及特點(diǎn)268.6潔凈室的壓力潔凈室在功能上三個(gè)特點(diǎn)：防止產(chǎn)塵、阻止進(jìn)塵、有效排塵。維持潔凈室壓力是保證潔凈室免受相鄰環(huán)境污染的重要措施。8.6.1靜壓差的物理意義靜壓差是指潔凈室與相鄰房間通過送回風(fēng)人為維持的一個(gè)相對(duì)壓差，所反映的實(shí)際是在正常狀態(tài)下一定風(fēng)量通過潔凈室與鄰室之間的門窗縫隙或孔口時(shí)的阻力值，若突然開啟門窗，這時(shí)仍靠原送回風(fēng)維持不了已有正壓值。靜壓差很容易測出，用U型管或微壓計(jì)都行。8.6潔凈室的壓力27若形成靜壓差的兩邊的壓力值分別為P1、P2，則按流體力學(xué)知識(shí) （8-9）ξ1突然收縮局阻 F2/F1=0ξ1=0.5

ξ2突然擴(kuò)大局阻

F1F2=0ξ2=1

hw沿程摩擦阻力，很短可忽略。通過該式可得出流量與壓差的關(guān)系，由壓差產(chǎn)生通過縫隙的速度流量該流量即為維持正壓所需的風(fēng)量，實(shí)際也是送風(fēng)量與回風(fēng)量的差值。若形成靜壓差的兩邊的壓力值分別為P1、P2，則按流體力學(xué)知識(shí)288.6.2靜壓差的作用(1)防止污染從縫隙進(jìn)入室內(nèi)；(2)開門時(shí)保證氣流是向外的，盡可能減小人員進(jìn)入帶進(jìn)的污染，對(duì)100級(jí)潔凈室，要求在開門時(shí)室內(nèi)距門60cm處的含塵濃度不超過100級(jí)的上限濃度。8.6.2靜壓差的作用298.6.3靜壓差的確定分四種情況：（1）潔凈室與鄰室間靜壓差的確定目的：防止縫隙滲透。兩側(cè)是穩(wěn)定的，一般所需壓差很小，如1個(gè)Pa的壓差可在縫隙之間產(chǎn)生1.06m/s滲透速度，但太小的壓力很不穩(wěn)定，實(shí)測時(shí)液面不穩(wěn)，1/10mmH2O柱根本看不出來，所以，我們習(xí)慣上用5Pa即0.5mm水柱作為基本壓差值，而西方習(xí)慣用0.05in作壓差值，1.27mmH2O，12.4Pa。（2）潔凈室與室外之間靜壓差的確定當(dāng)潔凈室與室外相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上有門窗縫隙，這時(shí)為防止縫隙滲透的需的靜壓要比第一種情況大得多，因?yàn)檎龎褐狄阋缘钟彝饪赡苄纬傻娘L(fēng)壓值。風(fēng)在建筑物迎風(fēng)面形成的壓力與風(fēng)速的平方成正比

PaC為風(fēng)壓系數(shù)，取0.9。8.6.3靜壓差的確定30

表8-6為我國10個(gè)代表城市，各個(gè)方向的風(fēng)速值，分強(qiáng)、中、弱三個(gè)區(qū)，但有幾個(gè)城市，烏魯木齊、西安、呼和浩特等與規(guī)范統(tǒng)計(jì)不符都為平均值。如果潔凈室處于大連市，北向風(fēng)速為6.6m/s所形成風(fēng)壓達(dá)到23.5Pa，室內(nèi)的正壓就必須高于此值，如果這一項(xiàng)是最大值，可采取建清潔走廊的方式與室外隔開，降低壓差。

31（3）防止開門時(shí)進(jìn)入氣流污染的靜壓差由于亂流和平行流的潔凈原理不同，所以分兩種情況。1）亂流室要計(jì)算確定人行走要引起氣流速度幾個(gè)實(shí)測數(shù)據(jù)：人順開門方向入室在入口處引起的風(fēng)速0.14~0.2m/s；逆開門方向入室，在入口處引起的風(fēng)速0.08~0.15m/s，一般由低潔凈室進(jìn)高潔凈度是順開門進(jìn)入的。隨人帶進(jìn)室內(nèi)的空氣量=人體投影面積×0.2m/s×2s=1.7×0.4×0.4=0.27m3因亂流潔凈室的原理是用潔凈空氣來稀釋室內(nèi)污染物的濃度，所以要計(jì)算隨人帶入室內(nèi)的空氣中的污染微粒需多少空氣才能將它們稀釋到允許濃度。（3）防止開門時(shí)進(jìn)入氣流污染的靜壓差32由常見實(shí)際工程分兩種情況：①相鄰房間潔凈度比考慮正壓的潔凈室低1級(jí)，即含塵濃度高10倍，潔凈室取最小的3×3×2.7m，約25m3，（最不利）?？紤]一次進(jìn)2個(gè)人（最不利），設(shè)原濃度為N粒/m3，則進(jìn)2人后室內(nèi)含塵量與原先含塵量之比為即使室內(nèi)濃度在瞬間增加了19%。而一般潔凈室設(shè)計(jì)時(shí)要求室內(nèi)的含塵濃度比要求潔凈級(jí)別的濃度要低，運(yùn)行時(shí)不超過該級(jí)別濃度的70%，即有較大的安全系數(shù)，允許在短時(shí)間濃度有較小的上升幅度，上述這種情況瞬間增加19%，不會(huì)引起室內(nèi)含塵濃度超標(biāo)，即對(duì)于由低1級(jí)潔凈室進(jìn)入兩人的情況，潔凈室抗干擾能力較強(qiáng)。由常見實(shí)際工程分兩種情況：33②相鄰潔凈室潔凈度低2級(jí)，如1000級(jí)，相鄰十萬級(jí)，其允許含塵濃度差100倍，潔凈室仍為25m3，進(jìn)2個(gè)人，按剛才計(jì)算方法，進(jìn)去2人后，使?jié)崈羰业暮瑝m濃度增加到原濃度的3.14倍。潔凈室很難有如此大的抗干擾力，除非原濃度很低，低于級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)的1/3，而相鄰房間的濃度也低于級(jí)別的1/3。較大的潔凈室抗干擾能力強(qiáng)一些，當(dāng)潔凈室大于270m3時(shí)，由2人進(jìn)入造成的濃度升高可降到20%。②相鄰潔凈室潔凈度低2級(jí)，如1000級(jí)，相鄰十萬級(jí)，其允許34如果以進(jìn)入2個(gè)使?jié)崈羰液瑝m濃度上升小于等于20%為限度，則可求出達(dá)到這個(gè)結(jié)果所需要的正壓風(fēng)量，依剛才的算法解出房間體積與人體帶入風(fēng)量的關(guān)系潔凈室體積一定就可求出允許進(jìn)入潔凈室的氣流速度。如潔凈室體積為25m3，則則允許侵入的氣流速度m/s所表達(dá)的含意：人進(jìn)入引起的氣流若以每秒0.02m速度進(jìn)入，所引起濃度增加不超過20%，但實(shí)際進(jìn)入氣流速度為0.2m/s，必須靠正壓維持使其速度低于0.02m/s。如果以進(jìn)入2個(gè)使?jié)崈羰液瑝m濃度上升小于等于20%為限度，則可35這時(shí)需要從潔凈室實(shí)際壓出的速度u=0.2－v=0.18m/s才能使進(jìn)入氣流減弱到0.02m/s。當(dāng)開啟門的面積為1.5m2時(shí)，需要正壓風(fēng)量為1.5.×0.18×3600=972m3/h（n=39)潔凈室越大，抗干擾能力強(qiáng)，所需維持正壓的風(fēng)量反而越小，如當(dāng)潔凈室體積為100m3時(shí)允許侵入速度為 v≤0.074m/s需要壓出的風(fēng)量為 680m3/h，約7次換氣次數(shù)當(dāng)v=270m3，則不需為此項(xiàng)設(shè)壓出風(fēng)量也可以由此項(xiàng)要求的正壓值，通過測得縫隙總長度計(jì)算出風(fēng)量 （8-13）這時(shí)需要從潔凈室實(shí)際壓出的速度362)單向流潔凈室單向流潔凈室氣流的活塞作用不會(huì)使由開門進(jìn)入的氣流將污染擴(kuò)散到室內(nèi)，但規(guī)范不以許其氣流侵入到距門口0.6m以內(nèi)的地方，那么我們只需根據(jù)室內(nèi)氣流速度限制室外氣流的入侵速度即可，若室內(nèi)氣流速度為0.3m/s，工作區(qū)高度0.75m，門高1.9m，則有比例v=0.157m/s，低于0.16m/s即可。但人員帶入氣流速度為0.2m/s，我們讓它減弱到0.16m/s所需的正壓壓出速度為0.2－v=0.04m/s，門為1.5m2時(shí)，Q=216m3/h，門縫長度約5.4m，正壓值為10Pa（表8-7）2)單向流潔凈室378.6.4建議采用壓差采用原則，上述四種情況同時(shí)存在，取大值，綜合各種情況，表8-8給出各種情況下的建議壓差，其中緩沖室是為了減少防侵入的壓差而在結(jié)構(gòu)部局上采取的措施。

