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1、空气洁净工程技术,第一部分 空气洁净技术的发展历程,空气洁净技术（又称洁净技术或洁净室技术）最初是指以控制室内空气中悬浮颗粒物浓度为目标的相关技术，悬浮颗粒物的浓度用单位体积空气中大于等于某一粒径颗粒物的允许数量来表示，通常也称为空气的洁净度，并以此来划分洁净度等级或级别。 最初运用洁净技术的目的是为了提高精密产品（如仪器仪表）的成品率或降低其故障率，随着科学技术的发展，,空气洁净技术的发展历程,产品的精密度越来越高，特别是颗粒物扩展到有害气体，而洁净技术在控制空气终端悬浮颗粒物的同时，也有效地控制了空气中的细菌和病毒等有害微生物，所以逐步推广到医疗、制药、生物等领域，形成了当前比较完善的洁净
2、技术体系。,空气洁净技术的发展历程,二次世界大战时美国空军发现大部分飞机零件故障之原因，乃因粉屑、灰尘等之污染所引起，因此开始将这些小轴衬、齿轮等置空气中浮游灰尘较少之处进行加工及组合，因而使故障率得以减少，此为洁净室观念之起源。而1958年美国为了开始太空科学之研究，开始做洁净室之研究，并于1961年完成有关美国空军之洁净室规格，并于1963年12月经由美国联邦洁净室之规格Federal Standard No.209。,空气洁净技术的发展历程,20世纪50年代初，高效空气粒子过滤器HEPA(High Effciecy Particulate Air Filter)，在美国问世，是洁净技术的
3、第一次飞跃。50-60年代在美国得到发展，特别是军事领域发展较快。 20世纪70-80年代，洁净技术相继在日本、德国、英国、法国等得到应用。 中国的洁净技术在20世纪60年代起步，第一个洁净室1965年建成使用，是电子工厂。,空气洁净技术的发展历程,第二部分 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,洁净室的分类,工业洁净室,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）,某些工艺过程还要求控制分子态污染物AMC。 工业洁净室主要应用在电子、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
4、净技术。,生物洁净室,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。 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。,23,我们专注于电子信息、生物医药、石油化工、食品饮料、汽车制造、装备制造、精密仪器、高科技基础设施、主题公园、新材料等高科技领域。,服务的行业,工业洁净室与生物洁净室的差别,洁净室的分类,按气流流型洁净室的分类： 单向流洁净室 非单向流洁净室 混合流洁净室 矢流洁净室,单向流洁净室,单向流（层流）洁净室，其
5、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,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。,单向流洁净室,非单向流洁净室的气流流型
6、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,非单向流洁净室,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。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。,非单向流洁净室,图3 混合流气流流型,混合流洁净室,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。,混合流洁净室,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
7、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。,矢流（对角流）洁净室,各种气流流型洁净室的风量、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。,第
8、三部分 洁净室的等级标准,洁净室洁净度等级标准,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。,美国联邦标准FS 209E,ISO 14644-1,洁净室的级别,世界各国都有各自的划分标准,但现在国际上正逐步统一标准(ISO)。,微生物指标检测,GMP洁净区悬浮粒子分类系统对照表,洁净手术室的等级标准（空态或静态）,
9、洁净辅助用房的等级标准（空态或静态）,0.3m 微尘粒径,人类头发(15m),肉眼可视 (5m),感性认知,1,000,10,000,外大气层,大气层,田园地带,街市区,10,000,000,1,000,000,100,000,工业地带,一般自然界气体等级,感性认知,加拿大科学家根据美国国家航空航天局(NASA)的卫星数据绘制而成的全球污染颗粒PM2.5浓度地图。其中中国大部分地区颗粒物指数远高于其他地区。,PM2.5“杀手”：中国空气污染已到骇人程度,空气品质现状中国PM2.5污染严重,空气品质现状中国PM2.5污染严重,波士顿查尔斯河畔 浓度：0.3m 2.5m 10m 计数： 21430
