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潔凈室等級標(biāo)準(zhǔn)
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凈化車間潔凈度級別如何確定及計算分析

2026-04-29

一、凈化車間的規(guī)格

凈化車間的規(guī)格一般適用于美國聯(lián)邦規(guī)格No.209B。這個規(guī)格對凈化間的環(huán)境要素即空氣潔凈度、溫濕度、室內(nèi)壓等都進行了規(guī)格化規(guī)定。但是,伴隨著潔凈化程度的不斷提高,美國聯(lián)邦規(guī)格進行了改版,其內(nèi)容主要是以潔凈度進行分類。最新版已成為No209E,名稱也進行了變更。No.209E的級別表示是把0.5um以上的顆粒數(shù)為10x個/m3,把X表示成級別,同時加上米制M的意思,表示成M3.5等等。在表7里表示的是美國聯(lián)邦規(guī)格No.209B,表8表示的是美國聯(lián)邦規(guī)格No.209E。在日本,相應(yīng)的規(guī)格是JIS B9920。JIS9920的級別表示是把0.1um以上的顆粒數(shù)規(guī)定為10的x立方個,用Y表示級別。表9、圖2表示了JIS B 9920的級別的主要內(nèi)容。

潔凈度” alt=”凈化車間潔凈度” />

表7 ?美國聯(lián)邦規(guī)格No.209B

凈化間級別 粒子 室內(nèi)壓力Pa

mmH2O

溫度 濕度 氣流

換氣次數(shù)

照度
粒徑

um

累計粒子數(shù) 范圍

(℃)

推薦值(℃)

(℃)

(%)

最低

%

誤差

%

100

1000

10000

100000

≥0.5

≥0.5

≥5

≥0.5

≥5

≥0.5

≥5

100

1000

10

10000

65

100000

700

+13

(+1.3)

以上

19.4—

25

22.2 ±2.8

特別時為±1.4

45 30 ±10

特別時為±5

層流方式

0.45m/s

±0.1m/s

非層流方式

≥20次/h

1080–1620

表8 ?美國聯(lián)邦規(guī)格No.209E的潔凈度級別分類

級別上限值是各級別名。上限值用指定粒徑以上的濃度(單位堆積粒子數(shù))表示。*

級別名稱** 級別上限值
粒徑

0.1um

粒徑

0.2um

粒徑

0.3um

粒徑

0.5um

粒徑

5um

SI*** English

Unit

(m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3)
MI

M1.5

M2

M2.5

M3

M3.5

M4

M4.5

M5

M5.5

M6

M6.5

M7

1

10

100

1000

10000

100000

350

1240

3500

12000

35000

9.91

35.0

99.1

350

991

75.7

265

757

2650

7570

26500

75700

2.14

7.50

21.4

75.0

214

750

2140

30.9

106

309

1060

3090

10600

30900

0.875

3.00

8.75

30.0

87.5

300

875

10.0

35.3

100

353

1000

3530

10000??35300

100000

353000

1000000

3530000

10000000

0.283

1.00

2.83

10.0

28.3

100

283

1000

2380

10000

28300

100000

283000

247

618

2470

6180

24700

61800

7.00

17.5

70.0

175

700

1750

*上表中表示的級別上限值僅僅是為了級別分類而定義的,并不表示實際的粒徑分布值。

**針對中間級別的濃度上限值,用如下的公式進行計算。

粒子直徑/m3=10M(0.5/d)2.2,其中,M : SI單位里的級別名稱,D :粒徑(um)

***國際單位(Systeme International d’Unites的縮寫)

圖1,209E的潔凈度級別(圖略)圖中的●標(biāo)記表示評價潔凈度級別用的對象粒子。

()內(nèi)數(shù)值是用English unit表示級別。

圖2,JIS B 9920的潔凈度級別的上限濃度

表9,JIS B 9920主要內(nèi)容????