8.6.4建議采用壓差388.7入室的緩沖與隔離潔凈室開門、人員進(jìn)入帶進(jìn)的空氣會(huì)引起室內(nèi)含塵濃度的升高，當(dāng)V=25m3時(shí)，室內(nèi)外相差1個(gè)潔凈級(jí)別時(shí)，一次進(jìn)門2個(gè)，引起含塵濃度升高19%，而室內(nèi)外相差2個(gè)潔凈級(jí)別時(shí)，一次兩人，則引起室內(nèi)含塵濃度上升到原濃度的3.14倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其抗干擾能力，為了使其含塵濃度的上升幅度不超過20%，須要維持正壓的風(fēng)量為972m3/h，達(dá)到n=39，顯然太大了。這些還沒計(jì)算人員身上（衣服上）帶的塵粒也會(huì)帶來含塵濃度的增加，所以有必要在潔凈室和與其相通的普通房間環(huán)境或者低級(jí)別的潔凈室之間的通道（門外側(cè)）設(shè)置一在潔凈度上可以緩沖隔離并能對(duì)人員進(jìn)行入室前的“清潔”作用的小的通道空間——緩沖室即氣閘室和空氣吹淋室。8.7入室的緩沖與隔離398.7.1緩沖室（氣閘室）根據(jù)緩沖室所能起到的作用，它應(yīng)有如下功能：①首先作為通道的兩個(gè)門，應(yīng)聯(lián)鎖，不能同時(shí)打開；②有獨(dú)立的一套凈化送回風(fēng)系統(tǒng)，維持通道內(nèi)的潔凈級(jí)別，圖8-48是緩沖室的一個(gè)立體透視圖，本身有中高效兩級(jí)過濾，獨(dú)立凈化系統(tǒng)，向通道送風(fēng)，兩門聯(lián)鎖，不能同時(shí)開啟，像一道氣閘封住潔凈室的門外，又叫氣閘室。圖8-49所示的僅一道門（無聯(lián)鎖功能）但能用凈化后的送風(fēng)空氣幕封閉門洞，稱氣幕室，也能起到同樣作用，但效果肯定不如氣閘室即緩沖室。緩沖室位于兩個(gè)潔凈室之間，相當(dāng)于短走廊，希望保證通行前題下越占空間少越好，但因?yàn)樯婕昂瑝m濃度增加問題，應(yīng)由計(jì)算確定其體積。8.7.1緩沖室（氣閘室）40如圖8-50，①N100，②N1為兩潔凈室，潔凈級(jí)別差2級(jí)，即濃度為100倍，中間為緩沖室，求它的最小體積，其理想含塵濃度為N1，但實(shí)際由于N100的存在，濃度要上升，設(shè)當(dāng)其濃度為N1的x倍時(shí)，由2人進(jìn)入導(dǎo)致②室濃度升高，在20%以內(nèi)，其體積為V2=25，依前面介紹的算法x=10.3，即允許緩沖室含塵度為②室的10.3倍。那么，當(dāng)N=10.3N1時(shí)，仍由上式可確定緩沖室的體積YY=5.75m3=6m3，即緩沖室體積≮6m3。緩沖室還有補(bǔ)償壓差的作用，兩有門相通的潔凈室要求對(duì)周圍環(huán)境保持正壓外還相互之間有壓差要求，這時(shí)PA可能很大，可在其間設(shè)緩沖室C，對(duì)A、B都為負(fù)壓滿足要求。如圖8-50，①N100，②N1為兩潔凈室，潔凈級(jí)別差2級(jí)，418.7.2空氣吹淋室空氣吹淋室是人身凈化設(shè)備，它是利用高速潔凈氣流吹落進(jìn)入潔凈室人員服裝表面附著的塵粒。同時(shí)，由于進(jìn)出吹淋室兩扇門是不同時(shí)開啟的，所以它也可防止污染空氣進(jìn)入潔凈室，從而兼起氣閘的作用，是人員在進(jìn)入潔凈室經(jīng)歷換鞋更衣（換潔凈服）→氣閘室后進(jìn)入潔凈室的最后一個(gè)通道，也是一個(gè)獨(dú)立的凈化系統(tǒng)，按結(jié)構(gòu)分小室式和通道式。小室式只允許單人吹淋；通道式允許連續(xù)多人吹淋?？諝獯盗芊绞接袊娋仔秃蜅l縫型兩種，噴淋速度一般在25~35m/s之間，吹淋時(shí)間30~60s，吹淋溫度在30~35℃。