10、 240 12 计重： 3 19,北京天安门广场颗粒物浓度 浓度：0.3m 2.5m 10m 计数： 1121523 2720 623 计重： 168 217,空气品质现状中国PM2.5污染严重,第四部分 洁净室介绍,空气净化的途径,控制污染源，减少污染生量； 有效阻止室外污染物的侵入，这是最主要途径； 迅速排除室内发生的污染物； 空气流速控制； 系统上的气密性； 建筑上的必要措施。,,洁净系统控制-要素,洁净室的四大技术要素,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。 洁净室应有足够的净化和空调的送风量。 洁净室应维持必要的压力梯度（正压梯度 或负压梯度）
11、。 洁净室应有合理的气流组织。,洁净室的系统构成,大风量的循环空气（考虑局部排气）和高性能的过滤器； 符合需要的控制温湿度的空调设备（要考虑内部发热）； 设置控制外部尘埃带入室内的风淋室，传递窗等设备。 四周不易粘附尘埃，表面光滑，洁净的房间；,空气过滤器,洁净空调系统和普通空调系统的主要区别是，它采用多级过滤技术保证尘粒不进入系统和洁净室内的特殊措施，以及满足洁净室要求的气流组织等。 空气过滤器是空气洁净系统中最主要的设备。过滤器有三大类：初效过滤器中效过滤器高效过滤器（或亚高效过滤器）。 初效过滤器主要是阻挡粒径在10微米以上的沉降性尘粒和多种异物。这种过滤器大多采用金属丝网铁屑玻璃丝粗孔
12、聚氨酯泡沫和多种人造纤维做滤材。,,高效过滤器,袋式初(中)效过滤器,空气过滤器的选择及安装,空气洁净度7（100000）级及高于7（100000）级的空气净化处理，应采用初效、中效、高效过滤器三级过滤。对于7（100000）级空气净化处理，也可采用亚高效空气过滤器代替高效过滤器。低于7（100000）级的空气净化处理，应采用初效、中效过滤器二级过滤。 中效空气过滤器宜集中设置在净化空气调节系统的正压段； 高效或亚高效空气过滤器宜设置在净化空气调节系统的末端； 特殊情况可考虑回风设置中效空气过滤器。,空气净化系统的三级过滤示意图,高效滤网,防尘区回风,空调箱,新风,防尘区,中效滤网,初效滤网,
13、在C/R所使用滤网之标准组合方式为：初效滤网=中效滤网=高效滤网 1、 Pre-Filter:设置于外气吸入口处，捕集效率低（重量法70-80），使用年限约46周。 2、Middle-Filter:为保护Final-Filter及延长其使用寿命而设置，捕集效率以NBS（比色法）7090%,使用年限约为36个月。 3、Final-Filter：捕捉最后段Particle用，HEPA约可用1年。0.3um捕集效率DOP法99.97以上(DOP计数法和MPPS法)。,风机,空气过滤器标准,空气过滤器标准,1.主机,2.末端,冷冻/热水主机 螺杆机、风冷热泵、直膨机,冷却部分 冷却塔,冷冻部分 热交换
14、器,管路（风、水）,风机盘管 双管制、四管制排管,表冷盘管 组合式空调机组、新风空调机组,中央空调系统的基本组成,中央空调系统,空调机组典型结构图：,空调箱由新风段、初效过滤段、预热段、新回风混合段、表冷段、送风段、加热段、加湿段、高中效过滤段组成。,资料整理:金田科瑞 http:/,空调机组典型结构图：,二管制：供冷供热合用同一管路系统,无法同时满足供冷供热需求,四管制：供冷、供热的供、回水管分开设置,能实现同时供冷、供热需求,13.4,22.6,24/50%,浪费,冷热源、换热设备的选择与安装,洁净室的正压要求：为了保持空气免受邻室或外界大气的污染，洁净必须维持一 个比邻室和大气高的空气压
15、力，简称维持正压。 静压差涉及两个问题： （1）需要维持多大的静压差；防止室外空气从门窗缝隙渗透的静压差；防止开门 时室外空气侵入的静压差。,Class1K P1+10Pa,Class10K P1+5Pa,P1=P+1020Pa,P,外界,静压差控制,通常无尘室均需維持正压以防止外部污染流入,并有利于内部微尘的排出。正压值一般遵循以下两条设计： 1、不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa； 2、洁净厂房室内与室外的压差应不小于10Pa，一般为1020Pa。 (1Pa=1N/m2),（2）需要多大的送风量（换气次数）才能维持住该静压差。维持 静压差采用缝隙法和换气次数法进行计算。,静压差控制,（1）手动调节送、回、排风阀门，实现正压控制。,压差控制途径,压差控制途径,（2）余压阀 （3）用控制新风量的办法实现 正压控制。,（4）自动调节办法实现正压控制。,洁净室的送风量应取下列三项中的最大值： 1 满足空气洁净度等级要求的送风量 2 根据热、湿负荷计算确定的送风量。 3 按下面规范6.1.5 的要求向洁净室内供给的新鲜空气量。,洁净室的风量,洁净室围护结构,,防止灰尘带入洁净室内,风淋室（A/S）、传递窗（PB） 正确使用风淋室（A/S），能够减少带入室内的灰尘。正确听从风淋室播音
