什么是洁净室

什么是洁净室

洁净室是指对空气洁净度、温度、湿度、压力、噪声等参数根据需要都进行控制的密闭性较好的空间。由于洁净室具有复杂的机械系统和较高的施工、操作和能源成本，所以有系统地进行洁净室设计是很重要的。

洁净室的发展与现代工业、尖端技术密切联系在一起。由于精密机械工业（如陀螺仪、微型轴承等加工）、半导体工业（如大规模集成电路生产）等对环境的要求，促进了洁净室技术的发展。国内曾统计过，在无洁净级别的要求的环境下生产MOS电路管芯的合格率仅10%~15%，64为储存器仅2%。目前在精密机械、半导体、宇航、原子能等工业中应用洁净室已相当普遍。

一、洁净室分类

1、按气流的流动状态分

根据气流的流动状态分，主要有以下三种气流分布的洁净室 [1] ：

（1） 非单向流洁净室：以前常称为乱流型洁净室，室内的气流并不都按单一方向流动。非单向流洁净室有几个共同的特点：终端过滤器（高效或亚高效）尽量接近洁净室，它可以就是送风口或直接连送风口，也可以接到房间的送风静压箱上；回风口均设在洁净室的下部，目的是避免出现“扬灰”现象。非单向流洁净室中都有涡流存在，不适宜用于高洁净度的洁净室中，宜用于6~9级的洁净室中。

（2） 单向流洁净室：单向流洁净室气流的特征是流线平行，以单一方向流动，并且在断截面上风速一致，有垂直单向洁净室，准垂直单向流，水平单向流洁净室等。

（3） 矢量洁净室：在房间的侧上角送风，采用扇形高效过滤器，也可以用普通高效过滤器配扇形送风口，在另一侧的下部设回风口，房间的高长比一般在0.5~1之间为宜。这种洁净室也可以达到5级（100级）洁净度。

洁净室的流型基本上是上述三种类型，但是实际应用时可演变出很多形式。洁净室可以是单向流和非单向流组合在一起的混合流型，以在局部区域（单向流部分）实现高级别的洁净室。例如，在洁净室中设水平单向流的“隧道”（一侧敞开），洁净室的其余部分是涡流的单向流流型，从而实现“隧道”部分达到5级以上洁净度，工作台就设在“隧道内”。

2、按受控粒子的性质划分

（1）工业洁净室：受控粒子为尘埃等非生物粒子的洁净室。

（2）生物洁净室：受控粒子为生物粒子的洁净室。

二、洁净室通风系统要求

洁净室要达到洁净等级，必须有综合措施，其中包括工艺布置、建筑平面、建筑构造、建筑装修、人员和物料净化、空气洁净措施、维护管理等。其中空气洁净措施是实现洁净等级的根本保证。就空气洁净而言，主要有以下几项具体措施：

（1）对洁净室的送风必须是有很高洁净度的空气。因此，必须选用高效或亚高效过滤器（洁净级别低时）作为终端过滤器，对进入洁净室的空气，进行最后一级过滤。为保护终端过滤器和延长其寿命，必须使空气先经中效过滤器进行过滤。

（2）根据洁净室的等级，合理选择洁净室的气流分布流型，在工作区应避免涡流区；尽量使送入房间的洁净度高的空气直接到达工作区；气流的流动有利于洁净室内的微粒从回风口排走。