8.7.2空氣吹淋室42研究表明，條縫型風(fēng)口射流比噴咀衰減較快，因而到達(dá)人身上速度相同時(shí)，其出口速度要大得多，表8-8表明這一點(diǎn)，但條縫吹淋室和噴咀型吹淋室相比有以下特點(diǎn)：1）可動(dòng)條縫噴口的射流對(duì)人體的接觸面積比噴咀型均勻；2）可動(dòng)條縫噴口的射流對(duì)人體作用的剪力衰減比噴咀型要慢得多，研究表明，條縫型，離噴口15cm處剪力/3cm處=0.8，噴口型離噴口15cm處剪力/3cm處=0.25.3）可動(dòng)條縫噴口射流的吹淋效果比噴咀型的要好圖8-54充分說明這一點(diǎn)，空心OA條縫，實(shí)心噴咀，相同吹淋時(shí)間后，發(fā)塵量條縫型要下降得多。研究表明，條縫型風(fēng)口射流比噴咀衰減較快，因而到達(dá)人438.8傳遞窗口和余壓閥8.8.1傳遞窗是用來在潔凈室內(nèi)外或潔凈室之間傳遞物件時(shí)可暫時(shí)起隔斷氣流貫穿作用的孔口裝置，以防止污染隨著物件的傳播而傳播，有四種形式：1．機(jī)械式：機(jī)械式傳遞窗有內(nèi)外兩道窗扇，用機(jī)械聯(lián)鎖，當(dāng)一邊窗打開時(shí)，另一邊窗被鎖住，此時(shí)人員把物件放進(jìn)窗體中間，再關(guān)上窗扇鎖住，另一邊的自鎖開關(guān)才能解脫可以打開。2．氣閘式（潔凈式）氣閘式傳遞窗之間有潔凈空氣通過（有風(fēng)機(jī)和高效過濾器）開窗前先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，比機(jī)械式更安全。3．滅菌式對(duì)于生物潔凈室，傳遞物體可能帶菌，所以在空內(nèi)安有紫外燈，開窗放入物件后，關(guān)窗并開紫外燈，照射若干分鐘后開窗取出。8.8傳遞窗口和余壓閥444．封閉可取式機(jī)械式仍會(huì)把相當(dāng)于傳遞窗容積的一半的污染空氣帶入潔凈室，除了用氣閘式彌補(bǔ)這一缺陷外，還有封閉可取式一中，操作程序，先在非潔凈室的潔凈工作臺(tái)內(nèi)把物件放到特制的潔凈盒中關(guān)好，拿進(jìn)封閉可取式傳遞窗放在開關(guān)裝置上，按電鈕后開關(guān)裝置自行把潔凈盒底板打開，落下物件，再取入潔凈室。4．封閉可取式458.82余壓閥是保持潔凈室內(nèi)穩(wěn)定靜壓用的，常用的一種型式是滑塊式，滑塊下有刻度，可調(diào)位置，通過余壓閥的風(fēng)量一般在5~20m3/min之間，維持壓差在5~40Pa之間，一般設(shè)在潔凈室下風(fēng)側(cè)墻上。8.82余壓閥468.9潔凈衛(wèi)生間在潔凈廠房的設(shè)計(jì)中，總是把衛(wèi)生間布置在潔凈區(qū)外面的準(zhǔn)潔凈區(qū)內(nèi)，潔凈區(qū)的工作人員要去衛(wèi)生間→脫潔凈工作服→出潔凈區(qū)→回來再穿潔凈工作服→吹淋→潔凈區(qū)。麻煩還會(huì)污染工作區(qū)。對(duì)潔凈病房，普通衛(wèi)生間也不能設(shè)在潔凈病房內(nèi)，同樣有上述問題，國外、國內(nèi)都研制了潔凈衛(wèi)生間，內(nèi)部為準(zhǔn)單向流，100級(jí)，是裝有衛(wèi)生器具的小潔凈室，整體設(shè)備，接好上下水就可使用。為了保持負(fù)壓，有約180m3/h排風(fēng)量，送風(fēng)量1800m3/h，斷面風(fēng)速0.3m/s，內(nèi)部噪聲較大，國產(chǎn)成都紅光凈化設(shè)備廠產(chǎn)<75dB，內(nèi)部還有洗手盆、烘干器、消毒液加液器、日光燈、紫外燈、鏡子等物。8.9潔凈衛(wèi)生間479生物潔凈室原理潔凈室內(nèi)不僅灰塵很少，而且以粒子形式存在的細(xì)菌也很少，在單向流潔凈室內(nèi)，更是接近無菌狀態(tài)。把潔凈室技術(shù)應(yīng)用于需要無菌環(huán)境的場合，或者說應(yīng)用以“凈化”生物微粒為主的場合，習(xí)慣上稱為生物潔凈室或一般生物潔凈室。以生物學(xué)安全為目的——高度安全實(shí)驗(yàn)室。9.1生物潔凈室的應(yīng)用應(yīng)用日趨廣泛，大體五個(gè)方面：（1）醫(yī)療①手術(shù)室（一般、特殊）；②手術(shù)后恢復(fù)，防止過程中污染，防止術(shù)后感染；③特殊病房（急性白血病，燒傷治療，強(qiáng)藥劑治療），過敏性呼吸道疾病，防止感染，抵抗力下降防感染，需特別潔凈的空氣；④嬰兒室，早產(chǎn)兒抵抗力弱，防止感染；⑤臨床檢查，菌、霉組織培養(yǎng)檢查，防止雜菌混入；⑥無菌動(dòng)物、已知菌動(dòng)物、無特殊病菌動(dòng)物的飼養(yǎng)、繁殖；⑦血庫，血液、血清，防止其它雜菌混入；⑧醫(yī)療器械的制造，注射針、筒、血液袋、紗布等防止制造、包裝過程污染。9生物潔凈室原理48（2）制藥GMP藥品生產(chǎn)管理規(guī)范，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境專有要求。1）注射藥品的制造、調(diào)劑、灌封，對(duì)象針劑、大輸液，直接注入人體，絕對(duì)防止菌、霉混入。2）抗生物質(zhì)：培養(yǎng)、接鐘、灌封，防止培養(yǎng)工序產(chǎn)生的菌霉，污染，防止藥品變質(zhì)。3）眼藥制造：調(diào)配、分注，防止雜菌，霉類產(chǎn)生污染，國外有眼藥因綠膿菌污染導(dǎo)致失明的報(bào)導(dǎo)。4）藥片制造：成片、裹糖衣防止因藥霉菌進(jìn)入質(zhì)量下降。（3）食品①肉食加工：香腸、火腿、煙肉；②乳豆制品：牛奶、酸奶、豆乳；③罐頭、肉食、蕃茄醬、水果罐頭；④釀造：啤酒、酒、醬油等，防止菌類污染，防止產(chǎn)品腐敗變質(zhì)；⑤蘑菇栽培，防止雜菌。（2）制藥49（4）農(nóng)林牧漁業(yè)農(nóng)藥：病毒性農(nóng)藥，在培養(yǎng)中防止雜菌引起事故；家畜：在無菌狀態(tài)下提高飼養(yǎng)繁殖能力；植物：品種培育時(shí)防止菌、霉污染。魚、養(yǎng)蠶：防止由于細(xì)菌造成死亡。（5）宇航促成生物凈化標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生領(lǐng)域防止將地面上的有機(jī)物、生物粒子帶上去再返回引起錯(cuò)誤判斷。（4）農(nóng)林牧漁業(yè)509.2微生物的主要特性對(duì)我們而言對(duì)微生物的特性主要掌握其與檢測、培養(yǎng)有關(guān)的部分，即其生長周期和適合其生長的環(huán)境條件。圖9-2描述細(xì)菌生長的四個(gè)階段，我們檢測觀察細(xì)菌與其有關(guān)：(1)準(zhǔn)備期或延遲期，約需幾個(gè)小時(shí)，表現(xiàn)在細(xì)菌接種到培養(yǎng)基上在這一段沒有變化或肉眼看不出來。(2)對(duì)數(shù)期，十五、六個(gè)小時(shí)到1天，在這段時(shí)間內(nèi)細(xì)菌在溫度、濕度適宜的條件下一般每小時(shí)分裂繁殖2~3代，其數(shù)量按幾何級(jí)數(shù)增加，這樣才使得原先檢測的一個(gè)細(xì)菌培養(yǎng)或菌落，便于肉眼觀測，并分析其種類。(3)穩(wěn)定期或靜止期，實(shí)際是細(xì)菌的繁殖量與死亡量達(dá)到平衡，約有1天的時(shí)間，菌落達(dá)到最大，一般作細(xì)菌培養(yǎng)的時(shí)間取48小時(shí)，就是取其生長達(dá)到穩(wěn)定期；(4)衰減期，細(xì)菌死亡超過生長率，活菌數(shù)下降。

