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●文/深圳市傲通凈化系統(tǒng)工程有限公司 劉曉清

　　摘要：在中國(guó)大陸，潔凈室這幾年已經(jīng)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這就要求我們不僅對(duì)潔凈技術(shù)有個(gè)深切的了解，更是對(duì)我們專業(yè)行業(yè)的更高要求，認(rèn)識(shí)當(dāng)前現(xiàn)狀，針對(duì)各行各業(yè)對(duì)潔凈技術(shù)的要求，做到實(shí)用，美觀，維護(hù)成本低，更于升級(jí)。

　　1、我們把潔凈室技術(shù)分成三大范疇。這些范疇與潔凈室用戶對(duì)技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)應(yīng)的，即從他決定購(gòu)買潔凈室開始，最后到潔凈室運(yùn)行為止。

　　首先，必須進(jìn)行設(shè)計(jì)并建造出潔凈室。為此，必須考慮：

　　(1)應(yīng)采用什么設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

　　(2)做何種設(shè)計(jì)平面布置圖、使用何種建筑材料；

　　(3)如何向潔凈室提供各種設(shè)施。

　　其次，潔凈室已安裝好并工作時(shí)，必須測(cè)試其是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。應(yīng)在潔凈室的壽命期中繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保其仍然達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。

　　最后，潔凈室必須正確運(yùn)行，這樣所制造的產(chǎn)品才不至于受到污染。這就要求從人員與材料的入場(chǎng)，到服裝的選擇、潔凈室的規(guī)定、潔凈室的清潔都必須正確地予以實(shí)施。

　　2、英國(guó)潔凈技術(shù)內(nèi)容

　　英國(guó)比較重視“潔凈技術(shù)”（清潔工藝）的研究與推廣應(yīng)用。1990年7月，英國(guó)“農(nóng)業(yè)與食品研究委員會(huì)”和“科學(xué)與工程研究委員會(huì)”聯(lián)合成立了“潔凈技術(shù)小組”，專門負(fù)責(zé)組織“潔凈技術(shù)”研究工作。1990年9月，英國(guó)政府在環(huán)境白皮書中特別提出要大力發(fā)展“潔凈技術(shù)”。近年來，英國(guó)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)、英國(guó)研究委員會(huì)顧問委員會(huì)等機(jī)構(gòu)，均先后就發(fā)展“潔凈技術(shù)”問題向政府提交了專題報(bào)告。可以預(yù)計(jì)，隨著環(huán)境保護(hù)工作的不斷加強(qiáng)與經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，英國(guó)的潔凈技術(shù)研究與推廣工作將出現(xiàn)一個(gè)嶄新的局面。

　　歸納起來，英國(guó)的潔凈技術(shù)包括下述七個(gè)方面的內(nèi)容：

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)——使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制造、使用以及產(chǎn)品報(bào)廢后的處置或收回再利用，消耗的資源（原材料和能源等）較少。

　　能源生產(chǎn)——即潔凈能源的生產(chǎn)，如可再生能源、生物燃料、煤的汽化等。

　　新工藝——指與常規(guī)的產(chǎn)品制造工藝截然不同的工藝。

　　工藝改造——指對(duì)常規(guī)工藝的改進(jìn)。

　　工藝控制——包括對(duì)工藝過程的監(jiān)測(cè)與控制。

　　能源效率——指加工過程能有效地利用能源。

　　廢物的現(xiàn)場(chǎng)回收利用——指在生產(chǎn)過程，在現(xiàn)場(chǎng)將廢物加以再利用。

　　我國(guó)的潔凈技術(shù)起步較晚，在“非典”之后，有醫(yī)療工作者提出了“潔凈醫(yī)院”的概念，潔凈醫(yī)院的概念包括很廣泛的范圍，包括布局設(shè)計(jì)、隔離病房、潔凈手術(shù)室以及系統(tǒng)在線維護(hù)等等。英國(guó)“潔凈技術(shù)”對(duì)我國(guó)衛(wèi)生潔凈工程設(shè)計(jì)單位具有重大的參考?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)決定工藝，如果從源頭控制的話，設(shè)計(jì)是潔凈技術(shù)應(yīng)用的源頭。潔凈技術(shù)在衛(wèi)生潔凈工程的應(yīng)用的目的，就是改變?cè)瓉淼氖潞罂刂谱優(yōu)槭虑翱刂?，為此，我們?cè)谛l(wèi)生潔凈工程的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境受控，實(shí)際控制要考慮下列因素：(1)溫度；(2)濕度；(3)風(fēng)量（送風(fēng)、新風(fēng)、排風(fēng)）；(4)風(fēng)速；(5)壓力；(6)潔凈度；(7)菌落數(shù)CPU；(8)噪聲；(9)照度；(10)靜電；(11)微振；(12)介質(zhì)純度；(13)氣流組織；（14）自靜時(shí)間；（15）分子污染AMC；（16）可燃?xì)怏w、有毒氣體濃度。

