潔凈室典型氣流偏移現象及調整方案
01
潔凈室大環境氣流偏移
在許多工程案例中，孔板布置方案一般與FFU布置相同，即在FFU正下方布同樣面積的孔板。可能原因是方案設計階段未考慮氣流偏移現象，或是在施工圖深化設計階段時，因潔凈承包商的技術水平差次不齊，多數人并未意識到孔板布置與氣流組織之間的密切關系，而僅僅是照圖施工。所以常常在實際運轉階段時才發現氣流偏移的問題，此時再想辦法去解決往往事倍功半。
02
那在生產車間內氣流為什么會有偏移的現象呢？
我們可以將以下技術夾層（RAP）看做一支大風管，而風通過風管時因管路本身的摩擦會形成沿程阻力損失。也就是說，離回風道越近的點所需要克服的阻力值越小。借助于CFD軟件，可以模擬出RAP層室壓隨著回風距離而變化的壓力曲線。其中地板阻力系數越大，各區差壓越明顯。同時，也會因為因機臺占地面積多寡以及RAP層因配管引起有效通風斷面的減小，均會造成各區差壓的不平衡。當回風經過地板的阻力不同時，就會產生壓力差，從而使空氣向阻力小的方向流動，形成了氣流偏移。
所以，大環境氣流偏移的調整措施主要調節地板的阻力特性，因地板型式的不同可以通過調整高架地板孔板的分布率或waffer slab開孔配置實現，如圖3所示，通過上述改善方案從而得到理想的潔凈室內氣流流型。
圖2 FAB層和RAP層壓力曲線（相對室內靜壓）
圖3 通過調整地板阻力分布的氣流改善方案
下面我們通過使用clabso軟件來對潔凈廠房內氣流偏移現象進行模擬分析。
氣流偏移角定義為流動方向偏離垂直方向的角度。
分析時，重點關注距離地板上方0.05m處和1.5m處的氣流偏移角。我們以下圖5 STK區域的速度矢量圖為例，通過氣流偏移角隨高度的變化情況來模擬分析。
從圖5中我們可以看出：
（1）距地板較高位置處(圖中A位置)，氣流整體向下流動，流動方向和垂直方向的夾角較小，基本在20°以內。這是由于在較高的位置（1.5m處）氣流所收到的壓力較小，高架地板對氣流壓力的分布的影響還為傳輸到這個高度，所以整體氣流的性能非常好。
（2）距地板較近位置處（圖中B位置)，靠近開孔區域的氣流會以較小的流向偏折通過高架地板；遠離開孔區域的氣流會以較大的流向偏折流向開孔區域。這是直接收到阻擋形成的影響，由于該處的速度相對較大，在上部氣流傳輸下的壓力直接將氣流放下壓偏，氣體粒子尋求突破方向，轉向高架地板開孔的區域。最大折角將達到90°，但是從圖中可以看到，氣流并為形成亂流，粒子沒有在高架地板上方的區域形成纏繞。整體氣流性能非常良好。而且，在0.05m處的高度，已經是一個非常接近地板的高度。
從圖6中我們可以發現：
（1）除了回風道以外的區域，大部分區域的氣流偏移角小于90°，少量區域氣流偏移角大于90°，實際上，這個高度的偏移角是由高架地板的分布率來確定的。一方面高架地板的開孔為氣體提供出風通道，另外，開孔率的不同也決定了壓差的分布。設計良好的高架地板分布率排布因使得氣體不會在高架地板附近形成局部積累。對應的就是局部的空氣齡較大。
（2）正對高架地板開孔區域的位置，氣流偏移角較小，大部分區域氣流偏移角都低于25°，少量區域氣流偏移角大于25°。同（1）的分析一致，高架地板的分布與FFU的分布對應。由于是在考慮設備的情況下，并非FFU布置率越高效果就越好，實際上，往往會有相反的結果，這是由于在無效FFU出風會由于設備的阻擋形成亂流。
（3）正對高架地板盲板位置處氣流偏移角較大，這是因為盲板處的氣流流向開孔區域需要產生較大的流向偏折。盲板處對氣體形成了兩個方面的效應，首先是阻擋，其次是滯留。是由于邊界直接影響導致。
從圖7中我們可以發現：
（1）除了回風道以外的區域，大部分區域的氣流偏移角小于36°，少量區域氣流偏移角大于36°
（2）局部區域氣流偏移角大于90°，例如圖中方框1中紅色區域所示。
從圖8中我們可以發現：
（1）在靠近設備或者墻壁處出現氣流偏移角大于90°的區域。
（2）通過對應位置垂直方向上的速度矢量圖可知，氣流偏移角大于90°是因為該處出現氣流向上流動。
