空氣潔凈技術-潔凈室設計教程（最全版本）

緒??論

一、空氣潔凈技術的概念

在科學研究、工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活中，往往需要對某一特定空間內的空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度提出技術要求，并采取一定的技術手段創(chuàng)造和維持這一空間的空氣環(huán)境，以滿足生產(chǎn)工藝過程和人體舒適要求。這就是通常所說的空氣調節(jié)。在應用空氣調節(jié)系統(tǒng)的建筑中，由于環(huán)境場合不同，對空氣的溫度、濕度、潔凈度、氣流速度的要求側重點則不同。一般來說，空氣調節(jié)任務的側重點是對空氣溫度、濕度以及空氣速度的調節(jié)，對空氣潔凈度沒有過高的特殊要求。而對于有些工業(yè)生產(chǎn)車間，如半導體、微電子工業(yè)、食品、制藥、衛(wèi)生等領域，不僅僅對其環(huán)境的空氣溫度、濕度、氣流速度有一定的技術要求，更重要的是對空氣潔凈度（即生產(chǎn)環(huán)境空氣中含塵濃度的高低）有嚴格和特殊的要求。為達到這一目的，所采取的技術措施稱為空氣潔凈技術（俗稱潔凈技術或凈化技術）。所以，空氣潔凈技術的任務，是在滿足室內環(huán)境空氣溫度和濕度要求的前提下，將受控環(huán)境空氣介質中的含塵懸浮微粒除掉，并且使其達到生產(chǎn)要求的環(huán)境條件，也就是我們常說的空氣凈化。對于采用了空氣潔凈技術使空氣中懸浮微粒濃度、含菌濃度受控而達到某種要求的房間（或限定的空間），稱為潔凈室。

二、空氣潔凈技術的由來

空氣潔凈技術是隨著科學技術以及現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展逐步形成的一門科學。從18世紀開始人們對潔凈技術已經(jīng)有了初步的認識。隨著國際戰(zhàn)爭的爆發(fā)，不斷刺激著軍事工業(yè)的發(fā)展，于是對產(chǎn)品的微型化、高精度、高純度、高質量、高可靠性等性能方面提出了更高的要求，這就需要有一個高潔凈度的生產(chǎn)環(huán)境。而且生產(chǎn)技術越發(fā)展對生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求越高。因此空氣潔凈技術以及所需的設備和過濾材料隨即產(chǎn)生并迅速發(fā)展。

20世紀20年代，美國首先在航空業(yè)的陀螺儀制造過程中提出了生產(chǎn)環(huán)境的凈化要求，為消除空氣中塵埃對航空儀表齒輪、軸承的污染，他們在制造車間和實驗室建立了“控制裝配區(qū)”，把軸承的裝配工序與其他的生產(chǎn)、操作區(qū)隔開，同時供給一定量的經(jīng)過過濾處理的空氣。飛速發(fā)展的軍事工業(yè)，無論是提高原材料的純度、零部件加工和裝配、提高元器件和整機的可靠性與使用壽命，都要求有一個高品質的生產(chǎn)環(huán)境。據(jù)說，美國一家導彈公司曾發(fā)現(xiàn)，在普通的車間內裝配慣性制導用陀螺儀時，平均每生產(chǎn)10個產(chǎn)品就要反工120次。當在控制空氣中塵埃污染的環(huán)境中裝配后，返工率降低至2次。對在無塵和有塵（塵粒平均直徑為3μm，塵粒數(shù)為1000pc/m³）兩種環(huán)境中裝配轉速為1200r/min的陀螺儀軸承進行比較，其產(chǎn)品的使用壽命竟相差100倍。從這些生產(chǎn)實踐中，人們認識到空氣凈化在軍事工業(yè)中的重要性和迫切性，也構成了當時發(fā)展空氣潔凈技術的推動力。

20世紀50年代初，美國發(fā)明生產(chǎn)了高效空氣粒子過濾器，取得了在潔凈技術上的第一次飛躍性成就，使美國在軍事工業(yè)和人造衛(wèi)星制造領域建立了一批工業(yè)潔凈室，并相繼在航空、航海的導航裝置、加速器、陀螺儀、電子儀器等生產(chǎn)廠廣泛應用。

在美國潔凈技術快速發(fā)展的同時，世界各發(fā)達國家也開始了潔凈技術的研究和應用。

20世紀50年代，英國在陀螺儀生產(chǎn)等工廠中建立了潔凈室。

20世紀50年代，日本在半導體工業(yè)應用潔凈技術。

20世紀60年代初，在美國工業(yè)潔凈室進入廣泛應用時期，開始嘗試利用工業(yè)潔凈室進行生物無菌實驗。通過研究和實驗，人們認識到空氣中的細菌和病毒是附著在塵埃上以群體存在的。人體、其它動物體以及土壤中產(chǎn)生的細菌、病毒，會附著在塵粒、皮屑、毛發(fā)、水滴上隨空氣傳播。由此可見，塵埃是傳播細菌和病毒的媒介?？諝庵械膲m埃越多，細菌和病毒的傳播機會越多。如果對空氣中的塵埃粒子進行了控制和處理，就是控制了細菌和病毒。在這個理論基礎上，20世紀70年代初，美國等技術先進的國家大規(guī)模地把工業(yè)潔凈室技術用于防止以空氣為媒介的微生物污染的領域，從而誕生了現(xiàn)代生物潔凈室，使制藥工業(yè)、化妝品工業(yè)、食品工業(yè)的產(chǎn)品質量大為提高。在醫(yī)療部門的手術室和特殊病房以及生物安全方面，潔凈室的推廣和應用，使人們的疾病治療、手術和抗感染控制得到了保障。

由此可見，在目前空氣潔凈技術的應用可分為兩個方面：

1.工業(yè)潔凈。以工業(yè)生產(chǎn)工藝為目的的空氣潔凈過程，其控制對象為空氣中的塵埃微粒，如灰塵等。對于這類房間，是以控制空氣中的塵埃微粒為主要目的的，通常稱為工業(yè)潔凈室。

2.生物潔凈。以保健、衛(wèi)生為目的的空氣潔凈過程，其控制對象為空氣中的細菌、病毒等微粒。對于這類房間，由于采取了無菌化處理，而且是以防止微生物污染為主要目的的，通常稱為生物潔凈室。

三、潔凈技術的發(fā)展

自18世紀人們對潔凈技術開始認識，到20世紀20年代美國在軍事工業(yè)上應用，潔凈技術都是伴隨著科學技術的發(fā)展而發(fā)展的，并隨著潔凈技術的應用，工業(yè)產(chǎn)品也得到了不斷的提高和進步。其工業(yè)產(chǎn)品更向著微型化、精密化、高質量、高純度和高可靠性方向發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)更是如此，航空、航天、電子工業(yè)以及醫(yī)藥、醫(yī)療、生物工程等諸多領域，無不在應用潔凈技術。尤其是電子、微電子、集成電路產(chǎn)品，從最初在數(shù)間房間內組合安裝，到現(xiàn)在的超大集成電路的微型化，對空氣中受控粒子粒徑的要求從0.3～0.5μm發(fā)展到0.05μm甚至更小，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)對潔凈技術的需求。

在制藥工業(yè)方面，藥品的質量反映在療效、安全性和藥品穩(wěn)定性等要素上。影響這三個要素的重要環(huán)節(jié)是藥品的配方和生產(chǎn)方法。而生產(chǎn)方法又包含了生產(chǎn)技術和生產(chǎn)環(huán)境兩個方面。生產(chǎn)環(huán)境是環(huán)境控制的各項措施綜合作用的結果。如制藥車間的建筑設計、裝修，空調凈化系統(tǒng)的設計、運行、維護管理等。其環(huán)境控制的目的是為了防止藥品因污染或交叉污染等任何危及產(chǎn)品質量的情況發(fā)生。

臨床經(jīng)驗證明，當用于靜脈注射和滴眼藥等制劑，在生產(chǎn)過程中被塵埃微粒污染并進入人體血液，可能會出現(xiàn)以下癥狀：

1．某些較大粒徑的微粒隨藥液進入血管，可能會直接造成血管阻塞，引起肌體局部缺水而萎縮或水腫；

2.?如果紅細胞聚集在侵入的微粒等異物上，可能形成血栓，導致血管閉塞和靜脈炎等病癥；

3.?微粒侵入組織，在巨噬細胞的包圍和培植下還可能引起異物肉芽腫；

4.?微粒等異物的相互作用，可能引起過敏反應、血小板減少等癥狀。

當藥劑在生產(chǎn)過程中被微生物污染，不僅會導致藥效降低或藥品變質，還會引起臨床預料不到的疾病。如由微生物所產(chǎn)生的多糖物引起患者的熱原反應；細菌污染藥品可能引起敗血癥、內毒素中毒等。

片劑、散劑等普通藥劑在生產(chǎn)過程中污染所引起的臨床感染病癥，在國外也已有實例報道。

醫(yī)院是病人就診、治療和康復的特殊場合，也是病毒、細菌的滋生和傳播源。醫(yī)院內一旦發(fā)生感染和交叉感染，則關系到更多的就診者和醫(yī)護人員。發(fā)生在2003年春季的全球SARS（俗稱非典）感染，就說明了在醫(yī)院采取對空氣環(huán)境控制的重要性。

基于應用空氣潔凈技術的重要性，潔凈技術的發(fā)展已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗活動不可缺少的重要標志之一。

如果說20世紀60年代潔凈技術在美國、歐洲等發(fā)展國家的廣泛應用，是潔凈技術的大發(fā)展時期，那么此后就是潔凈技術在全球各個領域快速和規(guī)范發(fā)展階段。

1961年美國制定了國際上最早的潔凈室標準（美國空軍技術條令203）。并把編制聯(lián)邦政府標準的任務交給了原子能委員會的出版機構。同時基本完善了單向流潔凈技術，建造了100級潔凈室。

1963年底美國頒布了第一個軍用部分的聯(lián)邦標準FS-209。從此聯(lián)邦標準“209”不僅是美國的著名潔凈技術標準，而且成為國際上普遍通用的潔凈技術標準。

1966年美國頒布了修訂后的FS-209A。

1973年美國頒布了聯(lián)邦標準FS—209B；

1976年美國對聯(lián)邦標準FS—209B進行了修訂；

1988年美國頒布了聯(lián)邦標準FS—209D；

1992年美國頒布了聯(lián)邦標準FS—209E。

在此期間，前民主德國、法國、前蘇聯(lián)、日本、英國、澳大利亞、俄羅斯等國家相繼頒布和制定了各國的潔凈技術標準和藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范（GMP）。

表0-1??世界一些國家頒布的潔凈室標準

公布時間	各????國????標????準
1961.3	美國空軍技術條令TO.00-25-203
1963.7	美國空軍技術條令TO.00-25-203第一次修訂本
1963.12	美國聯(lián)邦標準FS-209
1964	(前)蘇聯(lián)標準(計重法)
1965.8	美國空軍技術條令TO.00-25-203第二次修訂本
1965	(前)蘇聯(lián)標準CH317-65(計數(shù)法)
1966.6	聯(lián)邦德國標準
1966.8	美國聯(lián)邦標準FS-209A
1967.8	美國國家航空與航天管理局NASA標準NHB5340.2
1968	民主德國標準

 

(續(xù)表)

1972	法國標準ASPEC Communication 7202
1973.4	美國聯(lián)邦標準FS-209B
1973	(前)蘇聯(lián)標準OCT11Ⅱ-170-050.001-73
1975	日本工業(yè)標準B9920
1976.5	美國聯(lián)邦標準FS-209B修訂
1976,1977	聯(lián)邦德國標準VDI 2083
1976	英國標準
1976	澳大利亞標準
1987.10	美國聯(lián)邦標準FS-209C
1988	日本工業(yè)標準JIS B 9920潔凈室懸浮微粒的測定方法和潔凈室潔凈度的評價方法（修訂案）
1988	日本空氣潔凈協(xié)會標準
1988.6	美國聯(lián)邦標準FS-209D
1992.11	美國聯(lián)邦標準FS-209E
1996	俄羅斯標準GOSTR 50766-95
1999.5	國際標準ISO 14644-1

 

表0-2??世界一些國家、地區(qū)、組織頒布的藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范（GMP）

公布時間	頒布規(guī)范的國家、地區(qū)、組織
1973	日本藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(JGMP)
1983	英國藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(橙色指南)
1984	加拿大藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范
1984	韓國藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范
1985	中國藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范
1988	東南亞國家聯(lián)盟藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(ASEAN GMP)
1989	中國獸藥生產(chǎn)質量管理規(guī)范(試行)
1990	藥品生產(chǎn)檢查互相承認公約的藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(PIC GMP)
1990修訂)	中國臺灣地區(qū)“優(yōu)良藥品制造標準”
1991	美國現(xiàn)行藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(CFR GMP)
1991	美國FDA生物技術檢查指南
1991	美國FDA原料藥檢查指南
1992	世界衛(wèi)生組織藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(WHO GMP)
1992	歐洲共同體藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(EEC GMP)
1992修訂)	中國藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范
1997	歐洲聯(lián)盟藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(EU GMP)
1998修訂)	中國藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范

 

我國的潔凈室技術研究開始于20世紀60年代初，70年代潔凈室技術主要用于我國的電子工業(yè)，尤其是半導體集成電路生產(chǎn)用潔凈室，相繼建成了一批潔凈廠房，并研制成功5級（100級）、6級（1000級）單向流工業(yè)潔凈室和手術潔凈室。

在我國雖然潔凈技術研究起步較晚，但發(fā)展較快。不僅逐步完善了潔凈技術理論，而且潔凈廠房用設備和材料，如高效過濾器、潔凈工作臺、層流罩、空氣吹淋室、潔凈傳遞窗等相繼研制成功并投入生產(chǎn)。到20世紀70年代末，我國潔凈室設計、建造和潔凈技術的發(fā)展走向成熟階段。

1984年我國頒布了國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》（GBJ73—1984）；

1991年頒布了行業(yè)標準《潔凈室施工及驗收規(guī)范》（JGJ7190）；

1994年頒布了《實驗動物環(huán)境與設施》（GB/T14925—1994）；

1996年國家醫(yī)藥管理局頒布了《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》（GMP—97）；

2001年修訂了原《潔凈廠房設計規(guī)范》（GBJ73—1984），頒布了新的國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》（GB50073—2001）；

2002年頒布了國家標準《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333—2002；

高潔凈度潔凈室的建成和技術規(guī)范的相繼頒布，標志著我國的潔凈技術發(fā)展進入了一個新階段。

四、潔凈技術的應用領域

潔凈技術在世界各國的廣泛應用已經(jīng)經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，從軍事工業(yè)開始到電子工業(yè)，并逐步發(fā)展到其他行業(yè)，其應用范圍越來越廣泛，技術要求也越來越高，應用領域已涉及軍事、電子、食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生、生物實驗等方面。

1.電子（微電子）工業(yè)

電子工業(yè)已從過去的電子管發(fā)展到半導體分離器件、集成電路乃至超大規(guī)模集成電路，因此也大大地促進了空氣潔凈技術的發(fā)展，實踐證明，集成電路制造工藝中，集成度越高，圖形尺寸越細，對潔凈室控制的空氣塵埃微粒粒徑尺寸也越小，且空氣中含塵量要求越低。表0—3為大規(guī)模集成電路的工藝發(fā)展狀況。表0-4為超大規(guī)模集成電路的發(fā)展及相應控制微粒的粒徑。

集成電路芯片的成品合格率與芯片的缺陷密度有關。而缺陷密度與空氣中塵埃粒子個數(shù)有關。若假設芯片缺陷密度中有10%為空氣中塵埃粒子沉降到硅片上引起的，則可以推算出每平方米芯片上空氣塵埃粒子的最大允許值，如表0-5。因此，集成電路的高速發(fā)展，不僅對空氣中控制粒子的尺寸有更高的要求，而且對塵埃粒子的數(shù)量也有控制要求，即對生產(chǎn)環(huán)境的空氣潔凈度等級有控制要求。除此以外，集成電路生產(chǎn)環(huán)境對化學污染控制也有十分嚴格的要求，如表0-6所示。

表0-3??大規(guī)模集成電路的工藝發(fā)展狀況

??????年份 工藝特征	1980	1984	1987	1990	1993	1996	1999	2004
硅片直徑/mm	75	100	125	150	200	200	200	300
DRAM技術	64K	256K	1M	4K	16M	64M	256M	1G
特征尺寸/μm	2	1.5	1	0.8	0.5	0.35	0.25	0.2—0.1
工藝步數(shù)	100	150	200	300	400	500	600	700—800
潔凈度等級	1000-100	100	10	1	0.1?μm	0.1?μm	0.1?μm	0.1?μm

表0-4??超大規(guī)模集成電路的發(fā)展及相應控制微粒的粒徑

投產(chǎn)年度 項目	1997	1999	2001	2003	2006	2009	2012
集成度?(DRAM)	256M	1G	1G	4G	16G	64G	256G
線寬/μm	0.25	0.18	0.15	0.13	0.10	0.07	0.05
控制粒子直徑/μm	0.125	0.09	0.075	0.065	0.05	0.035	0.025

