潔凈工程解決方案
潔凈工程解決方案
潔凈室*主要之作用在于控制產(chǎn)品所接觸之大氣的潔凈度日及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間我們稱之為潔凈室。按照國(guó)際慣例，無塵凈化級(jí)別主要是根據(jù)每立方米空氣中粒子直徑大于劃分標(biāo)準(zhǔn)的粒子數(shù)量來規(guī)定。也就是說所謂無塵并非100%沒有一點(diǎn)灰塵，而是控制在一個(gè)非常微量的單位上。當(dāng)然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中符合灰塵標(biāo)準(zhǔn)的顆粒相對(duì)于我們常見的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微，但是對(duì)于光學(xué)構(gòu)造而言，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的灰塵都會(huì)產(chǎn)生非常大的負(fù)面影響，所以在光學(xué)構(gòu)造產(chǎn)品的生產(chǎn)上，無塵是必然的要求。
潔凈工程是一個(gè)應(yīng)用行業(yè)非常廣泛的基礎(chǔ)性配套產(chǎn)業(yè)，（21世紀(jì)）在電子信息、半導(dǎo)體、光電子、精密制造、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程、航天航空、汽車噴涂等眾多行業(yè)均有應(yīng)用，并根據(jù)行業(yè)的精密與無塵要求，等級(jí)差別也較大。
(潔凈系統(tǒng)工作示意圖)
潔凈室的基本構(gòu)成
潔凈室的一般構(gòu)成包括：
1、天花板系統(tǒng)：包括吊桿(Ceilingrod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceilinggrid或Ceilingframe)。
2、空調(diào)系統(tǒng)：包括空氣艙、過濾器系統(tǒng)、風(fēng)車等。
3、隔墻板(Partitionalwall)：包括窗戶、門。
4、地板：包括高架地板或防靜電舒美地板。
5、照明器具：包括日光燈、黃色燈管等。
用途分類
工業(yè)潔凈室
以無生命微粒的控制為對(duì)象。主要控制空氣塵埃微粒對(duì)工作對(duì)象的污染，內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。 它適用于精密機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)（半導(dǎo)體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)（光盤、膠片、磁帶生產(chǎn)）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。
生物潔凈室
主要控制有生命微粒（細(xì)菌）與無生命微粒（塵埃）對(duì)工作對(duì)象的污染。又可分為；
A、 一般生物潔凈室：主要控制微生物（細(xì)菌）對(duì)象的污染。同時(shí)其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內(nèi)部一般保證正壓。實(shí)質(zhì)上其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例：制藥工業(yè)、醫(yī)院（手術(shù)室、無菌病房）食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、理化檢驗(yàn)室、血站等。
B、 生物學(xué)安全潔凈室：主要控制工作對(duì)象的有生命微粒對(duì)外界和人的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。例：細(xì)菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實(shí)驗(yàn)室、物物工程（重組基因、疫苗制備）
(P2實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃圖)
性能分類
一、亂流式(TurbulentFlow)：
即空氣由空調(diào)箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內(nèi)之空氣過濾器(HEPA)進(jìn)入潔凈室，并由潔凈室兩側(cè)隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線型運(yùn)動(dòng)而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用于潔凈室等級(jí)1，000-100，000級(jí)。其優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)單、系統(tǒng)建造成本，潔凈室之?dāng)U充比較容易，在某些特殊用途場(chǎng)所，可并用無塵工作臺(tái)，提高潔凈室等級(jí)。
缺點(diǎn)：亂流造成的微塵粒子于室內(nèi)空間飄浮不易排出，易污染制程產(chǎn)品。另外若系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)再激活，欲達(dá)需求之潔凈度，往往須耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。
二、層流式(Laminar)：