9.2微生物的主要特性51檢測空氣中的細(xì)菌就利用細(xì)菌的生長特性來計(jì)數(shù)分析，因?yàn)榧?xì)菌很小，如化膿桿菌0.7~1.3μm，傷寒桿菌1~3μm，大腸菌1~5μm，肉眼無法識(shí)別，培養(yǎng)后形成大的菌落，計(jì)數(shù)分析就方便了。檢測、培養(yǎng)方法：空氣中浮游細(xì)菌采用狹縫式空氣微生物條樣器、安德森采樣器等，沉降菌用φ90mm平器，培養(yǎng)基普通牛肉蛋白瓊培養(yǎng)基（高溫滅菌，無菌封裝），在37℃恒溫條件下培養(yǎng)48小時(shí)，單位：個(gè)/m3，個(gè)/皿h。檢測空氣中的細(xì)菌就利用細(xì)菌的生長特性來計(jì)數(shù)分析，因?yàn)?29.3微生物的污染途徑教材介紹了微生物污染的4種途徑：自身污染、接觸污染、空氣污染，其它如昆蟲等因素造成的污染，對(duì)凈化空調(diào)而言，僅能防止微生物通過空氣污染，但空氣本身與其它污染途徑有聯(lián)系，又會(huì)給其它三種污染充當(dāng)傳播媒介，本身又被污染。所以，對(duì)微生物凈化而言，除了用過濾的方法除去，減少微生物數(shù)，還需用對(duì)室內(nèi)的器具六個(gè)壁面及人員表面能進(jìn)行滅菌處理，這也是生物潔凈室與工業(yè)潔凈室的不同之處。9.3微生物的污染途徑539.4生的微粒的等價(jià)直徑生物微粒中按其大小、尺寸排列，最小的是病毒0.005~0.8μm，如脊髓灰質(zhì)炎病毒0.008~0.03μm，狂犬病毒0.125μm，其次是立克次氏體0.2~2μm，然后是細(xì)菌，多數(shù)在1~10μm范圍，也有個(gè)別小的在1μm以下，大的如線狀細(xì)菌可達(dá)100μm?？雌饋矶鄶?shù)粒徑很小，但實(shí)際上，細(xì)菌等一般在空氣中不能單獨(dú)存在，它們符著在其它粒子上獲得營養(yǎng)而存活，我們?cè)诳諝庵袡z測到的是帶菌的粒子而不是細(xì)菌的單體，帶菌粒子稱生物粒子。生物粒子的尺寸肯定大于微生物的尺寸，因而過濾器對(duì)其過濾效率不會(huì)低于對(duì)灰塵的過濾效率，但生物粒子的尺寸到底按多大計(jì)，一般是通過實(shí)驗(yàn)，看過濾器對(duì)生物粒子的過濾效率與對(duì)灰塵的效率相對(duì)比，若與對(duì)某一粒徑dp的效率相當(dāng)，該粒徑就是生物粒子的等價(jià)直徑，或測得大氣中菌濃的變化規(guī)律與某一粒徑塵濃的變化規(guī)律相同，該粒徑即為等效直徑，不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相同，有3.5μm、4~5μm、7μm的，從沉降速度考慮，若生物粒子與某粒徑的塵粒沉降速度相同，則該粒徑稱為沉降等價(jià)直徑，當(dāng)然已知其沉降量和懸浮濃度也可直接計(jì)算出dp。9.4生的微粒的等價(jià)直徑54第六章曾給出粒子沉降速度和微粒直徑的關(guān)系，為20℃時(shí)，=2000kg/m3，單位cm/s，dp單位為μm；生物粒子多為有機(jī)性微粒，應(yīng)小于2大于1，考ρ慮值時(shí)，dp應(yīng)修正（9-2）沉降速度可用第6章給出的送風(fēng)室內(nèi)平面上的沉積公式得出：cm/sNg：生物粒子沉降量粒/cm2；N：浮游菌濃度個(gè)/cm3；f：cm2；T：時(shí)間（采樣）s。匯總各種結(jié)果：區(qū)別不同環(huán)境。潔凈場所1~5μm，一般室內(nèi)6~8μm，一般室外8~12μm，人活動(dòng)多的較臟的場所10~20μm，過濾效率，濾菌效率高于濾塵效率。第六章曾給出粒子沉降速度和微粒直徑的關(guān)系，559.5生物微粒的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在通用的生物微粒的凈化標(biāo)準(zhǔn)是美國國家航天宇航局制定的NASA標(biāo)準(zhǔn)，教材表7-1給出百、萬、十萬三個(gè)級(jí)別下浮游生物的微粒和沉降量的最大限值，英制、國際單位制，其它一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同組織的標(biāo)準(zhǔn)都大體參照該標(biāo)準(zhǔn)，有的僅限制一種活菌的濃度，這是認(rèn)定浮游細(xì)菌和沉降的細(xì)菌在數(shù)量上有相關(guān)關(guān)系，用一種濃度可反映出另一種濃度，下一節(jié)要討論。（1）浮游菌數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)教材由于是論著，花了一些篇幅討論了標(biāo)準(zhǔn)制定的根據(jù)，一方面利用了菌、塵的相關(guān)關(guān)系，按潔凈級(jí)別的塵粒標(biāo)準(zhǔn)來推算懸浮的細(xì)菌濃度，盡管到現(xiàn)在為止空氣中的菌、塵的數(shù)量關(guān)系的確切表達(dá)式還沒有，研究結(jié)果各不相同，但菌、塵之間存在相關(guān)關(guān)系是肯定的，數(shù)量關(guān)系在一定范圍內(nèi)相關(guān)，實(shí)際在不同的環(huán)境也應(yīng)有所不同，要找一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)式不可能。9.5生物微粒的標(biāo)準(zhǔn)56空氣潔凈技術(shù)空氣潔凈技術(shù)578潔凈室原理主要介紹不同類型潔凈室的特點(diǎn)，創(chuàng)造潔凈環(huán)境的原理，以及保證潔凈室達(dá)到一定潔凈級(jí)別的其它措施。8.1控制污染的途徑潔凈室分工業(yè)潔凈生物潔凈室，工業(yè)用的以控制非生物微粒污染為主的是以工業(yè)潔凈室，典型如集成電路、膠片、錄音帶、錄象帶生產(chǎn)、精密加工等生產(chǎn)車間，制藥工業(yè)（含化妝品工業(yè)）、食品工業(yè)，雖是工業(yè)用途，但以控制生物微粒為主，屬生物潔凈室，另外手術(shù)室，無菌病房，都是生物潔凈室。應(yīng)該指出，所謂生物潔凈室控制的是生物微粒與工業(yè)潔凈室控制的微粒，對(duì)過濾器而言都是微粒，除去（過濾）效率的高低主要取決于粒徑，所以控制微粒污染的途徑是一樣的：過濾、相應(yīng)類型的氣流組織。對(duì)于生物潔凈室而言還輔助有其它滅菌措施，如定期藥物薰蒸（甲醛），藥劑清洗，紫外燈照射等。8潔凈室原理58控制微粒污染的途徑分幾個(gè)方面（保證潔凈度的措施）。1）防止、阻止室外微粒進(jìn)入室內(nèi)（若室內(nèi)有輻射的有害物，防止擴(kuò)散到室外）。建筑結(jié)構(gòu)方面門窗的嚴(yán)密性，布局合理，對(duì)凈化系統(tǒng)而言靠①氣流組織，新風(fēng)量維持室內(nèi)正壓（負(fù)壓）。②設(shè)緩沖室或氣閘室。2）控制污染源，減少微粒發(fā)生量。建筑方面：不產(chǎn)塵、不易積塵、易清掃、無棱角、油漆或特殊涂料、燈具、吊頂做法，規(guī)定：本專業(yè)人員，物品進(jìn)入，空氣吹淋減少發(fā)生量。3）迅速有效排除室內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的污染。工藝、人員發(fā)塵，阻止其擴(kuò)散，快速排走或稀釋到允許濃度；足夠大風(fēng)量的潔凈空氣，合理的氣流組織，為最主要的部分。兼顧經(jīng)濟(jì)性。

