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1、洁净室与节能 中国电于工程设计院陈霖新 国家标准洁净r 房口计规范犏 s A C n C3 1 9 顾问 中国电子I 程设计院厚副g I 程师 1 洁净宣特点 洁净! 因其用途、气流流型等的不月，日* 为各种不同冠g 的洁净室。洁净室按月连日丹为I 业洁净室、生物 洁净室。I 洁净窒是以控制微粒为主暮对象的洁净室，通常适用于微电子产B 生产、精密机械加工、自 元器件 和某g 电 产品组装、精细化I 、精密仪器倥衷生产、航i 航空的一g 产品产等。生韧洁净室B H 控制赦粒和微 生物为主要对象的洁净室可丹为一般物洁净室和生物安全学洁净室，一般生物洁净室主要是大部份药品和生物 制品产、部竹食品和化
2、妆品产物堂皇学洁净窒要用于有生物学安全要求的宴验富或部份药和生物制品 的产。洁净室按气流流型* 粪时可丹为单向流洁净室、非 向流洁净室和混台流洁净室。单向流fu n i d ir e c t i o n a l a i r f l o w ) 洁净室，气流沿单一方向呈平行流线并目横新风速一致的洁净室单向流丹为| 直单向流洁净窒和水 平单向流洁净室。非单向流( n o n U n i d i r e c t i o n a lar f l o w ) 洁净室，气流不符舍单向流方式的洁净室，曾被称为 。乱流洁净室1 混台流( m i x e da ir f l o w ) 洁净室，科单向流和非单向
3、流组合的洁净室。 f 】洁净室f ) 应具有所女须的空气洁净度等级，它是依据产品品种、产I 艺或使月要求所确定。例如 集成电路的集成度不断提高，洁净室控制粒径厦洁净度等级E M 05u m 或03 u m 的I S 0 5 级f | 0 0 级) 要求严格到 00 5 i J m 的I S 0 1 级薄膜体管液显i 器件( T F T L C D l 生产用洁净窒的空气洁净度等级* I S O3 级4 级，5 级， 控制粒径0 Iu m 03u m 钷型硬盘 H D D ) 产用洁净室的空气洁净度等级l S 0 4 壤，控制粒径0 1u m 03 m 药品生产用洁净室的控制粒径厦洁净度等级通常
4、为05u m 1 S O7 级、8 级( 1 0 0 0 0 级、10 0 0 0 0 级) ，局部要求I S O 5 级fI0 0 级 空气洁净度等级越严格，洁净室送风量越如I S 0 4 级的送风量约相j 于3 0 0 5 0 0 次换气次数， 其能量消耗很大。 ( 2 l 洁净窒fB ) 应尽日能做到T 引 或少引 微粒f 般生物l ，T 产生或少产生微位( 微生物) ，不滞留 或少滞目微粒( 搬生物) 。洁净室的建造应实现! 要素或= 项基车要求。洁净室的各项功能设施都应采取相应的技 术措施，比如台理进行平面布置和组织好 流、物流以及设置必要的人净、物净措施，在净化空调系统应台组织气
5、流，设置空气预过滤、中间过滤、未端过滤等多种娄型的空气过滤器并且g 求整个系统其设备的P 密性好等 在洁净室建筑其装修，应选择气密性满E 要求的构造、墙和棚材科其节点构造、门窗等，设置g 要洁净室 清洁、清洗盎消毒、苗技术措施、装t 室内的管线矗装t 尽量暗敷或用T 易沉积、易于清扫的构造等。 ( 3 l 洁净室( B ) 应连续地控制2 度、湿度和压力在规定值，应根据产生产工艺或使用要求或参照相* 标 准规范确定。这i 需要说明的是洁净室同一般空调房间的重要不同是洁净室必须相对于室外环境、非洁净室或洁净 室的邻i 维持一定的压差并应按产品产I 艺或使用要求确定维持正压差或负压差。为确保所需静