表0-5??每平方米芯片上空氣塵埃粒子的最大允許值

集成度 成品率Y(%)	64M	256M	1G	4G	16G	64G
90	55	38	25	16	11	8
80	124	84	56	37	24	7
70	195	132	—	—	—	—
控制粒子尺寸/μm	0.035	0.025	0.018	0.013	0.01	0.007

表0-6??化學污染物控制指標

??????????年份 項目	1995	1997—1998	1999—2001	2003—2004	2006—2007	2009—2010
DRAM集成度	64M	256M	1G	4G	16G	64G
線寬/μm	0.35	0.25	0.18-0.15	0.13	0.10	0.07
硅片直徑/μm	200	200	300	300	400—450	400—450
受控粒子尺寸/μm	0.12	0.08	0.06	0.04	0.03	0.02
粒子數(shù)（柵清洗）/(pc/m2)	1400	950	500	250	200	150
重金屬(Fe)/(原子/cm2)	5×1010	2.5×1010	1×1010	5×109	2.5×109	＜2.5×109
有機物(C)/(原子/ cm2)	1×1014	5×1013	3×1013	1×1013	5×1012	3×1012

????2.食品工業(yè)

食品工業(yè)的工藝主要有發(fā)酵、釀造、加工、灌封、包裝等。在這些過程中，空氣的潔凈除菌是保證產(chǎn)品質量的關鍵之一。如灌封、包裝過程中，如果包裝容器除菌不徹底而帶有細菌，那么食品的保質期必然縮短，嚴重時會影響食用者的身體健康。

實踐證明，我們不僅要重視對食品內容物和灌包裝容器的滅菌，而且不能輕視空氣的污染?？諝獾奈廴疽话銇碜詢蓚€方面，一是從室外進入室內的空氣未經(jīng)凈化處理，帶有大量微生物。另一方面，在食品加工車間的地面、墻壁、頂棚上，因為沾有糖分、淀粉、蛋白質等粒子，當溫度、濕度適宜時，細菌就會在這些表面繁殖，并隨著空氣流吹散到房間的各個角落。因此食品生產(chǎn)工藝需要無菌操作。

食品生產(chǎn)的無菌操作不僅是對產(chǎn)品的防腐保質期限的影響，更重要的是空氣潔凈技術在食品生產(chǎn)中，尤其是在釀造、發(fā)酵中對酵母菌的純種培育、分離、接種、擴種以及防止雜菌體的污染，提高產(chǎn)品質量保持食品在色、香、味、營養(yǎng)等方面有著重要的作用。

3.醫(yī)療

如前所述，在醫(yī)院這個特殊環(huán)境中，對空氣環(huán)境進行控制是非常重要的。所謂的對空氣環(huán)境控制包括兩方面，其一是提高環(huán)境的舒適性。舒適的空調環(huán)境是治療與康復的一個重要因素，在某些情況下，甚至是主要的治療方法。大量的醫(yī)學臨床研究證明，病人在適宜的空調環(huán)境中，通常比在非控制環(huán)境中體質的恢復更快。例如，相對干燥和適宜的空氣溫度，可防止手術或外傷病人因皮膚出汗而感染傷口。另一方面，通過對空氣環(huán)境的控制，可以防止病毒、細菌的傳播，特別是某些特殊病房尤為重要，如手術室、白血病治療室、燒傷病房、臟器移植病房等。

4.?生物實驗

在遺傳工程、病理檢驗、細胞組織培養(yǎng)、疫苗培養(yǎng)等研究方面，常常需要在無菌無塵的環(huán)境中進行操作，一方面要求試件不受其他微生物的污染以保證實驗的精度，另一方面要求所研究的材料如病毒、高危險度病原菌、放射性物質不外溢，防止危害操作者的健康及污染環(huán)境。對于這類實驗用潔凈室，除一般潔凈室所必須的設置要求外，還要求具有兩級隔離。第一級通常是用生物安全工作柜使工作人員與病原體等危險試件隔離；第二級是將實驗區(qū)與其他環(huán)境區(qū)隔離。同時實驗室處于負壓狀態(tài)。

5.?實驗動物飼養(yǎng)

為了臨床試驗的需要，某些醫(yī)院或科研單位往往設置一定規(guī)模的實驗動物飼養(yǎng)房，飼養(yǎng)某些特定的實驗動物，用于對使用于人體的醫(yī)療設備、手術方案、藥品制劑等的試驗，以監(jiān)測其安全性。在實驗動物中，控制微生物是特別重要的，也是借以研究其對人類生命健康影響的手段。如果實驗動物感染了致病性微生物、病毒或寄生蟲，就可能導致試驗全部失敗。因此，對于影響實驗動物飼養(yǎng)房的環(huán)境因素，諸如空氣溫度、濕度、氣流速度、微生物和塵埃顆粒物等，須按照動物種類和設施環(huán)境要求予以控制。

空氣潔凈技術還廣泛應用于宇航、儀器儀表、精密機械制造等生產(chǎn)行業(yè)。

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第一章??環(huán)境污染物及污染源

空氣污染是與空氣潔凈相對應的概念。所謂“污染”是指作為研究對象的物體或物質，由于某些物質如塵埃微粒、微生物等的混入、粘附和作用，而使研究對象本身所具有的功能和性能受到不良影響，或不良影響所導致的狀態(tài)。通常我們把引起污染的物質稱為污染物或污染物質。產(chǎn)生污染物的根源稱為污染源。

空氣潔凈的目的，就是要極大程度地將空氣介質中的污染物除掉。因此空氣潔凈包括兩個方面，一是指對空氣的凈化“行為和過程”；二是指潔凈空氣所處的潔凈“狀態(tài)”，或維持空氣的潔凈狀態(tài)。為實現(xiàn)這兩個目的，潔凈空調系統(tǒng)及設施就必須能夠有效地阻止室外污染物進入室內，同時迅速有效地排除室內產(chǎn)生的污染物，創(chuàng)造并維持一個潔凈的空氣環(huán)境。

在空氣潔凈技術中，含有懸浮微粒的空氣介質是一種分散體系，我們把它稱為氣溶膠，把空氣中的微粒稱為分散相。以分散相處于懸浮狀態(tài)的微粒粒子稱為氣溶膠粒子。根據(jù)國際標準化組織ISO的定義，氣溶膠是指沉降速度可以忽略的固體微粒、液體微?；蚬腆w和液體粒子在氣體介質中的懸浮體。

第一節(jié)??污染物的分類

我們所接觸的環(huán)境包括室外大氣環(huán)境和室內環(huán)境。當環(huán)境地點、工廠產(chǎn)品種類及生產(chǎn)過程不同時，其污染物的種類不同，污染性質也不同。通常所指的空氣污染物主要有以下三類：

1.懸浮在空氣中的粒狀污染物。包括固體和液體微粒。

2.懸浮在空氣中的細菌、病毒等微生物。

3.各種對環(huán)境、人體或生產(chǎn)過程有害的氣體。

當潔凈室的使用用途不同時，其所要凈化的污染物也不同。對于一般工業(yè)潔凈室需要凈化的污染物主要是懸浮在空氣中的塵埃微粒；對于醫(yī)院病房、手術室、生物實驗室等建筑，包括細菌、病毒在內的空氣中的微生物把塵埃微粒作為載體附著，因此這一類生物潔凈室除對塵埃微粒凈化外，還應控制微生物在空氣中的數(shù)量。

微粒的分類方法一般有以下幾種：

一、???按微粒的形成過程分

1.分散性微粒。固體或液體物質在分裂、破碎、氣流、振蕩等作用下變成懸浮狀態(tài)而形成。其中固體分散性微粒是形狀不規(guī)則的粒子，或是由集結不緊、凝并松散的粒子組合形成的類球形粒子。

2.凝集性微粒。通過物質的燃燒、升華和蒸汽凝結以及氣體反應而形成。包括固態(tài)凝集性微粒和液態(tài)凝集性微粒。其中固態(tài)凝集性微粒是由數(shù)目較多的、有著規(guī)則結晶形狀或者球狀的原生粒子結成的松散集合體組成；液體凝集性微粒是比液態(tài)分散性微粒小得多、多分散性也小的粒子組成。

大氣中非生物性粒狀物質大多是由固體、液體的破碎、蒸發(fā)、燃燒、凝集產(chǎn)生的，其形成過程有物理作用也有化學作用。經(jīng)機械粉碎加工形成的粒子形狀多為不規(guī)則形體，而經(jīng)化學結晶作用形成的粒子形狀為物質的結晶狀，和物質的化學成分有關。液體粒子一般多為球狀。

二、???按微粒的大小分

空氣中懸浮微粒的粒徑范圍一般為10^-7~10^–1cm，在這個范圍內，隨著微粒粒徑大小的變化，它的物理性質和規(guī)律都將發(fā)生變化。

1.可見微粒。微粒直徑為d >10μm，通過肉眼可以觀察到這些微粒。

2.顯微微粒。微粒直徑為d =0.25~10μm，在普通顯微鏡下可以看見。

3.超顯微微粒。微粒直徑為d <0.25μm，在超顯微鏡或電子顯微鏡下可以看見。

以上是人們按照觀察手段對微粒分類的習慣劃分方法。在ISO14644-1標準中，為了和空氣潔凈度相聯(lián)系，把0.1~0.5μm的粒子稱為微粒，把<1μm的粒子稱為超微粒子，把>0.5μm的粒子稱為大粒子。

三、???按微粒的來源分

1.有機性微粒。如：植物纖維、動物毛、發(fā)、角質、皮屑、化學染料和塑料等。

2.無機性微粒。如：金屬塵粒、礦物塵粒和建材塵粒。

3.生物微粒。如：各種藻類、細菌、菌類、原生動物和病毒等微生物。在這些微粒中，和空氣凈化關系最直接的是細菌、菌類（如真菌）和病毒。微生物不僅在空氣中，而且在水中、土壤中，在動、植物的體內和體表面都有生存。環(huán)境地點溫、濕度條件不同其微生物量不同。

表1-1??不同環(huán)境的微生物量

環(huán)????境	土壤/pc?g-1	水/pc?g-1	空氣/pc?g-1	人體皮膚/pc?cm-2	地板/pc?m-2
微生物量	104~10	101~4	104~6	101~3	104~7

空氣中的微生物主要附著在塵埃粒子上，微生物與其它污染物的最大區(qū)別在于它是有生命的，具有生長、繁殖及延續(xù)生物學全過程的能力。只要條件適宜就會通過細胞分裂繁殖生長。以細胞為例，在溫度、濕度適宜的條件下，一般每20~30分鐘就可分裂繁殖一次，其一晝夜的繁殖量可達2^16~24個；微生物的另一個重要特征是生存能力強。許多微生物對惡劣環(huán)境有極強的抵抗力，可以耐高溫、高寒，還能抗陽光輻射和紫外線等。當長期使用某一種殺菌劑后，有些細菌還會產(chǎn)生耐藥性。

微生物是個群體概念，大約有50萬種之多，所以微生物的粒徑范圍很寬。目前對微生物進行研究的單位較多，并對微生物的粒徑進行了測定。由于測試條件、手段、時間、地點的不同，其測定結果有很大的差異。一般認為，約在0.002~30μm之間，細菌的顆粒粒徑為0.3~35μm；病毒顆粒粒徑為0.003~0.45μm。而室外大氣中的懸浮塵埃微粒的粒徑在0.01~12μm之間，一般塵埃的粒徑則在10~1000μm之間。當細菌、病毒在內的各種微生物附著在塵埃粒子上，并以塵埃粒子中的水分及營養(yǎng)維持生命懸浮在空氣中時，污染物的顆粒粒徑遠大于微生物的自身尺寸。實驗證明，空氣中與疾病有關的帶菌粒子直徑一般為4~20μm，來自人體的微生物主要附著在12~15μm的塵埃上。由此可以得出如下推論，在空氣凈化系統(tǒng)中使用空氣過濾器過濾塵埃時，對菌類的過濾效率高于對塵埃的過濾效率，只要控制了潔凈室內空氣的塵埃濃度，也就控制了細菌的濃度。這一推論奠定了在潔凈空調系統(tǒng)中可以使用空氣過濾器除塵并達到除菌目的的方向。

表1-2??部分常見病原微生物特征

名稱	粒徑/μm	生存環(huán)境條件		對抗生素 的敏感性	引發(fā)病癥 舉例	備注
		溫度	Ph值
病毒	0.02~0.3	適宜生長溫度25~60℃，大部分在55~65℃不到1小時被滅活	一般對酸性環(huán)境不敏感，對堿性環(huán)境敏感	不敏感	流感、水痘、甲肝、乙肝和SARS	部分嗜超熱菌在75℃以上依然生存良好
細菌	0.5~3.0	適宜生長溫度25~60℃	在ph值4~10范圍內可以生存，一般要求中性或偏堿性	敏??感	痢疾、百日咳、霍亂、流感、破傷風
真菌	2~10	適宜生長溫度23~37℃，最高溫度為60℃	大部分生長在ph值6.5以下的酸性環(huán)境中	不敏感	濕疹性皮炎、慢性肉芽腫樣炎癥、潰瘍

四、???微粒的通俗分類

在日常生活和工作中，人們往往采用諸如“灰塵”、“煙”、“霧”等術語來表述空氣的污染狀況。這些術語在空氣潔凈技術中也常常被采用。這些術語就是對微粒的通俗分類。

1.灰塵??包括所有固態(tài)分散性微粒。這類微粒在空氣中的運動受到重力、擴散等多種因素的作用。是空氣潔凈技術中接觸最多的一種微粒，也稱為粉塵。這類微粒在工業(yè)區(qū)的空氣中含量較多。如水泥廠、鋼鐵廠、石料粉碎、礦物裝卸場等地點。

2.煙。包括所有固態(tài)凝集性微粒以及液態(tài)粒子和固態(tài)粒子因凝集作用而產(chǎn)生的微粒。還有從液態(tài)粒子過渡到結晶粒子而產(chǎn)生的微粒；

“煙”通常是指由冶金過程形成的固體粒子氣溶膠。它是由熔融物質揮發(fā)后生成的氣體物質的氣凝物，在生成過程中總是伴有諸如氧化類的化學反應。一般情況下，煙的微粒大小遠在0.5μm以下（如燃煤、木材、燃油等物質燃燒產(chǎn)生的煙）。在空氣中主要呈布朗運動，有相當強的擴散能力，在空氣中很難沉降。

3.霧。包括所有液態(tài)分散性微粒和液態(tài)凝集微粒。

“霧”系指屬于氣體中液滴的懸浮體的總稱。其運動性質主要受斯托克斯定律支配。如SO₂氣體產(chǎn)生的硫酸霧；因加熱和壓縮空氣的作用產(chǎn)生的油霧。

4.煙霧。包括所有液態(tài)和固態(tài)微粒，既含有分散性微粒又含有凝集性微粒。微粒大小從十分之幾微米到幾十微米。最典型的是工業(yè)區(qū)空氣中由煤粉塵、二氧化硫一氧化碳和水蒸汽所形成的結合體。如鋼鐵廠產(chǎn)生的氧化鐵煙霧。

?????????????????????????????表1-3??按微粒形成過程的分類

微粒分類	名??詞	粒徑/μm	形成過程
固態(tài)	灰塵（粉塵）	100~1	固體物質的粉碎、裝卸
	凝結固體煙霧	1~0.1	燃燒、升華、蒸發(fā)或化學反應產(chǎn)生的蒸汽的凝結
	煙	0.3~0.001	燃料燃燒
液態(tài)	靄(煙霧)	100~1	蒸汽凝結、化學反應、液體噴霧
	霧	50~5	水蒸汽凝結

第二節(jié)??微粒粒徑的量度

在日常工作和生活所處的環(huán)境中，不含任何懸浮微粒的理想潔凈空氣是不存在的。也就是說我們所接觸的空氣都是處于氣溶膠的狀態(tài)。

氣溶膠粒子在空氣中如何運動和分布，是空氣潔凈技術的重要基礎。氣溶膠粒子的性質及在空氣中的懸浮狀態(tài)取決于以下因素：

1.?空氣的流動速度。

2.?粒子的大小尺度和密度。

3.?粒子尺寸大小的分布。

4.?粒子的化學成分。

5.?空氣的粘性和空氣分子布朗運動影響。

在空氣靜止或在室內空氣流速較小可以忽略狀態(tài)下，微粒的大小尺度和密度是影響顆粒重力沉降速度的主要因素。微粒的尺度增加，重力沉降速度增加，不容易形成氣溶膠；相反，小尺寸的微粒受空氣粘滯力和空氣分子布朗運動的影響，在空氣中容易產(chǎn)生擴散。如果微粒的擴散速度大于其重力沉降速度，微粒就可能處于懸浮狀態(tài)。有一部分微小的粒子也會由于相互間的碰撞而凝聚在一起。當尺寸增大到一定程度時，就可能沉降下來。因此，對空氣中微粒的評價和測定以及在選定空氣凈化系統(tǒng)時，首先要涉及到微粒尺度大小的問題。除微小液滴粒子在空氣中成球形外，其它粒子為結晶狀、塊狀、針狀、片狀、線狀等形狀各異。因此必須對微粒的尺度給予確定。

