(壹)潔凈室的定義
潔凈室(Clean Room),又稱無塵室或潔凈室。
"潔凈室 "是指在壹定的空間範圍內,將空氣中的微粒、有害空氣、細菌等汙染物排除在外,並將室內的溫度、潔凈度、室內壓力、風速和空氣分布、噪聲和振動以及照明、靜電控制在壹定的需求範圍內,並給予特殊設計的房間。也就是說,無論外界空氣條件如何變化,房間都能保持原來設定要求的潔凈度、溫濕度和壓力等性能特點。
潔凈室的主要功能是控制產品(如矽芯片等)所接觸大氣的潔凈度、溫度和濕度,使產品在良好的環境空間中生產和制造,這就是 "潔凈室"。
世界各國都有自己的規範,但壹般還是以美國聯邦標準209為最,下面僅就209D和209E與世界其他國家制定的標準進行介紹和比較。
209E與209D最大的區別在於,209E用公制單位表示增加,潔凈室等級用前綴`M′表示,如M1、M1.5、M2.5、M3.....。以此類推,隨著國際公制單位的標準化,M字母後的阿拉伯數字字數是以每立方米中>=0.5μm的塵埃粒子數的10次方表示的,取該字的指數為,若前後兩個完整平方之間的塵埃粒子數的冪次為,則1.5、2.5、3.5 ....
美國聯邦貿易委員會(FTC)建立了美國運輸部(DOT)作為美國政府的主要信息來源。
美國聯邦標準 FS 209D 以英制每立方英尺為單位,而日本采用公制,即以每立方米為單位,以 0.1 μm 的顆粒為計數標準。日本的標準用1級、2級、3級表示......Class8,最好的等級是1級,最差的是8級,把每立方米中塵埃粒子的總數化為10的冪,取指數而得。
(3)潔凈室控制的項目
1、可以去除空氣中的顆粒物。
2.防止塵粒的產生。
3、溫濕度控制。
4.壓力調節。
5.去除有害氣體。
6.結構和隔間的氣密性。
7. 防止靜電。
8.防止電磁幹擾。
9.安全註意事項。
10.能源效率方面的考慮。
(四)潔凈室的分類
1.湍流:
空氣從空調箱經空氣管道和潔凈室內的空氣過濾器(HEPA)進入潔凈室,通過潔凈室兩側隔間的墻板或高架地板返回空氣。氣流不是線性的,而是不規則的湍流或渦流。這種類型適用於 1,000-100,000 級潔凈室。
優點:結構簡單,系統造價低,易於擴建潔凈室,在壹些特殊用途場所,可與潔凈工作臺配套使用,提高潔凈室等級。
缺點:湍流導致塵粒漂浮在室內空間,不易排出,容易汙染加工產品。此外,如果停用和重新啟用系統,需要很長時間才能達到理想的潔凈度水平。
2.層流:
層流空氣運動成均勻的直線,空氣從覆蓋率為100%的過濾器進入室內,並由擡高的地板或兩側的隔板回流到空氣中,這種類型適用於潔凈室等級需要設置為較高等級的環境中使用,其潔凈室等級壹般為1~100級,類型可分為兩種
(1)水平層流:水平空氣從過濾器單向吹出,經對面墻壁的回風系統返回,粉塵隨風向排出室外,壹般下遊側汙染較嚴重。
優點:結構簡單,運行後可在短時間內穩定。
缺點:造價比紊流式高,室內空間不易擴大。
(2)垂直層流式:房間的天花板完全覆蓋 ULPA 過濾器,空氣從上往下吹,潔凈度較高。加工過程中或工作人員產生的灰塵可迅速排到室外,而不會影響工作區的其他部分。
優點:易於管理,運行後短時間內狀態穩定,不易受運行狀態或工人的影響。
缺點:造價較高,難以靈活利用空間,吊頂占用空間大,過濾器的維護和更換比較麻煩。
3、復合型(混合型):
復合型是紊流與層流的結合,可提供局部超潔凈空氣。
(1)潔凈隧道:HEPA 或 ULPA 過濾器可 100% 覆蓋工藝區或工作區,將潔凈度提高到 10 級以上,節省安裝和運行成本。
這種類型需要將操作人員的工作區域與產品和機器維護隔離,以免影響工作和機器維護質量,大多數超低硫工藝都采用這種類型。
潔凈隧道還有兩個優點:A. 易於靈活擴展;B. 在維修設備時,易於在維修區實施。
(2)潔凈管道:產品流經的自動生產線被包圍、凈化,潔凈度提高到 100 級以上。由於產品與操作人員及粉塵環境相互隔離,少量送風即可獲得良好的潔凈度,可節約能源,不需要人工的自動化生產線最適合使用。它非常適合不需要人工的自動化生產線。
