洁净室不同气流组织形式的优缺点及总结与选择建议！

 

百欧博伟生物：洁净室的气流组织形式是决定其性能（洁净度、能耗、操作便利性等）的核心因素之一。主要形式包括单向流（层流）、非单向流（乱流/湍流）和混合流。它们各有其显著的优缺点和适用场景。

 

以下是对主要气流组织形式优缺点的详细分析：

 

一、单向流 (Unidirectional Flow Airflow / Laminar Flow)

 

原理：空气以均匀的截面速度（通常0.3-0.5 m/s），沿着平行流线以单一方向（垂直或水平）通过整个洁净室空间。高效/超高效过滤器覆盖大部分或整个顶棚（垂直流）或一面墙（水平流），回风布满对应地面或对面墙。

 

细分：

 

垂直单向流：送风天花 → 工作区域 → 格栅地板 → 回风静压箱。

 

水平单向流：送风墙 → 工作区域 → 对面回风墙。

 

优点

 

最高的洁净度：能提供最稳定、均匀的洁净环境（通常达到ISO 1-5级）。粒子被迅速、直接地扫向回风口，不易滞留或扩散，对污染源控制能力极强。

 

污染控制能力强：对室内人员、设备、工艺操作产生的污染扩散抑制效果最好。适用于对粒子或微生物极其敏感的工艺（如芯片光刻、无菌灌装）。

 

自净时间极短：一旦启动，能在极短时间内（秒级到分钟级）达到设定洁净度。

 

气流方向明确稳定：气流流线平行，不易产生涡流，避免交叉污染风险。

 

适用于高要求环境：是超高洁净度等级（ISO 1-3级）和关键工艺区域的唯一选择。

 

缺点

 

建造和运行成本最高：需要大面积的满布高效/超高效过滤器（满布率通常>80%）、复杂庞大的静压箱结构、高风量风机、大面积高承重格栅地板（垂直流）或高大回风墙（水平流），初投资巨大。极高的送风量导致能耗极高。

 

灵活性差：设备、隔断、人员位置等对气流干扰大，布局变更困难。大型设备可能阻挡气流路径（尤其水平流）。

 

空间利用率低：庞大的静压箱、地板下空间（垂直流）或墙面空间（水平流）占用大量建筑空间。

 

噪声和风速感：较高且均匀的风速可能产生噪声，并使工作人员有“吹风感”，需合理控制风速范围。

 

维护复杂：大量过滤器的更换、检漏工作量大；地板格栅或回风墙的清洁维护要求高。

 

二、非单向流 (Non-Unidirectional Flow Airflow / Turbulent Flow)

 

原理：空气以非均匀的速度，呈不规则轨迹（湍流）在室内流动。送风口（通常是带扩散板的高效过滤器送风口）分散布置在顶棚或高侧墙，回风口布置在侧墙下部或地面。气流在室内充分混合稀释污染物，再被排出。

 

优点

 

建造和运行成本最低：所需高效过滤器数量远少于单向流（覆盖率可能<30%），结构简单（无需复杂静压箱和满布格栅地板），送风量小（换气次数通常在10-60次/小时），初投资和运行能耗显著低于单向流。

 

布局灵活性高：对室内设备、隔断布局的限制相对较小，更容易适应工艺变更。

 

空间利用率高：没有单向流所需的庞大静压箱和特殊地面/墙面结构，空间利用更经济。

 

舒适性较好：工作区域平均风速较低（<0.2 m/s），无明显吹风感，噪声相对较小。

 

维护相对简单：过滤器数量少，更换维护工作量相对小。

 

缺点

 

洁净度等级有限：通常用于ISO 6-9级洁净室。难以达到和维持ISO 5级及以上的超高洁净度。存在涡流区，粒子可能滞留。

 

自净时间长：污染物需要较长时间（数分钟到数十分钟）才能被稀释排出，恢复洁净状态较慢。

 

抗干扰能力较弱：对人员活动、设备运行等产生的局部污染源控制能力不如单向流，污染物扩散范围可能更大。

 