凈化間級別表

表10,美國航空宇宙局規(guī)格主要內(nèi)容

生物凈化間級別 粒子 生物粒子 室內(nèi)

壓力

Pa

mmH2O

溫度℃ 濕度

%

氣流

換氣次數(shù)

照度

Lx

粒徑

um

累計

粒子數(shù)

個/ft

(個/l)

浮游量

個/ft

(個/l)

沉降量
100

10000

100000

≥0.5

≥0.5

≥5

≥0.5

≥5

100

(3.5)

10000

(350)

65(2.3)

100000

(3500)

700(25)

0.1

(0.0035)

0.5

(0.0176)

2.5

(0.0884)

1200

(12900)

6000

(64000)

30000

(323000)

+13

(+1.3)

以上

40

50

層流方式

0.45m/s

±0.1m/s

非層流式

≥20次/h

1080—

1620

二、不同用途所要求的潔凈度

如前所述,凈化車間的級別一般分成M3.5(100)、M4.5(1000)、M5.5(10000)、M6.5(100000)4個級別。但根據(jù)各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的作業(yè)工序不同,形成必要的級別是不一樣的。例如,在半導(dǎo)體制造工廠等里邊,根據(jù)作業(yè)內(nèi)容,要求有M1(10)—M5.5(1000)的凈化間。而且,在制藥工廠里,根據(jù)產(chǎn)品的純度、作業(yè)工序,需有從M3.5到M6.5(100,000)范圍廣泛的級別不等凈化間。因此說,各種產(chǎn)業(yè)所需要的凈化間,其要求的潔凈度是不同的。

就一般級別而言,表11可以作為參考。

表11,各產(chǎn)業(yè)所要求的凈化車間級別一覽

領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè) 潔凈度標(biāo)準(zhǔn)(級別) 內(nèi)容
SI English unit
半導(dǎo)體工業(yè)

(IC、LSI等)

掩模板對準(zhǔn)工藝 M3.5 100
刻蝕工藝 M3.5 100 腐蝕加工
擴散工藝 M3.5 100 高純度擴散
蒸著工藝 M3.5 100 高純度電鍍
涂布工藝 M3.5 100 感光劑涂布
電子設(shè)備 計算器制造 M5.5 10,000 磁頭
陰極射線管 M5.5 10,000, 遮屏
磁帶 M5.5 10,000 防止雜音
精密儀器 陀螺、微型軸承 M5.5 10,000 提高精度
導(dǎo)彈部件、繼電器 M5.5 10,000 防止誤動作
鐘表、小型計量儀器 M5.5 10,000 組立、封裝、修理
光學(xué)、印刷 照相機、印刷電路板 M5.5 10,000 制作
鏡頭、膠片 M4.5 1,000 連接
電子制版 M5.5 10,000 制作、檢查
化學(xué)藥品 注射液充填 M3.5 100 調(diào)和、充填
無菌動物養(yǎng)育 M3.5 100 SPF
化學(xué)藥品 抗生物 M5.5 10,000 充填、檢查
一般醫(yī)療品 M6.5 100,000 制造
食品 釀造、發(fā)酵 M5.5 10,000 防止醬油、大醬腐壞
乳制品、生食品 M6.5 100,000 防止酸乳酪變質(zhì)
食肉加工 M5.5 10,000 火腿、香腸
攪拌(弄成糊狀)食品 M5.5 10,000 攪拌后備烤的圓筒形、半圓形魚肉、魚肉山芋丸子等食品制冷時防止細(xì)菌粘附上。
醫(yī)療 手術(shù)室 M3.5 100 股關(guān)節(jié)手術(shù)、臟器移植
特殊治療室 M3.5 100 白血病、燙傷
恢復(fù)、新生兒室 M3.5 10,000 早產(chǎn)兒、術(shù)后防止感染
臨床檢查 M5.5 10,000 菌類培植、檢查
農(nóng)林畜產(chǎn) 蘑菇栽培 M5.5 10,000 防止蘑菇種菌被雜菌感染
植物 M6.5 100,000 蘭花栽培(試驗用無菌植物、強勢培植植物)
養(yǎng)殖 M5.5 10,000 防止魚、蠶類因菌侵襲致死
微生物工程 一般病原體 M3.5 100 馬爾堡病毒、拉薩氏熱、艾伯拉出血熱(排出空氣)
基因轉(zhuǎn)換 M3.5 100 大腸菌(排出空氣)