一、微粒的粒徑

微粒的尺度大小通常以粒徑表示。但是微粒特別是灰塵粒子并不都具有規(guī)則的外形。因此，通常所稱微粒的“粒徑”并不是真正意義的微粒直徑。

“粒徑”的意義通常是指通過微粒內部的某一個長度因次。

常用的粒徑有：定方向切線徑、投影最大線距、當量直徑、沉降直徑等。

二、平均粒徑

由于微粒形狀極不相同，按上述方法得到的粒徑，對于一個微粒群來說也是不一樣的。這在實際應用中就很不方便。因此，必須確定一個能反映全部微粒特征的粒徑的平均數(shù)值。這就是“平均粒徑”。它是用特殊的方法表示全部微粒某種特征的一個假設的微粒直徑。

設實際的全部微粒粒徑為d₁, d₂,……d_n,?它們的某種特性（如光的散射特性）可用f(d₁), f(d₂)，……f(d_n)來表示，則這一群微粒所具有的這種特性f(d)和各個微粒的這種特性應有如下關系：

f(d) = f(d₁) + f (d₂) +?……+ f (d_n)

假想另有一群具有相同粒徑D₁的微粒，和實際的微粒群有著相同的某種特性（如光的散射特性），那么就應該有：

f(d) = f(D₁)??成立。

粒徑D₁，就是針對某種特性而言的這群微粒的平均粒徑。我們一般認為假想的微粒群是一群相同大小的球體。

平均粒徑有：算術平均直徑、比長度直徑、中值直徑、……等。

1—3微粒的統(tǒng)計分布

在一群微粒中，如果微粒大小的尺寸集中而為單一的尺寸或接近某一尺寸，這種微粒稱為單分散相微粒，其集中度最高。如果微粒大小尺寸分散，這種微粒稱為多分散相微粒，其集中度低。

一、粒徑的分布曲線

在確定微粒的特性時，往往要確定粒徑的分布規(guī)律，粒徑分布曲線是指微粒按粒徑大小范圍分組后重復出現(xiàn)的次數(shù)（或頻率）所形成的關系曲線。

某一尺寸范圍粒子群的微粒占總體數(shù)量或重量的百分數(shù)稱為粒子群的分散度。

二、微粒的統(tǒng)計分布

1.?按粒徑的正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布

2.?在雙對數(shù)紙上的粒徑分布

3.?按密度的分布

???????????????????????????????微 粒 的 平 均 直 徑?????????????????????表1—1

符號	名??稱	意????義	算???式
Dmod	模型直徑	標本或試樣中大多數(shù)的微粒的直徑，是所有借頻率分布算出的直徑中最小的	從粒徑頻率分布曲線最高點求得
D50或Dm	中值（或中位）直徑	大于此直徑的微粒數(shù)恰好等于小于此直徑的微粒數(shù)，為粒數(shù)中值直徑；大于此直徑的微粒重量（質量）恰好等于小于此直徑的微粒重量（質量），為重量（質量）中值直徑	從粒徑累積頻率分布曲線上50%的微粒數(shù)（重量或質量）處求得
或D1	算術（或粒數(shù)）平均直徑	是一種算術平均值，也是習慣上最常使用的粒徑。但是由于作為氣溶膠的微粒群中小顆粒常占多數(shù)，即使重量小，也能大大降低算得的平均值，所以在反映微粒群中微粒的真實大小和該微粒群的物理性質上有很大局限性	ni為各粒徑的粒數(shù) Σni為總粒數(shù)
D2	比長度（或長度平均）直徑	是由各微粒的投影面積除以相應的直徑的和的總數(shù)而得，即單位長度的平均直徑
D3	比面積（或面積平均）直徑	是由各微粒的總體積除以相應的斷面積的和的總數(shù)而得，即單位面積的平均直徑
D4	比重量（或重量平均、質量平均、體積平均）直徑	基于單位重量的表面積而得，即單位重量（體積、質量）的平均直徑，比其它各徑都大
Ds	平均面積直徑	是按微粒粒數(shù)平均面積的直徑
DV	平均體積（重量或質量）直徑	是按微粒粒數(shù)平均體積（重量或質量）的直徑
Dg	幾何平均直徑	是對數(shù)正態(tài)分布時，頻率最大的粒徑，等于中值直徑?？偸堑扔诨蛐∮谒阈g平均值	從對數(shù)正態(tài)分布曲線的最高點求得

第二章 大氣中的懸浮微?！髿鈮m

?????????大氣塵是空氣凈化的直接處理對象，所謂大氣塵是指大氣中的懸浮微粒。既包含固體微粒也包含液體微粒的多分散氣溶膠。大氣塵的粒徑一般小于10μm。

2—1?大氣塵的發(fā)生源及組成

一、自然發(fā)生源和人為發(fā)生源

1.自然發(fā)生源　如：海風帶入空氣中的海鹽微粒、風吹起的土壤微粒、植物花粉等；

2.人為發(fā)生源??在人為發(fā)生源中，近代工業(yè)技術發(fā)展所造成的大氣污染占主要地位。如燃煤、燃油產(chǎn)生的灰分、SO₂、煙霧等。

 

大氣塵污染源??????　　???表2—1

發(fā)塵裝置	粉塵性質
鍋爐	焦渣、飛灰、煤粉
水泥窯	石粉、水泥
礦石燒結爐	金屬硫氧化物、飛灰、礦石粉
熔礦爐	礦石粉、焦炭粉、礦渣
煉鋼平爐	氧化鐵
窯	飛灰、煤粉
轉爐	渣
燒廢爐	渣、飛灰、炭渣
硫酸設備	硫酸煙霧
礦石粉碎	礦石粉

 

二、大氣塵的組成

1.?無機性非金屬微粒

主要有礦物（包括砂土）的碎屑、煤粉、碳黑和金屬。

2.?金屬微粒

大氣塵中金屬成分和工業(yè)發(fā)展有很大關系。在一些工業(yè)發(fā)達國家的大氣塵中發(fā)現(xiàn)金屬特別是重金屬（鉛、鎘、鈹、錳、鐵等）的含量增加。

3.?有機性微粒

在大氣塵的有機性微粒部分，植物花粉是很重要的組成部分。其花粉的數(shù)量與季節(jié)有關。春夏之交是花粉最多的時候。

大氣塵的一般組成　　????????　表2—2

2—2　大氣塵的濃度

一、大氣塵濃度

1.?計數(shù)濃度　以單位體積空氣中含有的塵粒個數(shù)表示，記作粒／升。

2.?計重濃度（質量濃度）以單位體積空氣中含有的塵粒質量表示，記作mg /m³。

3.?沉降濃度　以單位時間單位面積上自然沉降下來的塵粒個數(shù)或重量表示?(粒/厘米²?時或噸/公里²?月)。

4.?粒徑顆粒濃度　單位體積空氣中含有的某一粒徑范圍內的灰塵顆粒數(shù)?(粒/m³或粒/升)。

大氣塵的濃度變化很大，為了科學地確定大氣塵的濃度，應該區(qū)分是瞬時（一次）值還是平均值，是最大值還是最小值，或是同時給出平均、最大 、最小三個數(shù)值。在平均值里還應區(qū)分是1小時平均、24小時（日）平均或月平均。時間越長其平均值越小。必要使還應指明連續(xù)平均的時間。例如連續(xù)48小時的1小時平均值，或每天白天8小時的1小時平均值。最大、最小值也同樣應指出其時間性，即每日最大（小）或每月最大（?。┲怠?/p>

從環(huán)境衛(wèi)生角度，大氣塵的濃度均采用計重濃度輔助以沉降濃度。

在空氣潔凈技術中采用計數(shù)濃度，但計重濃度也有一定的參考價值。如計算過濾器負荷時還要用到它。一部分國家大氣塵標準見表2—3。

我國大氣環(huán)境質量標準(GB3095—82)區(qū)分了飄塵（指10μm以下的微粒）濃度和總懸浮微粒（T.S.P，指100μm以下的微粒）濃度，并規(guī)定飄塵濃度為參考指標。把級別劃分為三級：

一級標準??為保護自然生態(tài)和人群健康，在長期接觸情況下不發(fā)生任何危害影響的空氣質量要求。

二級標準??為保護人群健康和城市、鄉(xiāng)村的動植物，在長期和短期接觸情況下不發(fā)生傷害的空氣質量要求。

三級標準??為保護人群不發(fā)生急、慢性中毒和城市一般動植物（敏感者除外）正常生長的空氣質量要求。

該標準規(guī)定，國家規(guī)定的自然保護區(qū)、風景游覽區(qū)、名勝古跡和療養(yǎng)地等為一類區(qū)，執(zhí)行一級標準。

?????????????????????????一部分國家大氣塵標準　　表2—3

城市規(guī)劃中確定的居民區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)，文化區(qū)、名勝古跡和廣大農(nóng)村等為二類區(qū)，執(zhí)行二級標準。

大氣污染程度比較重的城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)及城市交通樞紐、干線等為三類區(qū)，執(zhí)行三級標準。

由于大氣塵濃度值的大小直接影響人體健康，所以各國都有自己的大氣塵計重標準。很多國家都把0.2或0.15 mg/m³看成污染的濃度極限。

在空氣潔凈技術中，最常用的是以d≥0.5μm的微粒數(shù)量為準的計數(shù)濃度。以最干凈的同溫層（距地表10km）來說，這樣的微粒約有20粒/升。

二、影響大氣塵濃度和分布的因素

1.風的影響

在現(xiàn)代城市中大氣塵發(fā)生源的主要形式可分為點（煙囪等排放裝置）、線（機動車密集的道路）和面（工業(yè)區(qū)），而起傳播污染作用的主要是風。就大部分情況來說，由于污染物在大氣中的排放濃度與總排放量成正比，而與平均風速成反比，所以風速增加一倍，下風側污染物濃度則可減少一半。當風速從0變化到4m/s時，含塵濃度變化見表2—4。

大氣含塵濃度與風速的變化關系???表2—4

從實測結果也可以看到，濃度和風速的同步性非常明顯。而且可以看出濃度稍有一點滯后。在最大風速過去之后可以出現(xiàn)濃度的最低值。也就是說濃度和風速成反比。

在我國的大部分地區(qū)，尤其是東部季風區(qū)，一般全年有兩個盛行風向。

由于有些地區(qū)出現(xiàn)了兩個或兩個以上主導風向，則主導風向上風側可以避免污染的概念就失去了實際意義。同時風的影響不僅取決于風頻，而且取決于風速。當風頻小而風速也小時，其下風側的污染可能增大。因此有關資料提出了污染風頻的概念：

污染風頻=定向盛行風頻×全年平均風速／定向盛行平均風速

污染風頻對于潔凈室在總圖上的位置有著重要意義。當只有一個主要盛行風向時，潔凈室或潔凈區(qū)要盡量布置在盛行風的上風側；當有兩個盛行風時，則應布置在一側（見圖2—1、2—2）。

圖中污染區(qū)域：包括鍋爐房、煤場、建筑工地、排放污染的車間等；

一般區(qū)域：包括一般生產(chǎn)車間、辦公設施等。

2.濕度的影響

廣義的大氣塵包括固態(tài)微粒和液態(tài)微粒兩部分。而粒徑從0.1μm直至0.001μm之間的微粒雖也屬于永久大氣塵的范圍，但是被專門叫做凝結核。

凝結核包括（1）溶解性凝結核：吸水性很強且能溶于水。如氯化鈉、硫酸鹽等；

（2）吸濕性凝結核：不溶于水但能被水濕潤。如土壤粒子、礦石粒子、煙灰粒子等。

硫酸鹽一類溶解性凝結核的產(chǎn)生量，主要是在水汽參與下由SO₂到硫酸霧的形成多少所決定。所以空氣中水汽的含量即絕對濕度是影響這類微粒數(shù)量的重要因素。溶解性凝結核吸濕后開始溶解為溶液，并使自身不斷增大。

對于非溶解性凝結核，水汽在其上凝結主要取決于表面過飽和度（E_{r m}—E）/E(E_{r m}為液滴上的飽和水汽壓，E為空氣的飽和水汽壓)。凝結核越大，發(fā)生凝結時所要求的表面過飽和度越小。即允許E越大，也就是空氣的相對濕度可以越小。反之，相對濕度越大，則可使更小的凝結核吸濕增大。

因此，認為只有相對濕度或絕對濕度是影響大氣塵濃度的因素是不全面的。

結論：

絕對濕度主要影響溶解性凝結核初始的吸濕，而凝結核進一步的溶解和增大（后者包括非溶解性凝結核）則主要取決于相對濕度。

由于計數(shù)測塵儀器一般都有一個粒徑下限，當凝結核吸濕而增大以后，使大量小的不可測的微粒超過這一下限而進入到可測的范圍，這就不僅使測得的大氣塵計數(shù)濃度升高，而且小微粒的比重也變大了。因此早晨的濕度較高時其大氣塵濃度較高。

3.高度的影響

離地面高度不同，對所測大氣塵濃度也有很大影響。由于具體環(huán)境不同，在含塵濃度的垂直分布中其值也可能不同，甚至可能有一層、二層甚至三層最大值，一般是離地5~15米處的含塵濃度受地面影響較小，較穩(wěn)定。

日本環(huán)境廳在有關規(guī)定中提出大氣塵采樣高度以5~10米為最好。1979年由中國醫(yī)學科學院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測站編訂的《全球大氣監(jiān)測工作條例》（草案），也規(guī)定采擇口應在3~4米高度以上。

4.綠化的影響

綠化對降低大氣塵濃度有一定作用。根據(jù)研究，一般葉片寬大、平展、硬挺而風吹不易晃動、葉面粗糙多茸毛，總葉量又大的樹木，有利于滯塵。下表是實際測定的空曠地帶與綠化地帶大氣含塵濃度的比較。

空曠地帶與綠化地帶大氣含塵濃度比較??????????????表2—5

第三章 對微粒的過濾機理

3—1??概述

要把固態(tài)或液態(tài)微粒從氣溶膠中分離出來，一般有以下四種方法：

1.機械分離：重力除塵器、慣性除塵器、旋風除塵器

2.電力分離：單級靜電除塵器、雙級靜電除塵器、

3.洗滌分離：噴霧洗滌除塵器、水膜除塵器、文氏管除塵器

4.過濾分離：填充式過濾器、袋式過濾器

從空氣潔凈技術以凈化空氣為主要目的來看，空氣中微粒濃度很低（相對于工業(yè)除塵而言），微粒尺寸很小，為確保末級過濾效果的可靠性，主要采用帶有阻隔性質的過濾分離來清除氣流中的微粒。其次也常采用電力分離的辦法。

阻隔性質的微粒過濾器按微粒被捕集的位置可以分為兩大類：一類為表面過濾器，一類為深層過濾器。

表面過濾器有金屬網(wǎng)、多孔板的形式，有纖維素酯（硝酸纖維素）制成的化學微孔濾膜，外觀似白紙，性質也屬于表面過濾器。這種濾膜厚度一般在幾十微米左右，表面帶有大量靜電荷，并均勻分布0.1~10微米的小孔。

深層過濾器又分為高填充率和低填充率（又稱為低空隙率和高空隙率）兩種。微粒的捕集發(fā)生在表面和層內。填充率以α表示：

α?=?過濾層（纖維層）的比重／過濾材料（纖維）的比重

高填充率（α＞0.2）深層過濾器結構多樣。如顆粒填充層（砂礫層、活性炭層等）、各種成形多孔質濾材、各種厚層濾紙、微粒濾膜等。

低填充率（α＜0.2）深層過濾器有各種纖維填充層過濾器、薄層濾紙高效器和發(fā)泡性濾材過濾器等。

表面過濾器捕集微粒的機理雖然簡單，但大部分效率極低，實用意義極小。

微孔濾膜過濾器則相反，具有極高的效率，除用于液體過濾外，主要用于采樣過濾器和要求特別高的無塵無菌系統(tǒng)的末級過濾器。比纖維過濾器更可靠。

低填充率深層過濾器特別是纖維過濾器（包括纖維填充過濾器、無紡布過濾器和薄層濾紙高效過濾器），由于空隙率較大，過濾器阻力不大，效率很高，實用意義很大，特別是在潔凈技術領域內應用極廣。

3—2??纖維過濾器的過濾機理

一、過濾器中的基本過濾過程

被過濾微粒的性質、過濾材料的性質以及它們相互間的作用，對過濾過程都有極重要的影響。通常人們把微粒的過濾過程劃分兩階段：

第一階段稱為穩(wěn)定階段。在這個階段里，過濾器對微粒的捕集效率和阻力不隨時間而改變。而是由過濾器的固有結構，微粒的性質和氣流的特點決定。在這個階段里，過濾器結構由于微粒沉積等原因而引起的厚度上的變化是很小的。這一階段對于過濾器有重要意義。尤其是在空氣潔凈技術中。