層流式空氣氣流運(yùn)動(dòng)成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率100%之過濾器進(jìn)入室內(nèi)，并由高架地板或兩側(cè)隔墻板回風(fēng)，此型式適用于潔凈室等級(jí)需定較高之環(huán)境使用，一般其潔凈室等級(jí)為Class1-100。其型式可分為二種：
1、水平層流式：水平式空氣自過濾器單方向吹出，由對(duì)邊墻壁之回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)，塵埃隨風(fēng)向排出室外，一般在下流側(cè)污染較嚴(yán)重。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)后短時(shí)間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。缺點(diǎn)：建造費(fèi)用比亂流式高，室內(nèi)空間不易擴(kuò)充。
2、垂直層流式：房間天花板完全以ULPA過濾器覆蓋，空氣由上往下吹，可得較高之潔凈度，在制程中或工作人員所產(chǎn)生的塵�？煽焖倥懦鍪彝舛粫�(huì)影響其它工作區(qū)域。優(yōu)點(diǎn)：管理容易，運(yùn)轉(zhuǎn)開始短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，不易為作業(yè)狀態(tài)或作業(yè)人員所影響。缺點(diǎn)：構(gòu)造費(fèi)用較高，彈性運(yùn)用空間困難，天花板之吊架相當(dāng)占空間，維修更換過濾器較麻煩。
3、復(fù)合式(MixedType)：
復(fù)合式為將亂流式及層流式予以復(fù)合或并用，可提供局部超潔凈之空氣。
①潔凈隧道(CleanTunnel)：以HEPA或ULPA過濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崈舳鹊燃?jí)提高至10級(jí)以上，可節(jié)省安裝運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機(jī)器維修予以隔離，以避免機(jī)器維修時(shí)影響了工作及品質(zhì)，ULSI制程大都采用此種型式。潔凈隧道另有二項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：彈性擴(kuò)充容易；維修設(shè)備時(shí)可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。
②潔凈管道(CleanTube)：將產(chǎn)品流程經(jīng)過的自動(dòng)生產(chǎn)線包圍并凈化處理，將潔凈度等級(jí)提至100級(jí)以上。因產(chǎn)品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離，少量之送風(fēng)即可得到良好之潔凈度，可節(jié)省能源，不需人工的自動(dòng)化生產(chǎn)線為*適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導(dǎo)體業(yè)界均適用。
③并裝局部潔凈室(CleanSpot)：將潔凈室等級(jí)10，000~100，000之亂流潔凈室內(nèi)之產(chǎn)品制程區(qū)的潔凈度等級(jí)提高為10~1000級(jí)以上，以為生產(chǎn)之用；潔凈工作臺(tái)、潔凈工作棚、潔凈風(fēng)柜即屬此類。另外還有潔凈工作臺(tái)和潔凈工作棚等。
潔凈室價(jià)格決定因素
1、換氣次數(shù)
房間內(nèi)污染物的比率和實(shí)際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過程中，不對(duì)其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除微粒的速度是非常重要的。其他可能影響再循環(huán)空氣數(shù)量的因素是：房間的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的位置、設(shè)備表面溫度、空氣對(duì)流、氣流類型、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。
2、單向的、紊流的、垂直或水平氣流
在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(qū)域內(nèi)使用，并且使用微環(huán)境。污染物的源頭可能存在于手套箱、過濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計(jì)為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時(shí)才能實(shí)現(xiàn)單向氣流。垂直或水平氣流的選擇，取決于房間的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的安放位置，紊流就可以將污染物帶走。
3、空氣過濾
根據(jù)潔凈室外的用途，也可以選擇其他的設(shè)備，例如，在循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)處理系統(tǒng)中，使用HEPA過濾器用碳吸附或相似功能的合成過濾器處理VOC，靜電過濾箱，等等。在潔凈室市場(chǎng)上，風(fēng)機(jī)過濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室提供卓越的、經(jīng)濟(jì)的解決方案，尤其是在吊頂高度有限的建筑內(nèi)。