　　衛(wèi)生潔凈工程的設(shè)計(jì)者主要從事工程設(shè)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)很少有設(shè)計(jì)者接受專業(yè)的潔凈知識(shí)培訓(xùn)，國(guó)家出臺(tái)新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，要求設(shè)計(jì)人員具有相關(guān)的潔凈知識(shí)才能從事潔凈室的設(shè)計(jì)，尤其在醫(yī)療行業(yè)，這種設(shè)計(jì)關(guān)系到人民的生命安全?，F(xiàn)在必須更改過去用半專業(yè)水平的狀況，運(yùn)用“潔凈技術(shù)”的理念去設(shè)計(jì)衛(wèi)生潔凈工程。

　　3、衛(wèi)生潔凈工程施工控制

　　國(guó)內(nèi)目前的衛(wèi)生潔凈工程施工大部分沒有潔凈的概念，和普通工廠廠房的施工沒有什么區(qū)別，主要的問題在于目前國(guó)內(nèi)對(duì)于潔凈工程施工缺乏專業(yè)的規(guī)范。如何加強(qiáng)衛(wèi)生潔凈工程施工的控制，避免為潔凈工程留下后期隱患，也是“潔凈技術(shù)”在工程上應(yīng)用的一個(gè)問題。我們要規(guī)范衛(wèi)生潔凈工程施工的過程，用“潔凈技術(shù)”的理念指導(dǎo)整個(gè)施工過程，同時(shí)，培養(yǎng)一批專業(yè)的監(jiān)理人員，加強(qiáng)衛(wèi)生潔凈工程施工的過程控制,達(dá)到無塵施工的目的。在事中控制，使對(duì)環(huán)境及人類生存的傷害最小化。

　　在我們的思維模式里，一提到環(huán)境保護(hù)，許多人馬上想到的是污染治理，也就是如何處理和處置廢品、廢氣和廢水等污染物。英國(guó)把對(duì)污染物的常規(guī)治理技術(shù)形象地稱為“尾端”治理技術(shù)。而如今，許多國(guó)家正在設(shè)法改變這種消極被動(dòng)的辦法，轉(zhuǎn)而采用既有益于環(huán)境，又有利于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的、積極的、主動(dòng)的“潔凈技術(shù)”（清潔工藝）進(jìn)行源頭治理，使環(huán)境保護(hù)工作邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。我國(guó)潔凈技術(shù)目前正處于初級(jí)階段，潔凈技術(shù)的理念被普遍接受，但在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用到源頭上還比較少。

　　從嚴(yán)格意義上來說，“潔凈技術(shù)”是指“不產(chǎn)生廢物的工藝和技術(shù)”。但是，要求生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢物實(shí)際上是不可能的，這就好象極限一樣，只能無限接近。因此“潔凈技術(shù)”的合理含義應(yīng)是能夠降低原材料和能源消耗，并有效地防止污染物和其它廢物的產(chǎn)生的工藝和技術(shù)。采用“潔凈技術(shù)”，不僅可使產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)盡量減少原材料和能源的消耗，減少有害環(huán)境的副產(chǎn)品的產(chǎn)生，而且可使產(chǎn)品在使用期終結(jié)時(shí)，也容易被處置，將其對(duì)環(huán)境的影響減少到最小程度。

　　4、衛(wèi)生潔凈工程的后期維護(hù)