第二階段稱為不穩(wěn)定階段。在這個階段里，捕集效率和阻力不取決于微粒的性質，而是隨著時間的變化而變化。主要是隨著微粒的沉積、氣體的侵蝕、水蒸氣的影響等因素變化。這一階段和上一階段相比時間要長得多，對一般工業(yè)過濾器有決定意義。但在空氣潔凈技術中意義不大。

二、纖維過濾器的過濾機理

在纖維過濾器的第一階段過濾過程中，捕集微粒的作用有以下幾種：

1.攔截效應

在纖維層內纖維錯綜排列，形成無數(shù)網(wǎng)格，當某一尺寸的微粒沿著氣流流線剛好運動到纖維表面附近時，假使從流線（也是微粒的中心線）到纖維表面的距離等于或小于微粒半徑（γ₁≤γ_f+γ_p），微粒就在纖維表面被攔截而沉積下來。這種作用稱為攔截效應（圖3—1）。篩子效應也屬于攔截效應。

但是，攔截效應或篩子效應不是纖維過濾器中過濾微粒的唯一的或主要的效應，更不能把纖維過濾器象篩子一樣看待。篩子僅僅篩去尺寸大于其孔徑的微粒，而在纖維過濾器中，并不是小于纖維網(wǎng)格網(wǎng)眼的微粒都能穿透過去。最容易穿透的是某一定大小的微粒。微粒也并不都是在纖維層表面被篩分沉積。

2.慣性效應

由于纖維排列復雜，所以氣流在纖維層內穿過時，其流線要屢經(jīng)激烈的拐彎，當微粒質量過大或者速度（可以看成是氣流的速度）較大，在流線拐彎時，微粒由于慣性來不及跟隨流線同時繞過纖維，因而脫離流線向纖維靠近，并碰撞在纖維上而沉積下來（圖3—2）。

3.擴散效應

由于氣體分子熱運動對微粒的碰撞而產(chǎn)生微粒的布朗運動，對于越小的微粒越顯著。

常溫下0.1微米的微粒每秒鐘擴散距離達17微米，較纖維間距離大幾倍至幾十倍，這就使微粒有更大的機會運動到纖維表面而沉積下來。而大于0.3微米的微粒其布朗運動減弱，一般不足以靠布朗運動使其離開流線碰撞到纖維面上去。

4.重力效應

微粒通過纖維層時，在重力作用下發(fā)生脫離流線的位移。也就是因重力沉降而沉積在纖維上，由于氣流通過纖維過濾器特別是通過濾紙過濾器的時間遠小于1秒鐘，因而對于直徑小于0.5微米的微粒，當它還沒有沉降到纖維上時已通過了纖維層，所以重力沉降完全可以忽略。

5.靜電效應

由于種種原因，纖維和微粒都可能帶上電荷，產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應。除了有意識地使纖維或微粒帶電外，若是在纖維處理過程中因摩擦帶上電荷，或因微粒感應而使纖維表面帶電，則這種電荷既不能長時間存在，其電場強度也很弱，產(chǎn)生的吸引力很小，可以完全忽略。

在一個纖維過濾器內，微粒被捕集可能由于所有機理的作用，也可能由于一種或幾種機理的作用。這要根據(jù)微粒的尺寸、密度、纖維粗細、纖維層的填充率、氣流速度等條件決定。

3—3???影響過濾器效率的因素

影響纖維過濾器的效率有很多因素，主要有以下幾種：

1.微粒尺寸的影響

當過濾器過濾多分散的微粒時，在幾種過濾機理作用下，比較小的微粒由于擴散作用而先在纖維上沉積，所以當粒徑由小到大時，擴散效率逐漸減弱。比較大的微粒則在攔截和慣性作用下沉積，所以當粒徑由小到大時，攔截和慣性效率逐漸增加。

2.微粒種類的影響

即使微粒尺寸相同，處于不同相態(tài)的微粒對過濾效率也有不同的影響。有關實驗研究表明，過濾固態(tài)微粒比過濾液態(tài)效率要高。隨著濾速的增加，這種相態(tài)對效率的影響將逐漸減小。

（參考：無塵車間http://m.gxshunjiang.com/）

3.微粒形狀的影響????????????????????????????????????????????????

進行過濾器效率實驗時的某些塵源的微粒都是球形的，球形微粒與纖維接觸時，接觸表面比起不規(guī)則形狀的微粒來要小，因而不規(guī)則微粒與纖維接觸的幾率就大，沉積的幾率也隨之增大。實際上被過濾的空氣中的微粒是不規(guī)則的，所以實際過濾效率高于計算和實驗值。

4.纖維粗細和斷面形狀的影響

對于前面講到的所有過濾機理，當纖維徑減小時，捕集效率都增高。所以在選擇高效過濾器濾材時，力求采用最細的纖維。當然纖維細了，過濾器的阻力就要相應增加。

纖維斷面形狀對過濾效率的影響不大，有關研究人員雖然對此提出了效率的形狀修正，但由于計算復雜，一般予以忽略。

5.過濾速度的影響

一般認為：

①隨著濾速增加，擴散效率下降。

②隨著濾速增加，慣性效率上升。

③隨著濾速增加，攔截效率上升。

④隨著濾速增加，總效率先是下降，然后上升。

6.纖維填充率的影響

當纖維填充率提高以后，纖維層密實了，慣性效率和攔截效率都要提高。而此時纖維間的流速更快了，所以擴散效率反而降低，不過總效率仍然提高了。

但特別指出，此時阻力的增加比總效率的提高要快得多，所以通過提高纖維填充率α來提高效率并不是好辦法。

7.氣流溫度的影響

被過濾的氣流溫度升高，使微粒的擴散系數(shù)提高，這就使亞微米微粒的擴散效率提高了，可溫度升高后，氣體粘性變大，從而使依靠重力效應和慣性效應的大微粒的沉積效率降低了，同時也提高了過濾阻力。

8.氣流濕度的影響

被過濾的氣流濕度增加以后，使空氣的靜電效應消失，布朗運動減弱。使微粒容易被氣流夾帶而穿透過濾層，從而降低了效率。

有人做過以下實驗：

（1）用苯酚——糠醛樹脂粘結的玻璃纖維濾紙進行過濾細菌，發(fā)現(xiàn)細菌對未經(jīng)干燥的過濾器濾紙穿透深度，比干燥濾紙的穿透深度深。

（2）用飽和水蒸汽通過玻璃纖維濾紙的過濾器時，蒸汽中夾帶的鐵銹可穿透數(shù)層濾紙，而通過干燥空氣時，僅在過濾器表面上發(fā)現(xiàn)鐵銹。

以上兩個實驗說明了上述結論的正確性。

9.氣流壓力的影響

被過濾氣流壓力的降低，將使氣體密度減小，空氣分子自由行程變大，從而使擴散系數(shù)和慣性參數(shù)增大。所以擴散效率、慣性效率都有所增加。而對攔截效率影響不大。

在溫度和壓力同時增加時，由于壓力的增加比溫度的增加給予粘性的影響大得多，所以慣性效率下降。

10.容塵量的影響

隨著微粒在纖維表面的沉積，過濾器的容塵量不斷增加，開始了過濾器中的第二階段?；覊m在纖維上的沉積有如樹枝上的積雪，被稱為樹枝晶狀模型。過濾效率隨著容塵量的增加而增加。

第四章?? 過濾器的特性

4—1?空氣凈化系統(tǒng)中過濾器的作用與分類

在空氣凈化系統(tǒng)中，一般采用由粗效過濾器、中效過濾器、高效過濾器（或亞高效過濾器）組成的三級過濾方式。各級過濾器的作用是：

粗（初）效過濾器：主要用以阻擋新風所攜帶的10μm以上的沉降性微粒和各種異物進入系統(tǒng)。

中效過濾器：主要用以阻擋1～10μm的懸浮性微粒，以免其在高效過濾器表面沉降而很快將高效過濾器堵塞。

高效過濾器（亞高效過濾器）：主要用以過濾送風中含量最多、用粗效過濾器和中效過濾器都不能或很難過濾掉的1μm以下的亞微米級微粒，以控制送風系統(tǒng)關鍵的最后部位。

由于各種過濾器主要過濾的微粒大小不同，而且過濾效率也有很大差別，所以對過濾器應根據(jù)其不同測定方法的效率范圍來進行分類。

一般按以下原則分類：

粗效過濾器：宜用重量法測得的效率分類。

中效過濾器：宜用比色法或濁度法測得的效率分類。

高效過濾器：宜用計數(shù)法測得的效率分類。

用上述方法對過濾器分類后，每一類過濾器相互間容易比較，例如對粗效過濾器而言，重量效率可達90%，效率的變化幅度很大，容易彼此比較。但是對于設計空氣凈化系統(tǒng)來說，由于空氣潔凈標準是以≥0.5μm的微粒數(shù)來衡量的，該方法就顯得不方便了。因此《空氣凈化技術措施》曾建議在沒有統(tǒng)一的國家標準之前，先按對0.3μm微粒的計數(shù)效率將過濾器分為四類。表4—1中列出了該方法與上述一般宜用的效率的比較。

????????????????????????????????????過濾器的分類??????????????????表4—1

 

根據(jù)國家標準GB/T14295—93《空氣過濾器》和GB13554—92《高效空氣過濾器》規(guī)定，按過濾器性能劃分可分為粗效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器和高效過濾器，見表4—2。

?????????????????????????????????過濾器效率、阻力??????????????????表4—2

??????性能指標性能		規(guī)定風量下的效率η（%）		規(guī)定風量下的初阻力（Pa）
		粒徑（μm）	大氣塵計數(shù)效率
粗效過濾器		≥5.0	80＞η≥20	≤50
中效過濾器		≥1.0	70＞η≥20	≤80
高中效過濾器		≥1.0	99＞η≥70	≤100
亞高效過濾器		≥0.5	99.9＞η≥95	≤120
		粒徑（μm）	鈉焰和DOP效率	初阻力（Pa）
高效過濾??器	HEPA	≥0.3	≥99.97	≤250
	ULRA	≥0.1	≥99.999	≤250

注：高效過濾器可細分為高效過濾器（HEPA）和超低透過率過濾器（ULRA）

4—2過濾器的特性指標

評價任何過濾器，最重要的特性指標有四項：

面速和濾速、效率、阻力、容塵量。

除此之外，還有其它一些特性指標，如重量、消耗動力和再生特性等。這些指標主要和濾料以及過濾器的結構有關。

一、面速和濾速

面速是指過濾器斷面上通過氣流的速度，以m/s表示。

式中：Q——風量（m³/h）

F——過濾器截面積即迎風面積（┫）

面速反映過濾器的通過能力和安裝面積。采用過濾器的面速越大，安裝過濾器所需的面積越小。

濾速是指濾料面積上的通過氣流的速度，以cm/s、L/┩²?min表示。

??l/┩²?min

或?????cm/s

式中：f——濾料凈面積（即去除粘結等占去的面積），m²。

濾速反映濾料的通過能力，特別是反映濾料的過濾性能。采用的濾速越低，一般說將獲得較高的效率。而過濾器允許的濾速越低，說明其濾料性能越差，阻力也大。

在特定的過濾器結構條件下，統(tǒng)一反映面速和濾速的是過濾器的額定風量。在相同的截面積下，希望允許的額定風量越大越好，而在低于額定風量下運行，效率越高，阻力越低。

二、效率

被過濾器除去的大氣塵含量與過濾器進口大氣塵含量比值的百分數(shù)稱為過濾器效率。表示效率的方法有計重效率、計數(shù)效率等。

1.用過濾器進出口氣流中的含塵濃度表示：

式中：G_1、G₂——過濾器進出口氣流中微粒的重量或數(shù)量（mg/h或粒/h）

N_1、N₂——過濾器進出口氣流中的含塵濃度（mg/m³或粒/h）

Q——通過過濾器的風量（m³/h或升/h）

這種表示方法對于計重效率和計數(shù)效率都可以采用。

2.用進入過濾器前氣流中的塵粒含量和過濾器捕集的塵粒量來表示。

G₃——過濾器捕集到的塵粒重量（mg/h）

該方法僅在計重效率時采用，有些國家將由此方法求得的η稱為除塵率。

3.有過濾器所捕集到的塵粒數(shù)量和過濾器出口氣流中塵粒的含量來表示。

該方法也用于計重效率。

4.用各粒徑的分級效率表示

η=η_1?n₁+…+η_n?n_n

式中：η₁…η_n——各粒徑的分級效率，以小數(shù)表示。

n₁?…n_n——各粒徑的微粒的含量占全體微粒的比例，以小數(shù)表示。

5.過濾器效率的其它檢測方法（《空氣調節(jié)》p220）：

①比色法??②鈉焰法?????③油霧法????④粒子計數(shù)法

三、穿透率

在很多情況下，人們關心的不只是過濾捕集多少塵粒，而是經(jīng)過過濾器后仍然穿透過來多少塵粒。這時用穿透率（或穿透系數(shù)）這一概念更能直接的表示這種結果的程度。在排氣凈化中用穿透率代替過濾效率。

穿透率用K（%）表示：

K=（1-η）×100%????????（）

例：現(xiàn)有兩個過濾器，其過濾效率分別為η₁=0.9999，η₂=0.9998，求其各自的穿透率。

K₁=（1-η₁）×100%=0.01%????????????????K₂=（1-η₂）×100%=0.02%

在上述結果中，兩個過濾器的過濾效率基本相等，兩者之間的差別已沒有實在意義。但換算成穿透率之后，則K₂?比K₁大一倍。也就是說第二個過濾器穿透過來的微粒比第一個過濾器多一倍。

四、凈化系數(shù)

凈化系數(shù)K_C以穿透率的倒數(shù)表示

凈化系數(shù)表示經(jīng)過濾器以后微粒降低的程度。K=0.01%時，K_C=100/0.01=10⁴

說明過濾器前后的微粒濃度相差一萬倍。

從以上內容可以看出穿透率和凈化系數(shù)同是效率的表現(xiàn)形式。

五、阻力

過濾器阻力由兩部分組成：一是濾料的阻力，二是過濾器結構的阻力。

Δp=Δp₁+Δp₂

=Av+Buⁿ

v——濾速（cm/s）

u——面速（m/s）

空氣凈化系統(tǒng)的過濾器阻力在系統(tǒng)的總阻力損失中占有相當大的比例，對系統(tǒng)的能耗有重要影響。任何過濾器的阻力均隨容塵量的增加而增加。也就是說隨著過濾器運行時間的延長，過濾器積塵使阻力逐漸增大。人們習慣把過濾器沒有積塵時的阻力稱為初阻力，把需要更換時的阻力稱為終阻力。為保證系統(tǒng)的風量能保持在正常運行條件，一般取過濾器初阻力的兩倍作為終阻力，并按此選擇風機。

六、容塵量

在額定風量下，過濾器的阻力達到終阻力時，其所容納的塵?？傎|量稱為該過濾器的容塵量。由于濾料的性質不同，粒子的組成、形狀、粒徑、密度、粘滯性及濃度的不同，因此過濾器的容塵量也有較大的變化范圍。

過濾器的容塵量是和使用期限有直接關系的指標。一般將運行中的過濾器終阻力達到初阻力的二倍或效率下降到初始效率的85%以下時（一般對于預過濾器來說）過濾器上沉積的灰塵重量，作為該過濾器的容塵量。

七、過濾器的串聯(lián)效率

在空氣凈化系統(tǒng)中，為保證空氣的凈化效果，過濾器一般都串聯(lián)使用。其串聯(lián)后的總效率為：

η=1-（1-η₁）（1-η₂）…（1-η_n）

或：η=1-P₁P₂……P_n

同一過濾器采用不同的檢測方法其效率值是不同的，因此應特別注意，采用上述公式計算時，必須用同一種方法測定的各過濾器效率值。同時，應考慮經(jīng)前級過濾后。由于進入次級過濾器的塵粒粒徑分布頻數(shù)的變化對次級過濾器效率的影響。

第五章??潔凈環(huán)境的品質

所謂環(huán)境，是人或某種對象物所處的空間。就環(huán)境而言，可以是室外環(huán)境，也可以是室內環(huán)境，或是某一局部空間環(huán)境。后兩者也可稱為微環(huán)境?？諝鉂崈艏夹g就是研究微環(huán)境的污染控制技術，就是建立潔凈環(huán)境的技術。

潔凈環(huán)境的主要品質是空氣潔凈度，即對空氣的微粒濃度的要求，但是由于在潔凈環(huán)境中所進行的工作往往具有特殊性，所以對潔凈環(huán)境的品質也往往還有其它的要求。如下表所示。

潔凈環(huán)境品質所要求的方面??????????????????表?5—1

有關熱的方面	空氣溫度、濕度、表面熱輻射
有關空氣方面	氣流速度、壓力、微粒（包括非生物微粒和生物微粒）有害氣體、負氧離子、臭味
有關光的方面	照度、眩光、色彩
有關聲的方面	噪聲
有關電的方面	靜電量

 

