空氣淨化係統末端分布裝置的探討

空氣淨化係統末端分布裝置中，高效過濾器的堵漏是一項十（shí）分困難的工作，而且實施的工作量很大。所謂堵漏是指高效過濾器安裝後，要逐一經（jīng）過檢測，發現高效過（guò）濾器（qì）本身及其安裝的泄漏所在，以便及時采取（qǔ）補救（jiù）措施（shī）。這裏提及的泄漏是指明顯的“漏"，它要比過濾器本身穿透率的量級高（gāo）幾倍甚至幾十倍。滲漏並不是指由於過濾器明（míng）顯的外形缺陷所造成的泄漏，而是指過濾器在製作、運輸（shū）和安裝（zhuāng）過程中產生（shēng）的肉眼難以發現的微孔和縫隙。因為高效過濾器本身的阻力很高，在（zài）其兩側很大的壓力差的作用下，極易產（chǎn）生（shēng）滲漏問題。
1、高效過濾器的滲漏問題
高效過濾器的滲漏成為高級（jí）別潔淨室失敗的關鍵。盡管（guǎn）有關的空（kōng）氣過濾器的標準與潔（jié）淨室（shì）設計、施工和驗收規範對過濾器的泄漏作了詳細的規定，但是空氣（qì）過濾器在製作、運輸和（hé）安裝過程中，總不斷有機會（huì）造成過濾（lǜ）器的濾材（cái）、框架及安裝（zhuāng）接合（hé）麵的（de）滲漏，例如：
（1）過濾器的生產過（guò）程。從玻璃纖（xiān）維、濾料到過（guò）濾（lǜ）器生（shēng）產，均會導致最終過濾器穿透率的變化。如玻璃纖維線徑的（de）偏差，濾料的不（bú）均（jun1）勻性，過濾器製作過程中濾料（liào）折疊（dié）損傷，操作擦傷，濾（lǜ）料（liào）與封膠的結合紕漏以（yǐ）及受熱脹冷縮的影響，都會涉及過濾器的性能。高效過濾器成（chéng）品的（de）效率（lǜ）總是低於所采用的濾（lǜ）材的效率，這（zhè）就說明在製作過程中存在著不可避免的滲（shèn）漏。
（2）過濾器的運輸過程（chéng）。高效過濾器標準特（tè）意對存放、包裝和運輸作出特別的規定。在（zài）存放（fàng）、包裝和運輸過程中人員接觸過濾器的（de）機會多，隨時有可能出現碰撞或跌落；也有可能出現不合理的堆（duī）放及存放過程中環境溫濕度過高或變化過大，都可（kě）能造成高效過濾（lǜ）器的滲漏。所以潔淨室設計、施工和驗收規範強調在高效過（guò）濾器安裝前必須進行檢漏。
（3 ）過濾器的安裝（zhuāng）過程。為（wéi）保證高效過濾器與框架間的安裝合麵的密封，總結出（chū）很多有效的密封技術措施。如靠機（jī）械擠壓接合麵間的彈性密封墊的固體密封；利用液體密封膠的表麵粘著式密封；采用不幹的非牛頓液（yè）體的油（yóu）槽密封；使安裝（zhuāng）接合麵始終保持低於室內壓（yā）力的負壓密封；封導結（jié）合的雙環密（mì）封等，都是采用不讓微粒泄漏出來的措（cuò）施。盡管這些措（cuò）施對（duì）宏觀上的泄漏十分有效，但從微觀上講，對（duì）非常嚴格密封（fēng）的框架（jià）部分滲（shèn）漏還是難免的。尤其是框架較薄，過濾器四角的壓緊螺栓擰緊程度略有不同，也會產生（shēng）細微裂縫。由於一旦滲漏（lòu），就難以止漏，所以無論國（guó）內還（hái）是國外的規範、標準，也隻能作出安裝過程（chéng）中高效（xiào）過濾器（qì）允許滲漏範圍。在以上三條可能產生的滲漏（lòu）途徑中，高效過濾器生（shēng）產過程中的問題，可以通過事先的檢漏、堵漏、篩選（xuǎn）來保證出廠高效過濾器的質量。其（qí）它兩個過程隨意性較大，尤其是安裝過（guò）程（chéng）不易控（kòng）製。
2、“阻漏"概念的提（tí）出
