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潔淨室達(dá)到潔淨度要求的必要條件
潔淨室要獲得良好的潔淨效果,不僅(jǐn)要著重采取合理的空調淨(jìng)化措施,而且也要求(qiú)工藝、建築及其他專業采取相應的措施:不但要有合理的(de)設計,而且還要(yào)精心(xīn)的符合規範的施工安裝,以及正(zhèng)確的使(shǐ)用潔淨(jìng)室和科(kē)學的維護管理(lǐ)。為使潔淨室獲得良好的效果(guǒ),國內外已有不少文獻從不同的角度作過闡述。實際上,不同專業(yè)之間很難做(zuò)到理想地配合,而且設計(jì)者很難把握施(shī)工安裝質量以及使用和管理情(qíng)況,尤其後者。就(jiù)潔淨室淨(jìng)化措施(shī)而言(yán),許多(duō)設(shè)計者,或者還有施工方,往往對其必(bì)要條件未予足夠重視,造成潔(jié)淨效果不理想。本文僅就潔淨室淨化措施中達到潔(jié)淨度要求的四個必要條件簡要論(lùn)述。
一、送風潔淨度
要保證送風潔淨度符(fú)合要求,關鍵是(shì)淨化係統末級過濾器的性能和(hé)安裝。
淨化係統(tǒng)末級過濾(lǜ)器一般采用高效過濾器或亞高效過濾(lǜ)器(qì)。按我國標準[1]規定高效過濾器效率分四(sì)檔(dàng):A類為≥99.9%,B類為≥99.9%,C類為≥99.999%,D類為(對≥0.1μ m粒子)≥99.999%(亦稱超高效過濾器);亞高效過濾器[2]為(對≥0.5μm粒子)95~99.9%。效率越高,過濾(lǜ)器(qì)的價格也越貴。所(suǒ)以選擇過濾器時應本著既要滿(mǎn)足送風潔淨度要求,又要考慮經(jīng)濟合理。從(cóng)潔淨度要求考慮,以(yǐ)低(dī)級別潔淨室選用低性能過(guò)濾器、高級別潔淨室選用高性能過濾器為原則。一般說來(lái):100萬級可選用高中效過濾(lǜ)器(qì);低於1萬級可選(xuǎn)用亞高效或A類高效過濾器;1萬~100級選用B類過(guò)濾(lǜ)器;100~1級選用C類過濾器。這(zhè)裏每個(gè)潔淨度級別似乎都有兩類過濾器可供選擇,選擇(zé)高性能的(de)還是低性(xìng)能的,要視具體情(qíng)況而定:當環(huán)境(jìng)汙染嚴重,或室內排(pái)風比例很大,或該潔淨室特別重要,需要較大安全係數,在這(zhè)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0.1μm粒子(zǐ)要求控製的(de)潔淨室,不論控製的粒(lì)子濃度(dù)高低均(jun1)要選擇D類過濾器。以上所述僅從過濾器角度出發,實際(jì)上要選擇好過濾器還要全麵(miàn)考慮潔淨室特性、過濾器特性(xìng)和淨化係統(tǒng)特性[3]。
要保證送風(fēng)潔(jié)淨(jìng)度,僅有合格的過濾器是(shì)不夠的,還要保證:a.運輸、安裝過程不損壞過(guò)濾(lǜ)器;b.安裝嚴密。要(yào)做到第a,則要求施工安裝人員訓(xùn)練有素,既要(yào)有安裝淨化係統方麵的知識,又要具備較熟練的安裝技能,否則將(jiāng)難以保證不損壞過(guò)濾器(qì),這方麵是有深刻教訓的。其次,安裝(zhuāng)嚴密性問(wèn)題,主要取決於安裝結構型式優(yōu)劣,設計手冊[4]一般推薦:對於(yú)單個過濾器采用(yòng)明裝型式,這樣即便發(fā)生滲漏,也不致漏到室內;采用成品高效送風口,嚴密性也比較容易得到保證。對於多個(gè)過濾(lǜ)器的風□,近幾年常采用液槽密封和負壓密封。液槽密封必須保證液槽接縫嚴密和整(zhěng)體框架都處於同一水平麵(miàn)上。負壓密(mì)封就是使過濾器與靜壓箱和框架接縫的外周(zhōu)邊處於負壓狀態,與明裝型式一樣(yàng)即使滲漏也不會漏(lòu)到室內。實際上隻要做(zuò)到安裝(zhuāng)框架平整,過濾器(qì)端麵與安裝框架接觸均勻,任(rèn)何安裝型式(shì)使過濾器達到安裝嚴密性要求應該說是(shì)不難的。
