洁净室空调系统的特点
1、洁净室空调系统与一般民用建筑的空调系统的不同,它首先对控制区的洁净度有很高要求。导体器件厂房内,在硅衬底上只要落有电路线宽1/10~1/3大小的尘埃,就可能导致芯片电路短路。另外,洁净厂房空调系统除对洁净度要求较高外,还对温度、湿度、震动、噪音等都有不同程度要求。
2、洁净室与洁净厂房能源消耗比其他的建筑大得多,其运行费约是一般办公楼的10(1万级)~30(100级)倍。就空调冷负荷而言,一般办公大楼为120W/m左右,一般洁净室为300~800w/m,而大规模半导体器件厂房可以达到1400~1600w/m。
同时,由于半导体器件生产工艺的特点,要求洁净厂房内全天(24h)保持相应的洁净度,目此,洁净空调系统(包括排风系统)、为其配套的冷、热源及相应的输送系统需每天24 h运行,这也与其他空调系统极其不同。
3、送风量大。一般办公大楼换气次数为10次/h左右,一般洁净室换气次数可选为:100级按室内平均风速0.2~0.5m/s来计算,1000级按50~60次/h计算,10000级按15~25次/h计算,100000按10~15次/h;而大规模半导件器件厂房内,为了满足相应的洁净度要求,需要保证很高的换气次数,致使循环风量非常大。100级洁净室的换气次数可选到400 次/h,10000级洁净室的换气次数可选到40次/h,100000级洁净室的换气次数也要30次/h。
4、新风负荷大。在电子厂房中,某些车间散发出有害气体,需要通过排风加以消除,这就加大了系统的新风量。洁净室的各类制冷负荷中,最重要的有新风、风机温升和设备散热3项,而尤以新风最大。根据有关部门统计,新风负荷可以从20%~70%,风机温升从8%~20%多,工艺设备可以从16%~50%。
5、风机全压高。由于净化空调中过滤器很多,其中仅高效过滤器的初阻力就在200Pa以上,终阻力在400 Pa以上;而要求高的车间阻力会更大。其新风要求三级(初、中、高效)过滤。这些都会致使所用风机静压很高,导致风机耗能增加。另外,工艺设备的发热情况随不同的生产工艺不同而不同,有些工艺设备是高发热设备,就需要较多冷负荷来抵消。总之,洁净厂房空调系统具有排风量大、送风量大、工艺设备发热量大、阻力大和风机静压高的特点,这些共同造就了洁净厂房空调系统的高耗能。
二、洁净室的原理
所谓洁净室,国内一般指对空气的洁净度、温湿度、静压、新风量等项参数,根据需要实行控制的密闭性较好的空间,该空间的各项空气参数均满足“洁净室级别”的规定。
1、空气洁净度等级(国内):
等级 | 每立方米(每升)空气中≥0.5um尘粒数 | 每立方米(每升)空气中≥5um尘粒数 |
100级 | ≤35x100(3.5) |
|
1000级 | ≤35x1000(35) | ≤250(0.25) |
10000级 | ≤35x10000(350) | ≤2500(2.5) |
100000级 | ≤35x100000(3500) | ≤25000(25) |
2、洁净度:指洁净室空气环境中空气含尘量多少的程度。含尘浓度高则洁净度低,含尘浓度低则洁净度高。
3、温、湿度:首先应满足生产工艺要求,当生产工艺对温、湿度无要求时,洁净室的温度为20~26℃,相对湿度小于70%;人员净化用房间和生活间温度16~28℃。
4、正压值:指门关闭状态下,室内静压大于室外静压的数值。不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差,应不不于5Pa,洁净区与室外的压差,就不小于10Pa。洁净室与周围的空间必须维持一定的压差,并按生产工艺要求决定维持正压差或负压差。
5、新风量:洁净室内应保证一定的新鲜空气量,其数值应取下列风量中的最大值:(1)补偿室内排风量和保持室内正压值所需新鲜空气量之和。(2)保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m。
三、洁净室的分类:
洁净室按用途分两大类:工业洁净室和生物洁净室。
1、工业洁净室以无生命微粒(非生物微粒)的控制为对象,主要控制无生命微粒对工作对象的污染,内部保持正压,它适用于精密工业、电子工业、宇航工业、化学工业、原子能工业、印刷工业、照相工业等;
2、 生物洁净室,以有生命微粒(生物微粒)的控制为对象,又可分为:
、一般生物洁净室,主要控制有生命微粒对工作对象的污染。同时其内部材料要能以受各种灭菌剂的侵蚀,内部保一般保持正压。可用于食品工业(防止变质、生霉)、制药工业(高纯度、无菌制剂)、医疗设施(手术室、各种制剂室、调剂室、动物实验设施(无菌动物饲养和实验)、实验设施(理化、洁净实验室)。
、生物学安全洁净室,主要控制工作对象的有生命微粒对外界和人的污染,内部保持负压。用于实验设施(细菌学生物学洁净实验室)、生物工程(重组基因、疫苗制备)。
四、洁净室设计前的准备工作和应收集的有关数据资料(业务员要求使用方提供的资料)
1、该项目建厂地区的气象资料、周围大气污染的环境状况。(了解该项目在
哪个地区,周围有什么建筑?)
