潔凈室空氣潔凈技術(shù)解決方案(潔凈廠房)

國內(nèi)外潔凈技術(shù)的發(fā)展都是隨著科學技術(shù)的發(fā)展特別是*事工業(yè)、航天、電子和生物醫(yī)藥等工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展的?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品和現(xiàn)代化科學實驗活動要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性。

潔凈室要生產(chǎn)這些產(chǎn)品，就必須達到相應(yīng)的受控生產(chǎn)環(huán)境的空氣潔凈度等級和具有相應(yīng)高純度與產(chǎn)品直接接觸的超純水、超純氣體、超純試劑等。對于現(xiàn)今以“微型電腦”為手段的電子信息時代，產(chǎn)品的高質(zhì)量、高可靠性的重要意義是不言而喻的?；谶@種趨勢，潔凈技術(shù)的發(fā)展已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗活動不可缺少的重要標志之一。

潔凈室設(shè)計（包括潔凈空調(diào)設(shè)計）是潔凈技術(shù)的重要組成部分。潔凈廠房內(nèi)的壓力，溫度，濕度，空氣流速以及空氣潔凈度等因素控制的好壞直接影響到生產(chǎn)質(zhì)量是否達標。

一、潔凈室污染控制技術(shù)方案
潔凈室空氣凈化的主要任務(wù)是根據(jù)各種產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、不同工序、各類房間的空氣潔凈度等級需要，采取空氣過濾技術(shù)措施將潔凈室內(nèi)空氣中懸浮的粒狀或化學分子污染物質(zhì)降低到允許的濃度下。

潔凈室內(nèi)的污染源主要來自四個方面：
1、大氣中含塵、含菌、凈化空調(diào)系統(tǒng)中新風帶入的塵粒和微生物；
2、作業(yè)人員發(fā)塵；
3、建筑圍護結(jié)構(gòu)、設(shè)施的產(chǎn)塵，這里包括墻、頂棚、地面和一些裸露管線的產(chǎn)塵；
4、設(shè)備及產(chǎn)品生產(chǎn)過程的產(chǎn)塵。

為保證產(chǎn)品環(huán)境或其他用途的潔凈室所要求的空氣潔凈度，要采取多種綜合技術(shù)措施才能達到要求。這些綜合措施包括：應(yīng)采用產(chǎn)生污染物少的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，或采取必要的隔離和負壓措施防止生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的污染物質(zhì)向周圍擴散，采用產(chǎn)塵少、不易滋生微生物的室內(nèi)裝修材料及器具；減少人員及物料帶入室內(nèi)的污染物質(zhì)；
維持生產(chǎn)環(huán)境相對于室外或空氣潔凈度等級要求高的環(huán)境有一定的正壓，防止室外或鄰室的空氣攜帶污染物質(zhì)通過門窗過其他縫隙、孔洞侵入；加強潔凈室的管理，按規(guī)定進行清掃、滅菌等。

除采取上述種種技術(shù)措施之外，為使生產(chǎn)環(huán)境或其他用途的潔凈室室內(nèi)環(huán)境控制在所要求的空氣潔凈度等級，重要的技術(shù)措施是需要送入足夠量的經(jīng)過處理的清潔空氣，以替換或稀釋室內(nèi)在正常工作時所產(chǎn)生的污染空氣。潔凈室的空氣凈化處理就是根據(jù)房間不同的潔凈度等級要求，采取不同方式送入經(jīng)過處理的數(shù)量不等的清潔空氣，同時排走相應(yīng)數(shù)量的攜帶有污染物質(zhì)玷污的空氣，靠這樣的動態(tài)平衡，使室內(nèi)環(huán)境維持在所需的空氣潔凈度等級。

目前潔凈室對送入空氣的潔凈方法，最重要和使用最廣泛的方式是空氣過濾法。送入潔凈室的清潔空氣，主要是靠送風系統(tǒng)的各個部位設(shè)置不同性能的空氣過濾器，用以除去空氣中的懸浮粒子和微生物。

下面將對潔凈室污染控制領(lǐng)域中比較新穎的技術(shù)方案進行介紹：
1、用傳統(tǒng)的噴水室濕式處理空氣法來處理新風中的化學物質(zhì)。近幾年來許多國家開展了很多研究證明了其有效性。

2、采用有殺菌作用的HEPA過濾器(殺菌酵素過濾囂)。過去采用金屬離子的毒性來殺菌，如銀型陽高于交換纖維制成的空氣過濾器，現(xiàn)今可采用從生物體中提取的天然酵素將細菌的細胞壁溶解以達到殺菌的目的，是一種安全的滅菌措施，它防止了過濾器上微生物增殖所產(chǎn)生的二次污染。

3、采用UV光電子空氣凈化方法。這種方法不同于普通的靜電過濾器。該方法利用將紫外線照射在金屬膜層上產(chǎn)生的光電效應(yīng)，在空氣中產(chǎn)生電子和負離子使流經(jīng)的污染物質(zhì)荷電并被集塵極捕集(圖1所示)。目前在有限的小空間范圍內(nèi)已有應(yīng)用。

