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洁净室的洁净度要求

洁净室要获得良好的洁净效果,不仅要着重采取公道的空调净化措施,而且也要求工艺、建筑及其他专业采取相应的措施:不但要有公道的设计,而且还要精心的符合规范的施工安装,以及准确的使用洁净室和科学的维护治理。为使洁净室获得良好的效果,海内外已有不少文献从不同的角度作过阐述。实际上,不同专业之间很难做到理想地配合,而且设计者很难掌握施工安装质量以及使用和治理情况,尤其后者。就洁净室净化措施而言,很多设计者,或者还有施工方,往往对其必要前提未予足够正视,造成洁净效果不理想。本文仅就洁净室净化措施中达到洁净度要求的四个必要前提扼要论述。

一、送风洁净度

要保证送风洁净度符合要求,枢纽是净化系统末级过滤器的机能和安装。

净化系统末级过滤器一般采用高效过滤器或亚高效过滤器。按我国尺度[1]划定高效过滤器效率分四档:A类为≥99.9%,B类为≥99.9%,C类为≥99.999%,D类为(对≥0.1μm粒子)≥99.999%(亦称超高效过滤器);亚高效过滤器[2]为(对≥0.5μm粒子)95~99.9%。效率越高,过滤器的价格也越贵。所以选择过滤器时应本着既要知足送风洁净度要求,又要考虑经济公道。从洁净度要求考虑,以初级别洁净室选用低机能过滤器、高级别洁净室选用高机能过滤器为原则。一般说来:100万级可选用高中效过滤器;低于1万级可选用亚高效或A类高效过滤器;1万~100级选用B类过滤器;100~1级选用C类过滤器。这里每个洁净度级别好像都有两类过滤器可供选择,选择高机能的仍是低机能的,要视详细情况而定:当环境污染严峻,或室内排风比例很大,或该洁净室特别重要,需要较大安全系数,在这些或其中之一情况下,均要选择高一类过滤器;反之可选择较低机能过滤器。对0.1μm粒子要求控制的洁净室,不论控制的粒子浓度高低均要选择D类过滤器。以上所述仅从过滤器角度出发,实际上要选择好过滤器还要全面考虑洁净室特性、过滤器特性和净化系统特性[3]。

要保证送风洁净度,仅有合格的过滤器是不够的,还要保证:a.运输、安装过程不损坏过滤器;b.安装严密。要做到第a,则要求施工安装职员练习有素,既要有安装净化系统方面的知识,又要具备较纯熟的安装技能,否则将难以保证不损坏过滤器,这方面是有深刻教训的。其次,安装严密性题目,主要取决于安装结构型式优劣,设计手册[4]一般推荐:对于单个过滤器采用明装型式,这样即便发生渗漏,也不致漏到室内;采用成品高效送风口,严密性也比较轻易得到保证。对于多个过滤器的风□,近几年常采用液槽密封和负压密封。液槽密封必需保证液槽接缝严密和整体框架都处于统一水平面上。负压密封就是使过滤器与静压箱和框架接缝的外周边处于负压状态,与明装型式一样即使渗漏也不会漏到室内。实际上只要做到安装框架平整,过滤器端面与安装框架接触平均,任何安装型式使过滤器达到安装严密性要求应该说是不难的。

二、气流组织

洁净室的气流组织与一般空调房间有所不同,它要求将最干净的空气首先送到操纵部位,它的作用在于限制和减少对加工物的污染。为此,在设计气流组织时应考虑这些原则:尽量减少涡流,避免将工作区以外的污染带入工作区;尽量防止灰尘的二次飞扬以减少灰尘对工件的污染机会;工作区的气流要尽量平均,且其风速要知足工艺和卫生要求,当气流向回风口活动时要使空气中的灰尘能有效的带走。根据不同的洁净度要求,选择不同的送、回风方式。

不同的气流组织,各有其特点和范围:

1) 垂直单向流:均可获得平均向下气流,便于工艺设备布置,自净能力强,可简化人身净化举措措施等共同举措措施等共同长处外,四种送风方式还有其各自优缺点:满布高效过滤用具有阻力低、更换过滤器周期长等长处,但顶棚结构复杂,造价高;侧布高效过滤器顶送、全孔板顶送与满布高效过滤器顶送的优缺点相反,其中全孔板顶送在系统非连续运行时,孔板内表面易积尘,维护不好,对洁净度有些影响;密集散流器顶送,因需要一段混和层,所以只合用于4m以上高大洁净室,其特点与全孔板顶送相仿;对于相对两侧格栅的板和相对两侧墙下部平均布置回风口的回风方式仅合用两侧净间距小于6m的洁净室;单侧墙下部布回风口仅合用对墙间距较小(如≤<2~3m)的洁净室。