存在洁净度梯度：靠近送风口区域洁净度最好，远离送风口或靠近回风口区域洁净度相对较差。

 

气流组织设计更关键：送/回风口的位置、数量、换气次数的选择对洁净度和均匀性影响很大，设计不当易出现死角或短路。

 

三、混合流 (Mixed Flow / Hybrid Flow)

 

原理：结合了单向流和非单向流的优点。在洁净室的关键工艺区域（如操作台、生产线）上方或前方，设置局部单向流保护装置（如单向流罩、洁净工作台、隧道式层流罩），为最关键区域提供高洁净度的“微环境”；而整个房间的背景区域则采用非单向流方式，维持一个较低但满足要求的洁净度（通常比关键区域低1-2个等级）。

 

优点

 

性价比高：在保证关键区域达到高洁净度（甚至ISO 5级）的同时，显著降低了整个房间的建造和运行成本（送风量、过滤器数量远少于全室单向流）。

 

针对性强：将高等级洁净气流精准投放到最需要保护的工艺点或产品暴露点。

 

灵活性较好：局部单向流装置位置可以相对灵活调整（需考虑送排风连接）。

 

节能效果显著：是当前高等级洁净室设计中最常用、最经济的解决方案。

 

缺点

 

背景区洁净度低于关键区：背景区域是非单向流，洁净度等级低于关键区域，需注意物料和人员在区域间的转移控制。

 

气流组织设计更复杂：需要仔细协调局部单向流装置与背景空调系统之间的关系，避免气流冲突或短路。

 

存在干扰风险：背景区的湍流如果过强，可能干扰局部单向流的稳定性和覆盖范围。

 

设备占用空间：局部单向流装置本身会占用一定的操作空间。

 

四、总结与选择建议

 

选择依据：

 

工艺要求 (洁净度等级)：这是首要决定因素。超高等级（ISO 1-3）必须用单向流；高等级（ISO 4-5）优先考虑混合流或单向流；中低等级（ISO 6-9）非单向流通常足够。

 

成本预算 (初始投资 & 运行能耗)：单向流成本最高，非单向流最低，混合流是平衡选择。

 

工艺布局与灵活性：工艺是否固定？未来变更可能性？单向流限制最大。

 

空间限制：建筑层高、空间大小是否满足单向流的结构要求？

 

工艺特性：污染源强度、位置？物料/人员流动？对气流干扰的敏感性？

 

热负荷：设备发热量大？单向流高风量利于散热，但能耗高；混合流可局部强化冷却。

 

现代趋势：

 

混合流凭借其卓越的性价比和灵活性，已成为满足ISO 5级及以下洁净度要求的主流设计方案。非单向流广泛用于要求较低的背景区域。全室单向流仅保留在对洁净度有极端要求且成本不敏感的特定关键区域。

 

在选择时，务必进行详细的气流模拟（CFD分析），以验证设计方案能否满足所有工艺点的洁净度要求，并优化气流组织，减少能耗。

 

北京百欧博伟生物技术有限公司拥有Biolog微生物鉴定系统，超低温冰箱，生物安全柜等仪器设备可进行对微生物分离、鉴定等常规的分子实验研究。对我国生命科学研究、生物技术创新和产业发展的需求进行积极的面对社会乃至国外收集保藏提供微生物菌种资源。在保证生物安全和保护知识产权的前提下，为工农业生产、卫生健康、环境保护、科研教育提供微生物物种资源、基因资源、信息资源和专业技术服务。

 

除此之外，我们还拥有对菌种、细胞、培养基、配套试剂等产品需求者的极优质服务，对购买项目的前期资料提供,中期合同保证,后期货物跟踪到最终售后的确保项目准确到位，都有相关人士进行维护,确保您在微生物菌种查询网中获得优质服务！也正因为此，北京百欧博伟生物技术有限公司与国内外多家研制单位、生物制药、第三方检测机构和科研院所院校、化工企业有着良好、长期和稳定的合作关系！