(3)安裝局部潔凈室(Clean Spot):潔凈室等級為10,000~100,000級的紊流潔凈室,在產品工藝區的潔凈度等級達到10~1000級以上,供生產之用;潔凈工作臺、潔凈工作棚、潔凈風櫃即屬此類。
潔凈工作臺:1 級~100 級。
潔凈工作區:在湍流的潔凈室空間內,以防靜電透明塑料布圍成壹個狹小的空間,利用獨立的HEPA或ULPA及空調鼓風機組而成為較高級別的潔凈空間,其級別為10級~1000級,高度約2.5米,占地面積約10m2以內,四柱上加壹活動輪,可靈活使用。
(五)潔凈室的氣流
潔凈室的潔凈度往往受氣流的影響,換句話說,就是人、機器、隔間、建築結構等產生的塵埃的運動、擴散受氣流的支配。
潔凈室系統利用 HEPA 和 ULPA 過濾空氣,其集塵率達到 99.97%-99.99995%,可以說經這種過濾器過濾的空氣是非常潔凈的。但是,潔凈室中除了人之外,還有機器等其他塵源,壹旦發生灰塵擴散,即無法保持空間的潔凈,因此必須利用氣流將發生的灰塵迅速排出室外。
潔凈室內的氣流是影響潔凈室性能的重要因素,壹般潔凈室的氣流速度選擇在 0.25~0.5m/s 之間,這個氣流速度屬於微風區,容易受到人、機器等動作的幹擾。趨於混亂,雖然提高風速可以抑制這種幹擾的影響,保持潔凈度,但由於風速的提高,會影響運行成本的增加,所以應在 因此,必須在滿足所要求的潔凈度等級時采用最合適的風速供給,以達到合適的風速供給所要達到的經濟效果。
另壹方面,為了達到潔凈室潔凈度的穩定效果,均勻氣流的保持也是壹個重要因素,均勻氣流不能保持,就是說風速不同,特別是在墻面上,氣流會受到墻面渦流效應的延遲,此時要達到較高的潔凈度其實是很困難的。
垂直層流方向保持氣流均勻必須做到:(a)吹出表面的風速不能有速度差;(b)吹回地板表面的風速不能有速度差。速度過低或過高(0.2m/s、0.7m/s)都會有渦流現象發生,而 0.5m/s 的速度下,氣流比較均勻,目前壹般潔凈室的風速都取在 0.25~0.5m/s 之間。
影響潔凈室氣流的因素很多,如工藝設備、人員、潔凈室裝配材料、照明設備等。同時,生產設備上方的氣流分布點也應列入考慮因素。
壹般操作臺或生產設備等表面的氣流分流點,應設置在潔凈室空間與隔斷間距的2/3處,這樣操作人員工作時,氣流會從工藝區裏面流向操作區,並將粉塵帶走;如果分流點配置在工藝區前面,將成為不恰當的氣流分流,大部分氣流將流向工藝區後,操作人員的操作造成的粉塵將被帶到設備後面。操作員操作造成的粉塵會被帶到設備後面,工作站會受到汙染,產量也會降低。
無塵室中的工作臺等障礙物在接合處會產生渦流現象,附近的潔凈度相對較差。在工作臺上鉆壹個回風孔,可以將渦流現象降到最低;裝配材料的選擇是否合適,設備的布局是否完善,也是氣流是否會產生渦流現象的重要因素。
(六)潔凈室的組成
潔凈室的組成主要由以下幾個系統組成(在組成系統中分子是不可缺少的),否則就不能構成壹個完整的、質量良好的潔凈室:
(1)吊頂系統:包括天花板桿(Ceiling rod)、輪廓梁(I-Beam 或 U-Beam)、天花板格梁(Ceiling grid 或 Ceilingframe)。
(2)空調系統:包括風櫃、過濾系統、風車等。
(3)隔墻板(隔墻):包括窗、門。
(4)地面:包括高架地板或防靜電舒美地板。
(5)照明:包括日光燈、黃光燈等。
(6)照明:包括日光燈、黃光燈等。
潔凈室的建築主體結構壹般采用鋼筋或骨水泥,但無論采用何種結構,都必須滿足以下條件:
A. 不因溫度變化和振動而產生裂縫;
B. 不易產生塵粒,也不易粘附塵粒;
C.吸濕性強;
D. 為保持室內濕度條件,隔熱性要 濕度條件,隔熱性要高;
潔凈室按用途分類(可分為兩類)