控制微粒污染的途徑分幾個(gè)方面（保證潔凈度的措施）。598.2亂流潔凈室原理8.2.1亂流潔凈室原理潔凈室按氣流組織來分，最初分二種：一種稱層流即后來稱為單向流或平行流潔凈室；另一種與之相對(duì)應(yīng)氣流流向不平行，方向不單一，故稱之為亂流潔凈室，按流態(tài)與層流相對(duì)應(yīng)為紊流，而日文中亂流就是紊流的意思。實(shí)際上，從流體力學(xué)角度用雷諾數(shù)Re的大小來區(qū)分層流紊流，層流潔凈室和紊流潔凈室的流態(tài)均屬紊流。所以，為區(qū)別層流的含意用單向流，亂流也稱非單向流?，F(xiàn)在已有第三種，稱輻射流，與前二者有區(qū)別。亂流潔凈室的送回風(fēng)形式：1）離效過濾器頂送、側(cè)下回。（視頂棚大小1個(gè)或數(shù)個(gè)，帶擴(kuò)散板或無擴(kuò)散板）圖8-4（a）2）密集流線型散流器頂送、側(cè)下回。圖8-4（b）該種散流器專用于凈化空調(diào)，風(fēng)量大，下送型。3）潔凈室氣經(jīng)高效過濾后由局部孔板頂送。圖8-4（c）4）側(cè)送同側(cè)下回。圖8-4(d)8.2亂流潔凈室原理60常見的亂流形式有a.帶擴(kuò)散板散流器頂送和b密集流線型散流器頂送。從圖8-4可看出潔凈空氣從高效過濾器風(fēng)口或局部孔板送出后，流動(dòng)截面突然擴(kuò)大，屬不均勻流動(dòng)，在一些部位形成渦流，由于送出氣流要卷積周圍空氣，潔凈氣流能完全籠罩的面積很少，或者說到工作區(qū)時(shí)氣流的潔凈度已不如氣流出口時(shí)高，如d圖側(cè)送同側(cè)下回的方式對(duì)于普通空調(diào)是一種理想的氣流組織，工作區(qū)處于回流區(qū)送風(fēng)，溫度與室溫之間的溫差已充分衰減，不會(huì)對(duì)工作區(qū)形成干擾。但對(duì)于凈化空調(diào)而言，該氣流組織則應(yīng)是較差的一種方式，到達(dá)工作區(qū)時(shí)，送風(fēng)射流已經(jīng)歷了很長的射程，充分卷繞了周圍的空氣，稀釋了微粒的濃度，送到工作區(qū)的已不是最潔凈的空氣，但它也符合亂流潔凈室的原理，實(shí)質(zhì)就是稀釋作用，換氣量越大越好。常見的亂流形式有a.帶擴(kuò)散板散流器頂送和b密集流線型散618.2.2亂流潔凈室的風(fēng)口（1）送風(fēng)口（無擴(kuò)散板）由于亂流潔凈室是通過稀釋作用使整個(gè)室內(nèi)的含塵濃度降低，達(dá)到期允許值，因此，希望其送風(fēng)口的擴(kuò)散性能要強(qiáng)，而高效過濾器本身作為送風(fēng)口其擴(kuò)散角較小，只有十幾度，擴(kuò)散作用范圍有限，因而當(dāng)風(fēng)口密度較小或間距較大時(shí)，采取加擴(kuò)散板送風(fēng)的方式，提高其擴(kuò)散性能，使每個(gè)風(fēng)口能負(fù)責(zé)更大的區(qū)域，圖8-8為無擴(kuò)散板時(shí)高效過濾器風(fēng)口的送風(fēng)擴(kuò)散角示意圖，α較小，當(dāng)風(fēng)口密度大時(shí)可以，當(dāng)風(fēng)口較少時(shí)如圖8-7，大部分區(qū)域的空氣得不到較好的稀釋，圖8-9為無擴(kuò)散板高效過濾器風(fēng)口的速度場，高效風(fēng)口尺寸為484×484mm，四條點(diǎn)劃線為實(shí)測速度相同點(diǎn)的連線（等速線），從圖中可看出，在距地面1m處，氣流速度為0.5m/s的作用范圍僅0.5~0.6m。8.2.2亂流潔凈室的風(fēng)口62（1）送風(fēng)口（有擴(kuò)散板）圖8-10為帶擴(kuò)散板高效過濾器風(fēng)口速度場，圖中速度場表示有誤，速度場對(duì)稱軸選錯(cuò)了，但可看出，氣流作用范圍大多了，0.3m/s速度的作用范圍可達(dá)近2m，但速度衰減比無擴(kuò)散板大，圖8-9距地1m時(shí)，中心部位速度達(dá)0.75m/s，而帶擴(kuò)散板中心約0.5m/s，這種擴(kuò)散板由于四周也是孔板形式因而速度很小，兩風(fēng)口中間的上部空間的稀釋作用仍很弱，仍可能留有死角，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，圖8-11正下方是孔板，四面?zhèn)冗厼闂l縫形，并使四周的條縫的出風(fēng)速度高于孔板的出風(fēng)速度，使得潔凈空氣能送到潔凈室的各個(gè)角落，稀釋效果更好。（1）送風(fēng)口（有擴(kuò)散板）63（2）回風(fēng)口對(duì)于亂流潔凈室，由于是頂送，應(yīng)該使氣流方向與微粒的沉降方向相一致，所以一般均采用下部回風(fēng)，即側(cè)墻下部設(shè)回風(fēng)口，例如省中醫(yī)院潔凈手術(shù)室在蘇州人民醫(yī)院潔凈手術(shù)室四個(gè)墻角設(shè)回風(fēng)口（換氣次數(shù)大，回風(fēng)口又有速度限制）。在普通空調(diào)中看到大量的上送上回方式送回風(fēng)口甚至在同一水平面，就氣流組織而言，這不是最佳方案，但有時(shí)受到種種限制如裝修（側(cè)墻不允許，風(fēng)道不允許穿過等），只能采用此種方式。而潔凈室是首先考慮保證潔凈度的，外部美觀并不重要，所以即使造價(jià)大也要做成上送下回的方式，而不會(huì)設(shè)計(jì)成上送上回式，這是因?yàn)樗惋L(fēng)氣流盡管也承擔(dān)消除內(nèi)負(fù)荷的任務(wù)，但主要是稀釋室內(nèi)的含塵濃度的，使達(dá)到潔凈級(jí)別，一般而言，在室內(nèi)為動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，到達(dá)下部的氣流的含塵濃度要高于上部，那么由于是上部回風(fēng)，氣流不要返回到頂棚，盡管回風(fēng)口肯定會(huì)設(shè)在周邊，但回風(fēng)氣流在上升排出過程中仍然有可能污染所經(jīng)過的工作區(qū)，這是不允許的，有一種上回方式是可行的，潔凈室下回到潔凈室走廊，再由走廊上部回風(fēng)排走，可避免在下部設(shè)回風(fēng)管道。（2）回風(fēng)口64（3）亂流潔凈室的效果測試研究表明，亂流潔凈室能達(dá)到的最高潔凈度為1000級(jí)，室內(nèi)

