實(shí)驗(yàn)室潔凈工程是指將通過設(shè)計(jì)及工藝環(huán)境
實(shí)驗(yàn)室潔凈工程是指將通過設(shè)計(jì),、制作一個(gè)特別的密閉房間,,將室內(nèi)的溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力,、氣流速度與氣流分布,、噪音振動及照明,、靜電控制,、菌落數(shù)等控制在在某一要求范圍內(nèi),使得一定空間范圍內(nèi)空氣的微粒子,、有害空氣,、細(xì)菌等之污染物排除在該密閉房間外。實(shí)驗(yàn)室潔凈工程亦即不論外在空氣條件如何變化,,其室內(nèi)均能具有維持原先所設(shè)定要求的潔凈度,、溫濕度及壓力等性能之特性。
實(shí)驗(yàn)室潔凈室的主要目的是創(chuàng)造一個(gè)良好的工藝環(huán)境,,能較好地控制產(chǎn)品所接觸之大氣的潔凈度以及溫濕度,,使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境現(xiàn)場生產(chǎn)、制造,。
實(shí)驗(yàn)室潔凈工程設(shè)計(jì)規(guī)范:
《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》
《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》
《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》
《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》
實(shí)驗(yàn)室潔凈工程適用行業(yè):
實(shí)驗(yàn)室潔凈工程主要應(yīng)用于電子,、塑膠制品、食品飲料,、化妝品,、精細(xì)化工、制藥醫(yī)療衛(wèi)生,、精密機(jī)械,、音響、光盤,、科研實(shí)驗(yàn)室等對空氣凈化及結(jié)構(gòu)裝修有嚴(yán)格要求的各種行業(yè),。
微生物檢測(無菌室)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)施工;基因擴(kuò)增(PCR)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)施工,;凈化設(shè)備一體,,生物安全柜,超凈工作臺,,風(fēng)淋室,,傳遞窗。
根據(jù)我國《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50073-2001)規(guī)定不同級別的非單向流無塵室工程,、潔凈室工程,、無菌室工程等送風(fēng)量的計(jì)算所需的換氣次數(shù)以及無塵室工程的氣流速度/換氣次數(shù),一直是無塵室工程設(shè)計(jì)中受到關(guān)注的問題,,隨著無塵室污染源的控制效果增加及末端過濾器效率的提高等,,對有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等提出的推薦或參考值是否偏于保守,,已有不少討論,;FFU在應(yīng)用中人們擔(dān)心的噪音、損壞維修等問題已在實(shí)踐中得到解決,,隨著FFU的不斷改進(jìn),,對是否采用FFU回風(fēng)系統(tǒng)也是個(gè)熱點(diǎn):懸浮分子污染(AMC)的控制在微電子及IC工業(yè)中已日益提到日程上來,受到關(guān)注,。以下對這些問題的情況分別作歸納和分析,。
關(guān)于無塵室工程的氣流速度
1、有關(guān)推薦或參考值的應(yīng)用
無塵室內(nèi)一定潔凈度下氣流速度的確定,,隨無塵室用途等具體情況而異,,它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過濾器效率還受其他因素影響,就工業(yè)無塵室工程而言,,影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要是:
(1)無塵室內(nèi)污染源:建筑物組件,、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等都是塵粒釋放源,,根據(jù)具體情況而異,,變化很大;
(2)無塵室內(nèi)氣流流型及分布:單向流要求均勻,、平等的流線,,但會受到工藝設(shè)備布置和位置變動及人員活動情況等的干擾形成局部渦流;而非單向流要求充混合,,避免死角及溫度分層,;
(3)自凈時(shí)間(恢復(fù)時(shí)間)的控制要求:無塵室中事故釋放或帶入污染物或空氣氣流的中斷或正常操作時(shí)的間歇性對流氣流或人及設(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(shí)間決定于氣流速度,;對自凈時(shí)間的控制要求取決于此時(shí)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;