4、采用除海鹽粒子過濾器。沿海岸地區(qū)空氣中含鹽量較多，臺風等強風作用下會更高。這種狀況對微電子工廠極為不利。現(xiàn)在有兩種措施：
(1)所采用的濾材即使在大量鹽分附著后不容易析出；
(2)在空調(diào)箱進入段處先設(shè)噴水段及檔水板，可先捕集90％的海鹽粒子，再經(jīng)普通的空氣過濾器清除未被捕集的粒子。噴霧用水應(yīng)直接排放出，不予回收。對于臨海設(shè)置的微電子工廠在空調(diào)凈化裝置中應(yīng)予考慮。

5、采用智能型空氣離子凈化系統(tǒng)。近幾年來歐洲開發(fā)了一種智能化凈化系統(tǒng)，它利用離子發(fā)生工作單元的高壓電離原理，釋放出穩(wěn)定的正負電氧離子族，帶電氧離子與VOC物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，以達到去除臭味凈化空氣的目的。為保證室內(nèi)空氣質(zhì)量處于最佳狀態(tài)，該系統(tǒng)還配有智能化控制系統(tǒng)，通過送風管上的風速、濕度和傳感器及回風管和新風管中的空氣品質(zhì)傳感器并將檢測數(shù)據(jù)傳到電離控制器，以控制離子發(fā)生單元的工作強度，自動控制室內(nèi)的空氣品質(zhì)，同時這些數(shù)據(jù)通過傳送器和網(wǎng)絡(luò)，可以進行遠程監(jiān)控。

6、采用新型空氣吹淋室。傳統(tǒng)的吹淋室對人體吹淋停止后，小室內(nèi)的含塵空氣有可能被帶入車間，新改進的吹琳室，具有快速自凈的功能，當停止吹淋氣流后，可部分轉(zhuǎn)換成頂部垂直氣流，這樣可使小室內(nèi)空氣含塵量很快降低，達到自凈效果。

二、潔凈室潔凈技術(shù)領(lǐng)域的研究方案
潔凈技術(shù)作為一門實驗學科，在其發(fā)展過程中也大量地實踐了各種研究方法，并在這些年取得了不小的發(fā)展和進步。

下面就將介紹幾種在潔凈研究領(lǐng)域運用的研究方案：
（1）解耦原理是一種重要的實驗理論方法，往往通過解耦原理能把原本較復(fù)雜或者是“混沌”的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為若干個簡單的物理現(xiàn)象集合，能夠使實驗者更為清楚地看清現(xiàn)象的本質(zhì)，使得實驗或分析過程大大簡化，并最終得到解決，因此解耦原理成為實驗科學研究和實踐的重要理論方法。

在理論方面，1978年我國建筑科學研究院許鐘麟研究員首次在傳統(tǒng)的潔凈室內(nèi)全室微粒均勻分布理論的基礎(chǔ)上，通過分析影響潔凈室含塵濃度不均勻分布的各種因素，把潔凈室的含塵濃度分布進行了解耦，解耦成了3個分布區(qū)域(高效送風口下方的主流區(qū)，回風口區(qū)域的回風口區(qū)，其余的區(qū)域為渦流區(qū))。

傳統(tǒng)的潔凈空間控制污染的機理，主要是通過布置在送風末端的高效過濾器將潔凈氣流送入。由于過濾器很難避免在制作、運輸和安裝過程中，總有可能造成過濾器的濾材、濾器及安裝結(jié)合面的滲漏，高效過濾器的滲漏是不可避免的，所以僅靠密封堵漏不能有效解決滲漏問題。單向流潔凈室的滿布高效過濾器不僅僅起到了過濾的作用，而且還起到了均流作用和防漏作用，因此末端高效過濾器把防漏、過濾與分布氣流的三個作用耦合于一體，大大提高了對末端過濾器的要求。在這樣的背景下，利用阻漏層理論，把末端高效過濾器的過濾、均流和防漏的三個功能解耦，已經(jīng)成為潔凈室發(fā)展的一項新的技術(shù)措施。

（2）通過計算流體力學（CFD）結(jié)合粒子分布軌跡進行氣流組織數(shù)值模擬，可以較好解決合理的設(shè)備布置與在更低的氣流速度下不產(chǎn)生渦流，避免污染物的再卷入。但此方法的應(yīng)用，目前尚有一定難度，還未曾普及。
三、潔凈室的節(jié)能技術(shù)方案
潔凈室是能量消耗大戶，這是因為要保持潔凈的生產(chǎn)環(huán)境所必需的空氣潔凈等級、壓差、溫度、相對濕度要求；防止污染的交叉污染，潔凈室內(nèi)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的要求排除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵、熱量、有機溶劑等所需的全室或局部排風裝置，與此同時需向潔凈室內(nèi)送入相應(yīng)的或必需的室外新鮮空氣；根據(jù)不同的空氣潔凈度等級的要求需要有必須的換氣次數(shù)和送風量。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，大規(guī)模集成電路制造工廠潔凈廠房的凈化空調(diào)系統(tǒng)及其制冷機的耗電量約占工廠總耗電量的50%左右。