≥0.5μm微粒不超過35粒/升。由于其作用原理的局部性，再高級(jí)別實(shí)現(xiàn)不了。在實(shí)際工程中需要時(shí)可由其它方式，亂流中設(shè)置局部單向流（層流罩）。（3）亂流潔凈室的效果658.3單向流潔凈室原理8.3.1單向流潔凈室的分類也稱平行流潔凈室，原稱層流潔凈室。分為兩種：垂直、水平單向流潔凈室。（1）垂直單向流潔凈室①頂棚滿布高效過濾器送風(fēng)，有四種形式圖8-12，圖8-13，地板全部為格棚回風(fēng)口，送風(fēng)氣流從頂部靜壓箱經(jīng)過高效過濾器后像活塞一樣推向地面，被風(fēng)機(jī)吸入地板下回風(fēng)負(fù)壓的靜壓層。房間的任何位置都可獲得高潔凈度的氣流，因而工藝設(shè)備可以任意布置。造價(jià)高、維護(hù)費(fèi)用高、更換、檢漏困難；②頂棚上部側(cè)面布置高效過濾器，頂棚阻尼層送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)，圖8-14，空氣進(jìn)入靜壓層之前先通過側(cè)面布置的高效過濾器，然后經(jīng)頂部的開孔率很大的孔板送到室內(nèi)。為了使孔板出風(fēng)口均勻，在孔板上設(shè)置一用尼龍紗網(wǎng)和輕型框架阻尼層，這樣空氣送入室內(nèi)也能形成活塞式的單向流，較第一種造價(jià)低。8.3單向流潔凈室原理66③頂棚和側(cè)面雙布高效過濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)（圖8-15），相當(dāng)于在第一種方式基礎(chǔ)上又加了一級(jí)高效過濾，其目的除了可獲得更高的潔凈度外，還要減少頂棚高效過濾器的更換和檢漏，實(shí)際上頂棚上的高效過濾器已不容塵了，只更換側(cè)面的高效過濾器就行了，維護(hù)費(fèi)用較第一種小些。④全頂棚送風(fēng)，兩側(cè)下回風(fēng)（圖8-17），較前三種形式，相對(duì)簡易了些，省去了回風(fēng)地板格柵和靜壓層及龍骨支架等費(fèi)用，因此有人稱其為準(zhǔn)層流（單向流）潔凈室，實(shí)踐表明，這種潔凈室在室寬小于6米時(shí)可以達(dá)到100級(jí)。③頂棚和側(cè)面雙布高效過濾器送風(fēng)，全地板格柵回風(fēng)（圖8-15）67（2）水平單向流潔凈室有兩種形式：①送風(fēng)側(cè)墻滿布高效過濾器水平送風(fēng)，對(duì)面全墻面回風(fēng)（圖8-18），送風(fēng)氣流像活塞水平推進(jìn)，回風(fēng)墻一般滿布中效過濾器或亞高效過濾器。這種氣流組織方式較垂直平行流無論從一次投資還是運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都節(jié)省，但動(dòng)態(tài)情況沿送風(fēng)氣流方向會(huì)形成不同的潔凈度，緊靠送風(fēng)墻的區(qū)域潔凈度最高，鄰近回風(fēng)墻則微粒濃度最高，因此布置工藝時(shí)應(yīng)按主次排序。②“隧道式”單向流送風(fēng)（圖8-19）所謂隧道式（單向流）是取一端向很遠(yuǎn)延伸、沒有盡頭的意思，具體是指有高效過濾器送風(fēng)墻但對(duì)面沒有回風(fēng)墻，空氣一直向前送，沒有回路（回風(fēng)），因而高效過濾器過濾的是周圍環(huán)境的空氣。很顯然，隧道式單向流潔凈室應(yīng)設(shè)在潔凈環(huán)境之內(nèi)，只不過它創(chuàng)造的環(huán)境潔凈度再高一些。實(shí)際上，上述各種單向流潔凈室都處在較潔凈的大空間之中或處在潔凈房間的包圍之中。（2）水平單向流潔凈室68（3）局部單向流（層流）罩前述垂直、水平單向流潔凈室是在整個(gè)房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)單向流，在實(shí)際應(yīng)用中還有許多工藝要求在大潔凈室中的局部要求更高的潔凈度，如在十萬級(jí)潔凈室中有一條百級(jí)的作業(yè)線，由層流罩實(shí)現(xiàn)，罩下部剛性，人員活動(dòng)區(qū)可以柔性，用透明薄膜與周圍隔開，原理與單向流潔凈室是一樣的。（3）局部單向流（層流）罩698.3.2單向流潔凈室原理在單向流潔凈室內(nèi)，由于送風(fēng)面（頂棚或墻面）滿布高效過濾器，所以氣流是充滿全室斷面的，氣流沿?cái)嗝鏇]有變化，斷面流速均勻，流線方向一致并平行，沒有亂流室的那種渦流產(chǎn)生，是為單向流的特征。由于送風(fēng)氣流像活塞一樣向前平推，所以它的凈化原理不是靠稀釋作用，而是靠活塞一樣的平推將室內(nèi)含塵濃度高的空氣沿整個(gè)斷面推出室外，因而可以達(dá)到較高的潔凈度。圖8-22形象地圖示單向潔凈室的原理，由于要實(shí)現(xiàn)斷面流速均勻的向前平推作用，氣流量相當(dāng)大，垂直單向流換氣次數(shù)250~500次/h，水平單向流200~300次/h，而亂流潔凈室相對(duì)小得多，15~60次/h，潔凈空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用高也體現(xiàn)在這里?，F(xiàn)在單向流的概念有所松動(dòng)，指在有限的區(qū)域內(nèi)的全部空氣沿平行流線以等速流動(dòng)，就是說不一定在整個(gè)房間都保證具備單向流的特征，而在一部分區(qū)域如工作區(qū)空間保證單向流也算作單向流潔凈室，所以送風(fēng)頂棚或墻面的高效過濾器未完全布滿，即滿布比不足80%，以及密集布置的流線性散流器頂送以及全孔板頂送，只要風(fēng)量足夠大，都可實(shí)現(xiàn)單向流。8.3.2單向流潔凈室原理708.4單向流潔凈室的三頂特性指標(biāo)前面提到單向流潔凈室的特征：流動(dòng)斷面不變，流速均勻、平行，沒渦流，要保證活塞作用，需大風(fēng)量，所以描述單向流潔凈室效果，可用流線平行度、亂流度和下限風(fēng)速三個(gè)指標(biāo)。8.4.1流線平行度該指標(biāo)考核潔凈室內(nèi)塵源散發(fā)的塵粒有無可能垂直氣流方向作橫向傳播，或傳播范圍是否在允許范圍之內(nèi)。如圖8-20、圖8-21，實(shí)際平行流線有橫向的分速度，只是大小不同，以垂直平行流潔凈室為例，工作區(qū)范圍為距地75~180cm，塵源為人員，活動(dòng)范圍（工位）1米，要求避免塵粒作橫向傳播的概念：本人所發(fā)塵料被送風(fēng)帶走，不會(huì)傳到左右工位，圖8-25人站立操作，從高度180cm處發(fā)出的塵粒，允許橫傳的最大距離為50cm，與水平高的夾角為，此為最低限度值，為第一個(gè)要求。另外流線間傾斜程度不能太大，每cm距離流線的夾角的增大不超過0.5°，以免產(chǎn)生渦流。8.4單向流潔凈室的三頂特性指標(biāo)718.4.2亂流度考核潔凈室由于速度場不均勻?qū)е滤俣鹊拿}動(dòng)性增強(qiáng)而引起質(zhì)點(diǎn)不能按原流線運(yùn)動(dòng)，參混到其它位置，導(dǎo)致污染。圖8-30為空調(diào)房間速度場脈動(dòng)實(shí)測結(jié)果，實(shí)際脈動(dòng)是三維的。亂流度表達(dá)式單向流潔凈室要求βu≤0.28.4.2亂流度728.4.3下限風(fēng)速（1）單向流潔凈室氣流速度的作用

前面提到單向流潔凈室的換氣次數(shù)很大，一般為150次/h以上，這個(gè)風(fēng)量由潔凈室送風(fēng)的垂直（水平）截面的平均風(fēng)速為準(zhǔn)來計(jì)算的，而亂流潔凈室的換氣次數(shù)則由稀釋污染物到允許濃度計(jì)算的。對(duì)于單向流潔凈室Q=3600vF，應(yīng)有v≥vmin

