Análise básica da sala limpa

Introdución

A sala limpa é a base do control da contaminación. Sen espazo limpo, non se poden producir pezas sensibles á contaminación. En Fed-STD-2, a sala limpa defínese como unha sala con filtración de aire, distribución, optimización, materiais de construción e equipos, na que se usan procedementos de funcionamento regular específicos para controlar a concentración de partículas transportadas polo aire para alcanzar o nivel de limpeza de partículas adecuado.

Para conseguir un bo efecto de limpeza na sala limpa, é necesario non só centrarse en tomar medidas razoables de purificación de aire acondicionado, senón tamén requirir proceso, construción e outras especialidades para tomar medidas correspondentes: non só un deseño razoable, senón tamén unha construción coidada e instalación de acordo coas especificacións, así como o uso correcto da habitación limpa e o mantemento científico e a xestión. Para conseguir un bo efecto na sala limpa, moitas literaturas domésticas e estranxeiras foron expostas desde diferentes perspectivas. De feito, é difícil conseguir unha coordinación ideal entre diferentes especialidades e é difícil para os deseñadores comprender a calidade da construción e instalación, así como o uso e a xestión, especialmente este último. No que se refire ás medidas de purificación de habitacións limpas, moitos deseñadores ou incluso festas de construción, a miúdo non prestan atención suficiente ás súas condicións necesarias, obtendo un efecto de limpeza insatisfactorio. Este artigo só discute brevemente as catro condicións necesarias para alcanzar os requisitos de limpeza nas medidas de purificación de habitacións limpas.

1. Limpeza do subministro de aire

Para garantir que a limpeza do subministro de aire cumpra os requisitos, a clave é o rendemento e a instalación do filtro final do sistema de purificación.

Selección de filtros

O filtro final do sistema de purificación adoita adoptar un filtro HEPA ou un filtro sub-hepa. Segundo os estándares do meu país, a eficiencia dos filtros HEPA divídese en catro graos: a clase A é ≥99,9%, a clase B é ≥99,9%, a clase C é ≥99,999%, a clase D é (para partículas ≥0,1μm) ≥99999 % (tamén coñecido como filtros ultra-hepa); Os filtros de sub-hepa son (para partículas ≥0,5μm) 95 ~ 99,9%. Canto maior sexa a eficiencia, máis caro será o filtro. Polo tanto, ao escoller un filtro, non só deberiamos cumprir os requisitos de limpeza do subministro de aire, senón tamén considerar a racionalidade económica.

Desde a perspectiva dos requisitos de limpeza, o principio é empregar filtros de baixo rendemento para cuartos limpos de baixo nivel e filtros de alto rendemento para cuartos limpos de alto nivel. Polo xeral: pódense usar filtros de alta e media eficiencia para o nivel de 1 millón; Os filtros HEPA de Sub-hepa ou clase A pódense usar para niveis por baixo da clase 10.000; Os filtros de clase B pódense usar para a clase 10.000 a 100; e os filtros de clase C poden usarse para os niveis de 100 a 1. Parece que hai dous tipos de filtros para escoller para cada nivel de limpeza. Se escoller filtros de alto rendemento ou de baixo rendemento depende da situación específica: cando a contaminación ambiental é grave, ou a relación de escape interior é grande, ou a sala limpa é especialmente importante e require un factor de seguridade maior, nestes ou un Destes casos, debería seleccionarse un filtro de alta clase; Se non, pódese seleccionar un filtro de menor rendemento. Para cuartos limpos que requiran o control de partículas de 0,1μm, deben seleccionarse filtros de clase D independentemente da concentración de partículas controlada. O anterior só é desde a perspectiva do filtro. De feito, para escoller un bo filtro, tamén debes considerar plenamente as características da sala limpa, do filtro e do sistema de purificación.