二、氣流組織
潔淨室的氣流組(zǔ)織與一般空調房間有所(suǒ)不同,它要求將最(zuì)幹(gàn)淨(jìng)的空氣首先送到操作部位,它的作用在於(yú)限製和減少對加工物的(de)汙染。為此,在設計氣流組織時應考慮這些原則:盡量減少渦流,避免將工作區以(yǐ)外(wài)的汙(wū)染帶入工作區;盡量防止灰塵的二次飛揚以減少灰塵對工件的(de)汙染機會;工作區的氣(qì)流要盡量均勻,且其風速要滿足工藝和衛(wèi)生要求(qiú),當氣流向回風口流動時要使(shǐ)空氣中的灰塵能有(yǒu)效的帶走。根(gēn)據不同的潔淨度要求,選擇不(bú)同的送(sòng)、回(huí)風方式。
不(bú)同的氣流組織,各有其(qí)特點和範圍:
1) 垂直單向流:均可獲(huò)得均勻向下氣流,便於工藝設備布置,自淨能力強,可簡(jiǎn)化人(rén)身淨化設施等(děng)共同(tóng)設施等共同優點外,四種送風方式還有其各自優缺點:滿布(bù)高效過濾器具有阻力低、更換過濾器周期長等優點,但頂棚結構複雜,造價高;側布高效過(guò)濾器頂送、全孔板頂送與滿布高(gāo)效過濾器頂(dǐng)送的優缺點相反(fǎn),其中全孔板頂送在係統非連續運(yùn)行時,孔(kǒng)板內表麵易積塵,維護不好(hǎo),對潔淨度有些影響;密集散流器頂送,因需要一段混和層,所以隻(zhī)適用(yòng)於4m以上高大潔淨室,其特點與全孔板頂送相仿;對於相對兩側格柵的板和相對(duì)兩側牆下部均勻(yún)布置回風口的回風方式僅適用(yòng)兩側淨間距小於6m的潔淨室(shì);單側牆下部布回風(fēng)口(kǒu)僅適用對牆間(jiān)距較小(如(rú)≤<2~3m)的潔淨室。
2) 水平單向流:隻在第一工作區達(dá)到100級潔淨度(dù),當空氣流向另一側的過程(chéng)中含塵濃度逐漸升高,所以僅適用於同一房間(jiān)工藝過程有不同潔(jié)淨度(dù)要求的(de)潔淨(jìng)室;送風牆局部布高效過濾器較滿布水(shuǐ)平送可減少高效過濾器用量,節約初投資,但局部區域有渦流。
3) 亂流型氣流:孔(kǒng)板頂送和密集散流器頂送的特點與前述相同:側(cè)送的優點易於管道布置,無需技術夾層,造價低,有利於舊廠房改造,缺點是工(gōng)作區風速較大,下風側比上風側含塵(chén)濃度高;高效過濾(lǜ)器風口頂送具有係統(tǒng)簡單、高效過濾器(qì)後無管(guǎn)道、潔(jié)淨氣流直接送達工作區(qū)等優(yōu)點,但潔淨氣流擴散緩慢,工作區氣(qì)流較均勻;不過當均勻地布置多個風口或采用帶擴散板地高效過濾器風口時,也可使得工作區氣流較均勻;但在係統非連續運行地(dì)情況(kuàng)下,擴散板易積(jī)塵。
