高大潔凈廠房的氣流組織

按照文獻[2]對于高大潔凈廠房，采用潔凈分層空調系統(tǒng)可以使系統(tǒng)的總送風量大為減少。風量減少了，要得到較好的潔凈空調效果，采用合理的氣流組織就顯得尤為重要，既要保證送風和回風系統(tǒng)的均勻性，減少潔凈工作區(qū)的渦流和氣流回旋，又要增強送風氣流的擴散特性，充分發(fā)揮送風氣流的稀釋作用。在萬級或十萬級潔凈度要求的高大潔凈廠房中，可以引用舒適性空調高大空間的設計理念，如機場、展館等大空間使用噴口的方式。

采用噴口，側面送風，氣流可以擴散較長的距離，噴口送風是依靠噴口吹出的高速射流實現(xiàn)送風的方式，主要實用于高大廠房或者層高很高的公共建筑空間的空氣調節(jié)場所。噴口采用側送風，將噴口與回風口布置在同一側，空氣以較高的速度、較大的風量集中由設置在空間上的若干個噴口射出，射流行至一定路程后折回，使整個空調區(qū)處于回流區(qū)，然后有設在下部的回風口抽走返回空調機組。其特點是，送風速度高、射程遠。射流帶動室內空氣進行強烈混合，速度逐漸衰減，并在室內形成大的回旋氣流，從而使空調區(qū)獲得較均勻的溫度場和速度場。

4    工程設計實例

某高大潔凈廠房（長40 m、寬30 m、高12m），要求5 m以下為潔凈工作區(qū)，凈化等級為靜態(tài)萬級，動態(tài)十萬級，溫度tn = 22℃±3℃，相對濕度fn= 30%~60%。剖面圖見圖1。

4.1  氣流組織和換氣次數(shù)的確定

針對該高大潔凈廠房的使用特點，寬超過30m，不設吊頂，常規(guī)的潔凈廠房的送風方式很難滿足使用要求，采用噴口分層送風的方式來保證潔凈工作區(qū)（5 m 以下）的溫濕度和潔凈度。在側墻上均勻布置了對吹的噴口送風口裝置，在廠房側墻下部距地面0.25 m 高度附近均勻布置了帶阻尼層的回風口裝置，構成了工作區(qū)在噴口回流、集中側下回的氣流組織形式。同時，為了使5 m以上非潔凈工作區(qū)的空氣從潔凈度和溫濕度上不形成死區(qū)，減少頂棚室外冷、熱輻射對工作區(qū)的影響，又能把上部吊車工作中產生的塵埃粒子及時排走，并充分利用擴散到5 m以上的潔凈空氣，在非潔凈空調區(qū)布置了一排小型的帶狀回風口，形成了一個小的循環(huán)回風系統(tǒng)，可以大大減輕上部非潔凈區(qū)域對下部潔凈工作區(qū)的污染。本工程根據(jù)潔凈度等級和污染物散發(fā)量，對6 m以下的潔凈空調區(qū)采用了16 h-1的換氣次數(shù)，對上部非潔凈區(qū)域采用適量的排風，小于4 h-1的換氣次數(shù)，實際上整個廠房的平均換氣次數(shù)為10 h-1。這樣，同全室進行潔凈空調相比，潔凈分層噴口送風方式不僅較好地保證了潔凈空調區(qū)的換氣次數(shù)，滿足大跨度廠房的氣流組織，而且大大節(jié)省了系統(tǒng)的風量、冷量和風機動力。

4.2  側送噴口送風的計算

4.2.1  送風溫差-ts

潔凈空調所需要的換氣次數(shù)比一般空調大得多，于是充分利用潔凈空調的大風量，減小送風氣流的送風溫差，不僅能夠節(jié)省設備容量和運行費用，而且使其更有利于保證潔凈空調區(qū)的空調精度。本工程計算出的送風溫差為-ts= 6℃。

4.2.2   射流計算

潔凈廠房跨度比較大，寬為30 m，需要保證中間區(qū)域搭接要求，又保證工藝工作區(qū)在射流的回風區(qū)，同時要考慮噪音的要求，本工程送風速度v0= 5 m/s，噴口安裝高度為6 m，氣流以水平方向從噴口送出（ß = 00）。本工程對噴口送風氣流進行了計算，噴口直徑取0.36 m，根據(jù)文獻[3]計算阿基米德數(shù)為0.0035，噴口的送風速度為4.8 m/s，末端的軸心速度為0.8 m/s，平均速度為0.4 m/s，回流的平均速度小于0.40 m/s，滿足工藝使用要求。

由于送風氣流的風量大、送風溫差小，幾乎與等溫射流無異，所以射流長度容易保證，根據(jù)阿基米德數(shù)可以計算出相對射程x/ds = 37 m，能夠滿足對側送氣流15 m搭接的要求。

4.3  空調工況處理

針對潔凈室設計中送風量大、送風溫差小的特點，充分利用回風，在夏季空調處理方式上取消一次回風，采用**比例的二次回風，只對新風進行一次性處理然后與大量的二次回風混合，從而取消了再加熱，減少了設備的容量和運行能耗。

4.4  工程實測結果

本工程竣工后，進行了全面的工程測試，整個廠房共設置了20個水平方向和垂直方向的測點。在靜態(tài)情況下對潔凈廠房的速度場、溫度場、潔凈度、噪聲等進行了測試，實測效果比較好。在設計工況下的實測結果：

送風口處氣流的平均速度為3.0 m/s~4.3 m/s，兩股對吹氣流搭接處（即射流末端）風速為0.30m/s ~ 0.45 m/s。潔凈工作區(qū)的換氣次數(shù)保證在15h-1，測得其潔凈度在萬級以內，較好地滿足了設計要求。

室內A 聲級噪聲在回風口處為56 dB，其他工作區(qū)均在54dB以下。

5    結論

5.1  對于要求不是很高的高大潔凈廠房，可以采用簡化裝修的做法來實現(xiàn)，既可以滿足使用要求，又能滿足潔凈度的要求。

5.2  對于只要求某一高度以下區(qū)域潔凈度級別為萬級或十萬級的高大廠房，采用潔凈分層空調噴口的送風方式是一種比較經濟實用和行之有效的方式。

5.3  對于這種類型的高大空間潔凈廠房，在上部非潔凈工作區(qū)設置一排帶狀回風口，排走吊車軌附近產生的塵埃，減少頂棚室外冷、熱輻射對工作區(qū)的影響，可以較好地保證工作區(qū)潔凈度及溫濕度。

5.4 高大潔凈廠房的高度是一般潔凈室的4倍以上，在正常產塵量的情況下，應該說單位空間凈化負荷遠遠低于一般低矮潔凈室，因此，從這個角度分析，換氣次數(shù)的確定，完全可以低于國標**的凈化級別的房間換氣次數(shù)。研究分析表明，對于高大潔凈廠房因潔凈區(qū)的高度不同，換氣次數(shù)也不同，一般可取國標**的換氣次數(shù)的30%~80%即可滿足凈化要求。