三、凈化車間的形式分類

作為凈化車間的分類方法,一般都是根據(jù)室內(nèi)氣流形狀來劃分的。按這個方法,凈化間可大致分為如下三大類。

1,?垂直層流型(降下流方式)

這是一種將HEPA或ULPA過濾器安裝在天花板上,從頂板上往下直對地面,能以同樣的速度向凈化間提供潔凈空氣的方式。這種設(shè)備體積龐大,造價也很昂貴,但作為凈化間的性能,無論是從什么方面講,它都是最好的。

2,?水平層流型(交叉流方式)

這是將HEPA或ULPA過濾器安裝在壁板上,從墻壁上向?qū)γ鎵Ρ谝酝瑯拥乃俣忍峁崈艨諝獾囊环N方式。由于是水平層流,所以,與氣流的上流側(cè)相比,下流側(cè)的潔凈程度要低一些。但它與垂直層流方式相比的話,具有設(shè)備較小,費用較低的特點。

3,?非層流型(常規(guī)型)

與上述幾種層流形式相比,其設(shè)備費用要低廉很多,但由于出現(xiàn)了非層流部分,室

內(nèi)氣流發(fā)生紊亂,微粒子浮游在空中,很難保證高的潔凈度。

M3.5級(100)及M4.5級(1000)的場合

在潔凈度要求達(dá)到M3.5級及M4.5級的場合,其大部分都能達(dá)到層流型。

垂直層流型(降下氣流方式)范例???????????????圖3

垂直層流型潔凈室原理圖

2,水平層流型(交叉流方式)范例 ? ? ??圖4

水平層流型潔凈室原理圖

圖注:活性炭過濾器在外氣被氣體污染的場合下使用。

在凈化車間里濕度的控制也非常重要。建議使用可實施嚴(yán)格控制的阿姆斯特龍公司產(chǎn)的干蒸汽式加濕器。

表12?垂直層流型的概要及特點

概要 特點
吹出口、過濾器位置 天花板(80以上)(圖3) 優(yōu)點:

●?不會被室內(nèi)的作業(yè)人數(shù)、作業(yè)狀態(tài)左右,能保證高度的潔凈度。

●?由于是垂直層流,換氣次數(shù)多,所以,在短時間內(nèi)得到高水準(zhǔn)的潔凈度。

●?幾乎不會發(fā)生塵埃堆積,即便是被污染,也能很快恢復(fù)。

缺點

●?設(shè)備費高

●?運轉(zhuǎn)成本高

●?凈化間面積很難擴建

吹入口位置 篩條或孔板(圖3)
氣流狀態(tài) 垂直層流
換氣次數(shù)(氣流速度) 250—650次/h0.25m/s左右
溫度范圍 22℃????±1—3℃
濕度范圍 RH45%?±5-10%
室內(nèi)外壓力差 5-25Pa(0.5—2.5mmH2O)
所需機械室
建筑內(nèi)裝材料 有規(guī)定
工程的難易程度 需要很高的技術(shù)水平
房間大小的限制 沒有特別的要求
房間有效作業(yè)面積 能得到很大的面積
作業(yè)性
運轉(zhuǎn)經(jīng)費
管理 實施高水平的管理