以上論述均(jun1)屬於較理想狀態,也是國(guó)家(jiā)有關規(guī)範、標準或設計手冊所推薦。實(shí)際工程中或受限於客觀條件(jiàn),或(huò)由於設計(jì)者(zhě)地主觀原因而未(wèi)設計好氣流組織,常見的(de)有:垂直單向流采取相鄰兩(liǎng)側牆下(xià)部(bù)回風,局(jú)部百級采用上(shàng)送上回(即局部送風口下未加下垂圍簾),亂流型(xíng)潔淨室采用(yòng)高效過濾器風口頂送上回(huí)或單側下回(對牆(qiáng)間距較(jiào)大)等,這些(xiē)氣(qì)流組織方式經實測,其(qí)潔(jié)淨(jìng)度大多數(shù)都達不到設計要求。由於現(xiàn)行規範[6]規定空(kōng)態(tài)或靜態驗收,個別的這類潔淨室在空態(tài)或靜(jìng)態下勉強達到設計的潔淨度級別,但抗汙染幹擾能(néng)力很低,一旦潔淨室進入工作狀態就達不到要求(qiú)。正確的氣流組織局部區域應設圍簾下垂至工作區高度,10萬級(jí)也不應采用上送上回。還(hái)有目前大多數工廠生產的帶擴散板的高效送風口,其(qí)擴散板都隻是裝飾性孔(kǒng)板而不起擴散氣流作用(yòng),請設計者和(hé)用戶要特別注意。
三、送風(fēng)量(liàng)或風速
足夠的通(tōng)風換氣(qì)量是為了稀釋和排除室內汙染空氣,根據不同的潔淨度要求,當潔淨室(shì)淨高較高時,適當(dāng)增加換(huàn)氣次數。其中(zhōng),100萬級潔淨室的通風量是按高中效淨化係統考慮[7],其餘均按高效淨化係統考慮;當10萬級潔淨室高效過濾器(qì)集(jí)中布置在機房或係統末端采用亞高效過濾器時,可適當提高換氣次(cì)數10-20%。
對於(yú)上述(shù)通風量(liàng)推薦數值筆者認為:單向流潔淨室通過房間截麵風速偏低,亂(luàn)流型潔淨室是有較充分安全係數的推薦值。垂直單向流≥0.25m/s,水平單向流≥0.35m/s,在空(kōng)態或靜態下檢測潔淨度,雖然(rán)能達到要求,但抗汙染能力較差,一旦(dàn)室內進入工作狀態,潔淨度就可能達不到要求,這類實例已不屬於個別;同時,我國(guó)通風機係列中尚未有較適合淨化係統用的風機,一般設計者又往往對係統空氣阻力未作準確計算(suàn),或未注(zhù)意到所選用的風(fēng)機是否處於特性曲線上比較有利的工作點,使得係(xì)統在投入運行後不久,風量或風速就達不到設計值。美國聯邦(bāng)標準(FS209A~B)在1987年10月27日之前一直這樣規定:單向(xiàng)流潔淨室通過(guò)潔淨室截麵的氣流速度通常保(bǎo)持在9Oft/min(0.45m/s),在整個房間無幹擾的條件下,其速度不均勻度在士20%以內,氣流速(sù)度任何(hé)明顯的下降都會增加(jiā)自淨時間(jiān)和工作位置之(zhī)間(jiān)汙染影響的可能性(1987年(nián)10月FS209C頒布(bù)之後對含塵濃度(dù)以外的所有參數指標均未作(zuò)規定)。為此,筆者認為宜適當提高目前國內對單向流速度的設計值,97视频單(dān)位在實(shí)際(jì)工程中照此做了,效果還是比較好的。亂流型潔淨室是有較充分安全係數的推薦值,但許多設計者仍不放心,在(zài)做具體設計(jì)時將10萬級潔淨室通風量加大到20~25次/h,1萬級(jí)加大到30~40次/h,1000級加大到60~70次(cì)/h,這樣做不僅加大了設備容量、加大了初投資,也增加了日後維護管理費用(yòng),實際上也沒有(yǒu)必要這樣做。在編(biān)製我國空氣潔淨技術措施(shī)[7]時曾調查測定了國內100多個潔淨室,許(xǔ)多潔淨室還是在動態下檢測的,結果表明:10萬級≥10次(cì)/h、1萬≥20次(cì)/h、1000級≥50次/h通風(fēng)量即可滿足要求。美國(guó)聯邦標準(FS2O9A~B)規定:非單向流潔淨(jìng)室(10萬級、1萬級),室高8~l2ft(2.44~3.66m),通常(cháng)考慮全室(shì)至少每3分鍾換氣一次(即20次/h)。因此,設計規範的規定[6]已經考慮了較大的富(fù)裕係數,設(shè)計者完全可以放心地按照(zhào)表1通(tōng)風量地推薦(jiàn)值選用。
