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1、洁净室设计培训教程,张利群 二OO九年三月,目 录,二、洁净室设计 1 2 3 洁净室基础知识 3.1 洁净室的定义 3.2 洁净室的四大技术要素 3.3 洁净室的分类 3.3.1 按洁净室气流流型洁净室的分类 3.3.2 按洁净室主要的控制对象洁净室的分类 3.4 洁净室洁净度的等级标准（ISO 14644-1）,4 洁净室的消防、节能和环保,4.1 洁净室的消防 4.1.1 洁净室的建筑消防 4.1.2 洁净室的水消防 4.1.3 洁净室的电气消防 4.1.4 洁净室的防排烟,4.2 洁净室的节能,4.2.1 洁净室的空调负荷 4.2.2 洁净室的空调负荷特点 4.2.3 洁净室净化空调系
2、统的节能措施 4.3 洁净室的环保工程 4.3.1 洁净室的废水处理 4.3.2 洁净室的废气处理,5.2 三个净化工程的典型案例,5.2.1 大面积ISO 6级顶送顶回非单向流洁净室的工程案例 5.2.2 深圳清溢精密光电有限公司的ISO 2级洁净室工程案例 5.2.3 北京航天光学遥感特殊高大实验室矢流洁净室的设计,3 洁净室的基础知识,3.1 洁净室的定义 洁净室是空气悬浮粒子浓度受控的房间，其建造和使用方式可最大限度减少房间进入的、产生的和滞留的粒子。房间内的温度、湿度、压力等其他相关参数均按要求受控（ISO 14644-6）。,3.2 洁净室的四大技术要素,洁净室的四大技术要素是 一
3、、送风至少经过三级过滤（粗效、中效和高效），并且高效过滤器应设置在系统的末端。 二、洁净室应有足够的净化和空调的送风量。 三、洁净室应维持必要的压力梯度（正压梯度或负压梯度）。 四、洁净室应有合理的气流组织。,3.3 洁净室的分类,3.3.1 按气流流型洁净室的分类 按气流流型洁净室可划分为： 单向流洁净室 非单向流洁净室 混合流洁净室 矢流洁净室,一、单向流洁净室,1、单向流（层流）洁净室，其中又分垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。,图1 单向流气流流型,2、单向流气流的净化原理是活塞和挤压原理，把灰尘从一端向另一端挤压出去，用洁净气流置换污染气流。包括有垂直单向流和水平单向流。 垂直单向
4、流是气流以一定的速度（0.25m/s0.5m/s）从顶棚流向地坪的气流流型。这种气流能创造100级、10级、1级或更高洁净级别。但其初投资很高、运行费很高，工程中尽量将其面积压缩到最小，用到必须用的部位。 水平单向流是气流以一定的速度（0.3m/s0.5m/s）从一面墙流向对面的墙的气流流型。该气流可创造100级的净化级别。其初投资和运行费低于垂直单向流流型。,二、非单向流洁净室 1、非单向流洁净室的气流流型又可分为顶送下回；顶送下侧回；顶送顶回等。,图2 非单向流气流流型,2、非单向流气流的净化原理是稀释原理。一般型式为高效过滤器送风口顶部送风；回风的型式有下部回风、侧下部回风和顶部回风等。
5、依不同送风换气次数，实现不同的净化级别，其初投资和运行费用也不同。,三、混合流洁净室,图3 混合流气流流型,混合流气流是将垂直单向流和非单向流两种气流组合在一起构成的气流流型。这种气流的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流替代大面积单向流以利节省初投资和运行费。,四、矢流（对角流）洁净室, 选上侧圆弧型高效过滤器风口送风，对侧下回风口回风的气流流型。,图4 矢流气流流型,矢流洁净室的气流是以放射型的流线流出，流线之间没有竖向交叉，可用相对少量的送风获得较高级别的洁净度。多用在医药、医疗和电子等行业的小洁净室中。在某些特殊的实验室中也得到广泛的应用。,五、各种气流流型洁净室的风量、
