潔凈室(無塵室)定義標準分類及維護

      

潔凈室(CleanRoom),又名無塵室或清凈室。
潔凈室是指將一定空間范圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、**等之污染物排除,并將室內之溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內設計的房間。即不論外在之空氣條件如何變化,其室內均能具有維持原先所設定要求的潔凈度、溫濕度及壓力等性能。
潔凈室主要的作用:控制產品(如硅芯片等)所接觸的大氣的潔凈度及溫濕度,使產品能在一個良好的環境空間中生產、制造,我們稱為潔凈室。

日本采用公制,以每立方公尺為單位,以0.1um微粒子為計數標準。日本標準的表示法以Class1Class 2Class3……Class8表示,好的等級為Class 1,差則為Class 8

潔凈室控管的功能:

能除去空氣中飄游之微塵粒子。

能防止微塵粒子的產生。

溫度和濕度的控制。
壓力的調節。

有害氣體的排除。
結構物與隔間的氣密性。
靜電的防制。
電磁干擾預防。

因素的考慮。
節能的考量。
潔凈室分類:
亂流式
(TurbulentFlow)
空氣由空調箱經風管與潔凈室內的空氣過濾器(HEPA)進入潔凈室,并由潔凈室兩側隔間墻板或高架地板回風,氣流非直線型運動而呈不規則的亂流或渦流狀態。適用于潔凈室等級1,000-100,000級。
優點:構造簡單、系統建造成本低,潔凈室的充比較容易,在某些用途場所,可并用無塵工作臺,提高潔凈室等級。
缺點:亂流造成的微塵粒子于室內空間飄浮不易排出,易污染制程產品。另外若系統停止運轉再激活,達到潔凈度,耗時長。
層流式(Laminar)
層流式空氣氣流運動成一均勻的直線形,空氣由覆蓋率99%的過濾器進入室內,并由高架地板或兩側隔墻板回風,此型式適用于潔凈室等級需定較高的環境使用,一般其潔凈室等級為Class 1~100。可分為二種:

水平層流式:水平式空氣自過濾器單方向吹出,由對邊墻壁的風系統回風,塵埃隨風向排出室外。
優點:構造簡單,運轉后短時間內即可穩定。
缺點:建造費用比亂流式高,室內空間不易擴充。
垂直層流式:房間天花板完全被ULPA過濾器覆蓋,空氣由上往下吹,具有較高的凈度,在生產中產生的塵埃可快速排出室外而不會影響其它工作區域。
優點:管理容易,運轉開始短時間內即可達穩定狀態,不易為作業狀態或作業人員所影響。
缺點:構造費用較高,彈性運用空間困難,天花板的吊架相當占空間,維修更換過濾器較麻煩。
復合式(MixedType)
復合式為將亂流式及層流式予以復合或并用,可提供局部超潔凈的空氣。
潔凈隧道(Clean Tunnel):以HEPAULPA過濾器將制程區域或工作區域99%覆蓋使潔凈度等級提高至10級以上,可節省安裝運轉費用。需作業人員的工作區與產品和機器維修予以隔離,避免機器維修時影響潔凈度,ULSI制程大都采用此種型式。
潔凈隧道另有二項優點:A.彈性擴充容易;B.維修設備時可在維修區輕易執行。
潔凈管道(CleanTube):將產品流程經過的自動生產線包圍并凈化處理,將潔凈度等級提至100級以上。因產品和作業員及發塵環境相互隔離,少量的送風即可得到良好的潔凈度,可節省能源,不需人工的自動化生產線為適宜使用。藥品、食品業界及半導體業界均適用。并裝局部潔凈室(CleanSpot):將潔凈室等級10,000~100,000的亂流潔凈室內的產品制程區的潔凈度等級提高為10~1000級以上,生產所需;潔凈工作臺、潔凈工作棚、潔凈風柜即屬此類。
潔凈工作臺:等級Class1~100級。
潔凈工作棚:在亂流式的潔凈室空間內以防靜電的透明塑料布圍成一小空間,采用HEPAULPA及空調送風機組而成為一較的潔凈空間,其等級為10~1000級,在2.5米左右,覆蓋面積約10m2以下,四支支柱并加裝活動輪,可為彈性運用。

潔凈室氣流的流動
潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響,即人、機器隔間、建筑結構等所產生的塵埃移動、擴散受到氣流的支配。
潔凈室系利用HEPAULPA過濾空氣,其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多,經過此過濾器過濾的空氣十分干凈。潔凈室內除了人以外,有機器等發塵源,發生的塵埃一旦擴散,即無法保持潔凈空間,因此必須利用氣流將發生的塵埃迅速排出室外。
潔凈室內的氣流是左右潔凈室性能的重要因素,一般潔凈室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間,氣流速度屬微風區域,易受人、機器等的動作而干擾趨于混亂、提高風速可保持潔凈度、風速的提高,影響運轉成本,滿足要求的潔凈度以適當的風速供應,可以達到經濟性效果。達到潔凈室潔凈度的穩定效果,均一氣流保持是重要因素,是在壁面,氣流會延著壁面發生渦流作用,此時要實現高潔凈度很困難。
垂直層流式方向要保持均一氣流的條件:1吹出面的風速不可有速度上的差異;2板回風板吸入面的風速不可有速度上的差異。過低或過高(0.2m/s0.7m/s)均有渦流現象發生,而0.5m/s氣流較均一,目前一般潔凈室,風速均在0.25~0.5m/s之間。
影響潔凈室的氣流因素很多,如制程設備、人員、潔凈室器材、照明等,同時對于生產設備上方氣流的分流點,應列入考慮因素。
一般操作臺或生產設備等表面的氣流分流點,應設于潔凈室空間與隔墻板間距2/3處,使作業人員工作時,氣流可從制程區內部流向作業區,將微塵帶走;若分流點配置在制程區前方,將成為不當的氣流分流,此時大部份的氣流將流至制程區之后,作業員操作所引起的塵埃將被帶到設備后面,工作臺因而將受到污染。
潔凈室內的工作桌等,在相接處均會有渦流現象發生,其附近的潔凈度較差,在工作桌面鉆上回風孔,使渦流現象減少低;組裝材料的選擇是否恰當、設備布局是否完善,是成為渦流現象之重要因素。

