江蘇無塵車間

星源潔凈

無塵車間在一定空間范圍內(nèi)，將空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物排除，并將室內(nèi)溫度、潔凈度、壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動(dòng)及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)的工程學(xué)科。

      無塵車間中的氣壓規(guī)定

對(duì)于大部分潔凈空間，為了防止外界污染侵入，需要保持內(nèi)部的壓力(靜壓)高于外部的壓力(靜壓)。壓力差的維持一般應(yīng)符合以下原則：

1.潔凈空間的壓力要高于非潔凈空間的壓力。

2.潔凈度級(jí)別高的空間的壓力要高于相鄰的潔凈度級(jí)別低的空間的壓力。

3.相通潔凈室之間的門要開向潔凈度級(jí)別高的房間。

壓力差的維持依靠新風(fēng)量，這個(gè)新風(fēng)量要能補(bǔ)償在這一壓力差下從縫隙漏泄掉的風(fēng)量。所以壓力差的物理意義就是漏泄(或滲透)風(fēng)量通過潔凈室的各種縫隙時(shí)的阻力。

潔凈室中的氣流速度規(guī)定

這里要討論的氣流速度是指潔凈室內(nèi)的氣流速度，在其他潔凈空間中的氣流速度在討論具體設(shè)備時(shí)再說明。對(duì)于亂流潔凈室 由于主主要靠空氣的稀釋作用來減輕室內(nèi)污染的程度，所以主要用換氣次數(shù)這一概念，而不直接用速度的概念，不過對(duì)室內(nèi)氣流速度也有如下要求;

(1)送風(fēng)口出口氣流速度不宜太大，和單純空調(diào)房間相比，要求速度衰減更快，擴(kuò)散角度更大。無塵車間工程

(2)吹過水平面的氣流速度(例如側(cè)送時(shí)回流速度)不宜太大，以免吹起表面微粒重返氣流，而造成再污染，這一速度一般不宜大干0.2m/s。對(duì)于平行流潔凈室《習(xí)慣上稱層流潔凈室)，由于主要靠氣流的“活塞打擠壓作用排除行染，所以截面上的速度就是非常重要的指標(biāo)。過去都參考美國(guó)20gB標(biāo)準(zhǔn)，采用0.45m/s.但人們也都了解到這樣大速度所需要的通風(fēng)量是極大的，為了節(jié)能，也都在探求降低速一風(fēng)速的可行性。在我國(guó)，《空氣潔凈技術(shù)措施》和<潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范))都是這樣規(guī)定的

垂直平行流(層流)潔凈室≥0.25m/s

水平平行流(層流)潔凈室≥0.35 m/s

研究表明以上規(guī)定基本上滿足控制污染的要求，但認(rèn)為應(yīng)區(qū)別不同情況分出不同的檔別，更能體現(xiàn)節(jié)能的目的。

潔凈室中的噪聲控制

潔凈室噪聲標(biāo)準(zhǔn)一般均嚴(yán)于保護(hù)健康的標(biāo)準(zhǔn)，目的在于保障操作正常進(jìn)行，滿足必要的談話聯(lián)系及安全舒適的工作環(huán)境。因此衡量潔凈室的噪聲主要指標(biāo)是：

1.煩惱的效應(yīng)

由于噪聲，使人感到不安寧而產(chǎn)生煩惱情緒，一般分為極安靜、很安靜、較安靜、稍嫌吵鬧，比較吵鬧和極吵鬧7個(gè)煩惱等級(jí)。凡反應(yīng)水平屬于很吵鬧和極吵鬧者，即為高煩惱，高煩惱人數(shù)在總?cè)藬?shù)中的百分比即為高煩惱率。

2.對(duì)工作效率的影響

這主要看三方面的反應(yīng)水平，這三個(gè)方面是：集中精神，動(dòng)作準(zhǔn)確性，工作速度;

3.對(duì)綜合通訊的干擾

這主要分為：清楚或滿意，稍困難，困難，不可能

對(duì)以上三方面指標(biāo)都用A聲級(jí)來評(píng)價(jià)。在50年代曾提出用一條頻譜曲線作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)即各頻帶中心頻率的聲壓級(jí)不得超過該曲線。后來了解到刷A等級(jí)來計(jì)量噪聲與噪聲的語音干擾和煩惱程度更為臺(tái)適，可以代替倍頻帶聲壓級(jí)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。

根據(jù)中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所1981年為編制《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》而進(jìn)行的測(cè)定資料，在65dB(A)以下時(shí)，只有30%的人感到高煩惱。在65—70dB(A)時(shí)，其影響對(duì)工作效率的三方面反應(yīng)表現(xiàn)出較低水平;在60dB(A)以下說話清楚滿意.60～75dB(A)時(shí)有一定困難，犬于75dB很困難。因此認(rèn)為潔凈室噪聲水平以65d)為宜，此時(shí)可使高煩惱率小于30%;保證一般通話;對(duì)工作效率影響很小

潔凈室的照度控制

由于潔凈室內(nèi)的工作內(nèi)容大都有精細(xì)的要求，而且又都是密閉性房屋，所以對(duì)照明一向有很高的要求。這里有必要先說明一下無窗潔凈室的照明方式：

(1)一般照明

它指不考慮特殊的局部需要，為照亮整個(gè)被照面積而設(shè)置的照明。

(2)局部照明

這是指為增加某一指定地點(diǎn)(如工作點(diǎn))的照度而設(shè)置的照明。但在室內(nèi)照明由一般不單獨(dú)使用局部照明。

(3)混合照明

這是指工作面上的照度由一般照明和局部照明合成的照明，其中一般照明的照度按《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)占總照度的10%—15%，但不低干150LX。 單位被照面積上接受的光通量即是照明單位勒克斯(LX)。

國(guó)外潔凈室的強(qiáng)度要求極高，例如美國(guó)關(guān)于潔凈室的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求是.