Instalación do filtro

Para garantir a limpeza do subministro de aire, non basta con ter só filtros cualificados, senón tamén para asegurar: a. O filtro non está danado durante o transporte e a instalación; b. A instalación é axustada. Para lograr o primeiro punto, o persoal de construción e instalación debe estar ben formado, tanto co coñecemento da instalación de sistemas de purificación como das habilidades de instalación cualificadas. Se non, será difícil asegurarse de que o filtro non estea danado. Hai leccións profundas ao respecto. En segundo lugar, o problema da apertura da instalación depende principalmente da calidade da estrutura de instalación. O manual de deseño normalmente recomenda: Para un único filtro, úsase unha instalación de tipo aberto, de xeito que aínda que se produza fugas, non se filtrará na habitación; Usando unha toma de aire HEPA acabada, a tensión tamén é máis fácil de asegurar. Para o aire de múltiples filtros, a miúdo úsase o selado de xel e o selado de presión negativa nos últimos anos.

O selo de xel debe asegurarse de que a articulación do tanque líquido estea axustada e o cadro xeral está no mesmo plano horizontal. O selado de presión negativa é facer que a periferia exterior da articulación entre o filtro e a caixa de presión estática e o cadro nun estado de presión negativa. Do mesmo xeito que a instalación de tipo aberto, aínda que haxa fugas, non se filtrará na habitación. De feito, sempre que o marco de instalación sexa plano e a cara final do filtro está en contacto uniforme co marco de instalación, debería ser fácil facer que o filtro cumpra os requisitos de estanqueidade da instalación en calquera tipo de instalación.

2. Organización de fluxo de aire

A organización de fluxo de aire dunha habitación limpa é diferente á dunha habitación xeral con aire acondicionado. Precisa que o aire máis limpo se entregue á área de operación primeiro. A súa función é limitar e reducir a contaminación aos obxectos procesados. Para este fin, deberían considerarse os seguintes principios ao deseñar a organización de fluxo de aire: minimizar as correntes de Eddy para evitar traer contaminación desde fóra da área de traballo na área de traballo; Intente evitar que o po secundario voe para reducir a posibilidade de que o po contamine a peza; O fluxo de aire na área de traballo debe ser o máis uniforme posible e a súa velocidade do vento debe cumprir os requisitos do proceso e da hixiene. Cando o fluxo de aire flúe ata a toma de aire de retorno, o po no aire debe ser levado efectivamente. Escolla diferentes modos de entrega de aire e devolución segundo diferentes requisitos de limpeza.

Diferentes organizacións de fluxo de aire teñen as súas propias características e ámbitos:

(1). Fluxo unidireccional vertical

Ademais das vantaxes comúns de obter un fluxo de aire descendente uniforme, facilitando a disposición de equipos de proceso, unha forte capacidade de auto-purificación e simplificando as instalacións comúns como as instalacións de purificación persoal, os catro métodos de subministración de aire tamén teñen as súas propias vantaxes e desvantaxes: pleno. Os filtros HEPA cubertos teñen as vantaxes da baixa resistencia e do ciclo de substitución do filtro longo, pero a estrutura do teito é complexa e o custo é elevado; As vantaxes e os inconvenientes da entrega de filtro HEPA cuberta de lateral e a entrega superior de placa completa son opostas ás da entrega superior do filtro HEPA cuberta completa. Entre eles, a entrega superior da placa de buraco é fácil de acumular po na superficie interior da placa do orificio cando o sistema non funciona de xeito continuo, e o mal mantemento ten algún impacto na limpeza; A entrega superior do difusor denso require unha capa de mestura, polo que só é adecuada para cuartos limpos altos por encima dos 4 m, e as súas características son similares á entrega superior de placa de buraco; O método de aire de retorno para a placa con reixas a ambos os dous lados e as tomas de aire de retorno dispostas uniformemente na parte inferior das paredes opostas só é adecuada para cuartos limpos cun espazo entre menos de 6 metros de ambos os dous lados; As tomas de aire de retorno dispostas na parte inferior da parede dun lado só son adecuadas para cuartos limpos cunha pequena distancia entre as paredes (como ≤ <2 ~ 3M).