　　衛(wèi)生潔凈工程的設(shè)計(jì)和施工決定后期維護(hù)的難易程度，一般來說，后期的維護(hù)費(fèi)用要遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)施工費(fèi)用，這是潔凈行業(yè)公認(rèn)的事實(shí)。為此，維護(hù)好衛(wèi)生潔凈工程是個(gè)艱巨復(fù)雜的工作。國(guó)內(nèi)普遍的做法是由醫(yī)院自己來維護(hù)，這個(gè)維護(hù)只能解決一部分問題，最后導(dǎo)致的結(jié)果是不能達(dá)到理想的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這就需要根據(jù)社會(huì)分工的原理來解決維護(hù)的問題，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的主要精力要放在醫(yī)療上，輔助醫(yī)療的衛(wèi)生潔凈工程維護(hù)應(yīng)該由專業(yè)的公司來完成。醫(yī)院在這個(gè)過程中一舉兩得，其一是從實(shí)施維護(hù)變成了監(jiān)督維護(hù)，有利于控制交叉感染；其二是集中精力把醫(yī)療搞好。

　　5、潔凈室的由來

　　早期，第一批潔凈室最早出現(xiàn)于醫(yī)院。勞得?李斯特意識(shí)到細(xì)菌可引起外科傷口的感染，這就是他的歷史性貢獻(xiàn)。他想到，從手術(shù)室中清除細(xì)菌應(yīng)可防止感染。這就是一批潔凈室的科學(xué)理論基礎(chǔ)。

　　1960年，英格蘭的布勞爾斯和克魯嘗試在米得爾斯伯勒市手術(shù)室布滿整個(gè)吊頂?shù)纳⒘髌鳙@得下行運(yùn)動(dòng)的“活塞”式氣流（即單向流，盡管當(dāng)時(shí)不這樣稱呼）。但其低速流不幸被來自人員和手術(shù)室燈的熱氣流以及人員的活動(dòng)所破壞，因而無法實(shí)現(xiàn)良好的單向流。這就是當(dāng)約翰 ·強(qiáng)利教授（在赫沃空調(diào)公司的協(xié)助下）決定改進(jìn)其在英國(guó)曼徹斯特附近惠靈頓醫(yī)院手術(shù)室的通風(fēng)時(shí)的情況。

　　強(qiáng)利是髖關(guān)節(jié)更換術(shù)的先驅(qū)，他發(fā)明了一種塑料或金屬制造的人工關(guān)節(jié)代替有病的關(guān)節(jié)。開始時(shí)，他的手術(shù)病人敗血癥患病率為10%，這是個(gè)大問題。于是他采取了許多預(yù)防措施。他與赫沃斯嘗試?yán)卯?dāng)時(shí)的知識(shí)(1961年)，完善下行氣流的“活塞效果”。他們不是利用整個(gè)手術(shù)室的天花板（如勞爾斯和克魯所做的那樣），而是將其限制在一個(gè)小的面積范圍內(nèi)，由此改進(jìn)下行氣流。他們?cè)谑中g(shù)室中放置了一個(gè)7英尺乘7英尺的“溫室”，如圖所示。 圖上一強(qiáng)利公布的該系統(tǒng)的氣流圖。從圖中可以看出，它實(shí)現(xiàn)了較好的下行單向流。

　　強(qiáng)利和赫沃斯空調(diào)公司增加了送風(fēng)量，然后我們利用從美國(guó)和其他地方的層流（單向流）系統(tǒng)工作中獲得的知識(shí)，實(shí)施了設(shè)計(jì)改進(jìn)。強(qiáng)利發(fā)現(xiàn)對(duì)手術(shù)室的改進(jìn)和對(duì)服裝的面料及設(shè)計(jì)的提高，顯著減少了懸浮細(xì)菌，而髖關(guān)節(jié)深度感染的減少恰恰與之相對(duì)應(yīng)：從1959年手術(shù)室條件較差時(shí)的10%，降低到了1970年其全部改進(jìn)到位時(shí)的不到1.0%。英國(guó)醫(yī)學(xué)研究會(huì)證明，在20實(shí)際80年代，應(yīng)用單向流隔離系統(tǒng)加上密封式服裝，關(guān)節(jié)手術(shù)引起的敗血癥比紊流手術(shù)室降低四分之一。