一、空氣潔凈度與潔凈標準

空氣潔凈度是指潔凈環(huán)境中空氣含塵量多少的程度?？諝夂瑝m濃度高則潔凈度低，空氣含塵濃度低則潔凈度高。

空氣潔凈度的高低用空氣潔凈度級別來區(qū)分。而這種級別又是用操作時間內空氣的計數(shù)含塵濃度來表示的。也就是把從某一個低的含塵濃度起到不超過另一個高的含塵濃度止，這一個含塵濃度范圍定為某一個空氣潔凈度級別。

我國《潔凈廠房設計規(guī)范》（GBJ73—84）中對空氣潔凈度提出了四級劃分，見表5—2。

空氣潔凈度級別劃分????????????????????表5—2

等??級	每立方米（每升）空氣中≥0.5μm塵粒數(shù)	每立方米（每升）空氣中≥5μm塵粒數(shù)
100級	≤35×100（3.5）
1000級	≤35×1000（35）	≤250（0.25）
10000級	≤35×10000（350）	≤2500（2.5）
100000級	≤35×100000（3500）	≤25000（25）

美國聯(lián)邦標準FS209E的潔凈度等級劃分見表5—3。

美國聯(lián)邦標準FS209E的潔凈度等級劃分????????????????表5—3

級別名稱		粒徑（μm）
		0.1	0.2	0.3		0.5	5
		單??位??體??積??粒??子??數(shù)
SI	英制	(m3)????(ft3)	(m3)????(ft3)		(m3)????(ft3)	(m3)???????(ft3)		(m3)???(ft3)
M1 M1.5 M2 M2.5 M3 M3.5 M4 M4.5 M5 M5.5 M6 M6.5 M7	1 10 100 1000 10000 100000 100000	350??????9.91 1240?????35.0 3500?????99.1 12400?????350 35000?????991 —????????——????????——????????——????????——????????——????????——????????——?????????—	75.7?????2.14 265???????7.5 757??????21.4 2650?????75.0 7570?????214 26500????750 75700???2140 —???????——???????——???????——???????——???????——???????—		30.9????0.875 106??????3.0 309??????8.75 1060?????30.0 3090?????87.5 10600????300 30900????875 —???????——???????——???????——???????——???????——???????—	10??????????0.283 35.3??????????1.0 100??????????2.83 353??????????10.0 1000?????????28.3 3530??????????100 10000?????????283 35300???????1000 100000??????2830 353000??????10000 1000000?????28300 3530000????100000 10000000???283000		—???????——???????——???????——???????— —???????——???????——???????— 247??????7.0 618?????17.5 2470????70.0 6180?????175 24700????700 61800???1750

二、氣流速度

在潔凈室內，一方面是送入潔凈空氣對室內污染空氣進行稀釋，另一方面是加速排出室內濃度高的污染空氣，所以潔凈室內空氣的流速既要有一定的速度，才能防止其他因素（如熱流）的擾亂，但又不能太大，流速太大將使室內積塵飛揚，造成新的污染。

氣流速度有以速度限制的，也有以換氣次數(shù)限制的：

亂流潔凈室：吹過水平面的氣流速度＜0.2 m/s

層流潔凈室：垂直平行流潔凈室≥0.25m/s

水平平行流潔凈室≥0.35m/s

當按潔凈級別劃分時，換氣次數(shù)為：

100級???????≥360次/h

1000級??????≥50次/h

10000級?????≥25次/h

100000級????≥15次/h

三、壓力

對于大部分潔凈室，為了防止外界污染侵入，需保持室內壓力（靜壓）高于外部的壓力（靜壓），壓力差的維持一般應符合以下原則：

1.潔凈空間的壓力要高于非潔凈空間的壓力。

2.潔凈度級別高的空間的壓力要高于相鄰的潔凈度級別低的空間的壓力。

3.相通潔凈室之間的門要開向潔凈度級別高的房間。

《潔凈廠房設計規(guī)范》規(guī)定：

不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的靜壓差，應不小于4.9Pa。

潔凈區(qū)與室外的靜壓差，應不小于9.8 Pa。

潔凈室維持不同的正壓值所需的正壓風量，宜按下式計算：

Q=a?Σ(q l)??????????m³/h

a——根據(jù)維護結構的氣密性確定的安全系數(shù)，一般取a=1.1~1.2

q——潔凈室為某一正壓值時，其維護結構單位長度縫隙的漏風量，m³/h?m。

l——維護結構的縫隙長度，m。

維護結構單位長度縫隙的漏風量q（m³/h?m）???????表5—4

壓差（Pa）	門窗形式
	非密閉門	密閉門	單層固定密閉木窗	單層固定密閉鋼窗	單層開啟式密閉鋼窗	傳遞窗	壁板
	漏風量（m3/h?m）
4.9	17	4	1.0	0.7	3.5	2.0	0.3
9.8	24	6	1.5	1.0	4.5	3.0	0.6
14.7	30	8	2.0	1.3	6.0	4.0	0.8
19.6	36	9	2.5	1.5	7.0	5.0	1.0
24.5	40	10	2.8	1.7	8.0	5.5	1.2
29.4	44	11	3.0	1.9	8.5	6.0	1.4
34.3	48	12	3.5	2.1	9.0	7.0	1.5
39.2	52	13	3.8	2.3	10.0	7.5	1.7
44.1	55	15	4.0	2.5	10.5	8.0	1.9
49.0	60	16	4.4	2.6	11.5	9.0	2.0

對于生物學潔凈室，為了防止危險的微生物從操作或研究對象散發(fā)到控制空間以外而造成污染，需保持內部的壓力低于外部的壓力。一般根據(jù)生物學危險級別來確定負壓的程度。

四、溫、濕度

潔凈空間的溫、濕度主要是根據(jù)工藝要求來確定的。在滿足工藝要求的條件下，應考慮人的舒適感。

溫度對生產(chǎn)工藝的影響，主要是從產(chǎn)品精度和合格率來考慮的。另一方面也從污染角度考慮。因為溫度升高后，會引起人出汗，汗水會對產(chǎn)品產(chǎn)生污染。

濕度過高產(chǎn)生的問題也很多，如相對濕度超過55%以后，冷卻水管壁面上會結露。如果發(fā)生在精密裝置或電路中，就會引起各種事故。相對濕度在50%時易生銹。

此外，濕度太高會使物體表面的灰塵難以清除。但是相對濕度低于30%時，又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于物體表面，在半導體生產(chǎn)車間，靜電會使半導體器件發(fā)生擊穿。所以，在潔凈室內應對溫、濕度加以控制。

人體舒適感一般與下列因素有關：空氣溫濕度，吹過人體的空氣速度、所在空間內各種表面溫度、人的活動強度、生活習慣、衣著情況、年齡、性別等。

上述幾種不同因素組合，可以給人以相同的冷熱感覺即舒適感。相同的舒適感用等效溫度來表示。

所謂等效溫度，是對應于相對濕度φ=50%，空氣流速v=0.15m/s時的空氣溫度，此時的空氣溫度有許多個。這許多個溫度的集合叫等效溫度。

具有相同等效溫度的狀態(tài)點所對應的干球溫度和相對濕度是不同的，但是給人的冷熱感覺和等效溫度時是一樣的。在潔凈室中由于工作人員都穿工作服工作，而潔凈工作服一般情況下和普通衣服有所不同，所以在潔凈室中感到較舒適的溫濕度比一般環(huán)境溫濕度要低，在《潔凈廠房設計規(guī)范》中規(guī)定：生產(chǎn)工藝無溫、濕度要求時，潔凈室溫度為20~26℃，濕度為70%。

五、空氣新鮮度

前已敘述，空氣潔凈度是指空氣含有的灰塵微粒濃度的高低而言。并且和具體的級別相聯(lián)系。實際上這樣的潔凈只是物理學上的意義，是廣義上的潔凈度。而從化學和生理學角度看，應用保證潔凈空間內氧氣的數(shù)量和質量以及負氧離子量。

1.有害氣體

在潔凈室中除了含有CO₂外，還有因生產(chǎn)工藝的不同含有其他各種有害氣體，因此必須使這些有害氣體含量控制在一定范圍內。

2.臭味

空氣中的氣味主要是針對臭味而言的，沒有物理量的評價方法。一般用感覺性等級來評價臭味強度。

3.空氣離子

空氣離子一般分為小離子、中離子、大離子三類。

①.空氣離子的生物作用

空氣離子對人體有一定的的生物作用，一般表現(xiàn)在可以降低血壓、抑制哮喘、對神經(jīng)系統(tǒng)有鎮(zhèn)靜作用、并能使使恢復疲勞。

②.空氣離子對室內氣候的作用

1）使充電表面中性化。

2）使微粒加速沉降。

在空氣潔凈系統(tǒng)中，除用換氣次數(shù)來保證空氣的新鮮度外，《潔凈廠房設計規(guī)范》規(guī)定取下列風量的最大值：

?亂流潔凈室總送風量10%~30%，

層流潔凈室總送風量2~4%

?補償室內排風和保持室內正壓值所需的新鮮空氣量。

?保證室內每人每小時的新鮮空氣量不小于40m³。

六、噪聲

潔凈室噪聲標準一般均嚴于健康的標準，目的在于保障操作正常進行，滿足必要的談話聯(lián)系及安全舒適的工作環(huán)境。衡量潔凈室噪聲的主要指標是：

1.煩惱效應

由于噪聲，使人感到不安寧而產(chǎn)生煩惱情緒，一般分為極安靜、很安靜、較安靜、稍嫌吵鬧、比較吵鬧和極吵鬧7個煩惱等級。

凡反應水平屬于很吵鬧和極吵鬧者，即為高煩惱。

2.對工作效率的影響

主要看三方面的反應水平：

集中精神、動作準確性、工作速度。

3.對綜合通訊的干擾

主要分為：清楚或滿意、稍困難、困難、不可能。

在《潔凈廠房設計規(guī)范》中，對噪聲做了如下規(guī)定：動態(tài)測試時，不超過70dB(A)，最高不超過75dB(A)，空態(tài)測試時，亂流潔凈室不超過60dB(A)，層流潔凈室不超過65dB(A)。

七、照度和眩光

1.照度??由于潔凈室內的工作內容大多有精細的要求，而且又都是密閉性房屋。所以對照明有很高的要求。

照明方式：一般照明、局部照明、混合照明（混合照明為一般照明和局部照明合成的照明）。

2.眩光

照度是關于照明量的指標，而照明質量的指標則采用眩光這一概念。如果照明的明亮度得到滿足，但若由于眩目而無法工作，則這種照明效果是不好的。

八、靜電

潔凈室中由于靜電引起的事故屢有發(fā)生，因此潔凈室的防靜電能力如何已成為評價其質量的一個不可忽視的方面。

第六章 潔凈空調系統(tǒng)

6-1潔凈空調的基本概念

一、潔凈空調的基本概念

潔凈空調是空調工程中的一種，它不僅對室內空氣的溫度、濕度、風速有一定的要求，而且對空氣中的含塵粒數(shù)、細菌濃度等都有較高的要求，為此相應的技術稱為空氣潔凈技術。對空氣溫度、濕度、潔凈度、壓力、噪聲等參數(shù)根據(jù)需要都進行控制的密閉性較好的空間稱為潔凈室。

二、潔凈空調與一般空調的區(qū)別

1、主要參數(shù)控制

一般空調側重溫度、濕度、空氣新鮮度的控制，而潔凈空調除此之外還要求控制室內空氣的含塵量、風速、換氣次數(shù)等。

2、空氣過濾措施

一般空調只有粗效過濾、一級過濾，要求較高的有粗效、中效二級過濾，而潔凈空調要求有粗、中、高效三級過濾，在有些潔凈室中，還設有濾毒吸附過濾。

3、室內壓力要求

一般空調對室內空氣無特殊要求，而潔凈空調為避免外界污染空氣的滲入或不同生產(chǎn)車間不同物質的相互影響，對不同潔凈區(qū)的正壓值均有不同的要求，在負壓潔凈室內尚有負壓值的控制要求。

4、潔凈空調系統(tǒng)材料和設備的選擇要求?

潔凈空調系統(tǒng)材料和設備的選擇、加工工藝、加工安裝環(huán)境、設備部件儲存環(huán)境，為避免被外界污染，均有特殊的要求，為也是一般空調系統(tǒng)所沒有的。

5、對系統(tǒng)氣密性的要求

一般空調系統(tǒng)對系統(tǒng)氣密性、滲氣量雖有要求，但潔凈空調系統(tǒng)的要求更高，其檢測手段、各工序的標準均有嚴格措施及測試要求。

6、對建筑和其它專業(yè)的要求

一般空調房間對建筑布局、熱工等方面有要求，但對選材及氣密性要求不是很注重，而潔凈空調對建筑質量的評價，除一般建筑的外觀等要求外，還對防塵、防起塵、防滲漏有嚴格要求。

6-2?潔凈空調系統(tǒng)的形式

為了使?jié)崈羰覂缺３炙枰臏囟?、濕度、風速、壓力和潔凈度等參數(shù)，最常用的方法是向室內不斷送入一定量經(jīng)過處理的空氣，以消除潔凈室內外各種熱濕干擾及塵埃污染。為獲得送入潔凈室具有一定狀態(tài)的空氣，就需要一整套設備對空氣進行處理，并不斷送入室內，又不斷從室內排出一部分來，這一整套設備就構成了潔凈空調系統(tǒng)。

一、潔凈空調系統(tǒng)的基本構成

潔凈空調系統(tǒng)所用的設備按作用大致分為三類：

1、加熱或冷卻、加濕或去濕以及凈化設備；

2、將處理后的空氣送入各潔凈室并使之循環(huán)的空氣輸送設備及其管路；

3、向系統(tǒng)提供熱量、冷量的熱、冷源及其管路系統(tǒng)。

二、潔凈空調系統(tǒng)的分類

潔凈空調系統(tǒng)一般分為三大類：

1、集中式潔凈空調系統(tǒng)

在系統(tǒng)內單個或多個潔凈室所需的凈化空調設備都集中在機房內，用送風管道將潔凈空氣配給各個潔凈室。

2、分散式潔凈空調系統(tǒng)

在系統(tǒng)內各個潔凈室分別單獨設置凈化設備或凈化空調設備。

3、半集中式潔凈空調系統(tǒng)

在這種系統(tǒng)中，既有集中的凈化空調機房，又有分散在各潔凈室內的空氣處理設備。是一種集中處理和局部處理相結合的形式。

人們一般按系統(tǒng)內各潔凈室的潔凈度來命名系統(tǒng)，如稱之為100級凈化空調系統(tǒng)，1000級凈化空調系統(tǒng)等。

有時也按系統(tǒng)的末級過濾器的性質來區(qū)分，分為高效空氣凈化系統(tǒng)，亞高效空氣凈化系統(tǒng)和中效空氣凈化系統(tǒng)。

6-3?集中式潔凈空調系統(tǒng)

一、集中式潔凈空調系統(tǒng)的特點：

1、在機房內對空氣集中處理，進而送進各個潔凈室。

2、由于設備集中于機房，對噪聲和振動較容易處理。

3、一個系統(tǒng)控制多個潔凈室，要求各潔凈室同時使用系數(shù)高。

4、集中處理后的潔凈空氣送入各潔凈室，以不同的換氣次數(shù)和氣流形式來實現(xiàn)各潔凈室內不同的潔凈度。

二、集中式潔凈空調系統(tǒng)的適用情況

集中式潔凈空調系統(tǒng)適用于工藝生產(chǎn)連續(xù)、潔凈室面積較大、位置集中，噪聲和振動控制要求嚴格的潔凈廠房。

三、集中式潔凈空氣系統(tǒng)的形式

1、直流式

系統(tǒng)所處理的空氣全部來自室外，處理后送入室內，然后又全部排出室外。

該系統(tǒng)方式冷、熱量消耗最大，工程投資和運行費用較高，當潔凈室內散發(fā)大量的有害氣體，而局部排風不能解決時，采用該方式。

2.封閉式

該系統(tǒng)所處理的空氣全部來自空調房間本身，循環(huán)往復。

當潔凈室內無人長期逗留，僅僅為存放或為保證精密儀器正常運行，或一些無需從外界獲得新鮮空氣的特殊場合，可以采用封閉式系統(tǒng)。

封閉式系統(tǒng)沒有室外新風，系統(tǒng)消耗冷、熱量最少，但衛(wèi)生條件最差。

3.混合式

該系統(tǒng)不僅吸取一部分室外新風，而且還利用一部分回風，根據(jù)回風形式有一次回風和二次回風系統(tǒng)。

這種系統(tǒng)既能滿足衛(wèi)生要求，又經(jīng)濟合理，應用最為廣泛。

6-4??分散式潔凈空調系統(tǒng)

對于一些生產(chǎn)工藝單一，潔凈室分散，不能或不宜合為一個系統(tǒng)，或各個潔凈室無法布置輸送系統(tǒng)和機房等場合，應采用分散式潔凈空調系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中把機房、輸送系統(tǒng)和潔凈室結合在一起，自成系統(tǒng)。