，vmin是在運(yùn)行中必須要保證的最小風(fēng)速，稱為下限風(fēng)速，現(xiàn)討論下限速確定的因素，也就是在單向流潔凈室維持一定流速的作用。1)當(dāng)污染氣流多方向散布時(shí)，送風(fēng)氣流要能有效控制污染的范圍，包括縱向的高度和橫向距離（0.5m）。2)當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流方向相同，送風(fēng)氣流要有效地控制其在下游擴(kuò)散的范圍。3)當(dāng)污染氣流與送風(fēng)氣流方向逆向時(shí)，送風(fēng)氣流能控制其上升或前進(jìn)的距離。4)在潔凈室被污染的情況下，在短時(shí)間內(nèi)使室內(nèi)空氣自凈。四項(xiàng)均能求出一個(gè)風(fēng)速，四個(gè)風(fēng)速中最大者（同時(shí)滿足）即為下限風(fēng)速。8.4.3下限風(fēng)速73（2）控制多方位污染的風(fēng)速多方位污染指從塵源向三維方向散發(fā)的（微粒）污染，包括靜止的塵源和活動(dòng)的塵源（人）。1)控制塵源的污染包絡(luò)線（靜止）如圖，v∞為送風(fēng)平行氣流的速度，點(diǎn)源向四周發(fā)散污染氣流，流量為Q，球坐標(biāo)下則平行流場的流函數(shù)為

（1）點(diǎn)源流場的流函數(shù) （2）疊加流場的流函數(shù)為（3）（2）控制多方位污染的風(fēng)速74

當(dāng)送風(fēng)氣流速度等于污染氣流速度時(shí)，在z軸方向的污染氣流即被抑制在a點(diǎn)，稱為駐點(diǎn)，其它方向的污染氣流被抑制在b點(diǎn)，c點(diǎn)……，送風(fēng)平行氣流到達(dá)a點(diǎn)后開始折拐，沿著b、c、d等點(diǎn)前進(jìn)，這說明污染氣流到達(dá)a、b、c這條線時(shí)，各方向的分速度均已消失，污染氣流不能穿越這條流線，而被包絡(luò)在這一流線的下方，因此，把這條流線稱為污染包絡(luò)線。因?yàn)榘j(luò)線是通過a、b、c點(diǎn)的流線，對(duì)于a點(diǎn)，θ=180°，其流函數(shù)值（4）代入（3）式 （5）當(dāng)送風(fēng)氣流速度等于污染氣流速度時(shí)，在z軸方向的污染氣75實(shí)際上污染源不會(huì)是一個(gè)點(diǎn)，應(yīng)有一定大小，設(shè)其半徑為r，在r球面上的速度為v，則代入（5）式化簡得 （6）這就是通過a、b、c各點(diǎn)的流線也就是污染包絡(luò)線的軌跡方程。由（6）式給出的包絡(luò)線和實(shí)測出的微粒分布邊界線差別較大，其原因是①污染氣流的速度衰減比按球面計(jì)算慢得多；②污染氣流橫向伸展的范圍比計(jì)算的包絡(luò)線范圍大得多，所以根據(jù)實(shí)測結(jié)果對(duì)（6）式進(jìn)行修正，在為一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式

（7）R稱為污染半徑

實(shí)際上污染源不會(huì)是一個(gè)點(diǎn)，應(yīng)有一定大小，設(shè)其半徑為r，在r球76從（7）式可看出r（污染源大?。?duì)R的影響要大于v的影響。按我們前面講過在工作區(qū)高度范圍，不允許污染源散布的物質(zhì)擴(kuò)散到0.5m以外（橫向），這時(shí)=90°，R≤50cm代入（7）式可得污染氣流的速度與送風(fēng)氣流的速度比與r的關(guān)系 （8-8）從上式可看出，若要保證污染半徑不大于50cm，如果污染源半徑為10cm，則送風(fēng)氣流速度必須為污染氣流速度的1.3倍以上，當(dāng)污染源的半徑很小時(shí)，可以允許取較小的速度。從（7）式可看出r（污染源大?。?duì)R的影響要大于v的772)控制人發(fā)塵的影響半徑所需的速度（動(dòng)態(tài)塵源）表8-2是人做不同動(dòng)作時(shí)的單位時(shí)間發(fā)塵量值，大體在每分鐘每人幾萬到幾百萬之間。5組數(shù)據(jù)來自日本文獻(xiàn)。但人是活動(dòng)的，不可能作出污染包絡(luò)線，但可以測出其在各種風(fēng)速下發(fā)塵的影響半徑。圖8-36為實(shí)測結(jié)果曲線，a、b為測點(diǎn)距人體5cm，c、d為30cm，從d圖可看出當(dāng)送風(fēng)速度達(dá)到0.24m/s左右，反復(fù)蹲立的發(fā)塵量到30cm處已降到0.2粒/L，而反復(fù)旋轉(zhuǎn)發(fā)塵量已降到0.5粒/升，已遠(yuǎn)低于100級(jí)潔凈室的上限濃度。

2)控制人發(fā)塵的影響半徑所需的速度（動(dòng)態(tài)塵源）78（3）控制同向污染擴(kuò)散范圍所需的風(fēng)速由于污染擴(kuò)散方向與送風(fēng)氣流相同，若送風(fēng)速度較小，將不能有效控制其沿途橫向擴(kuò)散的可能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明要控制污染在下游擴(kuò)散范圍在左右各0.5m之間，送風(fēng)速度不能小于0.3m/s，圖8-37即為實(shí)驗(yàn)曲線。（4）控制逆向污染所需風(fēng)速1)對(duì)于垂直單向流潔凈室，其逆向污染氣流就是從熱源上升的熱氣流，熱氣流上升的速度與熱源的特征尺寸以及表面溫度與室溫之差有關(guān)，表8-3就是計(jì)算出扼制熱氣流污染擴(kuò)散所需的送風(fēng)速度和熱源參數(shù)的關(guān)系表，可看出△t大和當(dāng)量直徑大都需要較大的送風(fēng)速度。2)對(duì)于水平單向流潔凈室，其逆向污染氣流是人員行走引起的二次氣流，在第6章已作介紹，人員行走形成的二次氣流速度約為人行速度的0.2~0.4倍，vmax=0.21+0.13v，人行v=1m/s，二次氣流vmax=0.34m/s，人行v=2m/s，vmax=0.48m/s，要控制人行走速度。（3）控制同向污染擴(kuò)散范圍所需的風(fēng)速79（5）滿足合適的自凈時(shí)間所需的風(fēng)速潔凈室自凈時(shí)間即空氣置換的時(shí)間長短與單位時(shí)間的換氣次數(shù)成反比，換氣次數(shù)大自凈時(shí)間短，換氣次數(shù)又體現(xiàn)在送風(fēng)速度上，圖8-28為自凈時(shí)間與送風(fēng)速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)曲線，當(dāng)v=0.25m/s時(shí)，自凈時(shí)間為60s，再加大速度，自凈時(shí)間的縮短已不明顯。（6）建議速度四種情況各有所需的風(fēng)速，若四種情況同時(shí)存在，則選其中最大的風(fēng)速作為下限風(fēng)速，表8-4把各種情況所需的風(fēng)速列在一起，表8-5則是區(qū)分不同情況給出下限風(fēng)速的建議值，對(duì)垂直單向流≥0.25m/s，水平單向流≥0.35m/s。（5）滿足合適的自凈時(shí)間所需的風(fēng)速808.5輻流潔凈室原理8.5.1輻流潔凈室的形式一種新的潔凈室形式，在國內(nèi)最早出現(xiàn)是92年哈建大碩士論文，現(xiàn)在沒有見到實(shí)用階段的報(bào)導(dǎo)。圖8-39為輻流潔凈室立體示意圖，其送風(fēng)裝置為制成截面扇形的高效過濾風(fēng)口，回風(fēng)在對(duì)側(cè)下部回風(fēng)。8.5輻流潔凈室原理818.5.2輻流潔凈室原理及特點(diǎn)由于送風(fēng)、回風(fēng)方式及大風(fēng)量決定了它的凈化原理即不同于單向流的“活塞”平推作用，也不靠送風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合來稀釋微粒濃度，而是一種斜推作用，使污染空氣從斜下方排出，圖8-40，8-41分別為計(jì)算模擬流場和實(shí)驗(yàn)流場，可看出，氣流遇到阻擋物時(shí)才有局部渦流產(chǎn)生，所以理論和實(shí)驗(yàn)都持斜推的原理。其實(shí)測用的輻流潔凈室是模擬室1.5×1.5×1米，其濃度場亦是通過實(shí)測和計(jì)算模擬兩種方式進(jìn)行的，圖8-42為實(shí)測濃度場，污染源為芭蘭香，點(diǎn)燃后擴(kuò)散煙氣，在送風(fēng)氣流作用下形成污染包絡(luò)線，即污染粒子擴(kuò)散不出去被推走，包絡(luò)線范圍內(nèi)粒子最大濃度2773粒/L，與計(jì)算模擬濃度場相吻合，其特點(diǎn)：①流線不交叉，與單向流相似，所不同是彎曲的，能在較短的路徑將污染物排出；②回風(fēng)口對(duì)流場和濃度場的影響較小，但決定大流向趨勢；③能實(shí)現(xiàn)100級(jí)，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。建議的設(shè)計(jì)參數(shù)：房間高長比0.5~1，太高會(huì)影響斜推效果，扇形送風(fēng)口面積約為所在墻面積1/3，送風(fēng)速度0.45~0.55m/s，造價(jià)低于單向流，但高效過濾器需特制。8.5.2輻流潔凈室原理及特點(diǎn)828.6潔凈室的壓力潔凈室在功能上三個(gè)特點(diǎn)：防止產(chǎn)塵、阻止進(jìn)塵、有效排塵。維持潔凈室壓力是保證潔凈室免受相鄰環(huán)境污染的重要措施。8.6.1靜壓差的物理意義靜壓差是指潔凈室與相鄰房間通過送回風(fēng)人為維持的一個(gè)相對(duì)壓差，所反映的實(shí)際是在正常狀態(tài)下一定風(fēng)量通過潔凈室與鄰室之間的門窗縫隙或孔口時(shí)的阻力值，若突然開啟門窗，這時(shí)仍靠原送回風(fēng)維持不了已有正壓值。靜壓差很容易測出，用U型管或微壓計(jì)都行。8.6潔凈室的壓力83若形成靜壓差的兩邊的壓力值分別為P1、P2，則按流體力學(xué)知識(shí) （8-9）ξ1突然收縮局阻 F2/F1=0ξ1=0.5