　　6、早期的工業(yè)潔凈室

　　在工程制造業(yè)中也取得了相似的進(jìn)展。第一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)用潔凈室是在第二次世界大戰(zhàn)中投入使用的，其主要目的是提高槍械、坦克、飛機(jī)用儀器的質(zhì)量和可靠性。那時(shí)人們認(rèn)識(shí)到，必須提高生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度，否則投彈瞄準(zhǔn)器這樣的裝置就會(huì)出現(xiàn)故障。但當(dāng)時(shí)只要假定潔凈室要保持得像人們的住房那樣清潔，于是便使用了不產(chǎn)生粒子的不銹鋼做表面裝修并保持其清潔。但人們還沒有認(rèn)識(shí)到，由機(jī)器和人員產(chǎn)生的大量懸浮粒子之?dāng)U散，應(yīng)由大量的潔凈送風(fēng)使之降至最低。比如對(duì)于藥品生產(chǎn)車間，當(dāng)時(shí)的主流思想就是必須大量使用消毒劑使其不含微生物。為便于消毒，墻體使用帖面，地面則用水磨石鋪面，并帶有排水槽和下水口，以便排出消毒劑。通風(fēng)也很原始，每小時(shí)換氣僅幾次。在室內(nèi)或在生產(chǎn)區(qū)與外部區(qū)域之間，還談不上氣流控制。人員穿的棉服衣著與哪個(gè)時(shí)代手術(shù)室使用的相似。那時(shí)即便有更衣區(qū)，也是非常簡(jiǎn)陋的。

　　1939年至1945年二次大戰(zhàn)期間開展的生化戰(zhàn)爭(zhēng)研究以及核子裂變的使用，使隔離危險(xiǎn)微生物或隔離放射性污染所必須的高效過濾器應(yīng)運(yùn)而生。從此，在潔凈室中即可獲得非常潔凈的空氣，低度的空氣污染成為現(xiàn)實(shí)。

　　1955年至該世紀(jì)60年代早期已建造出了具有這種通風(fēng)的潔凈室：充分過濾了的空氣經(jīng)吊頂?shù)纳⒘髌魉统觥?0世紀(jì)50年代早期，美國(guó)北卡羅來州云絲頓-塞倫市的西電公司在生產(chǎn)導(dǎo)彈用陀螺儀時(shí)總是出問題，其產(chǎn)品合格率僅為1%。后來發(fā)現(xiàn)，問題就出在塵埃上。于是決定建造一個(gè)“無塵”生產(chǎn)車間。該車間由AC公司設(shè)計(jì)并于1955年完成。

　　這恐怕就是世界上第一個(gè)考慮了潔凈室所以基本要求的潔凈生產(chǎn)車間。人員穿著合成纖維服并戴著帽子，還為他們配備了更衣室。選擇了便于清潔而粒子產(chǎn)生又最少的建材，并盡量減少接縫與彎角，地板上滿鋪乙烯樹脂直至墻面。照明采取平裝式，使積塵最少。在照片右側(cè)后部可看到使用了傳遞窗?？照{(diào)送風(fēng)經(jīng)“絕對(duì)”過濾器（對(duì)0.3μm粒子慮除效率打99.95％），房間維持正壓。

　　1961年，迎來了潔凈室發(fā)展史上的分水嶺，即美國(guó)新墨西哥州阿爾伯克基圣地亞實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了“單向流”或“層流”通風(fēng)理念。這是集體智慧的結(jié)晶，但首功則非威利斯·懷特菲爾德莫屬。

　　一間小房間，10英尺長(zhǎng)，6英尺寬，7英尺高（3米×1.8米×2.1米）。其送風(fēng)不是經(jīng)吊頂?shù)纳⒘髌魉统龊笠噪S機(jī)流的形式在室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，它是經(jīng)由一系列高效過濾器送出。這就能確?？諝鈴倪^濾器送出后以單向流流經(jīng)室內(nèi)并從地板格柵排出。從圖中可以看出，室內(nèi)工作臺(tái)前的工作人員不污染放置在其前面的物品，因?yàn)槿藛T所產(chǎn)生的污染被吹開了。