在分散式潔凈空調系統(tǒng)中，在各個潔凈室或鄰室內就地安裝凈化和空調設備或凈化空調設備。

凈化空調設備可以是一個定型機組產(chǎn)品，它具有凈化功能，但處理的風量較少，往往不能滿足較高潔凈度的潔凈室所需風量，系統(tǒng)處理過程往往是一次回風系統(tǒng)。

6-5??半集中式潔凈空調系統(tǒng)

集中式潔凈空調系統(tǒng)，所控制的潔凈室較多，它所要處理和輸送的風量較大，但這些輸送風量中大部分是室內回風，系統(tǒng)工作時，為了滿足控制噪聲要求，送、回風管要采用低流速輸送空氣，因此使得風管的截面積很大，再者機房內空氣處理設備龐大，整個空調系統(tǒng)占用了較大的建筑面積和建筑空間。

半集中式潔凈空調系統(tǒng)，是一種把空氣集中處理和局部處理結合的系統(tǒng)形式，它既有象分散式系統(tǒng)那樣，各潔凈室能就地回風而避免往返輸送，又有象集中式系統(tǒng)那樣按需要供給各潔凈室經(jīng)空調處理到一定狀態(tài)的新風，有利于潔凈空氣參數(shù)的控制。

另一方面，隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，人們對潔凈室要求也不同了。人們希望在一個潔凈室內實現(xiàn)不同潔凈度分區(qū)控制。因此，出現(xiàn)了半集中式潔凈空調系統(tǒng)，如：隧道式或管道式潔凈空調系統(tǒng)。

一、具有熱、濕處理能力的末端裝置的半集中式潔凈空調系統(tǒng)

當潔凈室為下列情況時，可考慮采用具有熱、濕處理能力的末端裝置的半集中式潔凈空調系統(tǒng)：

1.當系統(tǒng)的潔凈室內熱、濕負荷較大；

2.各潔凈室間負荷差異較大；

3.或各潔凈室使用時間不一；

4、或各潔凈室間避免互相污染。

由于室內機組具有熱、濕處理能力，室內溫、濕度可根據(jù)要求調節(jié)機組（即末端裝置）。例如，在醫(yī)院中使用該系統(tǒng)，可以避免各手術室之間的交叉感染，滿足各自不同的無菌要求。手術室內的溫、濕度，視手術性質、醫(yī)生要求和病人感覺自行調節(jié)末端裝置，但是這樣的空調系統(tǒng)控制精度不高，而且溫度場、濕度場以及濃度場均勻性也較差。

對于較大型的末端裝置，也可將一次風直接送入風機盤管內，它與回風混合后經(jīng)盤管進入室內。由于室內只有一個送風口，避免了一次風對末端裝置局部平行流區(qū)域的干擾。

二、單純凈化作用的末端裝置

具有單純凈化作用的末端裝置系統(tǒng)，在半集中潔凈空調系統(tǒng)中應用最多。大多數(shù)改建工程都采用這種形式。當對原有普通空調系統(tǒng)進行凈化改造時，在原空調系統(tǒng)內增設過濾設備，如可在送風管的適當位置增設過濾箱、在各室送風口增設過濾器，或更換原系統(tǒng)過濾器等。這樣就形成了單純凈化作用的末端裝置系統(tǒng)。

末端裝置在室內起自循環(huán)、自凈化作用，對室內潔凈度是一種輔助手段。當調節(jié)末端裝置的風量或改變開啟末端裝置臺數(shù)時，可使室內實現(xiàn)不同的潔凈度。

第七章??潔凈室的氣流組織

7-1?潔凈室的分類

潔凈室的主要功能是：

1.防止灰塵產(chǎn)生；

2.阻止灰塵進入；

3.把已有灰塵一次有效地排出去。

潔凈室的氣流組織就是要對上述三項功能予以保證。

從氣流組織上看，潔凈室的氣流組織可分為三大類：

一、亂流潔凈室

包括：

過濾器（或過濾器機組）頂送；帶擴散風口過濾器頂送；局部孔板頂送；局部阻尼層頂送；雙層壁回風頂送；風口側送；風口斜送；散流器頂送；擴散誘導風口頂送。

二、層流（平行流）潔凈室

 

地面滿布格； 柵（孔板）回風式； 兩側下回風式； 周邊壓出式； 2.垂直層流 兩側雙層壁回風式； 頂棚滿布過濾器送風式； 全孔板送風式； 頂棚滿布阻尼層送風式。直回式；

 

隧道式；

一側回式；

雙側回式；

1.水平層流????雙層壁雙側回式；

上回式；

對送中間回式；

一字形串聯(lián)式；

往復式串聯(lián)。

三、局部層流潔凈室

1.局部層流（垂直式，水平式）?2.亂流加潔凈工作臺式?3.亂流加局部層流式?4.工作臺隧道式

5.隧道潔凈室式??6.潔凈管道式

7-2?亂流式氣流組織

一、亂流式氣流組織特點

1.亂流式氣流組織是依靠氣流的混合稀釋作用，把室內塵粒逐漸排出去，直至達到平衡。

2.由于氣流為亂流，室內發(fā)生的塵粒可向任一點擴散，所以濃度分布能較快均勻，同時換氣次數(shù)增大到一個界限時，室內含塵濃度不會再有明顯下降，而能達到的空氣潔凈度級別有一個界限，大約在1000級以下。當發(fā)塵量很少時，也可能達到更高級別，但較難維持。

二、設計要點

1、保持正壓

①加壓空氣量

潔凈室內加壓空氣量主要決定于滲漏風量，若以換氣次數(shù)表示加壓風量，可參考表7—1，在概算時，換氣次數(shù)取2-3次。

加 壓 所 需 換 氣 次 數(shù)???????????表7—1

室內加壓程度 （Pa）	所需換氣次數(shù)n（雙扇門） （次/h）	所需換氣次數(shù)n（單扇門） （次/h）
9.8(1) 14.7(1.5) 19.6(2) 29.4(3) 44.1(4.5)	4 5.1 6 7.5 9.5	2.6 3.3 4 4.9 6.2

注：加壓欄中（??）內數(shù)字單位為?mmH₂O

②加壓控制

加壓程度要考慮圍護結構強度，開門是否方便等因素，一般控制和鄰室壓差在5-20Pa(0.5-2 mmH₂O)范圍內。

2、局部發(fā)塵的控制

由于亂流潔凈室內氣流是亂流，塵?？梢詳U散到室內任何地點。如果局部地點發(fā)塵，對發(fā)塵點不加以控制，就會影響全室。即使增加換氣次數(shù)，效果也不會很明顯，因此最好的辦法是從局部氣流組織的處理上著眼，即對局部發(fā)塵設備加以圍擋和局部排風。

如果是產(chǎn)生有毒有害氣體的場合，除控制氣流組織外，還應對排風進行處理，達到環(huán)保要求后再排出室外。

7-3??層流（平行流）氣流組織

一、層流氣流組織特點

層流氣流是主方向氣流，幾乎沒有橫向之間的摻混和擾動，就整個潔凈室而言，層流氣流成為一個“活塞”，可以迅速排除室內的污染空氣。由于是層流，所以，污染從發(fā)塵到排出，也大體是順著氣流方向進行的，較少被稀釋，一旦有污染發(fā)生，在其下風側的污染可能性就比亂流氣流大得多。

二、設計時應注意的問題

1.防止過濾器漏塵

如果過濾器有漏塵發(fā)生，就使層流氣流組織的優(yōu)點打了折扣，所以應力求避免漏塵，對過濾器邊框應采取防漏塵措施，潔凈室級別越高越要注意。

2.確保室內送風氣流的均勻

①提高室內送風過濾器的滿布率???②提高送風速度的均勻程度

造成送風速度不均勻的原因有：過濾器阻力不均勻；靜壓箱內壓力不均勻；向靜壓箱送風的管道內風速太大。

由于以上原因，造成送風速度和阻力的不均勻，相應區(qū)域內的風量就不同，風速也不同，從而破壞了氣流的平行性，而且還會發(fā)生誘導現(xiàn)象。

為克服上述送風速度不均勻現(xiàn)象可采取以下措施：

a、嚴格選用高效過濾器，使每臺阻力相差在±10Pa之內；

b、過濾器下方設阻尼層，甚至設阻力不均勻的阻尼層；

c、加大靜壓箱高度，一般希望大于800mm；

d、改集中風管給靜壓箱送風為分散風管進風或兩側進風。

③提高回風速度的均勻程度

造成回風速度不均勻的原因有:

a、地面回風溝出口風速太大；??b、回風隔柵阻力太??；???c、集中回風；

3.消除誘導現(xiàn)象

誘導現(xiàn)象是指和層流流動方向不同的氣流，把室內發(fā)生的塵?；蚋浇廴緟^(qū)的塵埃引導到上風側的現(xiàn)象，從而有可能由層流氣流將這些塵埃帶到下風側，附著于操作區(qū)表面。

產(chǎn)生誘導的原因及消除辦法

①過濾器與墻壁之間的盲區(qū),是產(chǎn)生誘導的一個原因，為了避免誘導現(xiàn)象，這一盲區(qū)寬度應控制在100mm左右。

②在層流和亂流潔凈室之間的隔墻和頂棚未完全封死而留有間隙和通道，則因層流潔凈室風速大，可發(fā)生從亂流潔凈室向層流潔凈室的誘導。

③在亂流潔凈室部分和層流潔凈室部分無間隔時，如潔凈隧道，在界面附近產(chǎn)生誘導，使該處氣流紊亂，含塵濃度上升。????④相應的消除誘導的辦法是設圍擋壁，加緩沖層和空氣幕。

第八章 潔凈室的設計

第一節(jié) 潔凈室設計方案的基本原則

一、潔凈室的設計原則

1.??????潔凈室設計必須執(zhí)行國家、地區(qū)、部門和行業(yè)有關現(xiàn)行的標準、規(guī)范和規(guī)定。

2.??????設計應根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，因地制宜，區(qū)別對待。

3.??????土建、采暖、通風、空調、凈化、給排水、動力、照明所有各專業(yè)必須共同協(xié)作，相互配合。

4.??????設計時應考慮到生產(chǎn)發(fā)展，工藝變更引起潔凈室改造的可能性和方便性。

5.??????設計必須盡量壓縮和減少非生產(chǎn)面積及輔助生產(chǎn)面積，以降低投資。

6.??????根據(jù)工藝要求，實事求是地確定潔凈室的潔凈度級別。

二、綜合要求

1、廠址選擇

在條件可能的情況下，盡量選在周圍環(huán)境較清潔和綠化較好的地區(qū)，并盡量遠離鐵路、公路、機場（尤其是防振要求較高的潔凈室）。不要選在多風沙的地區(qū)和有灰塵、煙氣、腐蝕性氣體污染的地區(qū)。若條件不允許，必須位于工業(yè)污染或其它人為灰塵較嚴重的地區(qū)時，要選在其全年主導風向的上風側。

無論是新建或改建的車間周圍，都要進行綠化。廠區(qū)路面盡量選用堅固、起塵少的材料。

2、工藝布置

在不影響生產(chǎn)的情況下，為了減少交叉污染和便于系統(tǒng)布置。盡量將潔凈度要求相同的潔凈室安排在一起。潔凈室內只布置必要的工藝設備。容易產(chǎn)生灰塵和有害氣體的工藝設備盡量布置在潔凈室的外部，工藝用的易燃、易爆的空氣容器不要設在潔凈室內。

在同一潔凈室內，盡量將潔凈度要求高的工序布置在潔凈氣流首先到達的區(qū)域，容易產(chǎn)生污染的工序布置在靠近回、排風口的位置。

3、建筑要求

潔凈室的位置要盡量設在人流少的地方，人流方向要由低潔凈度的潔凈室到高潔凈度的潔凈室，隨著潔凈度的提高，人流密度逐漸減少。若工藝無特殊要求，潔凈車間一般采用有密閉窗的廠房，其凈高盡量降低，一般為2.5m左右為了布置容易產(chǎn)塵的工藝設備，凈化空調系統(tǒng)，水氣管線，緩沖室外空氣溫、濕度和灰塵對空氣的影響，潔凈度高的潔凈室要沿外墻設技術走廊。中等潔凈度級別可根據(jù)具體情況確定，技術走廊可兼作參觀走廊。

潔凈室的構造盡可能密閉，室內的平面圖形盡量簡單室內平面及構配件要盡量減少凹凸面縫隙。門窗及穿過潔凈室管線的接縫處均要求嚴密，所有縫隙可用硅橡膠和聚氨脂嵌縫膠密封。

潔凈室的構造要有利于生產(chǎn)工藝或實驗過程的變更，其建筑隔墻盡可能采用輕型結構。

潔凈室的建筑材料通常采用質地堅硬、耐磨、不起塵的材料。而且要求表面光滑、容易擦拭和清洗，并具有在溫濕度變化及振動等作用下形變小的物理化學穩(wěn)定性。對地面材料還要具有防腐蝕性能。

潔凈車間的密閉性高于一般空調車間，人員流動路線復雜。因此防火問題應予以高度重視。同時，根據(jù)潔凈空間得面積大小和工藝性質，開設一個或幾個安全出入口，便于事故情況下使用。

4、其它要求??潔凈室內使用得各種氣體，如氮氣、氧氣、氫氣、壓縮空氣等氣體，其含塵濃度高于室內含塵濃度時要裝置氣體過濾器。

潔凈室內各種管道一般均為暗裝，并要考慮檢修方便，照明燈具得設計選用要注意防止積塵，不易積塵和易于擦拭的燈具可以明裝，當燈具暗裝時，要注意密封，電器插座，接線盒等暗裝。

潔凈室內根據(jù)具體情況設置事故照明、安裝電話、緊急電鈴等設施，一旦發(fā)生事故，可以發(fā)出信號。

5、潔凈室級別

在確定改建、擴建和新建的潔凈室工程方案時，在滿足生產(chǎn)要求的前提下，能夠采用低潔凈度級別的就不要采用高潔凈度級別。在同一潔凈室內的不同區(qū)域，能夠采用不同潔凈度級別的就不要籠統(tǒng)地采用同一高潔凈度級別。

三、系統(tǒng)方案的確定

1、凈化系統(tǒng)的劃分，凡屬下列情況之一者，一般分開設置凈化系統(tǒng)。

（1）平行流潔凈室與亂流潔凈室。????（2）高效空氣凈化系統(tǒng)和中效空氣凈化系統(tǒng)。

（3）運行班次和使用時間不同的潔凈室。

2、系統(tǒng)設計時，應考慮以下幾點：

（1）潔凈室面積、凈高、位置和消聲、減振等要求，經(jīng)綜合技術經(jīng)濟比較后，確定系統(tǒng)形式。一般情況下，與面積較大、凈高較高、位置集中和消聲減振要求嚴格的潔凈室采用集中式系統(tǒng)，反之，可采用分布式系統(tǒng)。

（2）當工藝無特殊要求時，在保證新鮮空氣量和潔凈室正壓條件下，凈化系統(tǒng)要盡量利用回風。

（3）當潔凈室使用劇毒溶液或易燃、易爆物品時，要根據(jù)具體情況采取事故排風措施或防火措施（如設風道防火閥）

（4）凈化系統(tǒng)設置消聲器時，要注意消聲器的產(chǎn)塵和積塵。盡量選用氣流暢通、阻力小的管式火片式消聲器。????消聲器的位置一般設在中效過濾器之前的送風總管和回風總管上。

3、潔凈室內產(chǎn)生粉塵和有害氣體的工藝設備，應設局部排風裝置，排風口的操作面積應盡量小，以減少排風量。

排風系統(tǒng)設計時要注意以下幾點：

（1）兩個凈化系統(tǒng)的局部排風點，一般不能共享一個局部排風系統(tǒng)。

（2）當局部排風系統(tǒng)停止運行時，為防止空氣倒灌，可在風機吸入段設置中效過濾器或止回閥。

（3）要注意消聲問題，若設置消聲器，要設在排風系統(tǒng)的吸入段上。

（4）盡量減少排風量。

（5）有害氣體濃度高于國家有關規(guī)定的，排放時要處理。

4、設置值班風機??一般情況下，潔凈室可不設值班風機，當工藝要在非生產(chǎn)時間潔凈室仍要維持一定的潔凈度時，可設值班風機，其送風量按維持潔凈室正壓所需的風量考慮。

5、輔助房間一般都采取一定的凈化設施。實際工程中多數(shù)采用經(jīng)粗效過濾器、溫、濕度處理和中效過濾器的送回風方式，或利用潔凈室的回風。輔助房間內的潔凈度一般不高于潔凈區(qū)內最低潔凈度級別的潔凈室、衛(wèi)生間、洗手間內一般要設排風裝置。

二、??人、物凈化方案

1.?潔凈室內設置人身凈化、物料凈化用室。

l?人身凈化用室的入口處，應設凈鞋器。

l?存外衣和潔凈工作室應分別設置。

l?進入潔凈室的設備和其它物品，均要進行吸塵和擦拭。

l?盥洗室應設吸手和烘干設備。

l?潔凈區(qū)不得設廁所。

l?空氣吹淋室應設在潔凈區(qū)人員入口處，并與潔凈工作服室相鄰，當為100級垂直層流潔凈室時，可改設氣閘室，不必吹淋。

當工藝操作在潔凈工作臺（箱）內進行時，可以不設空氣吹淋室。

2.?一般潔凈室人身凈化程序（見圖1）

潔凈度級別高時為兩次換鞋兩次更衣方案.