既然滲漏是難免的（de），由於種種原（yuán）因即使（shǐ）某台高效過濾器超過允許滲漏範圍，是否就導致整個（gè）潔淨室不合格呢？對於潔淨室，重點是應該室內工作區是否達到潔淨度的要求（qiú）。這對低級別的亂流潔淨室來說也許問題不大，這是因為低級別的潔淨室室內的含塵濃度的基準本來就很高，而且室內（nèi）氣流混摻、稀釋性能好。即使某個（gè）高效送風口的滲漏，在到達工作區之前可能已與室內氣流充分（fèn）混合，濃度也可能已降低到室內所要求的濃度以下。但對單向流潔淨室來說，潔淨室室內的含塵濃度的基準很低，滲漏尤為關鍵，是潔淨（jìng）室失效的一個重要隱患。在全室良好的單向流的氣流中，由於其平行的流線、單一的流向和均勻的流速，送風（fēng）口某處高濃度的滲漏是以射（shè）流形式（shì）進入室內，可直接影響到工作區，單向流潔淨室的高（gāo）效過濾（lǜ）器的檢漏至關重要。因此滿布在頂棚或隔牆上的（de）高效過濾器（qì），必須（xū）比普通亂流（liú）潔淨室的高效送風口的檢漏要求高，否則一處局部的滲漏會（huì）導致整個送風麵的失效。
那麽（me）變換（huàn）一下思路，既然亂流氣流可以通過混（hún）合、稀釋來消除高效過濾器（qì）的局部滲漏，為什麽單向流氣流就不行？可設想經高效過濾器過濾後的潔淨氣流在進入潔淨室前，先到達由具有過濾作用的勻阻層構成的靜壓腔內，即使（shǐ）高效過濾器的局部（bù）滲漏已超過允許的（de）範圍，由於在靜壓腔充分混合、稀釋後，以大大降（jiàng）低了的濃度，再形成單向流進入室內。這樣對於整（zhěng）個高效過濾器送風麵來說，也許遠（yuǎn）遠低於其總的允許範圍，同樣可形成合（hé）格的（de）單向流（liú）氣流。也就（jiù）是說，如果從（cóng）總的效果來看，使原來局部的“漏（lòu）"變成了整體的“不漏"，這個勻阻層客觀上起到了阻（zǔ）擋滲漏的作用。這個“阻漏"概念的提出，改變了過去防止（zhǐ）高效過濾器泄漏而采用的單純的“堵"的防漏做法。
3、阻漏（lòu）的結構形式
阻漏（lòu）的結構形式主要由靜（jìng）壓箱和（hé）阻漏層構成，成為空氣分布部分，設置在室內；送風箱由高效過濾器和風機組成（chéng），成為（wéi）送風部分，設置在室外（wài）或靜壓箱外；兩者用普通風管或軟管連接。要找到阻（zǔ）漏的最（zuì）佳結構形式，應從靜壓箱和阻漏層入手。
（1）靜壓箱（xiāng）結構的影響
靜（jìng）壓箱是阻漏結構形式的（de）一個關鍵的部件。對“阻漏（lòu）"來說，其作用不僅在於將（jiāng）動（dòng）壓轉化為靜壓，起（qǐ）均壓作用，而（ér）且主要還起混風作用，即經過濾後的氣流在箱內充分混合，降低濃度。因此靜壓箱結構並不盲目要求加大其高（gāo）度和出口阻（zǔ）力，而是采用一些措施，如在進風口設置氣流均布器、混風板、雙麵進風口、出風整（zhěng）流裝置等，既有利於改善箱內靜壓分布、有效降低靜壓箱的高度，也可保證箱內氣（qì）流混合。
（2）阻漏層形成（chéng）的影響
阻漏層的影響主（zhǔ）要從阻力（lì）和過濾效率兩方麵考慮，這也涉及阻漏層材料的選擇與安裝。若從（cóng）阻尼層（céng）的角度講，要求構成（chéng）靜（jìng）壓（yā）腔的材料阻力大而均勻，對（duì）其過濾效率沒有要求。而阻漏層的功能不（bú）同於阻（zǔ）尼層，對它的要求也自然不同。阻漏層的主要（yào）功能是使（shǐ）氣流在靜壓腔內充分混合（hé），阻力要求不高。阻力大當然對均流（liú）有好處，但過大增加了係統的（de）阻力反而（ér）不合算。因此阻（zǔ）漏層的阻（zǔ）力要適中，不應大於50Pa。
阻漏層是否（fǒu）需要（yào）一定的過濾效（xiào）率？多大的過濾效率才合適？一般來（lái）說，盡管腔內的氣流經混合後的濃度相對來說較低，但是還是有一定的幾率（lǜ）進入工作區。因此構（gòu）成靜壓腔的材料應該要求具有（yǒu）一定的過濾效率，但並不要求與係統的末（mò）級過濾（lǜ）器效率相（xiàng）當。經理論分（fèn）析和試驗，選用亞（yà）高效濾料作（zuò）為阻漏材料最（zuì）為合適。另外，若（ruò）阻漏層（céng）不具有一定的過濾效率，如同阻尼層一樣，根據國內運行經驗，淨化係統停機後（hòu）汙染空（kōng）氣易倒灌（guàn）。靜壓箱積塵尤其是阻尼層本身積塵對（duì）室內潔淨度影響很大，難於（yú）清（qīng）除，如用亞（yà）高效（xiào）過濾器構成阻漏層（céng），就可以輕易（yì）的避免這些（xiē）弊（bì）病。