　　1962年4月13日，《時(shí)代》周刊發(fā)表了一篇文章公布了圣地亞實(shí)驗(yàn)室的發(fā)明：

　　位于阿爾伯克基——設(shè)計(jì)、總裝原子武器的地方——圣地亞公司的科學(xué)家們對(duì)潔凈室情有獨(dú)鐘，但他們也是身不由己。武器部件產(chǎn)生得越來越小，一顆粒子造成的問題就越來越大。在整個(gè)圣地亞，維克薩斯出生在威利斯·懷特菲爾德——懷特菲爾德超凈室的發(fā)明人——是最苛刻的管家。他略微拉長(zhǎng)了嗓音說道：“我在想那些塵埃粒子——這些不法之徒來自何方？所去何處？”物理學(xué)家懷特菲爾德在找到了自己?jiǎn)栴}的答案后認(rèn)定，傳統(tǒng)潔凈室有原則錯(cuò)誤。

　　一般的潔凈室系統(tǒng)——越來越多的工業(yè)生產(chǎn)仰仗于它——是止住塵埃粒子使之不被釋放出來。潔凈室內(nèi)禁止吸煙，禁止使用一般鉛筆——因鉛筆會(huì)釋放鉛粒子。潔凈室的工作人員被“包裝”在特殊的靴子、帽子、連體服之中，進(jìn)入潔凈室前還要經(jīng)受真空清潔。房間本身則不停地用真空吸塵器清潔。盡管采取了所有這些預(yù)防性措施，空氣中每立方英尺大于等于0.3微米（0.000012）的塵埃粒子至少還有1百萬個(gè)。雖然對(duì)比著普通空氣而言，這已是長(zhǎng)足的進(jìn)步，但懷特菲爾德相信他還可以更上一層樓。他把制止粒子產(chǎn)生這一想法拋在腦后，而是在粒子一出現(xiàn)就予以清除。

　　懷特菲爾德的超凈室看上去像是一輛小的沒有輪子的金屬拖車屋。地板是金屬格柵，以不銹鋼鋪面。工作臺(tái)面對(duì)的是4英尺乘10英尺的“絕對(duì)過濾器”組——可過濾除低速空氣中所有大于0.3微米的粒子。大多數(shù)潔凈室使用過濾器僅僅是為了使送風(fēng)潔凈，而懷特菲爾德的過人之處在于用過濾器制造潔凈空氣，使該房間保持潔凈。潔凈空氣以7英里/小時(shí)的風(fēng)速（很輕的微風(fēng)）流過工作臺(tái)、穿過臺(tái)前工作人員。工人穿著普通服裝，還允許吸煙。頭皮屑、抽煙的煙氣、鉛筆產(chǎn)生的塵埃以及其他粒子，都由潔凈空氣帶走，吹進(jìn)格柵地板，并排出室外。每隔6秒鐘，房間的超凈空氣就換氣1次。粒子因此無法在室內(nèi)循環(huán)。結(jié)果，物理學(xué)家懷特菲爾德的潔凈室比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最潔凈的房間還潔凈至少1000倍。因?yàn)楦鞴I(yè)部門急需高質(zhì)量的潔凈室，因此，各式各樣的工業(yè)生產(chǎn)中立即采用了懷特菲爾德潔凈室通風(fēng)中的單向流原理。

　　7、當(dāng)今而我們大陸客戶中，外資企業(yè)為了讓潔凈室的系統(tǒng)得到國(guó)際認(rèn)可，對(duì)于除凈化級(jí)別外，還要求我們對(duì)其它各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如NEBB認(rèn)證等。

　　潔凈室空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)典的方案是采用中央空調(diào)和三級(jí)過濾器集中送風(fēng)，通過大型風(fēng)道將已經(jīng)處理的空氣送至過濾器的接聯(lián)管道，然后經(jīng)高效空氣過濾器（HEPA Filter）或者超高效空氣過濾器（ULPA Filter）送到潔凈室。而另一種方案是采用室內(nèi)循環(huán)風(fēng)就地冷卻，利用干冷卻盤管解決新風(fēng)不能提供全部冷負(fù)荷的問題，同時(shí)利用風(fēng)機(jī)過濾器單元來進(jìn)行空氣循環(huán)。每種方式各有一定的適用范圍，風(fēng)機(jī)過濾器單元（FFU）因其靈活性大,即可通過置換盲板來提高局部區(qū)域的潔凈度、占用空間較少等優(yōu)點(diǎn)得到越來越多的應(yīng)用，尤其適合于舊廠房的改造及技術(shù)更新較快的工程。雖然FFU系統(tǒng)成本較高，而從綜合投資角度，分析認(rèn)為采用FFU方式在末端過濾器鋪設(shè)率為25%－30%時(shí)較為有利。