四、靜壓差
潔淨室維持一定的正壓是保證潔淨(jìng)室不受或少受汙染、以維持設計潔淨度(dù)等級必不(bú)可少地條件之(zhī)一(yī)。即便是負壓潔淨(jìng)室,它也必須(xū)有不低於它潔淨度級別地相(xiàng)鄰房間或套間維持一定地正壓,負壓(yā)潔淨(jìng)室的潔淨度才能得以維持。
潔淨室正壓值是指門窗全部關閉(bì)狀態下,室內靜壓大於室外靜壓的數值。它(tā)是通過淨(jìng)化係統送風量大於回風量和排風量的方法來達到(dào)。為了保證潔淨室正壓值,送風、回風和排風(fēng)機最(zuì)好聯鎖,係(xì)統(tǒng)開啟時先啟動送風機,再啟動回風機和排風機;係統關閉時先關排風機,再關回風機和(hé)送風機,以防止潔淨室在係統開(kāi)啟和(hé)關閉時受到汙染。
維持潔淨室正壓(yā)所需的風量主要根據維護(hù)結構密閉(bì)性好壞來確定。我國潔淨(jìng)室建設初期由於圍護結(jié)構密閉性較差,要維(wéi)持≥5Pa的正壓就要2~6次/h送風量;目前(qián)維護結構密閉性已大為提高,維持同樣的正壓隻要1~2次/h送風量(liàng);維(wéi)持≥1OPa也隻要2~3次(cì)/h送(sòng)風量。
我國設計規範(fàn)[6]規定:不同等級的潔淨室以及潔淨區和非潔淨區之間的靜壓差應不小於(yú)0.5mmH2O(~5Pa),潔淨區(qū)與室(shì)外的靜壓差應(yīng)不小於1.OmmH2O(~l0Pa)。筆者認為該(gāi)值似偏低,原因有三:1.正壓是表示潔淨室抑製通過門窗縫隙汙染室內空氣的能力,或在短時間打開門窗時使滲入室內的汙染物減少到最(zuì)低限度的能力,正壓大小表示抑製汙染能力的強弱,當然不是正壓越大越好(後麵將談到)。2.正壓所需的(de)風量有限,5Pa正壓(yā)與(yǔ)10Pa正壓所需風量僅差約1次/h,何樂而不為呢?顯(xiǎn)然正壓值低限取(qǔ)l0Pa更優越些。3.美國聯邦標準(FS209A~B)規定:當所有出(chū)入口(kǒu)關閉時,潔(jié)淨室與任(rèn)何相鄰的低潔淨度區(qū)域之間的最低正壓差為0.05英寸水柱(12.5Pa),這(zhè)數值已被許多國家采用。
但潔(jié)淨室的正壓值(zhí)並非越大越好,根據本單位30多年實際工程檢測表明:當(dāng)正壓值≥30Pa時,開門就比較困難,關門稍不留意,砰一聲!嚇人一(yī)跳;當正壓(yā)值≥50~70Pa時,門窗縫(féng)隙就會發出哨音(yīn),體弱者或有某(mǒu)種不適應症(zhèng)者不(bú)適感覺。可是(shì)國內和國外許多國家的有關規範(fàn)或標準均未規定正壓的上限值,這樣的結果許(xǔ)多單位都隻求下限(xiàn)值滿足要求(qiú),而(ér)不管上限值達到多少,在筆者遇到的實際潔淨室中正壓值有(yǒu)高達100Pa以上,造成很不好的效果。實際上調(diào)整正壓並不是一件很難的事,把它控製(zhì)在一定範圍內是完全可能(néng)的。曾有文(wén)獻介紹東歐某國將正壓值規定為1-3mmH20(約10~30Pa),筆者認為這個範圍是比較合適的。
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