1.洁净室及其四大技术要素
根据生产和科研的要求对室内空气环境的洁净度、温度、相对湿度以及压力、噪声、振动、静电等参数都进行控制的房间叫洁净室或洁净厂房。
洁净室的四大技术要素就是:粗效,中效和高效三级过滤,足够的净化送风量,室内正压的建立和维持,以及終端高效或超高效过滤器的设置。
2.洁净室的应用和分类
当今洁净室已广泛地应用在电子、航天、机械、化工、制药、食品、医疗、生物工程……各行各业。而且,随着国民经济和科研事业的飞速发展,洁净室的应用将越来越广泛,越来越重要,
洁净室可按气流流型和使用用途以及控制的主要对象来分类。
⑴、洁净室按气流流型来划分
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。
② 非单向流(乱流)洁净室
③ 混合流洁净室
④ 矢流(对角流)洁净室
⑤ 各种气流的特点、创造的洁净度、应用范围和投资运行费。
▲ 单向流气流的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/s~0.5m/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/s~0.5m/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。
▲ 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。
▲ 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。
▲ 举例给出不同气流流型的送风量、耗冷量、初投资和运行耗电的具体指标见表一,此指标是以电子工业洁净厂房为代表,具体数据有参考价值,但不能随便套用。
表一 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。
⑵、按使用的用途或控制的主要对象划分
① 工业用洁净室:以控制灰尘为主要对象。用于电子、航天、机械、化工、化学制药……。
② 生物洁净室:以控制细菌(微生物)为主要对象。用于生物制药、医疗、食品、生物工程、动物饲养、生物安全等……。
3.洁净室与一般空调的差别见表二
表二 洁净室与一般空调的差别
4.工业洁净室与生物洁净室的差别见表三
表三 工业洁净室与生物洁净室的差别表
5.洁净度的等级标准ISO-14644
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。
ISO-14644的洁净度等级标准列表四如下。
表四洁净室及洁净空气中悬浮粒子的洁净度等级ISO-14644
注:① 每点应至少采样3次。
② 本标准不适用于表征悬浮粒子的物理、化学、放射及生命性。
③ 根据工艺要求可确定1~2粒径。
④ 根据要求粒径D的粒子最大允许浓度由下式确定(粒径0.1μm~5μm)
(个/m3)
式中N为洁净度等级在1~9级中间可以0.1为最小单位递增量插入。
国标洁净等级标准ISO- 14644与各国洁净度等级标准的比较见表五。
表五国际标准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
二、洁净室设计前的准备工作和应收集的有关数据资料
(一) 收集国家和地方有关洁净室设计的标准、规范和政策。如下:
1、洁净度等级的国家标准和国际标准ISO 14644
2、“洁净厂房设计规范”GB 50073-2001
3、“电子工业洁净厂房设计规范”(修订中)萝莉社
4、“制药工业洁净厂房设计规范”(修订中)
5、“医院洁净手术部建筑技术规范”GB 50333-2002
6、“实验动物环境及设施”GB 14925-2001
7、“生物安全实验室建筑技术规范”GB 50346-2004
8、“洁净室施工验收规范”JGJ 71-90
9、“电子工业洁净厂房施工及验收规范”(制订中)
10、“采暖通风与空气调节设计规范”GB 50019-2003
11、“通风与空调工程施工质量验收规范”GB 50243-2002
12、“建筑设计防火规范”(修订中)
13、“高层民用建筑设计防火规范”GB 50045-2001等。
(二)该项目的“可行性研究报告”以及上级主管部门对报告的批复意见;该项目的“设计任务书”和建设方对该项目建造的有关要求、意见和建议。
(三)该项目建厂地区的气象资料、水文地质资料和周围大气污染的环境状况。
(四)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。
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。
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。
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。
5、洁净室内生产运行的班次、运行规律、生产的最大班人数。
(五)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。
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。
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。
(六)全厂冷源、热源、电源的情况及供应
1、冷热源的性质、参数和供应量。有无加湿用的蒸汽等。
2、电源的性质、参数和供应量。
(七)地方消防、环保部门对该项目建设的要求和意见。
(八)其他相关专业(给水排水、气体动力、建筑结构、强电弱电等)的要求和意见。
(九)设计时所用的设备、材料、配件的性能、参数和价格的资料。
萝莉社