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发布时间:  2016-06-26

洁净室之分类原理及其特点
 
1.室内气流组织:
    一般按照室内的气流形态进行分类。室内气流的基本形态,可分为非层流方式(Conventional Airflow Type)、层流方式(Laminar Airflow Type)和混合方式(Mined Airflow Type)三种。洁净室的分类见表1-1。这些方式只是基本方案,设计时要在考虑各自特点的基础上,对各种方式进行组合,改进,以便选定与所要求的洁净度、管理方武、建设费、运行费相适应的方式。
 
表1-1 洁净室的分类



 
(1)   非层流方式,非层流方式又称为乱流方式(Turbulent Airflow Type)。乱流方式实现净化的基本考虑是稀释混合,是在污染产生的瞬间进行扩散混合。反过来说,就是把从污染源散发出来的尘埃向室内扩散作为前提来考虑的。用通过过滤器的洁净空气将污染冲淡,从而使室内保持洁净。因此,所需要的换气次数是随着要求的洁净度和室内的发尘情况不同而变化很大。图4-1、2是一般非层流洁净室的流程图。洁净度低于100,000级的洁净室,发尘量小时,可以不用HEPA过滤器,而用中效或亚高效空气过滤器就可以了。如图4-2所示,回风口设在地板上,考滤室内气流状况适当地布置回风口,可以较好地控制尘埃的扩散,达到1000级左右的洁净度是完全可能的。另外,对于要求洁净度高,但面积小且位置确定的场合,往往是在乱流洁净室内设置洁净工作台、层流罩等,以确保局部实现高洁净度。
 

图4-1 非层流方式(侧回风)(10,000-100,000万级)
 
 

图4-2 非层流方式(地板回风)(1,000~1万级)
 
(2)   层流方式,图4-3为层流洁净室防止污染扩散的示意图。在层流洁净室中气流被调整得非常好,从室内一侧平稳地流向其相对应的另一测。因此,层流方式具有两个特点,一是可以将污染源散发出来的尘埃在未向室内扩散以前就被压出室外,二是洁净的空气对于污染源有隔离作用,隔断尘埃向空间的扩散。要充分发挥这两个特点,最重要的是整流。如何整流好,如何不产生乱流,是层流洁净室的关键所在。
 
 
图4-3 层流洁净室防止污染扩散原理
 
a.       垂直层流方式垂直层流方式垂直层流方式是从顶棚全面送风,回风从地板或接近地板的墙面上吸入的一种形式,因为气流均匀地向下流动,在室内空间产生的尘埃直接被压向下风侧。层流方式一般用于100级及以下的洁净室。图4-4是医院生物洁净手术室的空气处理流程。这种场合,如果就手术区而言可以说是全面层流,但从整个房间而言,就很难说是全面层流。作为全面层流方式的定义,必须明确层流送风面积占房间全部顶棚面积的比率,然而至今尚没有公认的定义比率。美国环境科学学会(lnstiute or Environmental Sci-ences)把层流送风面积在80%以上的层流方式称为全面层流方式。图4-5、6是全面垂直层流方式中室内洁净度、温湿度条件的示例。
 

(1)卷绕滤网+中效滤网        (2)空调箱        (3)加压风机
(4)定风量装置(CVA)        (5)高效空气滤网(HEPA)
图4-4 生物洁净手术室系统图

图4-5 全面垂直层流(地板回风)

图4-6 全面垂直层流(地板回风)+小室
 
b..斜流方式这种方式的称呼现在还没有在日本基本上也未见到实际应用但在美国却是常用的一种方式,一般称为斜流方式图4-7表示斜流方式的气流流型。送风口和回风口布置在上、下对角在线,洁净空气从斜上角送出,沿对角线流动,虽然说不上是完全的层流,却近似层流向一个方向流动,性能上接近水平层流方式,施工比较简单。
 

图4-7 斜流洁净室
 
c.混合方式,混合方式是乱流式和层流式在同一房间内组合使用的方式,全室层流方式的设备费和运行费很高。但就洁净室使用上看,往往只是部分要求高洁净度,而不是整个房间。因此,将层流部分昼量减小,其他部分用乱流方式替代,可以使净化设备更有效地发挥作用。对于在乱流方式中布置部分层流的岛屿方式、沿生产线布置的洁净隧道方式、将洁净工作台连接起来布置的洁净工作台方式等各种净化隧道方式,其相应的洁净度温湿度条件见图4-8~4-11。
 