6、冷量、初投资 和运行费的比较（仅供参考） 不同洁净级别洁净厂房的送风量、冷量投资耗电的指标,注：表中的送风量、单向流以断面风速表示， 非单向流以换气次数表示。 表中冷量指标一般指电子工业洁净厂房。 表中的初投资包括洁净厂房的围护、 冷冻供应系统、空调净化系统， 不含土建结构和自动控制的投资。 表中的耗电量系指制冷系统和 空调送风系统耗电， 不含电加热和电加湿的耗电量。,3.3.2 按洁净室主要的控制对象洁净室的分类,按洁净室主要控制对象划分洁净室又可划分为： 工业洁净室 生物洁净室,一、工业洁净室,1、工业洁净室主要的控制对象是灰尘粒子（不分有生命的、无生命的）。 2、工业洁净室主要应用在电子
7、、航天、航空、机械、化工、化学制药、能源、纳米等工业中。尤其是电子工业和光电子工业更是离不开洁净室和洁净技术。,二、生物洁净室,1、生物洁净室主要控制对象是有生命的、活的微生物粒子，如病菌、病毒等对人类、动物、环境有害的粒子。 2、生物洁净室广泛地应用在医疗（洁净手术室、洁净病房）、生物制药、实验动物饲养、生物安全实验室、卫生防疫检疫的事业中。生物洁净室的发展速度非常快，而且得到了各方的认同和重视。,三、工业洁净室与生物洁净室的差别 工业洁净室与生物洁净室的差别表,3.4 洁净室洁净度等级标准ISO 14644-1,一、ISO-14644是国际标准，现在美国、欧洲、日本、俄罗斯和我国都采用此标
8、准，美国原来应用的是美国联邦标准209A、B、C、D、E，现在美国也不用了。原来我们熟悉的100级、1000级、10000级和100000级都是源自美国联邦标准FS 209B，现在它们分别被国际标准ISO-14644标准中的5级、6级、7级和8级所替代。,ISO-14644的洁净度等级标准列如下 洁净室及洁净空气中悬浮粒子的洁净度等级ISO-14644,注： 每点应至少采样3次。 本标准不适用于表征悬浮粒子的物理、化学、放射及生命性。 根据工艺要求可确定12粒径。 根据要求粒径D的粒子最大允许浓度由下式确定（粒径0.1m5m） （个/m3） 式中N为洁净度等级在19级中间可以0.1为最小单位递
9、增量插入。,二、国标洁净等级标准ISO- 14644与各国洁净度等级标准的比较如下,国际标准ISO-14644与各国标准的比较表,注：美国联邦标准FS 209E已经停止使用,4 洁净室的消防、节能和环保,4.1 洁净室的消防 4.1.1 洁净室的建筑消防 一、洁净室建筑不利于防火的因素 1、空间密闭、围护结构气密性好，一旦火灾温度会迅速上升，大量烟气不易排出，令人窒息又不利于疏散和扑救。 2、洁净室建筑内各种关卡多，对外出口少，疏散通道不畅，延长了疏散距离和时间。 3、洁净室建筑装修有一些高分子的合成材料会产生浓烟和毒气。工艺生产中往往会使用大量的易燃易爆的化学物质也是洁净室潜在的火灾威胁。
10、因此洁净室的防火和人员疏散非常重要。,二、洁净室建筑耐火等级,1、甲乙类洁净室建筑的耐火等级应为一级或二级，宜为单层建筑，其最大占地面积不易超过3000 m2。 2、丙、丁、戊类洁净室建筑的耐火等级可为一级或二级，可为单层或多层，除丙类建筑占地面积不应超过8000 m2（单层、二级）；6000 m2（多层、二级）；4000 m2（多层、三级）外，丁类和戊类占地面积不限,三、洁净室人员的安全疏散,在进行洁净室平面规划时考虑人员疏散的原则 1、疏散路线要简捷明了，便于寻找和识别。 2、疏散路线要做到步步安全（着火房间房间门疏散走道楼梯间室外）。 3、扑救线路不要与疏散路线交叉。 4、疏散通道要通畅
11、，少曲线，少高低不平，少宽窄变化。 5、疏散方向至少有2个可供人员疏散。 6、疏散门的开启方向应有利于人员的疏散逃生。,四、洁净室建筑材料的防火,1、洁净室内部的装修材料应尽量避免采用在燃烧时产生大量浓烟和有毒气体的高分子合成材料。根据“洁净厂房设计规范”规定：洁净室的顶棚和壁板（包括夹心材料）应为不燃烧体，且不得采用有机复合材料。顶棚的耐火极限不应低于0.4 h，疏散走道的耐火极限不应低于1.0 h。 2、特别要重视参观走廊的隔墙（包括大面积玻璃窗）的耐火极限问题。 3、技术竖井的井壁的耐火极限也不应低于1.0 h。,4.1.2 洁净室的水消防,一、室内外消火栓系统 室内、外消火栓供水系统的