潔凈室之構成
潔凈室的構成由下列因素構成完整且品質良好的潔凈室:

天花板系統:包括吊桿(Ceilingrod)、綱梁(I-BeamU-Beam)、天花板格子梁;

空調系統:包括空氣艙、過濾器系統、風車等;

隔墻板(Partitionalwall):包括窗戶、門;

地板:包括高架地板或防靜電舒美地板;

照明器具:包括日光燈、黃色燈管等。
潔凈室之建筑必須滿足的條件:

不會因溫度變化與振動而發生裂痕;
不易產生微塵粒子,且很難附著粒子;
吸濕性小;
為了維持室內之濕度條件,熱絕緣性要高。  
潔凈室按用途分類:
工業潔凈室:以無生命微粒的控制為對象。主要控制空氣塵埃微粒對工作對象的污染,內部一般保持正壓狀態。它適用于精密機械工業、電子工業(半導體、集成電路等)宇航工業、高純度化學工業、原子能工業、光磁產品工業(光盤、膠片、磁帶生產)LCD(液晶玻璃)、電腦硬盤、電腦磁頭生產等多行業。
生物潔凈室:控制有生命微粒(**)與無生命微粒(塵埃)對工作對象的污染。又可分為;一般生物潔凈室:要控制微生物(**)對象的污染。同時其內部材料要能經受各種**劑侵蝕,內部一般正壓。實質上其內部材料要能經受各種**處理的工業潔凈室。例:制藥工業、醫院(手術室、無菌病房)食品、化妝品、飲料產品生產、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。生物學潔凈室:主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。內部要保持與大氣的負壓。例:**學、生物學、潔凈實驗室、物物工程(重組基因、疫苗制備)
亂流潔凈室的原理和特性:

定義:亂流潔凈室的定義是氣流以不均勻速度、不平行流動、伴有回流或渦流的潔凈室.

原理:亂流潔凈室靠送風氣流不斷稀釋室內空氣,將污染空氣逐漸稀釋,來實現潔凈的(亂流潔凈室一般設計在千級以上至30萬級凈化級別)。

特性:亂流潔凈室是靠多次換氣來實現潔凈與潔凈級別。換氣次數決定凈化級別(次數越多,凈化級別越高)

自凈時間:是指潔凈室按設計換氣次數開始送風到潔凈室,室內含塵濃度達到所設計的凈化級別的時間。1,000級希望不達到20min(分鐘) (可取15min計算) 10,000級希望不達到30min(分鐘) (可取25min計算) 100,000級希望不達到40min(分鐘) (可取30min計算)

換氣次數(按上述自凈時間要求設計)1,00043.555.3/小時(規范:50/小時)10,000
23.828.6/小時 (規范:25/小時) 100,00014.419.2/小時 (規范:15/小時)

潔凈室(凈化空調)的結構組成:

組合式凈化空調機組
潔凈送風管道
潔凈回風管道
送風靜壓箱
高效過濾器
多孔擴散板
潔凈室吊頂
潔凈室隔斷
百葉回風口
新風口
污染源知識

發塵量
潔凈室內的發塵量,來自設備的可考慮通過局部排風排除,不流入室內;產品,材料等在運送過程中的發塵與人體發塵量相比,一般極小,可忽略;由于金屬半壁(彩鋼夾心板)的應用來自建筑表面的發塵也很少,一般占10%以下,發塵主要來自人,占90%左右。在人的發塵量上,由于服裝材料和樣式的改進,發塵量也不斷減少。
材質:棉質發塵量大,以下依次為棉、的確良、去靜電純滌綸、尼龍;

樣式:大掛式發塵量大,上下分裝型次之,全罩型少;
活動:動作時的發塵量一般達到靜止時間3-7倍;
清洗:用容劑洗滌的發塵量降至用一般水清洗的五分之一。
室內維護結構表面發塵量,以地面為準,大約相應8平方米地面時的表面發塵量與一個靜止的人的發

塵量相當。
發菌量可分為:
A
凈室內當工作人員穿無菌服時:
靜止時的發菌量一般為10-300/min.
軀體一般活動時的發菌量為 150-1000/min.
快步行走時的發菌量為 900-2500/min.
B
咳嗽一次一般為 70~700/min.
噴嚏一次一般為4000~62000/min.
C
穿平常衣服時發菌量 3300~62000/min.
D
口罩發菌量:有口罩發菌量1:7~1:14
E
菌量:發塵量 1:500~1:1000據國內事例:
F
術中人員發菌量 878/min.
所以,可知潔凈室內無菌衣人員的靜態發菌量一般不達到300/min.人,動態發菌量一般不達到1000/ min/人,以此作為計算依據是可行的。

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