(1)、工業潔凈室--以無生命顆粒物為控制對象。主要控制空氣中塵埃粒子對工作對象的汙染,內部壹般保持正壓狀態。它適用於精密機械工業、電子工業(半導體、集成電路等)、航空航天工業、高純化學工業、原子能工業、光磁產品工業(光盤、膠片、磁帶生產)、LCD(液晶玻璃)、計算機硬盤、計算機磁頭生產等行業。
(2)、生物潔凈室,主要控制生命粒子(細菌)和無生命粒子(塵埃)對工作對象的汙染。可分為;A、壹般生物潔凈室,主要控制微生物(細菌)對工作對象的汙染。同時其內部材料要能承受各種滅菌劑的侵蝕,內部壹般保證正壓。實質上其內部材料能夠承受各種滅菌處理的工業潔凈室。例如制藥行業、醫院(手術室、無菌病房)、食品、化妝品、飲料生產、動物實驗室、理化實驗室、血站等。
B、生物安全潔凈室:主要控制物體上的生命微粒對外界和人體的汙染。內部保持與大氣負壓。例如:細菌學、生物學、潔凈實驗室、物理工程(基因重組、疫苗制備)
8樓紊流潔凈室的原理及特點
1、定義:紊流潔凈室是指氣流速度不均勻、非平行流動、伴有回流或旋渦的潔凈室。
2、原理:紊流潔凈室通過送風氣流不斷稀釋室內空氣,使被汙染的空氣逐漸被稀釋而達到潔凈(紊流潔凈室壹般設計在 1000 級以上至 300000 級凈化級別)。
3、特點:紊流潔凈室是靠多次換氣來達到潔凈和潔凈級別的。換氣次數的定義決定了凈化級別的高低(換氣次數越多,凈化級別越高)
(1)、自凈時間:是指潔凈室按設計的換氣次數開始向潔凈室內送風,室內粉塵濃度達到設計凈化級別的時間。1000級希望不超過20min(分鐘)(以15min計算)10000級希望不超過30min(分鐘)(以25min計算)100000級希望不超過40min(分鐘)(以30min計算)
(2)、換氣次數(按照上述自凈時間要求設計)1000級43.5-55.3次/小時(規範:50次/小時) 1萬級 23.8-28.6次/小時(規範:25次/小時) 10萬級 14.4-19。2次/小時(標準:15次/小時)
六、潔凈室(凈化空調)結構
(1)、組合式凈化空調機組
(2)、潔凈送風風管
(3)、潔凈回風管
(4)、送風靜壓箱
(5)、高效過濾器
(6)、多孔擴散板
(7)、潔凈室吊頂
(8)、潔凈室隔板
(9)、百葉回風口
(10)、新風口
汙染源知識
1、粉塵
1、粉塵量
潔凈室內的粉塵量,來自設備的粉塵量可考慮通過局部排風而不流入室內消除;產品、材料等。,在輸送過程中產生的粉塵量與人體產生的粉塵量相比,壹般很小,可以忽略不計;由於金屬半墻(彩鋼夾芯板)的應用,來自建築表面的粉塵量也很小,壹般占 10%以下,粉塵主要來自人,約占 90%。在來自人的粉塵量中,由於服裝材料和款式的改進,粉塵的絕對量也在不斷減少。
A、材質:棉的粉塵量最大,以下依次為棉、的確良、去靜電純滌、尼龍。
B、款式:大掛式含塵量最大,其次是上下分體式,全罩式最少;
C、活動:動作時的含塵量壹般可達其余時間的3-7倍;
D、清洗:溶劑清洗的含塵量降至壹般水洗的五分之壹。
1、室內維護結構表面的粉塵量以地面為準,約對應8平方米地面時的粉塵量與壹個靜止人的粉塵量相當。
2、細菌量
分析國外實驗數據可認為:
(1)潔凈室工作人員穿無菌服時:
靜止時細菌量壹般為10-300個/min。人
人體壹般活動時的帶菌量為150-1000人
快步走時,帶菌量為900-2500個/分鐘。人
(2)咳嗽時為70-700個/分鐘。人
(3) 穿正常衣服時,細菌量為 3300-62000 個/分鐘。 人
(4) 不戴口罩時的細菌量:戴口罩時的細菌量為 1:7~1:14
(5) 細菌量:灰塵量為 1:500~1:1000 以國內為例:
(6) 操作時的細菌量為 878 個/分鐘。
由此可見,潔凈室無菌服人員的靜態排菌量壹般不超過300個/分人,動態排菌量壹般不超過1000個/分人。潔凈室的靜態細菌量壹般不超過 300 個/分.人,動態細菌量壹般不超過 1000 個/分.人,以此作為計算依據是可行的。