由於是阻漏的概念，而（ér）不是堵漏，使（shǐ）得對構成靜壓腔的亞高效阻漏層（céng）的安裝要求大大下降（jiàng）。據實際檢（jiǎn）測，亞（yà）高效（xiào）過濾器僅僅靠重力擱置在框（kuàng）架上就（jiù）*符合了阻漏的要求，這樣就大大簡化了框架（jià）結構。
為了進一步改（gǎi）善出口氣流速（sù）度（dù）分（fèn）布均勻性（xìng）和出（chū）口（kǒu）氣流平行度（dù），還可以在（zài）出口阻漏層後再設置整流裝置。如將（jiāng）亞高效阻漏層與整流裝置組合在一起，以提高單向流的質量。構（gòu）成阻漏層的亞高效過濾器（qì），可以是管式、折繞式或折疊式；構成孔板的（de）孔洞形狀、大小和開孔率等，可以根據氣流（liú）、阻力和（hé）外觀要求（qiú）進行選擇；靜壓箱和框架也（yě）可由需要而（ér）變化；總之（zhī）結構的組合形式是多樣的（de）。
4、討論
（1）阻（zǔ）漏結構有利於提高單向流質量
要提高單向流氣流的質量，除了（le）在上述靜壓箱和阻漏層（céng）方麵采取一些技術措施外，還需要：1）擴大在送風麵上過濾器的滿（mǎn）布比；2）減少安裝框架（jià）的影響。
對於傳統的滿布高效過濾器的頂棚或隔牆來（lái）說，這些都需要經過較大的努力才能實現。對於阻（zǔ）漏層來說（shuō），卻可以十分輕易實（shí）現。由於送風麵上布置的是阻漏層而不是高（gāo）效過濾器，阻漏層很輕，邊（biān）框較（jiào）窄（zhǎi），又不需要固定，安裝框架（jià）可（kě）以做得很纖巧，框架間（jiān）距也可以（yǐ）做得大一些。能有效的（de）提高過濾器的滿布率，整個末（mò）端裝置可以做得很輕巧。安裝框架（jià）可采用鋁型材（cái），這樣楔型、流線型或帶燈管的框架等都能很容易實現，大大減少了安裝框架對單向流的影響。
（2）阻漏結構使係統更（gèng）靈活、有效
工藝對係統的靈活性要求很高，作為空氣淨化係統末端（duān）分布裝置還要求：1）單向流的末（mò）端分布裝置的尺寸和形狀能滿（mǎn）足工藝要求；2）送風口和單向流區域可隨工藝變更作相應的變化；3）送風口的高低可隨工藝需要任意調節。
由於送風麵上布置的是阻漏層，末端送風裝置無需受高（gāo）效過濾器的尺寸及其排列組（zǔ）合形狀（zhuàng）的約束，阻漏層可以做成任意形狀，以最（zuì）佳（jiā）尺（chǐ）寸滿足工藝需要，使送風（fēng）麵設計更經濟、有（yǒu）效。由（yóu）於阻漏層（céng）很薄，阻力很低，箱體承（chéng）壓很小，對嚴密性要求不高，因此整個裝置可以做得（dé）很輕巧，特別適合層高較低（dī）的潔淨室。室內（nèi）阻漏層箱（xiāng）體與（yǔ）高效過濾送風箱之（zhī）間（jiān）可采用軟管連接。根據工藝需要，可以方便的變化送風口位置，允許作任意（yì）的水平移（yí）動。另外送風口也可（kě）作上下移動，任意（yì）調節風口的高低，有效保證區內（nèi）潔（jié）淨度，尤其適用於帶狀潔淨區。在大空間的潔淨廠房，整個頂棚可以做成一個（gè）靜壓箱，底麵為龍骨結構。在不需要送（sòng）風的地方（fāng）設置盲板，需要送風的地（dì）方（fāng）設置（zhì）阻漏層（céng）。如工藝（yì）變更，隻需要變化盲板和阻漏（lòu）層的位置，就可以極為方便的實現（xiàn）送風口和單向流區域相（xiàng）應的變化。這些功能對傳統的末端裝置來說，是難於實現的。