潔凈度級別低時為兩次換鞋一次更衣方案或一次換鞋更衣方案。

3.?物品凈化與消毒

潔凈室的設備和物料出入口，應根據(jù)設備和物料的性質、形狀等特征設置物料凈化用室及其設施，物料用室的布置，應防止凈化后物料在傳遞過程中的被污染。對進入無菌室內的物品，均應進行消毒滅菌。

第二節(jié) 潔凈室計算

一、送風量計算

潔凈室的送風量，應取下列三項中的最大值：

1、為保證空氣潔凈度等級的送風量。

2、根據(jù)熱、濕負荷計算確定的送風量.

3、向潔凈室內供給的新鮮空氣量

為保證空氣潔凈度等級的送風量，按下表中有關數(shù)據(jù)進行計算：

氣流流型和送風量（靜態(tài)）

注：①換氣次數(shù)適用于層高小于4.0m的潔凈室

②室內人員少、熱源少時，宜采用下限值

??二、排風量計算

潔凈室內產(chǎn)生有害物的工藝操作，通常在通風柜內進行，其排風量L（m³/n）按下式計算：

L=3600v（A×B）

A×B——操作孔（工作口）的有效m²

v——操作孔（工作口）的斷面風速m/s

v按以下數(shù)值?。簾o毒有害氣體0.3～0.5m/s

有毒有害氣體0.7～1.0m/s

劇毒有害氣體1.2～1.5m/s

三、新風量計算

空氣凈化系統(tǒng)的新風量在滿足衛(wèi)生要求的條件下，還用以維持正壓，局部排風以及補充系統(tǒng)漏風。

從衛(wèi)生角度考慮，主要用以稀釋空氣中的有害氣體和氣味。平衡以后的稀釋空氣量為：

Q=

式中：L——室內發(fā)生的有害氣體量（米³/時）

c——大氣中該有害氣體濃度（升/米³）

c_o——控*的該有害氣體濃度（升/米³）

對于經(jīng)常而又較多地產(chǎn)生有害氣體地潔凈室，應根據(jù)國家有關衛(wèi)生標準，確定上述各量。對于一般潔凈室，則主要以CO₂為準。

《潔凈廠房設計規(guī)定》：

潔凈室內應保證一定的新鮮空氣量，其數(shù)值取下列風量中的最大值：

1、補償室內排風和保持室內正壓值所需新鮮空氣量之和；

2、保證潔凈室內每人每小時的新鮮空氣量不小于40m3。

（3、亂流潔凈室為總送風量的10%～30%

層流潔凈室為總送風量的2～4%）（該條僅供參考，新規(guī)范中未列出）

四、潔凈室正壓計算

1.?縫隙法：

潔凈室維持不同正壓值所需風量Q（m³/h），按下式計算：

Q=a?Σ（q?L）

a——根據(jù)圍護結構氣密性確定的安全系數(shù)，取1.1～1.2

q——當潔凈室為某一正壓值時，其維護結構單位長度縫隙的漏風量m³/h?，m（見表5—4）

L——圍護結構的縫隙長度m。

2.??換氣次數(shù)法

設計時正壓風量可根據(jù)正壓值和房間換氣次數(shù)確定（見下表）

潔凈室正壓值與房間換氣次數(shù)的關系????表8—1

五、室內計算參數(shù)的確定

1、潔凈室內的計算溫、濕度應符合下列規(guī)定：

l??????????滿足工藝使用要求。

l??????????當生產(chǎn)工藝無溫、濕度要求時，潔凈室溫度為20～26℃（冬季取下限，夏季取上限）濕度小于70%

l??????????人員凈化用室和生活用室溫度為16～28℃。（冬季取下限，夏季取上限）

2、大氣塵濃度

l??????????對于高效空氣凈化系數(shù)，為了在任何室外條件下，（除去極嚴重污染的特殊情況）都能保證潔凈室的安全，設計大氣塵濃度取。

l??????????對于中效空氣凈化系統(tǒng)，由于潔凈室含塵濃度受大氣塵濃度影響很大，按M=10⁶粒/升設計，是很不經(jīng)濟的，所以可按分區(qū)方法取不同值：

工業(yè)城市（污染地區(qū)）3×10⁵粒/升（0.3～1mg/m³）

工業(yè)城市郊區(qū)（中間地區(qū)）2×10⁵粒/升（0.1～0.3mg/m³）

非工業(yè)區(qū)或農(nóng)村（清潔地區(qū)）1×10⁵粒/升（0.1mg/m³）

3、室內單位容積發(fā)塵量

l??????????人靜止（或基本靜止）時：

G_m=0.4×10⁵(+)

式中：0.4×10⁵——人體單位容積發(fā)塵量，粒/m³?分

P——室內人數(shù)

F——室面積

β——相當于1個人靜止發(fā)塵量時的建筑平米數(shù)，一般β=8

l??????????人動作時：

一般認為，一個人在室內活動時的發(fā)塵量為其靜止時的5倍（平均值），則：

G_n=2×10⁵(+)

式中：β=40

六、潔凈度的計算

1、均勻分布理論法

設亂流潔凈室如右圖所示，圖中：

N_t： 某時間t（min）的室內含塵濃度，粒/L（回風含塵濃度）

N：室內穩(wěn)定含塵濃度，粒/L

N_o：室內原始含塵濃度，即t=0時的含塵濃度，粒/L

V：潔凈室容積，m³

n：換氣次數(shù)。次/n

G：室內單位容積發(fā)塵量。粒/m³?min

M：大氣含塵濃度。粒/L

S：回風量對于全風量之比。

η₁：初級過濾器效率。

η₂：中間過濾器效率。

η₃：末級過濾器效率。

新風道路上過濾器的總效率為η_n

η_n=1-（1-η₁）（1-η₂）（1-η₃）

回風道路上過濾器的總效率為η_r

η_r=1-（1-η₂）（1-η₃）

當t時，穩(wěn)定的含塵濃度N為；

N=

2、不均勻分布理論法

 

由于N_t比M小得多，所以

N_s≈M（1-S）（1-η_n）

式中：

G：單位容積發(fā)塵量，粒/m³，m?min

n：根據(jù)均勻分布理論計算確定的換氣次數(shù)1/h（次/h）

β：主流區(qū)發(fā)塵量與總發(fā)塵量之比

β==

G_a：主流區(qū)發(fā)塵量。粒/min

G_b：渦流區(qū)發(fā)塵量。粒/min

G_o：總發(fā)塵量（粒/min）G_o= G_a?+ G_b

φ：渦流區(qū)至主流區(qū)得引帶風量與送風量之比????φ=

Q^`：渦流區(qū)至主流區(qū)的引帶風量，L/min

Q：送風量 ，L/min

V_b：渦流區(qū)容積，L

V：潔凈室容積，L

潔凈室N_V—n通式的物理意義：

在N_V定義式中，N=Ns+?為塵粒均勻分布條件下的含塵濃度。

令不均勻系數(shù)????????ψ=（+）（φ+）

該式代入上述N_v式中????????則N_v=Ns +ψ

由Ns（送風含塵濃度）很小，所以上述式變?yōu)椋?/p>

N_v=ψ（Ns +）=ψN

由該式可以看出：按不均勻分布理論計算的含塵濃度等于按均勻分布理論計算的含塵濃度乘以不均勻系數(shù)

若β、φ、不便于確定時，ψ可由下表確定：

換氣次數(shù)n	10	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200
ψ	1.5	1.22	1.16	1.06	0.99	0.9	0.65	0.51	0.51	0.43	0.43

 

由以上分析可以認為：

N_v=ψN中的N等同于均勻分布理論計算公式

N=-

所以在計算中，只要求出N、ψ代入N_v中即可

其中N=Ns+

七、過濾器效率

對于過濾器效率，若已有選定的過濾器，可按實際給定值確定，當沒有確定值時，可按下述數(shù)值?。?/p>

粗孔泡沫塑料粗效過濾器：η₁=0.1～0.2

中細孔泡沫塑料中效過濾器：η₂=0.3～0.4

玻璃纖維中效過濾器：η₃=0.4～0.5

高效過濾器：η₄=0.99999

亞高效過濾器：η₅=0.9

八、層流潔凈室與亂流潔凈室比較

在潔凈室的設計，除工藝要求不同的潔凈室外，還可以根據(jù)兩種潔凈室的特點來選擇，二者的技術特點比較如下：

	層流潔凈室	亂流潔凈室
適用潔凈級別	≤100級	1000～100000級
換氣次數(shù)（1/h）	500～250	80～15
氣流組織	用高效過濾器滿布（滿布率為80～60%）垂直或水平層流	普通空調送回風方式
送風量（m3/h）	Lr＜＜Lj	Lr＜＜Lj
循環(huán)空氣	二次回風+凈化循環(huán)回風機	一次或二次回風方式
自凈時間	2～5 min	20～30 min
噪聲dB（A）	60～65	55～60
運行能耗kw/m2	1.2～1.8	0.1～0.2

 

第九章??空氣凈化設備及風管

第一節(jié)???空氣凈化設備

一、??空氣過濾器

一般按效率分級：（見表1）

表1

 

不同效率級別的過濾器濾速范圍如下表示 ：（見表2）

表2

名稱	濾速量級
粗效過濾器	m/s
中效過濾器	dm/s
亞高效過濾器	cm/s
高效過濾器	cm/s

 

 

1、粗效過濾器:對粗效過濾器的最大要求是容塵量大，阻力小、力求簡單便宜，所以在結構上有的十分簡化，連框子也采用紙質材料，各種粗效過濾器性能見有關資料。粗效過濾器主要用于過濾10～100μm的大顆粒灰塵。一般采用粗、中孔泡沫塑料或滌綸無紡布做濾料，通過濾料的速度一般為0.4～1.2 m/s。

2、中效過濾器:中效過濾器的要求與粗效過濾器基本相同。中效過濾器用于過濾1～10μm的灰塵。采用中、細孔泡沫塑料、玻璃纖維或其他材料作濾料。對含有強酸、強堿、丙酮、二氯甲烷和三氯乙烯等有機溶劑蒸氣的空氣，不能使用泡沫塑料。

3、亞高效過濾器:亞高效過濾器一般以達到10萬級潔凈度為主要目的，采用玻璃纖維濾紙作濾料。

4、高效過濾器:高效過濾器一般為折疊結構，采用玻璃纖維濾紙作濾料。

二、潔凈工作臺

在操作臺上的空間局部地形成無塵無菌狀態(tài)的裝置稱為潔凈工作臺。

分??類：

1、按氣流組織分：垂直平行流和水平平行流兩大類（亂流潔凈工作臺已不多見）。水平平行流潔凈工作臺的氣流條件較好，是操作小物體的理想裝置。垂直平行流潔凈工作臺適合操作大物體。

2、按排風方式分：

無排風全循環(huán)式:在生產(chǎn)工藝不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生污染的情況下，宜采用該方法。

直流式:直流式工作臺采用全新風。和全循環(huán)式相比具有相反的特點。

臺面前部排風式

全面排風式:該方式應注意調節(jié)風量，防止外氣的進入。

臺面上部分排風式

3.按臺體整體性分：

①整體式潔凈工作臺 如前述各種形式。

②防振工作臺（分離式潔凈工作臺）,有些有特殊需要的工作臺，如在臺面上進行對振動特別敏感的操作，就需把工作臺面與臺體分隔的分離式工作臺。

4.按是否配備專用或輔助性設施來分：通用工作臺;專用工作臺

三、自凈器

自凈器是一種空氣凈化器組，由風機、粗效、中效和高（亞高）效過濾器及送風口、進風口組成。有些自凈器只有粗、中效過濾器或只有其中的一種。

1.自凈器按過濾器分為兩大類：①過濾式自凈器??②靜電自凈器

2.自凈器的作用:①設置于亂流潔凈室的四角和其他渦流區(qū)以減少灰塵滯留的機會；②作為操作點的臨時凈化措施；③作為循環(huán)機組。

3.過濾式自凈器有以下幾種形式①移動柜式②窗式③懸掛式（風口式、下裝式、墻掛式）

四、過濾器風口和風口機組

把高效過濾器和風口合在一起組成一個部件，就形成了過濾器風口。若再加上風機、中（粗）效過濾器，就構成了過濾器單元——風口機組。

風口機組有以下兩種型式：

①管道型???該風口機組和管道系統(tǒng)連接，機組風機補充系統(tǒng)壓頭的不足，由于系統(tǒng)中已有粗、中效過濾器，所以在機組中只有一道末級過濾器。

②循環(huán)式:該機組直接循環(huán)室內空氣，所以需要在機組上設預過濾器。

五、潔凈棚（層流罩）

潔凈棚是形成局部垂直平行流的凈化設備，和風口機組不同的是，它可以組合拼裝。

1.從氣流組織上分：無氣幕的、有氣幕的。

2.從安裝方式上分：吊裝的、帶立柱的（有圍簾和無圍簾）

3.從用途上分：①僅作為局部凈化設備使用。②作為隧道潔凈室的組成部分使用

六、凈化單元

凈化單元是水平送風的凈化機組。和自凈器不同的是送風面大，基本上是從地面到頂棚以下全部送風。

七、裝配式潔凈室

1.從圍護結構材質分：

①??????鋼板板壁結構???②鋁型材框架結構???③塑料貼面膠合板板壁結構???④透明薄膜圍擋結構

2.從功能上分：

①有空調的潔凈室（外裝空調器和內裝空調器）??②無空調的潔凈室???③移動式潔凈室

3.從氣流組織類型上分：

①垂直平行流潔凈室（100級以上）??②水平平行流潔凈室（100級）??③亂流潔凈室（100級以下

八、凈化空調器

裝有粗、中、高效過濾器的空調機組，稱為凈化空調器?？膳c裝配式潔凈室配套使用。也可單獨使用，適合于小型潔凈室和改造工程。

九、空氣吹淋室

空氣吹淋室是人身凈化設備，它是利用高速潔凈氣流吹落進入潔凈室人員服裝表面附著的塵粒。同時，由于進出吹淋室的兩扇門是不同時開啟的，所以它也可防止空氣進入潔凈室，從而兼起氣閘作用。

1.空氣吹淋室按結構分:小室式和通道式。

小室式只允許單人吹淋，通過能力有限，但吹淋效果好。通道式允許連續(xù)多人吹淋，通過能力大，但吹淋效果差，適用于工作人員較多的場合。

2.空氣吹淋室按作用方式分：

①噴嘴型????噴嘴角度要調整到使射流方向與人身體表面相切。

②條縫型????條縫口是可旋轉的，掃描角度可達90°

3.條縫型和噴嘴型吹淋室相比有以下特點：①可動條縫口的射流對人體的接觸面積比噴嘴型要均勻。②可動條縫噴口的射流對人體作用的剪力衰減比噴嘴型要慢的多。③可動條縫噴口射流的吹淋效果比噴嘴型的要好。

十、傳遞窗

傳遞窗是用來在潔凈室有內外或潔凈室之間傳遞物件時，起阻隔氣流貫穿作用的孔口裝置，以防止污染隨物件的傳遞而傳播。

1.?????機械式

傳遞窗有內外兩道窗扇，其間有機械聯(lián)鎖。這種傳遞窗在開啟時會有污染空氣帶進潔凈室。

2.?????氣閘式（潔凈式）

傳遞窗窗體之間有潔凈氣流通過，即在傳遞窗中裝有風機和高效過濾器，開窗前先啟動風機，使?jié)崈魵饬魍ㄟ^。

3.?????滅菌式

對于生物潔凈室，為防止病菌帶入，在傳遞窗中裝有紫外燈，開窗放入物件后，關窗并開紫外燈，照射若干分鐘后再開窗取出。

4.?????封閉可取式

為彌補機械式傳遞窗會帶入污染空氣的缺陷，除使用氣閘式傳遞窗外，還可采用封閉可取式。

其操作程序是：先在一般室內的潔凈工作臺內，把物件放入潔凈盒中關好，拿進封閉可取式傳遞窗，放在其開關裝置上，按電鈕后，開關裝置自行把潔凈盒底板打開，落下物件，再被取入潔凈室。

十一、潔凈衛(wèi)生間（裝有衛(wèi)生設施的小潔凈室）

在潔凈衛(wèi)生間內，氣流為平行流，100級，風量23m3/min。并設有排風維持內部負壓，在衛(wèi)生間內裝有紫外燈，肘式開關洗手盆、烘手器、送風機、排風機、高效過濾器。