如上所述，潔凈廠房的耗能量是很大的，若潔凈室精心設(shè)計，周密規(guī)劃，節(jié)約能源、降低能量消耗也是可能的，節(jié)能的潛在容量不小。

針對潔凈室、凈化空調(diào)系統(tǒng)的運行節(jié)能問題，可以有以下幾個解決方案：

1、潔凈廠房內(nèi)的工藝平面布置
盡可能采用潔凈小室、潔凈工作臺、層流罩、潔凈隧道、微環(huán)境等方式，降低高級別潔凈室面積，是減少能量消耗、節(jié)約能源的可行措施。研究證明，與傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境相比，微環(huán)境潔凈廠房的投資可節(jié)省40%，單單空氣輸送的費用可節(jié)省70%。

2、在進行建筑平面、立面設(shè)計時，應(yīng)努力貫徹節(jié)能要求
潔凈廠房的門窗設(shè)計的恰當與否，是降低潔凈廠房建筑能耗的重要課題。這里首先是控制好窗墻比，按潔凈室的特點盡量減少外墻上的窗面積，其次是門窗構(gòu)造的氣密性要求和材料選擇優(yōu)質(zhì)可靠，以確保門窗的保溫（冷）效果和減少冷風滲透，防止“冷橋”現(xiàn)象的發(fā)生。

3、降低潔凈室的熱（冷）負荷的技術(shù)措施
（1）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，確定合適的潔凈室內(nèi)空氣潔凈等級和溫度、相對濕度參數(shù)，在滿足生產(chǎn)工藝的前提下，從節(jié)約能源的角度出發(fā)，按不同工序和房間的不同要求確定空氣潔凈度等級、溫度、相對濕度參數(shù)，可能就低時盡可能采用較低的取值。

（2）在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝提供者的密切配合下，準確地確定潔凈室需設(shè)排風裝置的房間或工序或生產(chǎn)設(shè)備的排風量，這是由于潔凈室內(nèi)排風量的增加，即意味著凈化空調(diào)系統(tǒng)的補充新風量增加。廠房設(shè)計中有時會出現(xiàn)由于排風量的增加使凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風量大于規(guī)定的新鮮空氣需用量，從而使設(shè)計的熱（冷）負荷增加，因此，準確地確定潔凈室內(nèi)排風量是降低能量消耗的重要技術(shù)措施之一。

4、減少凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風量和降低系統(tǒng)阻力的技術(shù)措施
（1）按生產(chǎn)工藝要求的不同空氣潔凈度等級和不同的工作時間、班次合理劃分凈化空調(diào)系統(tǒng)。但在制訂方案時應(yīng)認真考慮減少管線長度，降低風管阻力所必需采取的技術(shù)措施，做到既降低用電量又不能增加較多的建造費用。

（2）合理組織凈化空調(diào)系統(tǒng)中各種空氣過濾器的設(shè)置，對較大型的潔凈廠房的凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風集中大小控制送風量等。

（3）凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理利用回風。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程不產(chǎn)生有害物或不發(fā)生交叉污染時，凈化空調(diào)系統(tǒng)在保證新鮮空氣量和保持潔凈室規(guī)定的壓差值的條件下，為了減少能量消耗，應(yīng)盡量利用回風。對于換氣次數(shù)大的單向流潔凈室，當空調(diào)機房距單向流潔凈室較遠時，可以采用一部分空氣不回機房而直接循環(huán)使用，可使能量消耗降低。

5、合理進行凈化空調(diào)系統(tǒng)的風管設(shè)計
風管布置時應(yīng)盡量縮短風管長度，減少不必要彎管、附件的設(shè)置，簡化風管形狀，努力降低風管系統(tǒng)的阻力，以減少能量消耗。
6、采用變流量控制風量、水量

（1）根據(jù)檢測得到的潔凈室內(nèi)的塵粒數(shù)量，或房間壓力值控制調(diào)節(jié)送風量。采用技術(shù)措施，有效的控制不工作的生產(chǎn)工序或房間的低送風量。

（2）根據(jù)生產(chǎn)過程的特點，設(shè)置檢測、控制房間或設(shè)備的排風裝置，按需要控制排風量或開停排風機或排風閥。避免房間或設(shè)備不生產(chǎn)時仍開啟排風機或排風閥，消耗電能和增加不必要的送風量。
（3）風機、水泵合理的采用變頻機組，根據(jù)送風量、供水量的多少，改變風機、水泵的轉(zhuǎn)速，降低電能消耗。

（4）凈化空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機組采用冷水量、熱水量或蒸汽量的變頻控制。
空氣潔凈技術(shù)中的污染控制方案、研究方案以及節(jié)能方案三方面的內(nèi)容。我國空氣潔凈技術(shù)發(fā)展自60年代開始以來，目前已具各了相當?shù)膶嵙?，在某些理論研究和?yīng)用方面已達到了國際先進水平。在生活現(xiàn)代化的同時，我們要重視室內(nèi)空氣的品質(zhì)。通過減少污染、通風、空氣凈化、消毒、空氣成分的調(diào)節(jié)與控制等措施，可減少室內(nèi)空氣污染，減少疾病，提高人們的生活質(zhì)量。