6、差就应保持 一定的洁净送月量，即使是空气洁净度等级为I S O8 级的洁净室( EI 其送风量也是一般空调房间的教信。洁净室 使用时间通常是连续运行为7 确保洁净度的一致和性舵稳定，一般都采用昼夜2 4 4 , 时或16 小时连续t 行。 ( 4 ) j 净室技术是 门综台技术。根据洁净室不目用建将需设置T 同的产I 艺设备、空气净化、通风 空调、洁净建筑、屯气与照明、；# 防与安、高纯物质供应F 保设施等功能设施，目此各专技术的密切E 台 g 建造个好的洁净室的i 要条件。洁净i 建造的* 键专m 按术是( j = _ 产I 艺技术R 其I 艺设计自括设备的选 型、平面和空问布置、对各专业提
7、出恰女的准确的要求曾空气净化和通风包括耩足产I 艺要求的净化空调幕 统其设备的选择、台理配j ，并与I 艺、4 筑设计密切E 台进行平面、i 间的确2 。应包括对j 净室常t 行 T 目缺少的排气、排风系统的* i 。洁净建筑，自括与I 艺技术、空气净化密切配台作好洁净! 的平面、空间 布t 作好人流、物流和防火分区、安全疏散等的安排作好洁净室装修其墙、顶棚、门亩、地面的选型和构造 设计等消防、安全设施，包括各种粪型的消防系统、设备有害物质的检测和报警，安全挥设施的台理配 iS 其它，根据产品生产I 艺或使用要求，有的专业技术将会成为某些洁净室建造的关键专业技术，如集成电路 产中的光刻间洁净室
8、，由于对赦振动要求十* 严格所蚪防撒振施就成为这娄洁净室设计时的* 键专技术。 医药工r 洁净室的清洗、消毒、X 苗设施或措施的设置青霉素等高致敏性药品产用洁净室建造时的特殊要求和 相应的技术措施等。 5 洁净室( 区 能t 消耗走。为达到洁净室要求的空气洁净度等级和功能参数要求；自净室的送风量或循 环空气量大，一般空调房间的小时换气次数仅数次，而j 净室是10 6 0 0 发，有的洁净室为确保生产环境要求，尚 需设有g 要的局部排风甚至全室排风即直排系统，所H 洁净室所需冷f 热) t 、耗电量均很大洁净室的能量j 自耗 是一般写字楼的1 0 3 0 倍冷量负荷是一般写字楼的5 15 倍，甚
9、至迂要太。 【6 ) 洁净要求气密性好，应P 格按设计匿纸、标准规范进行施I 、验收，使用前应进行认真的调H 自性能检 测、认。 【7 洁净室建造费用高、洁净室的净化空调统T 仅R i 大，还需设t 鲁种类型、多级的送A 空气过滤器 一9 ；嚣i ? 乳：是薯裟麓毅蒜熟盖蘑鬻学要求”迪其它特辣要求坤将增“ 2 洁净星的能消耗分析 洁净室能量消耗的特征主要表理为能量消耗大，目能量消耗主饕用于维持产生产环境要求、功能参数、I 艺介质的供应等。洁净室是连续使用的靛量消耗太户，它的能量消耗包括产品产设备用电、用热、月琦，净 化i 调系统的耗电、耗搏目冷负荷。冷森机组的耗电排气装t 的耗电、耗热鲁种I
10、艺介质的制取、输送耗 电、耗热和冷负荷，公用设施的用电和照明用电等。； 净室的能量消耗是一般写宇楼的1 0 3 0 倍，如十太规模 寨成电路生产用洁净室的电力负荷约数i 千瓦甚 十n i 千E 药品产I r 目药品种类、规模T 同，能量消耗 鲁T 相目，一般药品洁净室面积3 0 0 0 5 0 0 0 m 2 的电力负荷约为I5 0 0 2 0 0 0K w 。在各粪能量消耗中除产设备 艋产品种、生产I 艺不目而T 目外，能；自耗置中比例较大的是冷热源和净化空调系统，如冷冻机白勺电耗， 通常要占总量的1 5 3 5 。表1 是覆院设计的n 个I j ；：净室能量消耗的初步统计。 表1 国内白勺
11、n 十洁净室的能量消耗 单位类型空气洁净度等级j 自净室对空气循环单位电耗设计冷量 K W m 2 ) A r张电子5 级( 03 u m )隧道式、F F U 6 级( 05 u m 】 B r 撒电子5 级( 03 u m )隧道式、F F U c 厂触电子5 城( 03 u m l开放式+ 微环境 。r医药7 级( 05 uF 1 3 )非单向流、送侧目 医药7 级、8 级f05u m 非单向流、上送侧目 E 药 7 级、8 掇f03u m )非单向流汉、部* 直排 洁净室( E 能；自耗的连续性和差异、变化，为确保各粪洁净室t 行中的空气洁净度等级一致和产q 境 的各种功能参数稳定，许