第二節(jié) 風管和附件

一、風管和附件

在設計凈化系統(tǒng)時，風管和附件的選擇應注意以下問題：

1.風管和附件的選材

風管和附件、閥門均應盡量選取表面不易起塵、不易積塵和便于清掃的材料制造 。

2.采用冷軋鋼板或鍍鋅鋼板制作風管和附件時，應注意涂漆要求。

3.風管壁厚。風管壁厚的選擇參見有關設計手冊。

4.潔凈室內的排風系統(tǒng)上設置調節(jié)閥、止回閥或密閉閥，用于防止室外空氣倒灌。

5.在中效和高效空氣過濾器前后，應設置測壓孔，在新風管和送回風總管以及需要調節(jié)的支管上，應設置風量測定孔。

二、潔凈室的密封技術

潔凈室和高效過濾器的密封是確保潔凈室潔凈度的關鍵因素之一。因此，在設計潔凈室時就應該選擇先進的密封技術和可靠的密封方法，一般常用的密封方法有：

1.?接觸填料密封:密封用填料有固體密封墊（如氯丁橡膠板、閉孔海綿橡膠板等）和液體密封膠（如：硅橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠）。固體密封墊一般采用螺栓機械壓緊，橡膠板的壓縮量為30%～50%。液體密封膠時用填充和粘附方法密封。

2.液槽刀口密封:在槽型框架中注入一定高度的密封液體，高效過濾器的刀口插入密封液中，使兩側的空氣通路受阻達到密封目的。該方法一般用于100級、10級和更高級別潔凈度的潔凈室密封。

3.負壓泄漏密封:這種“密封”方法是利用正壓空間泄漏的空氣，人為疏導到工作區(qū)外的負壓空間，確保工作區(qū)不受污染。一般用于小規(guī)模的潔凈室密封，如負壓頂棚。

 

第十章??一般生物潔凈室的應用

潔凈室內不僅灰塵少，而且以粒子形式存在的細菌也很少，在平行流潔凈室內，更接近無菌的程度。把這種潔凈室技術應用到需要無菌環(huán)境的場合，或者說應用于以“凈化”生物微粒為主的場合，習慣上稱為生物潔凈室（或一般生物潔凈室）。

一、生物潔凈室與工業(yè)潔凈室的主要區(qū)別

二、一般生物潔凈室的應用領域

除上述領域外，還應用于食品、農(nóng)、林、牧、漁業(yè)、日用化工等領域。

三、室內細菌濃度的計算

生物潔凈室內細菌濃度可以按工業(yè)潔凈室內含塵濃度公式計算，如果主要考慮室內人體的發(fā)菌，則按下式計算

式中：

N?——室內細菌濃度，個/m3；

m?——在室內的人數(shù)，人；

h?——房間高度，m；

f?——房間面積，m2；

G?——人體發(fā)菌量，個/min?人；

M——室外大氣細菌濃度，個/m3；

n?——房間換氣次數(shù)，次/h；

s?——循環(huán)風比例；

η₁、η₂、η_3?——分別為第一、二、三級過濾器的濾菌效率。

上述有關參數(shù)的確定：

M：室外大氣菌濃的測定數(shù)據(jù)差別很大，從每立方米幾百個到幾千個不等，據(jù)有關部門測定，大部分在1000～5000個/m3之間，大氣菌濃度與大氣塵濃度比大約為1：10萬，所以一般大氣菌濃可取2000～3000個/m3

G：人體發(fā)菌量數(shù)據(jù)差別也很大，生物潔凈手術室內醫(yī)護人員的發(fā)菌量按1000個/人?min計算。

四、醫(yī)院用生物潔凈室

（一）??白血病潔凈病房

特點：

1、在患者進入治療室后的40～50天中，為解決患者的封閉恐怖和孤獨感，治療室必須有外窗、探視窗、注射用手套孔等。

2、噪聲要降到50dB（A）以下。

3、為避免吹風感，送風速度至少在0.3m/s以下。

4、要維持一定的正壓。

5、氣流組織為水平平行流。

6、常用設計參數(shù)：

潔凈度100級，氣流速度0.15～0.3m/s，溫度24±2℃，濕度60%以下，噪聲45dB（A）

（二） 燒傷病房

特點：

1、 對重度燒傷病人實行開放療法，病人在潔凈病房內滯留10～15天。

2、 除數(shù)個治療室集中組成燒傷治療中心外，一般采用在治療室內設置潔凈隔離小室的辦法，減少人員出入影響。

3、 室溫為30～35℃。

黑龍江省醫(yī)院燒傷病房實例：

水平平行流送風面積3.02m2（2.01×1.5），送風面以下2—4m內潔凈度為1000級

整個病房為100000級，??斷面風速0.3 m/s????送風量3300 m3/h

（三） 臟器移植病房

特點：臟器移植病人必須在高度無菌的潔凈室內治療，不允許與其他人有任何交叉，實行嚴格的無菌管理。在潔凈室的平面布置上，手術室與病房相鄰。

（四） 呼吸器官疾病治療室

1、特點：呼吸器官病患者，生活均能自理，醫(yī)生、護士無需經(jīng)常出入。這種病人對氣象參數(shù)很敏感，所以治療室一般設計成人工氣候室型。

2、日本大阪某醫(yī)院實例：

溫度23～30℃，濕度40～60%，各室單獨可調，潔凈度100～1000級，亂流氣流組織，頂棚送風，風量6600m3/h，噪聲45dB（A）以下。

（五）新生兒和早產(chǎn)兒保育室

1、特點：對于免疫缺損的新生兒和早產(chǎn)兒，必須放在潔凈隔離器中。過了哺乳期后再移到兒科潔凈室內撫養(yǎng)。

2、環(huán)境條件:菌濃：200個/m3，溫度24～28℃，濕度50～60%，新風量5m3/m2?h～1.5m3/m2?h，噪聲30dB（歐美）至45dB（日本）

（六）傳染病房

空氣的滅菌、消毒????系統(tǒng)的隔離????病房的空氣壓力

（七）潔凈手術室

1.?菌濃和溫濕度標準:我國現(xiàn)無菌濃標準，可參考國外有關標準。

美國外科學會提出的手術室允許菌濃

西歐關于手術室允許菌濃的建議值

手術室溫、濕度條件：

英???國：?t=18.3～21.2℃??φ=50%

??????????t=26.7℃

t=21.2～23.9℃

美??國：??t=21.1～24.4℃ φ=50%

德??國：??t=20～25℃ φ=50～60%

法??國：??t=20～25℃

匈牙利：??t=23.3℃??φ=55%

加拿大：??t=20～22.2℃

日??本：??t=21～24.4℃ φ=50～60%

第十一章??采樣與檢測

一、采樣

（一）采樣系統(tǒng)

采樣系統(tǒng)中使用的器具：

采樣器：作為濾料的夾具，最好采用不銹鋼制作。常用的有效直徑為25mm。

流量計：常用浮子流量計，流量為0～30升/分。

真空泵：真空度≥300 mmHg，流量≥30升/分

閥??門：針形閥或其他可微調的閥門。

在設置采樣系統(tǒng)時，應注意兩個問題：采樣口朝向和流量計的位置。

1.采樣口朝向：

應使采樣器或采樣管的口部正對著氣流方向，否則，如果有一個角度，那么由于慣性而使一些微粒在管內壁或口部邊緣沉積下來，有些則不能進入采樣器或采樣管。當傾斜角度在30°以內時，對于10微米以下的微粒，采樣誤差一般在5%以內。確定氣流方向的方法之一，是用畢托管測得動壓最大的方向即氣流方向。

2.流量計的位置：

該問題的實質是附加阻力對流量計的影響。由于流量計刻度是在一定的阻力（指流量計入口處的附加阻力）、氣壓、溫度等條件下進行的。當使用流量計時的這些條件都有變化時，流量計的標定值會發(fā)生變化，特別是采樣器、濾料、閥門等產(chǎn)生的附加阻力的影響。

根據(jù)附加阻力對流量的影響，在采樣系統(tǒng)上要注意以下問題：

①當采用過濾法測塵時，在滿足集塵效率的前提下，應選用阻力小的濾料，盡量減小管道阻力。

②當流量計安裝在真空泵吸入端時，調節(jié)流量的閥門一定要安裝在流量計后面。當流量計安裝在真空泵排氣端末尾，流量計和真空泵之間要設緩沖瓶。

③當采用濾紙作為濾料時，由于采樣時阻力不會超過30mmHg，其影響可以忽略不計。否則，應對測定結果進行修正。

（二）等速采樣:在有速度的氣流中采樣，采樣速度必須等于氣流速度。否則，采樣濃度（即測定濃度）將大于或小于真實濃度。

（三）采樣管中的微粒損失

1.采樣管中的擴散沉積損失:微粒由于擴散運動，在管壁上有附著，引起了擴散沉積損失。

2.采樣管中沉降沉積損失:由于微粒的重力沉降，在水平管內造成沉降損失。

二、微粒濃度的測定方法

（一）計重濃度法

常用濾紙計重法

影響濾紙計重法的因素主要有兩方面：

1.?稱量地點和測量地點的相對濕度不同。

2.?稱量地點相對濕度發(fā)生變化。（可采用兩片濾料采樣的方法，清除濕度的影響）。

（二）計數(shù)濃度法（濾膜顯微鏡計數(shù)法）

（三）計數(shù)濃度法（光散射式粒子計數(shù)器計數(shù)法）

（四）相對濃度法

（五）生物微粒測定法

進行生物微粒測定時必須注意以下問題：

1.?測定儀器本體、測頭以及操作用具，要作絕對滅菌處理

2.采取一切措施防止人對標本的污染。

3.應采用最適合測定對象的采樣方式，并對使用條件、培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件及其他參數(shù)作詳細的記錄。4.某些情況下必須使用對照標本。

常用的測定方法有：

1.沉降法????2.撞擊法??①干式??②濕式??????3.過濾法

?三、過濾器的測定

（一）測定范圍

1.濾料測定:

①效率??②阻力??③抗張強度??④可燃物含量（對于有防火要求的過濾器，可燃物含量不宜超過5%）⑤耐熱性??⑥耐水性

2.單體測定：（研制、檢驗時需進行的測定）

①效率??②阻力 初阻力按額定風量測定??③容塵量??④耐振性（適用于高效過濾器）⑤耐壓性??⑥耐熱性??⑦耐燃性（適用于有耐燃要求的過濾器）⑧耐水性（適用于有耐水要求的過濾器） ⑨滲漏性（適用于亞高效和高效過濾器）

3.現(xiàn)場測定：（測定過濾器在安裝中有無損壞，墊圈是否十分密封，或者是定期檢查過濾器的性能）

①效率??②阻力

（二）過濾器效率測定

1.測定方法:光散射法;粒子計數(shù)器法;鈉焰法;計重法……

2.幾種方法測定的結果的比較

3.混合多點測定:過去一般在離過濾器很近的上風側和下風側的中心位置設置一個測點。這樣測出的效率往往偏高，也難以發(fā)現(xiàn)泄漏，其原因是管道中濃度分布不均勻的結果?？朔艿乐袧舛炔痪鶆虻姆椒ㄊ遣捎没旌鲜侄?。如實驗中采用發(fā)塵效果較好的噴嘴或攪拌。當采用混合手段有困難或混合效果不好時，可采用三點采樣平均法，即在管道截面上的三等分面的中心點采樣，求其平均值。

（三）過濾器容塵量的測定W=W1-W2???克

W1：按容塵量定義要求，試驗終了時的過濾器重量。

W2：容塵量試驗前的過濾器重量。

四、檢漏

（一）滲漏的定義:指送風過濾器本身、過濾器與框架之間、框架本身、框架與圍護結構之間的漏泄。所以過濾器出廠要檢漏，安裝好以后還要檢漏。

檢漏時應注意以下問題：1.沒有標準；2.以過濾器穿透率為準；3.以室內潔凈度為準；4.以過濾器穿透率的某一倍數(shù)為準。

《空氣潔凈技術措施》中規(guī)定為10倍。

（二）高效過濾器的檢漏

檢查高效過濾器本體是否漏泄通常有以下方法：

1.????????燈光檢漏。這種方法只適用于過濾器單體的定性檢漏，所以也稱為（初檢）。

2.??雙風量檢漏該方法只適用于單體檢漏，其原理是在過濾器下風側混合良好的條件下，既測定額定風量下的效率，又測定一部分額定風量下的效率。

3.掃描檢漏

（三）隔離式生物潔凈裝置的檢漏:由于在隔離式生物潔凈裝置中，處理的是具有危險性的生物微粒，所以對其嚴密性要求非常高。

1.?密封性檢漏

① 加壓法:加壓以后檢查是否漏泄的方法有三種：a.?對于比較小的裝置，可在各縫隙處涂上煤油或肥皂液，如有漏氣即可發(fā)現(xiàn)起泡。b.?停止加壓以后觀察，在規(guī)定的時間內內部壓力降是否超過規(guī)定值。c.?加壓后繼續(xù)供氣，維持內部已經(jīng)達到的壓力，在供氣管路上安有流量計，看補充流量是否超過允許的漏氣量。

② 鹵素法（一般用F12??、F22等）???③ 六氟化硫法（SF6）???④ 氨氣法

2.?負壓保持性檢漏

五、潔凈室的測定

（一）潔凈室的測定種類

1、鑒定測定（特性測定）

當一個凈化系統(tǒng)安裝完畢，為了檢測潔凈室的性能是否達到設計要求，或者研究潔凈室的各種特性而進行的測定。進行測定前要對以下內容作認真的了解：各種有關圖紙、設計對空氣參數(shù)的有關要求，空氣處理方案、風量及氣流組織、人、物凈化方案，潔凈室周圍環(huán)境等。

測定的內容有：

①檢漏????②風量（送風量、回風量、新風量和排風量）???③速度場

④氣流流型??測氣流流型的方法是，在測桿上規(guī)定的不同位置系以若干根單絲線，觀察時在絲線背后襯以黑底白線的角度板，逐點觀察記下絲線飄動角度，在紙上繪出流線方向。

⑤靜壓??⑥各級過濾器效率????⑦濃度場

⑧自凈時間??在空氣凈化系統(tǒng)運行之前，先測出潔凈室的原始濃度，馬上開機運行，按時逐次測定衰減的濃度，一直到濃度明顯穩(wěn)定為止。????⑨溫、濕度 ⑩噪聲、照度和振動。

2.監(jiān)督測定（日常測定）

3.特殊測定（臨時測定）

這是為了查明臨時的局部原因而進行的測定，例如產(chǎn)品成品率下降，是否有局部污染源等。這種測定的內容主要有：含塵濃度、風速、靜壓和局部流線。

（二）潔凈室的測定狀態(tài)

被測定的潔凈室可劃分為兩種狀態(tài)：

1.靜態(tài)

空氣凈化系統(tǒng)已經(jīng)運行，室內沒有工藝設備或雖有工藝設備但不運行，室內沒有工作人員或雖有工作人員但處于不操作的靜止狀態(tài)。

2.動態(tài)

空氣凈化系統(tǒng)正常運行，工藝設備和操作人員都處于運行操作之中，這種狀態(tài)叫做動態(tài)。

（三）最小檢測容量

當采用粒子計數(shù)器時，粒子計數(shù)器顯示的讀數(shù)，只能是0、1、2、3……等正整數(shù)。如果每次采集的空氣量很小，則檢測容量的平均濃度有可能是低于1的某個數(shù)，這時每次讀數(shù)有可能多次出現(xiàn)“0”，這樣就不能真實反映濃度場。為了不出現(xiàn)上述的“0”讀數(shù)，要求粒子計數(shù)器的最小檢測容量是多大，才能基本排除“0”粒的可能，這就是最小檢測容量。

（四）最小沉降面積

當用沉降法測定微粒的沉降量時，如果沉降面積太小，也會出現(xiàn)“0”粒現(xiàn)象，因此也有一個最小沉降面積問題。這個問題在用沉降法測定生物潔凈室的菌落數(shù)目時尤其重要。

（五）必要測點數(shù)

在大的潔凈環(huán)境中，由于塵粒分布的隨機性，如只在一個測點采樣來評價潔凈度，偶然性太大。顯然測點越多越好，但這又有一個經(jīng)濟和可能的問題，因此應尋求一個必要的測點點數(shù)，確定測點地原則是：

1.室內灰塵分布服從一定的規(guī)律性，根據(jù)這一規(guī)律定出測定數(shù)據(jù)中有95%的可能性不超過某一界限；

2.正確確定錯誤率的概率.由于灰塵分布的隨機性和測定次數(shù)的不足，可能會出現(xiàn)錯誤確定潔凈度級別的情況，若將此類錯誤的概率定為β，則工程上一般把β定為10～15%以下。為了使β較小，就必須有足夠的測點或測定次數(shù)。對于不合格潔凈室的m次測定中有K次以上合格（K/m≥0.95）的概率也就是β。

（六）潔凈室測定結果的評定

1.?濃度的評定標準

① 以室平均濃度為準；???② 以最大濃度為準。

2.動靜比

雖然潔凈度級別規(guī)定的含塵濃度是動態(tài)下的數(shù)值，但是，由于不可避免地要對竣工后處于靜態(tài)下的潔凈室進行評定驗收，所以必須明確在靜態(tài)下測得的含塵濃度和將來運行時在動態(tài)下測得的平均濃度之間的關系。由于這一關系十分復雜，僅能得到一個平均的概念。

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