高大潔凈廠房的氣流組織

按照文獻(xiàn)[2]對(duì)于高大潔凈廠房，采用潔凈分層空調(diào)系統(tǒng)可以使系統(tǒng)的總送風(fēng)量大為減少。風(fēng)量減少了，要得到較好的潔凈空調(diào)效果，采用合理的氣流組織就顯得尤為重要，既要保證送風(fēng)和回風(fēng)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(qiáng)送風(fēng)氣流的擴(kuò)散特性，充分發(fā)揮送風(fēng)氣流的稀釋作用。在萬級(jí)或十萬級(jí)潔凈度要求的高大潔凈廠房中，可以引用舒適性空調(diào)高大空間的設(shè)計(jì)理念，如機(jī)場(chǎng)、展館等大空間使用噴口的方式。

采用噴口，側(cè)面送風(fēng)，氣流可以擴(kuò)散較長(zhǎng)的距離，噴口送風(fēng)是依靠噴口吹出的高速射流實(shí)現(xiàn)送風(fēng)的方式，主要實(shí)用于高大廠房或者層高很高的公共建筑空間的空氣調(diào)節(jié)場(chǎng)所。噴口采用側(cè)送風(fēng)，將噴口與回風(fēng)口布置在同一側(cè)，空氣以較高的速度、較大的風(fēng)量集中由設(shè)置在空間上的若干個(gè)噴口射出，射流行至一定路程后折回，使整個(gè)空調(diào)區(qū)處于回流區(qū)，然后有設(shè)在下部的回風(fēng)口抽走返回空調(diào)機(jī)組。其特點(diǎn)是，送風(fēng)速度高、射程遠(yuǎn)。射流帶動(dòng)室內(nèi)空氣進(jìn)行強(qiáng)烈混合，速度逐漸衰減，并在室內(nèi)形成大的回旋氣流，從而使空調(diào)區(qū)獲得較均勻的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。

4    工程設(shè)計(jì)實(shí)例

某高大潔凈廠房（長(zhǎng)40 m、寬30 m、高12m），要求5 m以下為潔凈工作區(qū)，凈化等級(jí)為靜態(tài)萬級(jí)，動(dòng)態(tài)十萬級(jí)，溫度tn = 22℃±3℃，相對(duì)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(duì)該高大潔凈廠房的使用特點(diǎn)，寬超過30m，不設(shè)吊頂，常規(guī)的潔凈廠房的送風(fēng)方式很難滿足使用要求，采用噴口分層送風(fēng)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(cè)墻上均勻布置了對(duì)吹的噴口送風(fēng)口裝置，在廠房側(cè)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(fēng)口裝置，構(gòu)成了工作區(qū)在噴口回流、集中側(cè)下回的氣流組織形式。同時(shí)，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(duì)工作區(qū)的影響，又能把上部吊車工作中產(chǎn)生的塵埃粒子及時(shí)排走，并充分利用擴(kuò)散到5 m以上的潔凈空氣，在非潔凈空調(diào)區(qū)布置了一排小型的帶狀回風(fēng)口，形成了一個(gè)小的循環(huán)回風(fēng)系統(tǒng)，可以大大減輕上部非潔凈區(qū)域?qū)ο虏繚崈艄ぷ鲄^(qū)的污染。本工程根據(jù)潔凈度等級(jí)和污染物散發(fā)量，對(duì)6 m以下的潔凈空調(diào)區(qū)采用了16 h-1的換氣次數(shù)，對(duì)上部非潔凈區(qū)域采用適量的排風(fēng)，小于4 h-1的換氣次數(shù)，實(shí)際上整個(gè)廠房的平均換氣次數(shù)為10 h-1。這樣，同全室進(jìn)行潔凈空調(diào)相比，潔凈分層噴口送風(fēng)方式不僅較好地保證了潔凈空調(diào)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(fēng)量、冷量和風(fēng)機(jī)動(dòng)力。

4.2  側(cè)送噴口送風(fēng)的計(jì)算

4.2.1  送風(fēng)溫差-ts

潔凈空調(diào)所需要的換氣次數(shù)比一般空調(diào)大得多，于是充分利用潔凈空調(diào)的大風(fēng)量，減小送風(fēng)氣流的送風(fēng)溫差，不僅能夠節(jié)省設(shè)備容量和運(yùn)行費(fèi)用，而且使其更有利于保證潔凈空調(diào)區(qū)的空調(diào)精度。本工程計(jì)算出的送風(fēng)溫差為-ts= 6℃。

4.2.2   射流計(jì)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(fēng)區(qū)，同時(shí)要考慮噪音的要求，本工程送風(fēng)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(duì)噴口送風(fēng)氣流進(jìn)行了計(jì)算，噴口直徑取0.36 m，根據(jù)文獻(xiàn)[3]計(jì)算阿基米德數(shù)為0.0035，噴口的送風(fēng)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(fēng)氣流的風(fēng)量大、送風(fēng)溫差小，幾乎與等溫射流無異，所以射流長(zhǎng)度容易保證，根據(jù)阿基米德數(shù)可以計(jì)算出相對(duì)射程x/ds = 37 m，能夠滿足對(duì)側(cè)送氣流15 m搭接的要求。

4.3  空調(diào)工況處理

針對(duì)潔凈室設(shè)計(jì)中送風(fēng)量大、送風(fēng)溫差小的特點(diǎn)，充分利用回風(fēng)，在夏季空調(diào)處理方式上取消一次回風(fēng)，采用**比例的二次回風(fēng)，只對(duì)新風(fēng)進(jìn)行一次性處理然后與大量的二次回風(fēng)混合，從而取消了再加熱，減少了設(shè)備的容量和運(yùn)行能耗。

4.4  工程實(shí)測(cè)結(jié)果

本工程竣工后，進(jìn)行了全面的工程測(cè)試，整個(gè)廠房共設(shè)置了20個(gè)水平方向和垂直方向的測(cè)點(diǎn)。在靜態(tài)情況下對(duì)潔凈廠房的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、潔凈度、噪聲等進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)測(cè)效果比較好。在設(shè)計(jì)工況下的實(shí)測(cè)結(jié)果：

送風(fēng)口處氣流的平均速度為3.0 m/s~4.3 m/s，兩股對(duì)吹氣流搭接處（即射流末端）風(fēng)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(cè)得其潔凈度在萬級(jí)以內(nèi)，較好地滿足了設(shè)計(jì)要求。

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

5    結(jié)論

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

5.2  對(duì)于只要求某一高度以下區(qū)域潔凈度級(jí)別為萬級(jí)或十萬級(jí)的高大廠房，采用潔凈分層空調(diào)噴口的送風(fēng)方式是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用和行之有效的方式。

5.3  對(duì)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(shè)置一排帶狀回風(fēng)口，排走吊車軌附近產(chǎn)生的塵埃，減少頂棚室外冷、熱輻射對(duì)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(chǎn)塵量的情況下，應(yīng)該說單位空間凈化負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般低矮潔凈室，因此，從這個(gè)角度分析，換氣次數(shù)的確定，完全可以低于國(guó)標(biāo)**的凈化級(jí)別的房間換氣次數(shù)。研究分析表明，對(duì)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(guó)標(biāo)**的換氣次數(shù)的30%~80%即可滿足凈化要求。