（3）有足够的风量，既为了稀释空气的含尘浓度，又保证有稳定的气流流型。

（4）不同等级的洁净室、洁净室与非洁净室或洁净室与室外之间均应保持一定的正压值。

三、洁净室气流组织原则

（1） 当产品要求洁净度为100级时，选用层流流型；当产品要求洁净度为1000~100000级时，选用乱流流型。

（2） 减少涡流，避免把工作区以外的污染物带入工作区。

（3） 为了防止灰尘的二次飞扬，气流速度不能过大。乱流洁净室的回风口不应设在工作区的上部。宜在地板上或侧墙下部均匀布置回风口。

（4） 工作区的气流应均匀，流速必须满足工艺和卫生的要求；洁净气流应尽可能把工作部位围罩起来，使污染物在扩散之前便流向回风口。

（5） 工作设备布置时要留有一定的间隔，为送、回风口的布置和气流的通畅创造条件：气流组织设计时要考虑高大设备对气流组织的影响。

（6） 洁净工作台不宜布置在层流洁净室内。当布置在乱流洁净室时，宜将其置于工作区气流的上风侧，以提高室内的空气洁净度。

（7） 洁净室内有通风柜时，宜置于工作区气流的下风侧，以减少对室内的污染。

四、洁净室的负荷特点和节能

一般情况下，净化空调系统的能耗比一般空调系统的能耗大的多。其原因是两者之间的负荷特点不同。就洁净室，尤其是半导体工业洁净室而言，其负荷特点是：由于排风量大造成新风量大，故新风处理所需冷量消耗大；送风量大，输送动力消耗大，风机管道温升高；生产设备的发热量大，消耗冷量大。这三项负荷之和一般占总负荷的70%~95%。因此，净化空调系统节能措施应从减少新风量（减少排风量）；控制送风量（合理确定换气次数）；充分利用回风量；选择低阻力高效率的空调和净化设备和可变风量的风机等入手。

五、洁净室设计对生产工艺的要求

（1） 洁净环境是为生产工艺服务的，洁净室设计必须满足生产工艺的环境要求，这是理所当然的。因此，在洁净室设计时生产工艺对环境参数的要求应该实事求是，其面积、层高，温度、湿度，洁净度等应该该高则高，该低则低，并非越高越好。在不影响生产工艺正常运行的前提下尽可能地降低参数要求，控制净化面积，缩小高净化级别洁净区的范围，严格控制100级和更高级别单向流洁净区的面积。

（2）在生产工艺平面区划时尽可能把相同级别的洁净房间布置在一起，把洁净度要求高的工序设置在上风侧，把产生粉灰、有毒、有害、易燃、易爆废气的工艺设备、容器尽可能放在洁净区外，若必须放在洁净区内时应尽量采取密闭措施以减少粉尘和废气的排放量。

