单向流洁净室过去常被称为层流洁净室或平行流洁净室，从美国联邦标准209C开始正式被称为单向流洁净室。单向流洁净室定义为气流以均匀的截面风速，沿着平行流线以单一方向在全室截面上通过的洁净室。
单向流洁净室靠送风气流“活塞”般的挤压作用，迅速把室内污染物排出。在洁净室内，从送风口到回风口，气流流经途中的断面基本上没有什么变化。送风，静压箱和高效过滤器起到均压作用，全室断面上的流速比较均匀，在工作区内流线单向平行，没有涡流。
在单向流洁净室内，洁净气流不是一股或几股，而是充满全室断面，所以这种洁净室不是靠掺混稀释作用，而是靠推出作用将室内的污染空气沿整个断面排至室外，从而达到净化室内空气的目的。因此，有人称单向流洁净室的气流为“活塞流” “平推流” “被挤压的弱空气射流”。洁净空气好比一个空气活塞，沿着房间这个“气缸”，向前（下）推进，把原有的含尘浓度高的空气挤压出房间。
保证单向流洁净室特性（高洁净度和快速自净恢复能力）的重要先决条件有两个：
1、来流的洁净度。
2、来流的活塞流情况。
为了保证“活塞”作用的实现，所采取的重要措施是在顶棚或墙面上满布高效过滤器。由于过滤器和顶棚都是有边框的，所以不可能百分之百的满布过滤器。
过滤器的满布程度用满布比来衡量。满布比定义为：
满布比=高效空气过滤器净截面面积/洁净室布置过滤器截面面积
国家标准和设计规范对单向流洁净室的满布比都做出了明确规定，一般情况下满布比应达到80%。我国GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》规定，垂直单向流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。对于单向流洁净室，假定过滤器满布比达到100% (连边框都没有)，则在室内整个高度和断面上，都是平行单向气流而无涡流区。理想情况下，过滤器后房间内的含尘浓度只取决于过滤器送风浓度。如果过滤器不是100%满布，而有一个比例(即满布比)，此时就有涡流区，满布比不同的单向流洁净室，其含尘浓度是不同的。同样，人员密度不同的单向流洁净室含尘浓度也不同，所以要适当控制单向流洁净室的人员数量。
当高效空气过滤器布置在静压箱之外，静压箱的送风面为阻漏层时，由于阻漏层既有一定的阻力，又有全面透气性能和过滤亚微米微粒的性能，它使静压箱中的气流又经过一次具有阻漏效果的过滤。高效空气过滤器与阻漏层之间为连续的洁净空间，出风面之前的管路仍为封闭系统，阻漏层实际上是高效空气过滤器末端的延伸，阻漏层上通气面积可以等同于过滤器面积，此时满布比的表达式为：
洁净气流满布比=送风面上洁净气流通过面积/送风面全部截面面积
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