图4-8 队道A
(A)通道0.3μm 100级    25±1℃  40±5%
(B)工作区0.1μm 10级    ±1℃  ±5%
 

图4-9 队道B
(A)通道0.3μm 100级    25±1℃  40±5%
(B)工作区0.1μm 10级    ±1℃  ±5%
 
 

图4-10 队道C
(A)通道0.3μm 100级    25±1℃  40±5%
(B)工作区0.1μm 10级    ±1℃  ±5%
 

图4-11 队道D
(A)通道0.3μm 100级    25±1℃  40±5%
(B)工作区0.1μm 10级    ±1℃  ±5%
 
2. 空气净化系统的分类:
空气净化成式A是洁净室空气净化系统的基本形式,而S是由A演变来的。也就是说,B的回风过滤器F,与F:合而为一就是A。但是,空气净化系统必须考虑空调器和循环风机的位置,或者说必须考虑风量的分配。
 

图4-12 空气净化系统的基本形式
 
 
 
 
 
(1)   空气净化系统的分类,空调箱与风机串联所推动的风压大,所以可以推动比较高阻力的过滤器,或者用于风管较长的场合下。空调箱与风机并联使RA独立用风机来回风,形成短循环现象,使得空调箱风扇可以缩小。
 
 
 
3.按空气循环方式分类
 

(1)。洁净室分类

 

1.空调箱集中风箱式– PLENUM TYPE FAN MVDULE SYSTEM

2.空调箱分散风管式– DUCTED FAN MODULE SYSTEM

3.中央处理式       – FAN BAY SYSTEM

4.风机滤网式       – FAN FILTER UNIT (FFU) SYSTEM

5。迷你型洁净室     – Minienvironment

 

 

(2).系统之比较
以LCM无尘室厂房为例,LCM制程特性为: 高设备机台发热量,操作人员众多(高人员潜热),大制程排气量,需要大量循环冷却空气以带走无尘室内部所产生之热量,同时又需维持稳定的温度(23±2°C)及相对湿度(60±5%)。
为了因应LCM产业制程需求,本篇将针对功能性、操作性、及成本方面比较2种主要无尘室设计,一为FFU/Dry Coil系统,另一为PCC系统,以提供业主作为选择系统的参考。
 
a. FFU/DRY COIL 系统(详图4-13)
˙FFU: Filter Fan Unit w/ HEPA,无尘室高效率过滤循环风机;作为无尘室内部空气循环的动力,及发生精密过滤的机构单元。
 
˙D.C: Dry Coil,无尘室冷却用干盘管;为了冷却无尘室内空气及维持一定的相对湿度,干盘管只用作除去室内显热之用,也就是在冷却过程中不会产生凝结水。
 
˙OA/MA : Outside Air,新鲜空气补充,又称MA: Make-up Air;为了补偿无尘室内制程排气,提供操作人员新鲜空气,及维持室内正压及一定湿度,经外气空调箱(Make-Up Air Handling Unit: MAU)处理过后外气,再送入无尘室内的回风道中。

图4-13 FFU/DRY COIL 系统
b. PCC 系统(详图二)
 
˙PCC: Packaged Cooling Coil,无尘室室内循环空调机;作为无尘室内部空气循环的动力,及冷却无尘室空气用。
 
˙HEPA Box: 高效率过滤器;衔接经PCC冷却后的室内空气风管,并精密过滤。
 
˙OA/MA : Outside Air,新鲜空气补充,又称MA: Make-up Air;为了补偿无尘室内制程排气,提供操作人员新鲜空气,及维持室内正压及一定湿度,经外气空调箱(Make-Up Air Handling Unit: MAU)处理过后外气,再送入无尘室内。
 

图4-14 PCC系统
 
 
 
 
FFU/DCPCC系统比较(详表4-2)
基本上两系统均适用于LCM制程,最主要是前者FFU设备本身单价较高,保留较大因应系统变动弹性;而后者须配置较多风管(包括PCC送风管,衔接HEPA Box的软管,及OA风管)及较多的PCC控制回路。以下为两系统特性比较表:
表4-2

Items     FFU/DC System PCC System
风管(天花板上) 少(OA only) 多(PCC,OA,HEPA)
配管      单纯(Aligned)     复杂(Scattered)
控制阀 少(DC Group)     多(PCC Individual)
风车数量     多(FFU No’s) 少(PCC No’s)
控制组件     少(DC Group) 多(PCC Individual)
湿度控制            普通     
温度控制 优  
噪音 低         
系统可变弹性 优  
系统升级性 易  
系统稳定性
操作维护     普通
排水管  不需要 需要(PCC除湿)
初设成本     较高 较低
运转成本     较低 较高
二次冰水                   需要 不需要
占用室内面积 无  
 
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