六、洁净室设计建造中设备材料的重要性

设备材料的重要性表现为：

实现洁净度、满足产品要求的主要依据；

确保安全、可靠运行的条件；

实现降低建造费用、经济运行的前提。

合理、准确选用洁净室建造用设备、材料是工程设计的重要工作。

七、洁净室设备材料分类及有关要求

（1）产品生产设备

选择依据是产品品种、规模及其生产工艺等；

布置在洁净室中的生产设备应表面平整、光洁、不易脱落污染物；

局部净化与生产设备；

隔离装置；

微环境。

（2）人净、物净设施

①空气吹淋室

高速洁净气流吹落、清除人员表面附着的微粒；

设在洁净室人员入口处，并与洁净服更衣室相邻；

单人吹淋室最大班人数每30人设一台；

5级（100级）以上的垂直单向流洁净室，宜设气闸室；

洁净区（室）人员超过5人时，吹淋室应设旁通门，各类洁净室设置吹淋室的做法各不相同，实践说明吹淋室有人净效果，并具有气闸作用、警示作用。

②气闸室、缓冲间

垂直单向流洁净室入口；·阻隔室外或邻室的污染气流、压差控制；

洁净室（区）与非洁净室（区）之间必须设；

洁净室（区）的物料出入口设置，并配置清洁措施；

物料传递用洁净室专用传递窗。

③洁净工作服·选材、式样及穿戴方式应与生产操作和洁净度等级要求适应；

各类、各等级的洁净服不得混用，并应分别清洗、整理；

质地光滑、不产生静电、不脱落纤维和颗粒；

无菌洁净服必须包盖全部头发、胡须及脚部，并能滞留人体脱落物；

洁净服洗涤室的空气洁净度等级不宜低于8级（10万级）；

洁净服更衣室的空气洁净度等级宜按低于相邻洁净室（区）1～2级。

（3）装饰材料·是达到空气洁净度的条件之一；

确保洁净室安全、可靠运行；

选用符合消防、环保要求的材质；

符合具体工程设计的构造；

气密性良好，温湿度变化变形小；

便于清洁或清洗；

抗化学/微生物的侵蚀；

不产尘、积尘，不霉变等。

①内墙壁、顶棚

表面应平整、光滑、不起尘、避免眩光，便于清洁或清洗；

少或无凹凸面，无裂缝、接口严密、无颗粒脱落；

墙壁与地面的交界处宜成弧形或采取其他措施，减少微粒积聚；

踢脚不应突出墙面；

构造和施工缝隙，均应可靠的气密；

色彩宜淡雅柔和，光反射系数宜为0.6～0.8；

严于8级（10万级）的洁净室，宜采用轻质壁板结构；

应为不燃烧体（包括夹芯材料），且不得采用有机复合材料；

顶棚耐火极限不应低于0.4h，疏散走廊顶棚不应低于1.0h。

②抹灰、涂料·当内墙壁、顶棚采用抹灰时，应为高级抹灰，养护时间应充分；

面层涂料应为难燃、不开裂、耐清洗、表面光滑；

涂料不易吸水变质发霉；

不得采用受热、湿影响产生变形、霉变、粉化的材料；

不得采用可持续挥发有机化学物质的材料。

③门、窗

当洁净室（区）设外窗时，应采用双层固定窗，并应有良好气密性；

构造和施工缝隙，均应采取可靠的气密措施；

窗宜与墙面齐平，不宜设窗台；

门应避免水平面，表面无突纹，不用门坎；

门应减少五金部件的磨损、易于清洁；

洁净区与非洁净区或与室外相通的安全疏散门应加闭门器；

安全疏散门不应采用吊门、转门、侧拉门、卷帘门和电控自动门。

④地面

应满足产品生产工艺要求；·

应平整、耐磨、易清洗、防滑；

不易积聚静电，避免眩光；

不开裂；·地面垫层宜配筋，潮湿地区应防潮；

格栅地板、多孔地板。

（4）空气净化系统设备、材料

①空气净化设备的能力确定与下列因素有关：

空气洁净度等级、气流流型；

产品生产特点；

净化空调系统的划分；·拟采用的设备特性。

②气流流型与送风量

气流流型应满足空气洁净度等级要求；

工作区的气流速度应满足产品生产工艺要求；

工作区的气流分布应均匀；

洁净室送风量应取下列三项中的最大值；

为达空气洁净度等级的洁净送风量；

按热湿负荷计算的送风量；

洁净室所需新鲜空气量。

③空气过滤器

根据空气洁净度等级合理选用；

处理风量应小于或等于额定风量；

三阶段空气过滤：

室外空气的预过滤（粗、中、化学法等）；

空气处理装置内空气过滤（中高、亚高、化学法等）；最终过滤（高、超高）。

同一洁净室（区）内的“高效”的阻力、效空气洁净度等级气流流型平均风速（m/s）

换气次数（h-1）1～4单向流0.3～0.5–50.2～0.5–6非单向流–50～607–15～258～9–10～15气流流型和送风量（静态）注：

1.换气次数适用于层高小于4.0m的洁净室。

2.室内人员少、热源少时，宜采用下限值。

率应相近；

“高效”安装前应进行检漏（严于5级），安装应严密，易于更换；

洁净室和净化空调系统清洁，并连续试运转后，才能安装“高效”。

④压差控制·洁净室外与周围空间必须维持静压差；

按产品生产工艺要求确定压差值（正或负）；

洁净室（区）与非洁净室（区）、不同等级的洁净室（区）之间的压差，应不小于5pa；·洁净室（区）与室外的压差，应不小于10Pa；

生产青霉素类等高致敏性药品……分装室应保持负压；

操作有致病作用的微生物应在专门区域内进行，并保持负压；

送风、回风和排风系统的启动应联锁；·应设压差控制装置。

⑤净化空调系统的附件及管材

送回风总管，排风系统的吸风总管应设消声措施；

风管应采用不燃材料；

附件、保温材料、消声材料和粘结剂等均采用不燃材料或难燃材料；

风管内表面必须平整、光滑，不得在风管内设加固框及加固筋；

风管不得有横向拼接缝，尽量减少纵向拼接缝；

风管应按设计要求刷涂涂料。

⑥排风装置、排风管

洁净室内产生粉尘、有害气体的工艺设备，应设局排装置；·易燃、易爆排风系统应有防火防爆措施；

排气中有害物浓度及排放量超标时，应设无害化装置；

洁净厂房疏散走廊，应设机械防排烟设施；排风系统的风管、附件、阀门等的制作材料和涂料，应按排气介质的性质选用。

（5）高纯物质的供应设备及材料

①纯水·纯水水质应按产品生产要求确定；

纯水水质要求较严时，应采用循环供水方式；

循环附加水量为纯水使用的30%～100%；

不循环的支管长度不大于6倍管径；

管路系统必须密封，不得有渗气现象；·纯水、注射水系统应能防止微生物的滋生和污染；·纯水、注射水储罐如输送管道应无毒、耐腐蚀。

②纯水管道的管材风管材料系统部位涂料类别刷涂遍数冷轧钢板全部内表面：醇酸类底漆醇酸类磁漆22外表面：

保温：红底漆无保温：纸底漆漆或调和漆212镀锌钢板回风管，高效过滤器前送风管内表面：一般不刷涂当镀锌钢板表面有明显氧化层，有针孔、麻点、起皮和镀层脱落等缺陷时，按下列要求刷涂；磷化底漆锌黄醇酸类底漆面漆（磁漆或调和漆等）

