空气洁净技术培训

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1、第六节 空 气 洁 净 技 术（属第三章“空气调节”的内容之一）2010年7月17日1关于空气洁净技术的基本概念参照国标GB50072-2001洁净厂房设计规 范的相关定义 洁净室clean room 空气悬浮粒子浓度受控的房间 。它的建造和 使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室 内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按 要求进行控制2 洁净区clean zone 空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建 造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子 。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力 等按要求进行控制。洁净区可以是开放式或 封闭式 定义的要点 1）洁净室以空气中悬浮粒子浓度为主要控制 对象，明确

2、了空气洁净技术的基本特征，也 是洁净室级别划分的主要依据32）指明了空气洁净技术所依据的基本原理， 即：防止粒子从外部进入室内；防止室内产 生粒子；及时排除已进入室内的或从室内产 生的粒子 3）明确了根据不同的应用要求及控制级别对 其它有关参数的控制要求 上述定义与ISO14644国际标准的定义是一致 的 4 洁净室的分类 1）按服务对象分工业洁净室ICR微电子、平板显示器、 精密加工制造等生物洁净室BCR医疗、制药、生物、 食品、日用化工等 2）按室内气流形式分 3）按洁净室建造方式分 4）按净化空调系统形式分5 主要控制对象ICR悬浮粒子（少数要求AMC）BCR微生物微生物依附于悬浮粒子之

3、上，故基本控 制原理与ICR一致GMP（1998）洁净室（区）空气洁净度级别 6 洁净度 cleanliness以单位体积空气中悬浮粒子的数量（允许颗 粒数）来区分的洁净程度。以前习惯采用英制单位颗/立方英尺（pc/ft3） ，自国际标准颁布后，应采用国际单位制颗/立 方米（pc/m3） 单向流 unidirectional airflow沿单一方向呈平行流线并且横断面上空气流 速一致的气流以前曾习惯地称为“层流”，但由于它实际上并不是 流体力学中所规定的“层流”，所以现在定义为“单向 流”。根据工程中的应用方式可以包括“垂直单向流” 和“水平单向流” 7垂直单向流非单向流8 非单向流 non

4、-unidirectional airflow凡不符合单向流定义的其他气流流型在实际工程中还可以将单向流和非单向流气流流型 组合应用，称为“混合流” 粒径 particle size由给定的粒子尺寸测定仪响应当量于被测粒 子等效的球体直径实际粒子大多不是标准的球形，同一种粒子用不同 的测定仪器和测定方法测得的粒径是不一样的9各种非单向流形式10 洁净工作区 clean working area指洁净室内离地面高度0.81.5m（除工艺特 殊要求外）的区域 高效过滤器 HEPA （high efficiency particulate air filter ）超高效过滤器 ULPA （ultra

5、 low penetration air filter ）注意国标GB50072-2001洁净厂房设计规 范与GB/T13554-2008的定义不同 11 GB50072-2001洁净厂房设计规范 HEPA在额定风量下，对于粒径大于等于0.3 m 粒子的捕集效率在99.9%以上及气流阻力在250Pa 以下的空气过滤器 ULPA在额定风量下，对于粒径0.10.2 m粒子 的捕集效率在99.999%以上及气流阻力在280Pa以 下的空气过滤器 （目前已经有阻力小于 100Pa的HEPA 和ULPA ） GB/T13554-2008高效空气过滤器 HEPA用于进行空气过滤且使用GB/ T6165规定

6、 的钠焰法检测，过滤效率不低于99.9%的空气过滤 器 ULPA用于进行空气过滤且使用GB/ T6165规定 的钠焰法检测，过滤效率不低于99.999%的空气过 滤器12 GB/T14295-2008空气过滤器按标准规定的方法，用对于大于等于0.5m 微米粒子的记数效率数值来划分（见后表）亚高效过滤器 sub-HEPA高中效过滤器 high efficiency filter中效过滤器 medium efficiency filter粗效过滤器 roughing filter （不能称初效 ）静电过滤器 electric air filter静电过滤器一般不能作为净化空调系统的末 端过滤器13

7、 净化空调与普通空调的主要区别 1）压力控制 2）多级过滤 3）气流组织 4）换气次数（送风量） 5）负荷特性14一、空气洁净度等级（一）空气洁净度标准标准发展的历史 1.美国联邦标准FS209系列从1963年开始到1992年最终版FS209EFS209E之前只采用英制单位，209E增加了国际单 位制2001年11月29日FS209E已宣布取消15FS209E浮游粒子洁净等级 表3.6-116 以空气中粒径0.5m的粒子允许数量为分级标准 当采用国际单位时，等级的名称为每 m3 空气中最大 允许粒子数的常用对数值（以10为底）。例如：每 m3 空气中大于等于0.5m粒径的最大允许粒子数为 35

8、30颗，而3530的常用对数值为3.55，所以命名为 M3.5级 若采用英制单位，等级的名称为每 ft3 空气中最大允 许粒子数值。例如：上述M3.5级对应为每 ft3 空气中 大于等于0.5m粒径的最大允许粒子数为100颗，所 以命名为100级。 工程中常用的10、100、1000、十万等级别的称呼均 为英制单位172.国际标准国际标准ISO146441 以空气中粒径0.1m的粒子允许数量为分级标准 等级的名称为每 m3 空气中最大允许粒子数以10为 底的指数183.国家标准 GB50073-2001洁净厂房设计规范所采用 的洁净度级别等同于ISO146441（上表中的数字四舍五入为3位有效