　　ISO5級(jí)（百級(jí)）潔凈室屬于潔凈室用暖通空調(diào)系統(tǒng)耗能大戶，通常采用吊頂滿布高效過濾器的送風(fēng)方式，運(yùn)行能耗較大。有關(guān)潔凈室運(yùn)行費(fèi)用的文獻(xiàn)指出，在某些歐洲國(guó)家，能源消耗的費(fèi)用已占潔凈室運(yùn)行、維護(hù)年度總費(fèi)用的65%～75%，其主要影響因素是潔凈室的空氣流量和采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)如何有效地向潔凈室分布經(jīng)過凈化和溫濕度調(diào)節(jié)的空氣，所以在保證潔凈污染控制的條件下，合理選擇送風(fēng)速度，布置末端過濾器、回風(fēng)口、減少送風(fēng)量以便節(jié)能是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　另外國(guó)外對(duì)一些ISO5級(jí)潔凈室實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大部分換氣次數(shù)遠(yuǎn)低于建議的下限值，而在設(shè)計(jì)中存在系統(tǒng)風(fēng)量過大的傾向，這可能與對(duì)氣流缺乏了解，擔(dān)心系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的保守思想有關(guān)，說明提高節(jié)省能源的機(jī)會(huì)確實(shí)存在。隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）技術(shù)自身的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)和潔凈室等工程領(lǐng)域，通過計(jì)算機(jī)求解流體所遵循的控制方程，可以獲得流動(dòng)區(qū)域的流速、溫度、濃度等物理量的詳細(xì)分布情況，是一種較好的優(yōu)化設(shè)計(jì)工具。其優(yōu)勢(shì)在于利用CFD技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬可以在施工前發(fā)現(xiàn)失誤并及時(shí)更正，避免經(jīng)濟(jì)損失；可以迅速發(fā)現(xiàn)提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的可能性；另外，通過模擬可以得到一系列運(yùn)行的備選方案，以便在尋找最經(jīng)濟(jì)方案時(shí)有所依據(jù)。

　?、?數(shù)值模擬及分析

　　從流動(dòng)的雷諾數(shù)Re來考慮，潔凈室的氣流均為紊流，空氣的流動(dòng)滿足連續(xù)性方程，動(dòng)量方程和能量方程。對(duì)于工程問題，我們不需要關(guān)心紊流的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其瞬時(shí)變化，而只關(guān)心紊流隨機(jī)變量的有關(guān)平均值，因此，本文采用數(shù)值計(jì)算三類方法中雷諾時(shí)均方程中的紊流粘性系數(shù)法，流動(dòng)模型采用暖通空調(diào)廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)k-ε二方程模型，k-ε模型通過求解紊流動(dòng)能與紊流動(dòng)能耗散率的輸運(yùn)方程得到紊流粘性系數(shù)。

　　控制方程的通用形式為：

　　式中：ρ為空氣密度(kg/m3)，V為氣流速度矢量(m/s)，Γφ，eff為有效擴(kuò)散系數(shù)(kg/ms)， Sφ是源項(xiàng)，Φ代表1，u, v, w, k,ε中的一項(xiàng)，u, v, w為三個(gè)方向的速度分量(m/s)，k為紊流動(dòng)能(m2/s2)，ε為紊流動(dòng)能耗散率(m2/s3)，Φ=1時(shí)通用方程變?yōu)檫B續(xù)性方程。

　　邊界條件：墻體邊界設(shè)為無滑移邊界條件。送風(fēng)邊界條件，送風(fēng)速度取過濾器面風(fēng)速平均值，速度方向豎直向下?；仫L(fēng)邊界條件，回風(fēng)口滿足充分發(fā)展段紊流出口模型。由于室內(nèi)熱負(fù)荷較小，不考慮溫度浮升效應(yīng)對(duì)氣流的影響。采用混合迎風(fēng)差分格式對(duì)偏微分方程進(jìn)行離散，基于有限容積法的SIMPLEST算法進(jìn)行求解。