12、用水量应根据洁净室生产工作间火灾危险性类别，建筑物的耐火等级以及建筑物的体积等因素目前应根据“建筑设计防火规范”确定，当“消防给水及消火栓系统技术规范”颁布后应按新规范执行。 二、自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统的用水量应根据洁净室的火灾危险性等级和“自动喷水灭火系统设计规范”确定。自动喷水灭火系统宜采用预作用式自动喷水灭火系统。 三、洁净室各个场所必须配置灭火器，其设计应满足“建筑灭火器配置规范”的要求。除消防给水外，还应设置必要气体灭火系统等。,4.1.3 洁净室电气消防,一、洁净室的电源和供配电 根据“建筑设计防火规范”和“洁净厂房设计规范”的要求。 1、消防电源的负荷分级应符合国家标
13、准“供配电系统设计规范”的要求。 2、消防用电的设备应采用专用的供电回路，当生产、生活用电切断时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显的标志。 3、消防用电设备的管线应满足火灾时连续供电，并且管线应有防火要求。 4、消防应急照明灯具和疏散指示标志灯的备用电源的连续供电时间应满足实际消防要求。,二、洁净室的消防照明,1、洁净室内应设置供人员疏散用的应急照明。在安全出口、疏散通道的转角处应按“规范”设置疏散标志（疏散指示灯）。 2、在专用的消防口处应设置红色应急照明灯。 3、消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常坚持工作的其他房间应设置应急照明。,三、洁净
14、室的消防报警和控制,1、洁净室的生产区（包括技术夹层）、机房、站房等均应设置火灾探测器（感温探测器、感烟探测器或空气采样器等），及早预知、早报警。 2、洁净室生产区及走廊应设置手动火灾报警按钮。 3、洁净室应设置消防值班室（或控制室），消防控制室应设置消防专用电话总机。 4、消防控制设备及线路连接应可靠，应有合格的显示功能。,5、消防报警应进行核实，并应进行如下消防联动控制, 启动消防水泵（除自控外还应设手动控制装置）。 关闭电动防火阀，停止空调风机、排风机、新风机，并收其反馈信号。 关闭有关部位的电动防火门或防火卷帘门。 点亮应急照明灯和疏散标志灯。 手动切断有关部位的非消防电源。 启动火灾
15、应急扩音器，进行人工和自动广播。 控制电梯降至首层，并接收反馈信号。,4.1.4 洁净室的防排烟,一、根据“建筑设计防火规范”和“洁净厂房设计规范”的要求：洁净室的疏散走廊和面积大于300 m2的洁净室均应设置机械防排烟措施。 二、最新报批的“电子工厂洁净厂房设计规范”中对洁净室的防排烟系统的要求作了一些修订，内容是：洁净厂房的疏散走廊应设置防排烟系统，但对于大面积的电子工厂的洁净厂房当每50 m2内不超过一个工作人员时可不设置防排烟系统。,4.2 洁净室净化空调系统的节能,4.2.1 洁净室的空调负荷 洁净室的净化空调负荷由下面几部分组成： 一、室内负荷 主要包括： 1、室内作业人员的散热、
16、散湿负荷。 2、室内照明灯具的散热负荷。 3、洁净室围护结构（墙、顶、地、门、窗）的传热、传湿负荷。 4、生产设备和生产过程的散热、散湿负荷。,二、洁净室新风处理的热、湿负荷。夏季是降温去湿；冬季是加热、加湿。 三、空气循环时风机（或FFU）的温升和水泵的温升负荷。 4.2.2 洁净室的空调负荷特点 一、高级别洁净室（100级，10级，1级）是垂直单向流洁净室，其送风机的风量非常大，高达400500次/h换气，而且风机的压头也很高，一般多在10001500Pa，因此风机温升的负荷大。按理论计算：在集中送风方式的系统中，风机的温升为1.5，仅此一项的负荷就是500700W/m2；如果采用FFU送风方式，风机温升的负荷也要250350 W/m2。因此，风机温升的负荷大是其一个负荷特点。,二、服务于微电子和光电子的高级别洁净室因工艺排风量大，所以新风量也很大，新风量一般在1020次/h换气；因此，处理如此多新风的负荷大约为400800 W/m2；个别工艺的排风量更大，固新风负荷也还会更大。因此新风负荷大是其第二个负荷特