(2). Fluxo unidireccional horizontal

Só a primeira área de traballo pode alcanzar o nivel de limpeza de 100. Cando o aire flúe cara ao outro lado, a concentración de po aumenta gradualmente. Polo tanto, só é adecuado para cuartos limpos con diferentes requisitos de limpeza para o mesmo proceso na mesma habitación. A distribución local de filtros HEPA no muro de subministración de aire pode reducir o uso de filtros HEPA e aforrar investimento inicial, pero hai remolinos en áreas locais.

(3). Fluxo de aire turbulento

As características da entrega superior de placas de orificio e a entrega superior de difusores densos son as mesmas que as mencionadas anteriormente: as vantaxes da entrega lateral son fáciles de organizar oleoductos, non se precisa un intercambiador técnico, baixo custo e propicio para a renovación de vellas fábricas . As desvantaxes son que a velocidade do vento na área de traballo é grande e a concentración de po no lado descendente é superior á do lado superior; A entrega superior de puntos de venda HEPA ten as vantaxes dun sistema sinxelo, sen oleoductos detrás do filtro HEPA, e o fluxo de aire limpo entregado directamente á área de traballo, pero o fluxo de aire limpo difúndese lentamente e o fluxo de aire na área de traballo é máis uniforme; Non obstante, cando se organizan múltiples tomas de aire ou se usan as tomas de aire de filtro HEPA con difusores, o fluxo de aire na área de traballo tamén se pode facer máis uniforme; Pero cando o sistema non funciona continuamente, o difusor é propenso á acumulación de po.

A discusión anterior está todo nun estado ideal e recoméndase mediante especificacións nacionais relevantes, normas ou manuais de deseño. Nos proxectos reais, a organización de fluxo de aire non está ben deseñada por condicións obxectivas ou por motivos subxectivos do deseñador. Entre os comúns inclúense: o fluxo unidireccional vertical adopta o aire de retorno da parte inferior das dúas paredes adxacentes, a clase local 100 adopta o parto superior e o retorno superior (é dicir, non se engade unha cortina colgada baixo a toma de aire local) e as habitacións limpas turbulentas adoptan HEPA FILTER AIR TOLLET ENTREGACIÓN TOP e retorno superior ou retorno inferior dun lado (espacio maior entre paredes), etc. Medíronse estes métodos de organización de fluxo de aire e a maior parte da súa limpeza non cumpre o deseño requisitos. Debido ás especificacións actuais para a aceptación baleira ou estática, algunhas destas habitacións limpas apenas alcanzan o nivel de limpeza deseñado en condicións baleiras ou estáticas, pero a capacidade de interferencia anti-contaminación é moi baixa e unha vez que a sala limpa entra no estado de traballo, non cumpre os requisitos.

A organización correcta de fluxo de aire debe establecerse con cortinas colgadas á altura da área de traballo na área local, e a clase 100.000 non debería adoptar o parto superior e o retorno superior. Ademais, a maioría das fábricas producen actualmente tomas de aire de alta eficiencia con difusores e os seus difusores son só placas de orificio decorativas e non xogan o papel de difusión do fluxo de aire. Os deseñadores e usuarios deben prestar especial atención a isto.

3. Volume de subministración de aire ou velocidade de aire

O volume de ventilación suficiente é diluír e eliminar o aire contaminado interior. Segundo diferentes requisitos de limpeza, cando a altura neta da sala limpa é alta, a frecuencia de ventilación debería aumentar adecuadamente. Entre eles, considérase o volume de ventilación da sala limpa de 1 millón de millóns de euros segundo o sistema de purificación de alta eficiencia, e o resto considérase segundo o sistema de purificación de alta eficiencia; Cando os filtros HEPA da clase 100.000 de limpeza están concentrados na sala de máquinas ou os filtros sub-hepa úsanse ao final do sistema, a frecuencia de ventilación pode aumentar adecuadamente nun 10-20%.