9、数字）4.对于标准中未给出的中间粒径粒子允许值可 以通过标准所提供的线算图查得或用计算式 计算19 联邦标准 FS209E线算图（国际单位制 ）计算式国际单位制：Pc/m3 = 10M(0.5/D)2.2（3.6-1）英制单位制：Pc/ft3 = Nc(0.5/D)2.2（3.6-2）20 国际和国家标准（3.6-3）式中 Cn 大于等于所要求粒径的允许值，四舍五 入后有效数字不超过3位，pc/m3；N 洁净度等级，数字从19，最小递增量为 0.1；D 要求的粒径，m。注意与FS209E计算式的区别21ISO146441规定的级别标准图 22（二）空气洁净度等级的表示方法 1.长期习惯采用的英

10、制表示方法如100级、1000级、100000级等 （生物洁净室领域还在合法使用） 2.改进的英制表示方法如0.1m10级、 0.1m100级等上述表达方法均有缺陷且已不合法 3.国际标准等级级别 / 所处状态 / 所考虑的粒径例如：ISO 4级 / 动态 / 0.2 m（2370 Pc/m3），1 m（83 Pc/m3） 4.国家标准未明确规定23（三）室内环境状态 1.空态 as-built洁净室设施已经建成，所有动力接通并运行，但无 生产设备、材料及人员 2.静态 at-rest洁净室设施已经建成，生产设备已安装，并按业主 及供应商同意的状态运行，但无生产人员 3.动态 operatio

11、nal设施以规定的状态运行，有规定的人员在场，并在 商定的状况下进行工作 4.国标规定：空气洁净度等级所处状态应与业 主协商确定24（四）动静比 洁净室竣工验收大多采用“静态” 实际运行为“动态” 用“动静比”动态的室内空气含尘浓度与 静态室内空气含尘浓度的比值预测实际 运行时的室内洁净度 动静比的参考数值25（五）洁净度等级的有关计算 表3.6-3根据已知条件，运用相关公式，注意单位制1 ft3 = 0.0283 m31 m3 = 35.3 ft3 表3.6-4与3.6-5直接给出有关指数计算的答 案，简化解题工作26【例3.6-1】0.5m粒子浓度为50Pc/ft3的含尘 浓度分别相当于F

12、S209E的国际单位制和英制多 少级解:用英制单位，即为50级公制单位用（3.6-1）计算50 Pc/ft3 = 5035.3 = 1765 Pc/m327【例3.6-2】 0.3m100级分别相当于FS209E 的国际单位制和英制多少级解： 100Pc/ft3 = 10035.3 = 3530 Pc/m3公制单位用（3.6-1）计算M = lg(3530/3.077) = 3.059 3.1英制单位用（3.6-2）计算28二、空气过滤器（一）空气过滤器标准、分类 1.国家标准 GB/T14295-2008空气过滤器29 GB/T13554-2008高效空气过滤器 其他国家和地区的有关标准30

13、 各国分类法的对照 图3.6-131各种过滤器的形式32有隔板与无隔板过滤芯33（二）空气过滤器防火等级 新老标准的表达方式不同 分滤料、分隔板和边框三部分 不同级别要求不同，级别越高要求越严34（三）空气过滤器性能 1.面风速（额定风量）实际使用风量应小于额定风量 2.效率 几种效率表达方法 洁净室计算用计数效率 串联总效率计算式同通风，但要说明对应的粒径，本质 上是对应分级效率的串联计算353.阻力GB/T14295-2008空气过滤器定义 初阻力 额定风量下未积尘过滤器的阻力 终阻力 额定风量下阻力可达到的规定值 两者的关系GB/T14295-2008空气过滤器建议终阻力 = 2 倍初阻

14、力； GB/T13554-2008高效空气过滤器 未见具体规定GB50073-2001洁净厂房设计规范建议高效 空气过滤器终阻力 = 1.52倍初阻力 综合考虑运行费用和更换过滤器费用 36（四）空气过滤器组合方式 效率低的在前级 一般要求有前级保护 对洁净室洁净度起关键作用的是末级 （五）空气过滤器的安装位置 为避免已过滤空气由于系统渗漏而重新污 染，故与普通空调系统有不同要求粗效 中效粗效中效高效洁净室37（六）订货须知 6.容尘量额定风量下达终阻力时 的捕尘量 8.类型刀口型 9.检漏GB/T13554-2008高效空气过滤器6.3规定C、 D、E、F类及用于生物工程的A、B类应在额定风

15、 量下检漏，8.1.1规定每台出厂产品必须检测38（七）有关效率的计算 注意对应同一粒径范围 应用穿透率概念 可以根据控制要求反算过滤器配置效率 例题见讲义39三、气流流型与送、回风量（一）大气含尘浓度 M （pc/L） 1.表示方法 计数、计重、沉降浓度 洁净室计算主要用计数浓度 2.计算值 各地区相差很大 有许多参考数据 如表3.6-13 设计规范未规定参数40（二）室内单位容积发尘量 G（pc/min.m3） 1.尘源 人员、建筑材料、设备 人员是室内主要尘源 2.单位容积发尘量 综合考虑人员、建筑材料、设备的发尘量， 折算为单位容积发尘量以便于计算 人员发尘量与着装及动作强度有关 参考数据表3.6-1441（三）非单向流计算理论 1.均匀分布计算理论 假设前提 以室内粒子数量守恒推导出稳态公式，简化 为 （3.6-7）式中 n 洁净室送风换气次数，次/h；a 安全系数，见表3.6-15；N 室内空气含尘浓度，pc/L；Ns 送风含尘浓度，pc/L。 422.不均匀分布计算理论 假设前提 用不均匀系数 修正nv = n （3.6-8） 式中nv 不均匀分布送风换气次数，次/h； 不均匀系数，见表3.6-16。 3.送风含