实现生产环境或其他用途的洁净室所要求的空气洁净度的技术手段包括:气流技术(送风量与流型);压力控制技术(正负压)。气流技术确保了尽快稀释或排走室内污染;压力控制技术阻止室外污染入侵。
一、气流组织
净化空调的气流组织所实现的主要目的是:供给足量的清洁空气,稀释并替换室内所产生的污染物质,使室内洁净度保持在允许的范围之内。它要求送入净化房间的洁净气流扩散速度快气流分布均匀,以尽快稀释室内污染源所散发的污染物质,维持生产环境所要求的洁净度;使散发到室内的污染物质能迅速排出室外,尽量避免或减少气流涡流和死角,缩短污染物质在室内的滞留时间,降低污染物质与产品的接触机率;满足室内温湿度等空调送风要求及人的舒适度要求。目前洁净室的气流组织形式主要采用单向流和非单向流两种类型。
非单向流式的气流组织利用送风的干净气流的混合稀释作用,把原来含尘浓度较高的室内空气冲淡,同时使室内污染源所产生的污染物质均匀扩散并及时排出室外,达到动态平衡,满足室内洁净度要求。非单向流式一般采用上送下回的形式,使气流自上而下,与尘粒所受的重力向一致。由于送风口形式和布置的限制,它不可能获得很大的换气次数,而且室内不可避免地存在涡流,因而其所能实现的洁净度不可能很高。构造简单、施工方便、投资和运行费用较小。
单向流气流组织主要利用送入净化房间的充满整个洁净室断面的气流所产生的“活塞效应",把室内随时产生的污染物质压至下风侧,再将其排出室外。采用单向流的洁净室,其气流分布形成一股流线平行(流层间无扰动,不会横向污染)、流向单一(以最短的路线排走尘埃)、流速均匀(对尘源抑制)的气流。单向流分为垂直单向流和水平单向流两种形式,垂直单向流更有效,气流方向与尘粒的重力作用方向相同,断面风速较小,要求回风口整个地面布置,或侧向(单侧或双侧)长条布置。
单向流式气流组织的特性指标主要包括下面三项: (1)流线平行度,平行的气流流线是保证污染源散发的污染物不作垂直于流向传播的必要条件;(2)乱流度(速度不均匀度);(3)下限风速,保证洁净室对污染物的控制作用。
二、压力控制
为了维持洁净室的洁净度免受邻室的污染或污染邻室,在洁净室内维持某一个高于邻室或低于邻室的空气压力,是洁净室区别于一般空调房间的重要特点,也是净化原理的重要组成部分。保持一定的正压值可以在门窗密闭的情况下,防止洁净室外的污染由缝隙渗入洁净室;在开启门窗时保证有足够的气流向外流动,尽量削减由开门动作和人的进出瞬时带来的气流量,并且在以后门开启状态下,保证气流方向是向外的,以便把带入的污染减小到最低程度。
静压是由送风与回风、排风量之间的差值风量透过缝隙而产生,这个差值是由系统新风量来补偿的。因此洁净区域内各室内的送风、回风、排风量和新风量的平衡是维持各洁净室静压值的前提条件。
根据洁净室的工艺要求设定室内合适的相对静压值,根据静压值确定室内的正压换气次数,计算正压渗透风量。由渗透风量和工艺要求的排风量根据风量平衡原理计算得出新风量。新风量、渗透风量和排风量相互耦合,在正常运行时,它们都是定值。正压渗透风量越多房间缝隙越小,所建立的正压就越大。因此,实现相同静压要求时,加强围护结构气密性,减少补风量,可有效降低运行能耗。
传统的压力控制思路比较简单,主要有:①机械式风阀一风阀调整送、回、排风量;②余压阀一根据室内外静压差调节阀门,改变渗透到走廊的风量;③压差传感器。它们都通过压差信号完成对洁净室的压力控制,容易实现,然而由于压力信号具有滞后性,而且不易稳定。当前洁净室工艺要求不断提高,对控制的响应时间要求越来越短,依靠压差信号的控制已不能满足准确快速的要求。
流量追踪法较前面的方法更稳定准确,它采用室内控制器控制调节风门和流量测量传感器,调节房间新风量和排风量保持其差值稳定,从而实现室内静压值恒定。
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