100級(jí): 1080-16001x

10000級(jí): >lOOOlx

100000級(jí): >1000LX

人工光300lx有較好的效果，當(dāng)工件精細(xì)程度更高時(shí)，500x也是允許的。對(duì)于要紅燈照明的地方，如電子行業(yè)的光刻車間，其照度一般為25—501x)，

用天然光時(shí)可允許更高的照度，因而對(duì)工作是有利的，所以今后潔凈室的照明既采用人工光也采用天然光可能是有前途的，這也是為了節(jié)能而出現(xiàn)的一種動(dòng)向。

潔凈室中的防靜電

無塵車間工程中由于靜電引起的的事故屢有發(fā)生，因此潔凈室的防靜電能力如何已成為評(píng)價(jià)其質(zhì)量的一個(gè)不可忽視的方面。

所謂靜電，是由于摩擦等原因破壞了物體中正(+)負(fù)<一)電荷等量的均勻的電中性狀態(tài)，而使電荷過剩，物體呈帶電狀態(tài)，由于這些電荷平時(shí)是不流動(dòng)的，故稱靜電。

在潔凈室內(nèi)靜電導(dǎo)致的事故有以下幾方面;無塵車間工程

1.靜電電引起的靜電電擊，引起人的不安全和恐懼感，并可造成二次傷害(例如人因受電擊而摔倒，由摔倒又致傷);

2.靜電放電引起的放電電流，可導(dǎo)致諸如半導(dǎo)體元件等破壞和誤動(dòng)作，例如將50塊P- MOS電路放在塑料袋內(nèi)，搖晃數(shù)次后，與非門柵極嚴(yán)重?fù)舸┱哂?jì)39塊，失效率競(jìng)達(dá)78%，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體器件對(duì)靜電放電十分靈敏;

3.靜電放電產(chǎn)生的電磁波可導(dǎo)致電子儀器和裝置的雜音和誤動(dòng)作;

4.靜電放電的發(fā)光可導(dǎo)致照像肢片等感光破壞;

5.靜電的力學(xué)現(xiàn)象可導(dǎo)致篩孔被粉塵堵塞，紡紗線紛亂，印刷品深淺不均和制品污染;

6.靜電放電引起的*危險(xiǎn)的災(zāi)害是成為可燃物的火源井引起爆炸，例如國(guó)外文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，在手術(shù)室使用爆炸性麻醉劑的86000次中，爆炸的36次，其中由靜電引起的達(dá)21次;

靜電事故的產(chǎn)生主要在于靜電的產(chǎn)生和積累，而氣流的流動(dòng)，氣流和管道、風(fēng)口、過濾器等摩擦，人體和衣服的摩擦，衣服之間的摩擦，工藝上的研磨，噴涂、射流、洗滌、攪拌、粘合和剝離等操作，所有選些都可能產(chǎn)生靜電，在一般情況下，越是電導(dǎo)率小的非導(dǎo)體(絕緣體)，由于電荷產(chǎn)生后不易流動(dòng)，因此表現(xiàn)為越容易帶電。

靜電問題所以在潔凈室中特別嚴(yán)重，是因?yàn)椴坏跐崈羰抑芯邆淝笆霎a(chǎn)生靜電的多種工藝因素，而且因?yàn)闈崈羰抑械脑S多材料如塑料地面、墻面，尼龍、的確良等工作服都有很高的電阻率，都極易產(chǎn)生靜電和集聚靜電，在潔凈室的靜電災(zāi)害未被重視以前，這些材料料是被廣泛采用的

作用控制產(chǎn)品 (如硅芯片等) 所接觸之大氣的潔凈度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造。此空間的設(shè)計(jì)施工過程即可稱為凈化工程。

分類亂流式 (Turbulent Flow)

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)。

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、系統(tǒng)建造成本低，潔凈室的擴(kuò)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。層流式空氣氣流運(yùn)動(dòng)成一均勻之直線型，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)需定較高的環(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)生的塵埃可快速排出室外而不會(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。

復(fù)合式(Mixed Type)：

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(Clean Tunnel)：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)：A.彈性擴(kuò)充容易; B.維修設(shè)備時(shí)可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。

(2)潔凈管道(Clean Tube)：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(Clean Spot)：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。

無塵車間工程局部潔凈工程

潔凈工作臺(tái)：等級(jí)Class 1~100級(jí)。

潔凈工作棚：為在亂流式之潔凈室空間內(nèi)以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨(dú)立之HEPA或ULPA及空調(diào)送風(fēng)機(jī)組而成為一較高級(jí)之潔凈空間，其等級(jí)為10~1000級(jí)，高度在2.5米左右，覆蓋面積約10m2以下，四支支柱并加裝活動(dòng)輪，可為彈性運(yùn)用。

無塵車間工程空氣潔凈度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)都有自己的空氣潔凈標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，都規(guī)定了有關(guān)的潔凈度等級(jí)，例如美國(guó)、日本、西歐、北歐、俄羅斯等。我國(guó)于1984年頒布《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ73-84)，1996年該規(guī)范進(jìn)行了較大的修改，1990年頒布《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》(JGJ71-90)以指導(dǎo)施工和驗(yàn)收的重要文件。