Para os valores recomendados polo volume de ventilación anterior, o autor cre que: a velocidade do vento pola sección da habitación da sala limpa de fluxo unidireccional é baixa e a turbulenta sala limpa ten un valor recomendado cun factor de seguridade suficiente. Fluxo unidireccional vertical ≥ 0,25 m/s, fluxo unidireccional horizontal ≥ 0,35 m/s. Aínda que os requisitos de limpeza poden cumprirse cando se proban en condicións baleiras ou estáticas, a capacidade anti-contaminación é pobre. Unha vez que a sala entra no estado de traballo, a limpeza pode non cumprir os requisitos. Este tipo de exemplo non é un caso illado. Ao mesmo tempo, non hai fans axeitados para sistemas de purificación na serie de ventiladores do meu país. Xeralmente, os deseñadores a miúdo non fan cálculos precisos da resistencia ao aire do sistema ou non notan se o ventilador seleccionado está nun punto de traballo máis favorable na curva característica, obtendo o volume de aire ou a velocidade do vento que non alcanzan o valor do deseño en breve Despois de que o sistema estea en funcionamento. O estándar federal dos Estados Unidos (FS209A ~ B) estipulou que a velocidade do fluxo de aire dunha sala limpa unidireccional a través da sección transversal da habitación limpa normalmente mantense a 90 pés/min (0,45m/s), e a velocidade non uniformidade está dentro do ± 20% baixo a condición de ningunha interferencia en toda a habitación. Calquera diminución significativa da velocidade do fluxo de aire aumentará a posibilidade de que se auto-limpeza e a contaminación entre as posicións de traballo (despois da promulgación de FS209C en outubro de 1987, non se fixeron regulacións para todos os indicadores de parámetros distintos da concentración de po).

Por este motivo, o autor cre que é apropiado aumentar adecuadamente o valor de deseño doméstico actual da velocidade de fluxo unidireccional. A nosa unidade fixo isto en proxectos reais e o efecto é relativamente bo. A sala limpa turbulenta ten un valor recomendado cun factor de seguridade relativamente suficiente, pero moitos deseñadores aínda non están seguros. Ao facer deseños específicos, aumentan o volume de ventilación da clase 100.000 limpas de habitación a 20-25 veces/h, clase 10.000 limpas a 30-40 veces/h, e a clase 1000 de clase limpa a 60-70 veces/h. Isto non só aumenta a capacidade do equipo e o investimento inicial, senón que aumenta os custos de mantemento e xestión futuros. De feito, non hai que facelo. Ao recompilar as medidas técnicas de limpeza de aire do meu país, investigáronse e medíronse máis que a sala limpa de clase 100 en China. Moitas habitacións limpas probáronse en condicións dinámicas. Os resultados demostraron que os volumes de ventilación de 100.000 habitacións limpas de clase ≥10 veces/h, clase 10.000 habitacións limpas ≥20 veces/h e clase 1000 de clase limpa ≥50 veces/h poden cumprir os requisitos. A norma federal dos Estados Unidos (FS2O9A ~ B) Estipula: cuartos limpos non unidireccionais (clase 100.000, clase 10.000), altura da habitación 8 ~ 12ft (2,44 ~ 3,66m), normalmente consideran que toda a habitación está ventilada polo menos unha vez cada 3 minutos (é dicir, 20 veces/h). Polo tanto, a especificación do deseño tivo en conta un gran coeficiente excedente e o deseñador pode escoller con seguridade segundo o valor recomendado do volume de ventilación.

4. Diferenza de presión estática

Manter unha certa presión positiva na sala limpa é unha das condicións esenciais para asegurarse de que a sala limpa non estea ou menos contaminada para manter o nivel de limpeza deseñado. Incluso para as habitacións de limpeza de presión negativa, debe ter cuartos ou suites adxacentes cun nivel de limpeza non inferior ao seu nivel para manter unha certa presión positiva, de xeito que se poida manter a limpeza da sala de limpeza de presión negativa.