2)水平单向流:只在第一工作区达到100级洁净度,当空气流向另一侧的过程中含尘浓度逐渐升高,所以仅合用于统一房间工艺过程有不同洁净度要求的洁净室;送风墙局部布高效过滤器较满布水平送可减少高效过滤器用量,节约初投资,但局部区域有涡流。

3)乱流型气流:孔板顶送和密集散流器顶送的特点与前述相同:侧送的长处易于管道布置,无需技术夹层,造价低,有利于旧厂房改造,缺点是工作区风速较大,下风侧比优势侧含尘浓度高;高效过滤器风口顶送具有系统简朴、高效过滤器后无管道、洁净气流直接投递工作区等长处,但洁净气流扩散缓慢,工作区气流较平均;不外当平均地布置多个风口或采用带扩散板地高效过滤器风口时,也可使得工作区气流较平均;但在系统非连续运行地情况下,扩散板易积尘。

以上论述均属于较理想状态,也是国家有关规范、尺度或设计手册所推荐。实际工程中或受限于客观前提,或因为设计者地主观原因而未设计好气流组织,常见的有:垂直单向流采取相邻两侧墙下部回风,局部百级采用上送上回(即局部送风口下未加下垂围帘),乱流型洁净室采用高效过滤器风口顶送上回或单侧下回(对墙间距较大)等,这些气流组织方式经实测,其洁净度大多数都达不到设计要求。因为现行规范[6]划定空态或静态验收,个别的这类洁净室在空态或静态下委曲达到设计的洁净度级别,但抗污染干扰能力很低,一旦洁净室进入工作状态就达不到要求。准确的气流组织局部区域应设围帘下垂至工作区高度,10万级也不应采用上送上回。还有目前大多数工厂出产的带扩散板的高效送风口,其扩散板都只是装饰性孔板而不起扩散气流作用,请设计者和用户要特别留意。

三、送风量或风速

足够的透风换气量是为了稀释和排除室内污染空气,根据不同的洁净度要求,当洁净室净高较高时,适当增加换气次数。其中,100万级洁净室的透风量是按高中效净化系统考虑[7],其余均按高效净化系统考虑;当10万级洁净室高效过滤器集中布置在机房或系统末端采用亚高效过滤器时,可适当进步换气次数10-20%。

对于上述透风量推荐数值笔者以为:单向流洁净室通过房间截面风速偏低,乱流型洁净室是有较充分安全系数的推荐值。垂直单向流≥0.25m/s,水平单向流≥0.35m/s,在空态或静态下检测洁净度,固然能达到要求,但抗污染能力较差,一旦室内进入工作状态,洁净度就可能达不到要求,这类实例已不属于个别;同时,我国透风机系列中尚未有较适合净化系统用的风机,一般设计者又往往对系统空气阻力未作正确计算,或未留意到所选用的风机是否处于特性曲线上比较有利的工作点,使得系统在投入运行后不久,风量或风速就达不到设计值。美国联邦尺度(FS209A~B)在1987年10月27日之前一直这样划定:单向流洁净室通过洁净室截面的气流速度通常保持在9Oft/min(0.45m/s),在整个房间无干扰的前提下,其速度不平均度在士20%以内,气流速度任何显著的下降都会增加自净时间和工作位置之间污染影响的可能性(1987年10月FS209C颁布之后对含尘浓度以外的所有参数指标均未作划定)。为此,笔者以为宜适当进步目前海内对单向流速度的设计值,我们单位在实际工程中照此做了,效果仍是比较好的。乱流型洁净室是有较充分安全系数的推荐值,但很多设计者仍不放心,在做详细设计时将10万级洁净室透风量加大到20~25次/h,1万级加大到30~40次/h,1000级加大到60~70次/h,这样做不仅加大了设备容量、加大了初投资,也增加了日后维护治理用度,实际上也没有必要这样做。在编制我国空气洁净技术措施[7]时曾调查测定了海内100多个洁净室,很多洁净室仍是在动态下检测的,结果表明:10万级≥10次/h、1万≥20次/h、1000级≥50次/h透风量即可知足要求。美国联邦尺度(FS2O9A~B)划定:非单向流洁净室(10万级、1万级),室高8~l2ft(2.44~3.66m),通常考虑全室至少每3分钟换气一次(即20次/h)。因此,设计规范的划定[6]已经考虑了较大的富裕系数,设计者完全可以放心地按照表1透风量地推荐值选用。

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本帖在2013-03-17 16:34:09被gggipn重新编辑

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