　?、?物理模型及計(jì)算結(jié)果分析

　　方案一將風(fēng)機(jī)過濾器單元（規(guī)格為1.2m×1.2m）成條型居中布置于天花板，滿布比在25%，回風(fēng)采用全地面均勻散布穿孔板作為回風(fēng)口。由于送風(fēng)口在Y方向呈對(duì)稱布置，圖中只給出一半流場(chǎng)。在送風(fēng)口下方流線垂直向下，流線平行較好，而在送風(fēng)口至墻體范圍內(nèi)有較大的渦流區(qū)，則主流區(qū)范圍減少，不能使全室工作區(qū)達(dá)到較高級(jí)別。同時(shí)粒子也會(huì)被卷吸進(jìn)入主流區(qū)，排除污染物的路徑增長(zhǎng)，增加污染的可能性。

　　方案二將FFU（規(guī)格為1.2m×1.2m）散布于天花板，滿布比仍為25%，過濾器面風(fēng)速在0.45 m/s，回風(fēng)采用全地面均勻散布高架格柵地板作為回風(fēng)口。模擬計(jì)算顯示，對(duì)于均勻布置FFU方案，工作區(qū)1.2m及0.8m高度斷面平均風(fēng)速分別為0.1545m/s、0.1516m/s，可見散布末端過濾器送風(fēng)口可以減小速度的衰減。雖然在送風(fēng)口之間上部存在反向氣流，形成小的渦流區(qū)，但在工作區(qū)0.8m－1.2 m范圍內(nèi)已形成豎直向下的流線，時(shí)均流線平行較好，由于此潔凈室產(chǎn)熱量較小，熱氣流對(duì)流線影響可忽略，不會(huì)產(chǎn)生逆向污染，因此上部的渦流不會(huì)對(duì)主流區(qū)產(chǎn)生影響?？諝庵械奈⒘Ｔ谥亓?、慣性和擴(kuò)散三種作用力下運(yùn)動(dòng)速度和位移是微小的，直徑在1μm時(shí)，微粒跟隨氣流運(yùn)動(dòng)的速度和氣流速度相差不會(huì)大于10－3。此設(shè)計(jì)中新風(fēng)處理機(jī)組設(shè)三級(jí)過濾器，F(xiàn)FU中過濾器為U15≥99.9995%＠MPPS，直徑＞1μm的微?？梢暈榱?，因此，工作區(qū)產(chǎn)生的微粒能完全跟隨氣流一起運(yùn)動(dòng)，直接排出潔凈室。

　　當(dāng)進(jìn)一步減小滿布比時(shí)模擬計(jì)算可知，除送風(fēng)口正下方—定區(qū)域外，其余部分已根本不能保證氣流接近垂直向下，過濾器之間存在一個(gè)從天花板到地面貫通的巨大渦流區(qū)，污染物極易被卷吸進(jìn)入渦流區(qū)內(nèi)而不易排出。

　　經(jīng)過模擬計(jì)算及分析，我們認(rèn)為在送風(fēng)口滿布比為25%，均勻分布FFU，采用全地面均勻散布穿孔板回風(fēng)，過濾器面風(fēng)速在0.45m/s，相應(yīng)換氣次數(shù)為147次/小時(shí)，由于FFU可達(dá)到較大的送風(fēng)面風(fēng)速，以及均勻散布穿孔地板回風(fēng)口的均流作用，因?yàn)槿绻捎脗?cè)墻下側(cè)回風(fēng)，就會(huì)在潔凈室中間下部區(qū)域形成較大的渦流三角區(qū)，因此，潔凈室內(nèi)能夠形成比較合理的氣流流形，在主流區(qū)內(nèi)能形成基本垂直向下的流線，但在靠近四周墻壁處，由于形成受限射流，出現(xiàn)渦旋，因此在布置設(shè)備時(shí)，應(yīng)避免將設(shè)備靠墻壁布置，而應(yīng)留有一定距離，這是潔凈室施工完畢，開始投入使用時(shí)應(yīng)加以注意的。另外，此設(shè)計(jì)中雖然不能形成如傳統(tǒng)滿布高效過濾器送風(fēng)口而形成的全室平行氣流， NEBB認(rèn)證中已認(rèn)為ISO5級(jí)潔凈室也可采用非單向流流型或混合流型。

　　縱觀整個(gè)中國(guó)潔凈行業(yè)，不僅是潔凈技術(shù)，還是競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)！

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