122外表面：不刷涂高效过滤器后送风管内表面：磷化底漆锌黄醇酸类底漆面漆（磁漆或调和漆等）

122外表面：不刷涂表2风管刷涂涂料的要求·必须满足产品生产工艺对水质的要求；

管材应选择化学稳定性好的材料，在纯水中的溶出物最少；

管道内壁光洁度好，避免微粒沉积、微生物的繁殖；·管道及管件的接头平整；

管材可选择：-不锈钢管；-聚氯乙烯（UPVC、CL-PVC）、聚丙烯（PP）、丙二烯晴-丁；-二烯-苯乙烯（ABS）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

③纯气·根据气源和产品生产工艺要求确定供气系统和气体净化装置的配置

气体终端纯化装置宜设在邻近用气点

气体过滤器应按产品生产工艺对洁净度要求确定

终端高精度气体过滤器应设在靠近用气点

高纯气体管道按需要确定管径，最小可采用6×1mm；

管道系统应尽量短；

不应出现不易吹除的“盲管”等死角；

与药品接触的干燥空气、压缩空气和隋性气体应进行无菌化处理；

④高纯气管道的管材、附件·管材、附件的选用，应满足气体纯度、杂质含量、使用特点；

管道系统严密性好，防渗漏能力强；

管道内壁应进行处理，光洁度好；

气体纯度≥99.999%，D.P.-76℃-316、EP或304、EP，隔膜阀或波纹管阀；

气体纯度≥99.999%，D.P.-60℃-304、BA，波纹管阀或球阀；

干燥压缩空气，D.P.-70℃-304L、BA；D.P.-40℃-304、热镀锌管。

管道连接应采用焊接；

内壁无斑痕的对接焊；Ar焊；

管道与设备、阀连接：金属软管、双卡套、VCR接头。

 

（6）电气照明

①配电

应选用不易积尘、便于擦拭的小型暗装；

不宜采用大型落地安装配电设备；

穿线套管应采用不燃材料；

穿墙（吊线）、安装在墙上的设备应有可靠的密封措施；

净化空调系统的电加热器，应设无风、超温断电保护；

电加湿器应设置无水保护装置。

②照明

洁净室照明光源，宜采用高效荧光灯；

灯具应考虑使用中避免出现不易清洁的部位；·照明灯具为吸顶明装，不应采用格栅性灯具。

若采用嵌入顶棚暗装时，应有可靠的密封措施；

洁净厂房内应设疏散用应急照明，在安全出口处应设标志灯；

对照度有特殊要求的部位可设局部照明；

灯具应方便维修，并在维修时不产生污染。

（7）消防安全防灾设施

洁净室的生产层及上、下技术夹层（不含不通行）应设室内消火栓；

洁净厂房各场所必须设置灭火器；

当设置自动喷水灭火系统时，宜采用预作用式；

当设置气体灭火系统时，不应采用1211以及使人窒息和对保护对象产生二次损害的灭火剂；

洁净厂房的生产区（含技术夹层）、机房等应设火灾探测器；

易燃易爆、有毒气体的贮存，使用场所和管阀等易泄漏处，应设气体探测器；

火灾报警系统应设有联动控制、显示和广播；

气体报警信号应联动启动相应的事故排风。

（8）环境保护措施

①排水

有害废水经废水处理，达到排放标准后排出；

在排出口以下部位设水封装置，排水系统应完善的透气装置；

严于6级（1000级）的洁净室内不应设地漏；

6级（1000级）洁净室内不宜设地漏，必须设专用地漏；·等于或严于7级（10000级）洁净室内不宜排水沟；

洁净室（区）内安装的水池、地漏不得对药产生污染；

洁净厂房内应用不易积存污物、易于清洗的卫生设备、附件。

②噪声控制

非单向流洁净室内不应大于60dB（A）；

单向流、混合流洁净室内不应大于65dB（A）；

洁净室的围护结构应具有良好的隔声性能，并使各部份隔声量接近；

洁净室内的各种设备均应选用低噪声产品；

对幅射噪声值超过洁净室允许值的设备，应设专用隔声设施；

③微振动控制

振动时产品生产、人的舒适、设备和系统的使用奉命产生有害影响；

洁净室内应尽力减少振动；

洁净室与周围站房内有强烈振动的设备及连接管道，应采取主动隔振；

根据洁净厂房内外各类振源对精密设备、精密仪器的综合振动影响，确定是否采取被动隔振措施；

在结构选型、隔振缝设置等，应按微振控制要求设计；

精密设备、精密仪器的被动隔振措施宜采用自动校正的空气弹簧隔振装置等。