(4)末級過濾器的效率:在一定的室內(nèi)發(fā)塵量下,,可采用較高效率的過濾器以降低氣流速度,;為節(jié)能應(yīng)考慮采用較高效率的過濾器,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最小,;
(5)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,;
(6)對潔凈度要求低的無塵室工程,有時(shí)換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的要求,。以上因素,,皆很難量化,只能分析對比并估計(jì),。因此在工程應(yīng)用中,,對無塵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(jì)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無塵室;非單向流無塵室宜用換氣次數(shù),,因?yàn)槠錃饬魉俣入y于測準(zhǔn),;亦有用末級過濾滿布率來反映的,可用于各種氣流流型的無塵室,,一般滿布率100%相對于流速0.5m/s(100fpm),,25%相對于0.125m/s(25fpm)。當(dāng)前有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等的推薦或參考值,。
注:
A,、ISO14644-4對于氣流速度/換氣次數(shù)是明確作為參考資料的,表中所列僅適用于微電子及IC工廠,;對制藥廠只列ISO5級氣流速度>0.2m/s,,對ISO6~8級皆未列出參考值。
B,、(M)指混合流,,N指非單向流,;*指對污染源已采取有效的隔離措施的潔凈區(qū),。 表1中有關(guān)氣流速度和換氣次數(shù)的推薦或參考值,應(yīng)該說是經(jīng)驗(yàn)的反映,。如ISO/DIS14664-4提出的數(shù)值皆明確適用于那類無塵室的,;IEST的推薦值亦是被一些權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)為僅適用于半導(dǎo)體工廠。由于具體情況變化較大,,有的經(jīng)驗(yàn)值可能已不適合當(dāng)前的室內(nèi)塵源控制措施及過濾器效率提高的情況,。
2、對有關(guān)推薦或參考值的討論近年來不少人通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)為這些推薦或參考值過于保守,,其論點(diǎn)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,,無塵室的理想自凈時(shí)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(shí)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99.67%、99.99%,、99.999%,、99.9995%直至8個(gè)9以上都可選擇。其效率對氣流速度的影響除以上已提及外,,以下方面亦值得引起注意,,在非單向流情況下,按衡釋原理的無塵室內(nèi)含塵濃度穩(wěn)定公式可以得出:
(a)室內(nèi)發(fā)塵量較高時(shí),末級過濾器效率的變化對潔凈度影響甚微,,因此在這種情況下,,過高的過濾效率是無必要的。
(b)室內(nèi)發(fā)生塵量較低的情況下,,采用低的氣流速度下,,末級過濾器效率的變速器變化,對潔凈度的影響增大,。以上情況可以引用的圖1a~1c看出,。
作圖有關(guān)數(shù)據(jù):新風(fēng)進(jìn)末過濾器前的含塵濃度1.75×106個(gè)/m3 室內(nèi)發(fā)生量:G1=350個(gè)/m3.min G2=3500個(gè)/m3.minG3=35000個(gè)/m3.min G4=350000個(gè)/m3.min新風(fēng)量對于全空氣量的比率0.03 當(dāng)前有的IC工廠其ISO5級(0.3μm)的無塵室工程,采用FFU系統(tǒng),帶ULPA(99.9995%,0.12μm),,出口風(fēng)速為0.38m/s,,其滿布率為25%,這樣室內(nèi)平均氣流速度為0.095m/s,,在各有關(guān)推薦或參考值的下限下,。此無塵室工程的工藝加工在微環(huán)境內(nèi)無塵室的人員亦較少,可以認(rèn)為無塵室內(nèi)發(fā)生較低,,這種情況下采用低的氣流速度可能是可取的,。
據(jù)報(bào)道,目前IEST對無塵室內(nèi)氣流速度推薦值的下限有所降低,,如:≤ISO5級:氣流速度0.2~0.5m/s,; ISO6級或5級(非單向流);換氣次數(shù)>200次/h,; ISO7級:換氣次數(shù)20~200次/h; ISO8級:換氣次數(shù)2~20次/h,。