無塵潔凈室氣流速度與換氣次數(shù)的探討

潔凈室內(nèi)一定潔凈度下氣流速度的確定，隨潔凈室用途等具體情況而異，它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過濾器效率的影響，還受其他因素的影響，就工業(yè)潔凈室而言，影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要是：
室內(nèi)污染源：建筑物構(gòu)件、人員數(shù)量及操作活動、工藝設(shè)備、工藝材料及工藝加工本身都是塵粒釋放源，根據(jù)具體情況而異，變化很大。
室內(nèi)氣流流型及分布：單向流要求均勻、平行的流線，但會受到工藝設(shè)備布置和位置變動、人員活動情況及局部熱氣流等的干擾形成局部渦流；而非單向流要求充分混合，避免死角及溫度分層。
自凈時間(恢復(fù)時間)的控制要求：潔凈室中事故釋放或帶入的污染物、或空氣氣流的中斷、或正常操作時的間歇對流氣流、或人及設(shè)備的移動等都會造成潔凈度的惡化，恢復(fù)到原來潔凈度的自凈時間決定于氣流速度；對自凈時間控制要求取決于此時間框架內(nèi)(惡化的潔凈度下)，對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力。
末級過濾器的效率：在一定的室內(nèi)發(fā)塵量下，可采用較率的過濾器以降低氣流為節(jié)省應(yīng)考慮采用較率的過濾器，并降低氣流速度，或采用較低效率的過濾器并采用較高的氣流速度，以求流量與阻力的乘積zui小。
經(jīng)濟(jì)性考慮：過大的氣流速度造成投資及運(yùn)行費(fèi)用的增加，合適的氣流速度為以上諸因素合理的綜合，過大往往不必要，亦不一定有效果。
對潔凈度要求低的潔凈室，有時換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的要求。由于不確定的因素較多，要通過計算來確定合理的氣流速度/換氣次數(shù)，是很難解決的。因此在工程應(yīng)用中，對潔凈室的氣流速度往往參照有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的推薦或參考值，再按具體情況估計以上各影響因素進(jìn)行綜合考慮后確定。
氣流速度用于單向流潔凈室；非單向流潔凈室宜換氣次數(shù)，因為其氣流速度難于測準(zhǔn)，亦有用末級過濾器滿布率來反映的，可用于各種氣流流型的潔凈室，過去，一般滿布率100%相對于潔凈室內(nèi)平均氣流速0.5m/s(fpm)，25%相對于0.125m/s(25fpm)，而目前已并不如此來對應(yīng)。
近年來不少人通過實驗認(rèn)為這些推薦或參考值過于保守，其論點可歸納為：
（1）潔凈室內(nèi)氣流的橫向擴(kuò)散只在甚低的流速下才有可能，單向流在合理的氣流組織下，流速0.05～0.1m/s就足夠帶走污染物，在此流速下亞微米粒子的擴(kuò)散性能遠(yuǎn)低于對流性能；而大于0.36m/s的氣流速度反而易千百萬渦流，引起污染物的再卷入。因此，潔凈室的理想自凈時間Tr=體積/流率，到一定值后由于污染物的再卷入，再增大氣流速度，實際的Tr并不再有明顯的減少。
（2）末級過濾器的效率對潔凈度的影響是值得起注意的。有的氣流速度/換氣次數(shù)推薦或參考值對末級過濾器效率提高的因素往往沒作考慮。當(dāng)前HEPA/ULPA的效率從99.97%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8個9以上都可選擇。
（3）過濾器效率由99.97%提高到99.99%，意味著經(jīng)過濾器后的空氣含塵濃度由0.03%降至0.01%，減少3倍。