2、洁净室内生产工艺对净化空调的要求和必须收集的生产工艺的技术条件
和有关数据、资料:
①、洁净厂房内的生产工艺设备平面布置图和设备清单,以及工艺对吊顶高
度的要求。(如果工艺平面需要我们设计,要问清楚生产工艺流程怎样?需要多
少间洁净室,每个房间面积多大)
②、工艺对洁净室内的洁净度、温度及精度、相对湿度及精度、正压、振动、
噪声、照度、静电、屏蔽等要求,越具体越好。(要了解洁净室内要求洁净度是
多少级?对温湿度、压差(正压或负压)有什么要求?)
③、洁净室内生产工艺设备的产热量、产湿量、产尘量。各设备的安装功率、
效率、热转化系数和同时使用系数等。(要求使用方提供设备的详细参数,功率、
外形尺寸等)
④、洁净室内生产工艺设备的局部排风量、排放气体的性质、成份、浓度和
废气排放量以及废气治理方法。(了解洁净室内的设备(如实验台、边台、洁净
工作台、通风柜、生物安全柜)有没有需要排气以及废气治理方法)
⑤、洁净室内生产运行的班次、运行规律、生产的最大班人数。(洁净室内
有多少人在工作)
3、洁净厂房的建筑和结构的情况和有关的数据。
①、洁净室建筑的平面布置图、立面图、剖面图。各房间的分割、面积、名
称、层高。(要求使用方提供电子版建筑图、水电以及原有空调图等)
②、洁净室围护结构(墙、地、顶、门、窗等)的建筑材料以及其热工性能。
(洁净室围护结构用哪种材料?哪个地方需要开门窗)
③、建筑结构状况、结构的承载能力,尤其是旧建筑的改造项目结构的安全
十分重要。(大型设备摆放的位置结构的承载能力能否满足,空调机(室内和室外机)的安装位置)
4、向设计人员提供使用方联系方式,以便沟通。
5、要了解使用方要我们设计和报价什么内容?设计图及报价能达到什么程度?
生物安全柜和超净台区别:
生物安全柜(Biological safety cabinets,BSCs)是为操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时,用来保护工作人员、实验室环境以及实验品,使其避免暴露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的。WHO出版的《实验室生物安全手册》中明确说明:“生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染,生物安全柜同时也能保护工作环境”。当然,安全柜有效工作的前提是选购合格的安全柜和正确使用安全柜。目前市场上生物安全柜种类繁多,本文介绍了实验室生物安全标准、安全柜分类、认证的基本知识,旨在为采购人员在选购生物安全柜工作中提供参考。
生物安全柜的选择最基本取决于生物试验中所使用的试验品类型:
1、如果生物试验中只涉及微生物样品,可以使用基本类型的生物安全柜;
2、如果生物试验中涉及了微生物样品和微量化学试剂(非腐蚀性),使用装备外排管道的安全柜是必要的。因为HEPA过滤器并不能有效过滤清除化学气体,如果不能外排,将对实验室内工作人员和环境造成威胁;
3、如果生物试验中涉及了细胞毒素类药物,例如各类癌症治疗药物,必须使用的细胞 毒素安全柜。
另外,需要明确了解生物安全柜与通风柜/超净工作台的区分。通风柜和超净工作台不属于生物安全柜,不可使用在涉及微生物材料的实验或生产过程中。
通风柜(通风橱)是为在化学实验过程中清除腐蚀性化学气体和有毒烟雾而设计的。由于没有装备HEPA过滤器,通风柜不能有效清除微生物介质。放置在通风柜内微生物样品会散播到柜外,污染实验室环境。
超净工作台(超净台)是为了保护试验品或产品而设计的,通过吹过工作区域的垂直或水平层流空气防止试验品或产品受到工作区域外粉尘或细菌的污染。一旦微生物样品放置于工作区域,层流空气将把带有微生物介质的空气吹向前台工作人员而产生危险。
通风柜(通风橱)是为在化学实验过程中清除腐蚀性化学气体和有毒烟雾而设计的。由于没有装备HEPA过滤器,通风柜不能有效清除微生物介质。放置在通风柜内微生物样品会散播到柜外,污染实验室环境。
超净工作台(超净台)是为了保护试验品或产品而设计的,通过吹过工作区域的垂直或水平层流空气防止试验品或产品受到工作区域外粉尘或细菌的污染。一旦微生物样品放置于工作区域,层流空气将把带有微生物介质的空气吹向前台工作人员而产生危险。