12、多洁净室都采用连续i 转的方式，A 常是昼夜2 4 小时或1 6 小时连续t 行。由于洁净室的 连续i 行，要求供电、供冷、供热等均需拄洁净室内的产产I 艺要求或生产计划的安排进行调度，时供应 各种能潭。在鲁类洁净室的能量消耗中。随产品品种T 同，与产生产设备和与产品品种关系密切冷却水、 高纯物质、化学品和特种气体等的能量消耗艟产品品种、生F I 艺变化而变化，且，在洁净富的能量消耗总量 申占有鞍大 匕例的维持生产“ 境功能参数所需的制冷机、净化空调系统的电能、垮f 热) 能；自耗随所处地域、 产B 产环境要求、生产设备娄型、洁净童设计等的T 同而变化。囝1 是敦院设计的两个洁净r 房的能量消
13、耗比例 图，从图中目见制冷机能耗占能量消耗的比倒为2 4 或3 5 净化空调系统的能量消耗占17 或1 8 。图2 是 自湾集成电路I r 的能量消耗的盹例图，从目中目见制取冷冻水的能量消耗占总能耗白勺比例为2 7 ，净化空调 统为9 。 图I 目内n 个洁净r 房的麓耗比例 10 图2e 湾I C I r 的各类耗或电耗的E 亡倒 洁净! 的节能潜力E 大，许多洁净| 白勺I 程实践和一! 统计数据i 明，各粪洁净室目各种目目使各个洁净室的能 量消耗差异很大，“ 使是同类产的洁净室能量消耗也差距鞍大各粪洁净章中的各种耗能装i 的能耗占总能量消耗 的亡匕例口是差异T 小。i 然目产品品种、F
14、I 艺不周，能耗比例理应有所不同洁净i 所在地日的气象条件不目 能耗量相应的能耗例也会有所差异。但是如前面表1 中所列数据，3 十微电子I r 的电能消耗为04 9 11 k W ，m 2 冷量消耗为03 3 06R T ，m 2 ，均相差倍i 右3 个药品产I r 的电豁自耗为03 04 2k w ，m 2 ，冷量消 耗为01 6 03R T m 2 ，相差5 0 1 0 0 ，相差数倍，应该说还存在着”T 正常”的能量消耗。图3 是美目几个集成电路 r 的循环空 系统能耗，M 目中日净n 空调幕统循* i 气能耗对于1 0 扭；j 净辛大约* 5 0 0 0 16 5 0 f m k w
15、O2 06 w c f t 3 m i n 或0 12 03 5 7 w ( m 3 h 】。* 于1 0 0 级浩净i 大约8 0 0 0 15 0 0c f m k w l 0 125 06 5 w c f t 3 m i n 或 00 8 03 8 6 w Cm 3 h 同一洁净度等圾洁净享的单位能耗相差n 倍i 然日能与空气循环女式、设备的E 有关，但 差异也太大7 据有关资料介绍每单位洁净室面积的循环空气量8 ”晶日集成电路I r 为7 1 0m 3 ，h ，m 2 、12 ”I r * 12 5 0 m 3 ，h ，m 2 单恃洁净章面狃排气量r 目日I r 为6 5m 3 ，h ，m 2 1 2 I r 为11 0m 3 h m 2 每单位洁净室面积电耗 t - 8 ”晶目I r 为18 6k w m 2 、12 “I r 为2B 8k w m 2 5 代T F T L C D 工r 为09 8k w l m 2 ，6 代T F T L C D I r 为 16 6k w m 2 0 M i 所列洁净| 的能! ；自耗、能量；自耗捌和循环空气系统的能耗数据目蹦看出，洁净事的节能潜力E 大为 挖。节能潜力”，将涉洁净| 的平面、女面布E 净化空调系统和相关。用动力设施的台理选择、系统集成爱各粪 节能口备的选择、E t 等。 图3 差目n “l C I r 的循*