ξ2突然擴(kuò)大局阻

F1F2=0ξ2=1

hw沿程摩擦阻力，很短可忽略。通過該式可得出流量與壓差的關(guān)系，由壓差產(chǎn)生通過縫隙的速度流量該流量即為維持正壓所需的風(fēng)量，實(shí)際也是送風(fēng)量與回風(fēng)量的差值。若形成靜壓差的兩邊的壓力值分別為P1、P2，則按流體力學(xué)知識(shí)848.6.2靜壓差的作用(1)防止污染從縫隙進(jìn)入室內(nèi)；(2)開門時(shí)保證氣流是向外的，盡可能減小人員進(jìn)入帶進(jìn)的污染，對(duì)100級(jí)潔凈室，要求在開門時(shí)室內(nèi)距門60cm處的含塵濃度不超過100級(jí)的上限濃度。8.6.2靜壓差的作用858.6.3靜壓差的確定分四種情況：（1）潔凈室與鄰室間靜壓差的確定目的：防止縫隙滲透。兩側(cè)是穩(wěn)定的，一般所需壓差很小，如1個(gè)Pa的壓差可在縫隙之間產(chǎn)生1.06m/s滲透速度，但太小的壓力很不穩(wěn)定，實(shí)測時(shí)液面不穩(wěn)，1/10mmH2O柱根本看不出來，所以，我們習(xí)慣上用5Pa即0.5mm水柱作為基本壓差值，而西方習(xí)慣用0.05in作壓差值，1.27mmH2O，12.4Pa。（2）潔凈室與室外之間靜壓差的確定當(dāng)潔凈室與室外相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上有門窗縫隙，這時(shí)為防止縫隙滲透的需的靜壓要比第一種情況大得多，因?yàn)檎龎褐狄阋缘钟彝饪赡苄纬傻娘L(fēng)壓值。風(fēng)在建筑物迎風(fēng)面形成的壓力與風(fēng)速的平方成正比

PaC為風(fēng)壓系數(shù)，取0.9。8.6.3靜壓差的確定86

表8-6為我國10個(gè)代表城市，各個(gè)方向的風(fēng)速值，分強(qiáng)、中、弱三個(gè)區(qū)，但有幾個(gè)城市，烏魯木齊、西安、呼和浩特等與規(guī)范統(tǒng)計(jì)不符都為平均值。如果潔凈室處于大連市，北向風(fēng)速為6.6m/s所形成風(fēng)壓達(dá)到23.5Pa，室內(nèi)的正壓就必須高于此值，如果這一項(xiàng)是最大值，可采取建清潔走廊的方式與室外隔開，降低壓差。

87（3）防止開門時(shí)進(jìn)入氣流污染的靜壓差由于亂流和平行流的潔凈原理不同，所以分兩種情況。1）亂流室要計(jì)算確定人行走要引起氣流速度幾個(gè)實(shí)測數(shù)據(jù)：人順開門方向入室在入口處引起的風(fēng)速0.14~0.2m/s；逆開門方向入室，在入口處引起的風(fēng)速0.08~0.15m/s，一般由低潔凈室進(jìn)高潔凈度是順開門進(jìn)入的。隨人帶進(jìn)室內(nèi)的空氣量=人體投影面積×0.2m/s×2s=1.7×0.4×0.4=0.27m3因亂流潔凈室的原理是用潔凈空氣來稀釋室內(nèi)污染物的濃度，所以要計(jì)算隨人帶入室內(nèi)的空氣中的污染微粒需多少空氣才能將它們稀釋到允許濃度。（3）防止開門時(shí)進(jìn)入氣流污染的靜壓差88由常見實(shí)際工程分兩種情況：①相鄰房間潔凈度比考慮正壓的潔凈室低1級(jí)，即含塵濃度高10倍，潔凈室取最小的3×3×2.7m，約25m3，（最不利）。考慮一次進(jìn)2個(gè)人（最不利），設(shè)原濃度為N粒/m3，則進(jìn)2人后室內(nèi)含塵量與原先含塵量之比為即使室內(nèi)濃度在瞬間增加了19%。而一般潔凈室設(shè)計(jì)時(shí)要求室內(nèi)的含塵濃度比要求潔凈級(jí)別的濃度要低，運(yùn)行時(shí)不超過該級(jí)別濃度的70%，即有較大的安全系數(shù)，允許在短時(shí)間濃度有較小的上升幅度，上述這種情況瞬間增加19%，不會(huì)引起室內(nèi)含塵濃度超標(biāo)，即對(duì)于由低1級(jí)潔凈室進(jìn)入兩人的情況，潔凈室抗干擾能力較強(qiáng)。由常見實(shí)際工程分兩種情況：89②相鄰潔凈室潔凈度低2級(jí)，如1000級(jí)，相鄰十萬級(jí)，其允許含塵濃度差100倍，潔凈室仍為25m3，進(jìn)2個(gè)人，按剛才計(jì)算方法，進(jìn)去2人后，使?jié)崈羰业暮瑝m濃度增加到原濃度的