對於亂流潔淨室（shì），為了有利於送風管路阻力平衡，最（zuì）簡易的（de）方（fāng）法是使各送風口（kǒu）的高效過濾器阻力相當。這會引起在不同（tóng）潔淨室中（zhōng）送風量與送風麵積之間的矛盾。如低級別、小房間的送風口的（de）實際風量（liàng）會遠小於高效過濾器的額定風量；高（gāo）級別、大房間的送風口則會接近其額定風量，係統阻力難（nán）以（yǐ）平衡。采用“阻漏層"方法，可使（shǐ）係統中各高效過濾（lǜ）器均接（jiē）近其額定風（fēng）量。小房間可共用一個高（gāo）效過濾（lǜ）器，大房間可變化阻漏層的麵積，極其方便的平衡係統的阻力。此外用“阻漏層"方法還可以實現送風口（kǒu）最佳排列，也很容易（yì）形成（chéng）帶狀送風口或幅流送風口。室內氣流更經濟、有效，又（yòu）能防止汙染空氣倒灌。
（3）阻漏結構降低造價，簡化施工，方便檢漏
如上所（suǒ）述，對單向流潔淨室中頂棚的高效過濾器（qì）不僅僅要求它有過濾作用，而且還（hái）要有均流作用和防漏作用。這三個作用的（de）“耦合"，必須要求在那麽（me）大麵積上各高效過濾器同時滿足三方麵的需要。因此，施工和驗收規範中對用作頂棚或隔牆的（de）高效過濾器，不但有過濾效率要求，還有對高效過濾（lǜ）器的初阻力要求。要求各個過濾器的初阻力與全部過濾器的平均初阻力之差小於5%。並且為（wéi）防止高效過濾器在安裝框架上可能產生的（de）泄漏，各種標準或規範都有（yǒu）嚴格、詳細的規定。如（rú）此高的要求，而實（shí）際運行時（shí）通過頂棚高效過濾器的風量又隻是它的額定風（fēng）量的1/3，利（lì）用（yòng）率不（bú）高，難於降低其造價。增（zēng）加阻漏層並不一（yī）定就意味著增加造價，因為對於室內氣（qì）流要求高的場所，高效過濾器頂棚的均流（liú）作用就不夠了，不得不再添加阻尼層進一步起均流作用，也（yě）增加了造價。即使有的不需要阻尼層，也需要網板作為高效過（guò）濾器頂棚的保護層。用阻漏層替代（dài）阻（zǔ）尼層和保護（hù）層，其造價不會高多少。高效過濾器可以安裝在頂棚靜壓箱的側麵或（huò）直接（jiē）安裝在鄰近的機房內，僅起過濾作用，不起（qǐ）均流作用（yòng），與過濾器的初阻力差異無關（guān）。由於可以直接采用其額定風量而大大（dà）減少了過濾器的台數。另外，采用了（le）亞高效過濾器作阻漏層，不需要（yào）在阻漏層與框架間堵漏；阻漏（lòu）層具有一定的阻力，實際上也起了均流作用。日常維修或更換高效過濾器不必進入室內，這對（duì）無菌（jun1）要求很高的潔淨室來說（shuō）尤為重要。因此阻（zǔ）漏這種概念，降低了造價，簡（jiǎn）化了施工，方便了檢漏。
用潔淨室手術室為例來說明（míng）“阻漏"這一技術措施的積極作用。通常標準的潔淨手術室其長*寬（kuān）為（wéi）6m*6m，中間手術台（tái）正上方布置3m*4m的局部單向流送（sòng）風口，按常規做（zuò）法風口（kǒu）滿布高效過濾器，需要設置（zhì）484mm*484mm高效過濾器48台。斷麵風速為0.135m/s，風（fēng）量為15120m³/h。這48台（tái）高效過濾器（qì）每台必須都同（tóng）時滿足過濾（實際穿透率不應大於出廠合格穿透率的3倍）、均流（每台初阻力與所有各（gè）台平均初阻力相差小於5%）和堵漏（48個麵與（yǔ）192條邊檢漏）三個方麵的（de）要求，無論哪一方麵疏忽，均（jun1）可能導致整個送風麵的失敗。
如采用阻漏層（céng）的方法，高效過（guò）濾器集中設置，該潔淨（jìng）手術（shù）室隻需要484mm*484mm高效過濾器16台就（jiù）夠了。而（ér）對這16台高效過（guò）濾器（qì）的要求遠遠低於安裝在頂棚上的要求。即使由於種種原（yuán）因其中一台高效過濾器的實際（jì）穿透率（lǜ）大於（yú）出（chū）廠合格率的3倍，甚至40倍，由於（yú）氣流在（zài）進入靜壓（yā）箱之時或之後已得（dé）到充（chōng）分混合（hé），也會保（bǎo）證整個送風麵的（de）成功。另外，高效過濾器的使（shǐ）用壽命主要取決於前置過濾器，尤其是（shì）新風過濾器的保護，而不是僅僅取決（jué）於設計風量與（yǔ）額定風量的比例。由此可見，阻漏層的結構使（shǐ）單向（xiàng）流送風裝置大（dà）大簡化，成功率大大提高。