O valor de presión positiva da sala limpa refírese ao valor cando a presión estática interior é maior que a presión estática exterior cando se pechan todas as portas e fiestras. Consegue o método que o volume de subministración de aire do sistema de purificación é maior que o volume de aire de retorno e o volume de aire de escape. Para garantir o valor de presión positiva da sala limpa, os ventiladores de subministración, devolución e escape están preferentemente entrelazados. Cando o sistema está activado, o ventilador de subministración iníciase primeiro e logo comezan os ventiladores de devolución e escape; Cando o sistema está desactivado, o ventilador de escape está desactivado primeiro e, a continuación, os ventiladores de devolución e subministración están desactivados para evitar que a sala limpa estea contaminada cando o sistema está activado e desactivado.

O volume de aire necesario para manter a presión positiva da sala limpa está determinada principalmente pola hermería da estrutura de mantemento. Nos primeiros días de construción de habitacións limpas no meu país, debido á mala hermería da estrutura do recinto, tardou 2 a 6 veces/h de subministración de aire para manter unha presión positiva de ≥5PA; Na actualidade, a hermería da estrutura de mantemento mellorouse moito e só se necesita 1 a 2 veces/h de subministración de aire para manter a mesma presión positiva; e só se necesita 2 a 3 veces/h de subministración de aire para manter ≥10PA.

As especificacións de deseño do meu país [6] estipulan que a diferenza de presión estática entre cuartos limpos de diferentes graos e entre zonas limpas e áreas non limpianas non debe ser inferior a 0,5 mm H2O (~ 5PA) e a diferenza de presión estática entre a área limpa e o aire libre non debe ser inferior a 1,0 mm H2O (~ 10PA). O autor cre que este valor parece ser demasiado baixo por tres razóns:

(1) A presión positiva refírese á capacidade dunha sala limpa para suprimir a contaminación do aire interior a través das lagoas entre as portas e as fiestras ou para minimizar os contaminantes que penetran na habitación cando as portas e as fiestras están abertas por pouco tempo. O tamaño da presión positiva indica a forza da capacidade de supresión da contaminación. Por suposto, canto maior sexa a presión positiva, mellor (que se discutirá máis adiante).

(2) O volume de aire necesario para a presión positiva é limitado. O volume de aire requirido para a presión positiva de 5PA e a presión positiva de 10PA só é aproximadamente 1 tempo/h diferente. Por que non facelo? Obviamente, é mellor tomar o límite inferior de presión positiva como 10PA.

(3) A norma federal dos Estados Unidos (FS209A ~ B) estipula que cando todas as entradas e saídas están pechadas, a diferenza de presión positiva mínima entre a sala limpa e calquera área de limpeza de baixa limpeza adxacente é de 0,05 polgadas de columna de auga (12,5PA). Este valor foi adoptado por moitos países. Pero o valor de presión positiva da sala limpa non é maior canto mellor. Segundo as probas de enxeñería da nosa unidade durante máis de 30 anos, cando o valor da presión positiva é ≥ 30Pa, é difícil abrir a porta. Se pechas a porta descoidada, fará un estrondo! Asustará á xente. Cando o valor da presión positiva é ≥ 50 ~ 70Pa, as lagoas entre as portas e as fiestras farán un asubío, e os débiles ou os que teñen algúns síntomas inapropiados sentiranse incómodos. Non obstante, as especificacións ou normas relevantes de moitos países na casa e no estranxeiro non especifican o límite superior da presión positiva. Como resultado, moitas unidades só buscan cumprir os requisitos do límite inferior, independentemente de canto sexa o límite superior. Na sala limpa real atopada polo autor, o valor da presión positiva é de 100PA ou máis, obtendo efectos moi malos. De feito, axustar a presión positiva non é difícil. É completamente posible controlalo nun determinado rango. Houbo un documento que introduciu que un determinado país en Europa do Leste estipula o valor da presión positiva como 1-3 mm H20 (aproximadamente 10 ~ 30PA). O autor cre que este rango é máis adecuado.