4、空氣處理器
新風(fēng)處理空調(diào)箱為潔凈室提供必需的新風(fēng)。多重循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管，再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級(jí)為10級(jí)和1級(jí)的潔凈間的吊頂上，這些過濾器通常是100%覆蓋。垂直單向氣流向下通過潔凈間，穿過帶孔的架空地板磚進(jìn)入地板下面的回風(fēng)空間，再通過垂直回風(fēng)夾道向上進(jìn)入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后，空氣再次進(jìn)入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱，以上的空氣循環(huán)再次重復(fù)。
5、空氣壓差
潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠(yuǎn)離其臨近區(qū)域的污染，控制有害污染物的流向，防止不同區(qū)域間的交叉污染，并幫助保持所要求的溫度和濕度水平。潔凈室與相關(guān)走廊、設(shè)施內(nèi)的其他區(qū)域的壓差應(yīng)維持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之間。一般制藥企業(yè)所要求的壓差值比這更高，在不同區(qū)域之間采用層疊壓差來避免交叉污染。在不同的區(qū)域間安裝一系列的層疊式氣閘和允許空氣快速擴(kuò)散的正壓門，從而產(chǎn)生壓差。
6、溫度控制
溫度和濕度的變化能夠引起生產(chǎn)設(shè)備的誤差，從而影響生產(chǎn)過程的可重復(fù)性，*終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費(fèi)。因此，潔凈室對(duì)溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見的，這項(xiàng)花費(fèi)是必須的。通常情況下，要求工程師在設(shè)計(jì)時(shí)降低施工費(fèi)用，同時(shí)要求在很大區(qū)域內(nèi)對(duì)溫度進(jìn)行精確的控制，如果對(duì)潔凈室內(nèi)的暖通、動(dòng)力
**裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，在每個(gè)潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動(dòng)調(diào)溫器來控制設(shè)計(jì)溫度。它能驅(qū)動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤管工作，來滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。
7、濕度控制
每個(gè)潔凈室內(nèi)的相對(duì)濕度，通過局部濕度調(diào)節(jié)器來進(jìn)行控制。當(dāng)必須滿足精確的濕度控制時(shí)，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來實(shí)現(xiàn)，濕度水平的局部變動(dòng)可以通過超聲波濕度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，該調(diào)節(jié)器位于*終過濾前的風(fēng)管靜壓箱內(nèi)。
8、排風(fēng)系統(tǒng)
優(yōu)質(zhì)的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至*低，因此，在實(shí)施過程中可降低工程費(fèi)用和能源浪費(fèi)。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴(kuò)大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟(jì)價(jià)值之間的平衡是十分重要的。
9、空氣和物體表面的靜電荷
“靜電”是由于兩個(gè)獨(dú)立的表面相互接觸而產(chǎn)生的。不同表面產(chǎn)生的電荷，如果不能以足夠快的速度傳導(dǎo)到地面，那么它們會(huì)聚集并散布在材料的表面----這就是“靜電”。工業(yè)范圍很多區(qū)域內(nèi)殘余的靜電荷，會(huì)造成危險(xiǎn)并引發(fā)問題。它能引起易燃?xì)怏w的燃燒和人體觸電。它能使薄的薄膜和輕纖維粘連、吸附空氣中的塵埃和碎片、損害半導(dǎo)體設(shè)備和干擾微電子設(shè)備的運(yùn)行。避免因靜電放電對(duì)微電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響的*基本的方法是，將設(shè)備安放在良好的靜電和磁場(chǎng)屏蔽場(chǎng)所內(nèi)，恰當(dāng)減少所有的輸入和輸出連接。
10、形式和功能
潔凈室的嚴(yán)格清潔要求與它固有的高生產(chǎn)成本相關(guān)。然而，如果事先計(jì)劃好，可以大大降低成本：
①精確定義潔凈室級(jí)別，滿足工藝要求。
②精確定義潔凈室空氣溫度和濕度，滿足工藝要求。
③潔凈室外的排風(fēng)量應(yīng)滿足工藝的*低要求，一開始就進(jìn)行排風(fēng)管理程序。
④通過確定設(shè)備風(fēng)速的*大值和*小值，來降低風(fēng)管和管道的壓降，在施工整個(gè)過程中貫徹這些指導(dǎo)方針。