表13 水平層流型概要及特征

概要 特點
吹出口、過濾器位置 房間一側(cè)的墻壁上(圖4) 優(yōu)點

●?因渦流、死角等引起的粉塵的堆積、再游離現(xiàn)象很少

●?室內(nèi)的潔凈度不大被作業(yè)人員數(shù)、作業(yè)狀態(tài)左右。

缺點

●?在距吹出層面較近的地方可以保證有高水平的潔凈度,但在距吸引層面較近的地方,潔凈度會有所降低。

●?凈化間擴建很困難

●?設(shè)備費用雖不像垂直型那么高,但仍很貴。

●?柜子、更衣室、風(fēng)淋等準(zhǔn)備室的完善及清掃作業(yè)服等要予以充分的注意。

吹入口位置 吹出口對面的墻壁(圖4)
氣流狀態(tài) 雖是水平層流,但下側(cè)風(fēng)流處會逐漸被污染。
換氣次數(shù)(氣流速度) 30—650次/H(0.45m/s)
溫度范圍 22℃????±1—3℃
濕度范圍 RH45%?±5-10%
室內(nèi)外壓力差 5–25Pa(0.5—2.5mmH2O)
所需機械室 中等
建筑內(nèi)裝材料 有相當(dāng)部分受限制
工程的難易程度 需水平稍高的技術(shù)
房間大小的限制 受限制
房間有效作業(yè)面積 受到限制
作業(yè)性 人員的移動受到限制
運轉(zhuǎn)經(jīng)費 中等
管理 稍微需要高水平的管理

5.5級(10,000)及6.5級(100,000)的場合

對于5.5級(10,000)及6.5級(100,000)的凈化間,從設(shè)備費的角度上考慮,不大使用完全的層流型,而大部分是非層流型。無論是M5.5級(10,000)還是M6.5級(100,000),在設(shè)計上沒有根本變化,而是根據(jù)單位時間內(nèi)的換氣次數(shù),使其發(fā)生變化的。

非層流型(常規(guī)型)范例?圖5 ? ?(原文鏈接:http://www.gxshunjiang.com/a-86/)

非層流型<a href=潔凈室原理圖” />

圖中注解:

*?活性炭過濾器在受到別的氣體污染的時候使用。

**在凈化車間里,溫度控制也非常重要。建議使用可實施嚴(yán)格控制的阿姆斯特龍公司的干蒸汽式加濕器。

表14,非層流行型概要及特征

概要 特征
吹出口、過濾器位置 空調(diào)風(fēng)管前端(圖5) 優(yōu)點:

●?過濾器及空氣處理簡單且容易

●?設(shè)備費用便宜

●?規(guī)模擴張方便

●?通過使用凈化臺,可以得到級別高的潔凈度。

缺點

●?室內(nèi)的潔凈度會因作業(yè)人員而改變。

●?易產(chǎn)生渦流、亂流,污染粒子在室內(nèi)有發(fā)生循環(huán)的可能。

●?由于換氣次數(shù)少,達(dá)到要求的潔凈度所需時間較長,動力費用較高

●?柜子、更衣室、風(fēng)淋室等房間的完備及清掃作業(yè)服等要充分注意。

吹入口位置 地板上側(cè)面(圖5)
氣流狀態(tài) 產(chǎn)生亂流
換氣次數(shù)(氣流速度) 20—50次/h
溫度范圍 22℃?±1—5℃
濕度范圍 RH50%±10%
室內(nèi)外壓力差 5—25Pa(0.5—2.5mmH2O)
所需機械室
建筑內(nèi)裝修材料 若干限制
工程的難易度 多少受些限制
室內(nèi)大小的限制 沒有什么限制
房間有效作業(yè)面積 受到限制
作業(yè)性 對人的移動沒有沒有制約
運轉(zhuǎn)費用 低廉
管理 管理水準(zhǔn)稍高

四、凈化車間設(shè)計上的留意點

1,凈化車間的構(gòu)成

為確保室內(nèi)的潔凈度,把使用條件、空調(diào)的條件等作為最為基本的內(nèi)容,在考慮到作業(yè)性和氣流狀況后再予以確定。在構(gòu)造上要有準(zhǔn)備室、更衣室、清洗室、休息室、管理室等。

2,清洗方法

作為室內(nèi)的潔凈化氣流方式,有垂直層流式、水平層流式、非層流式。其中,到底使用哪一種方式,要根據(jù)潔凈度的級別及使用條件來決定。

3,潔凈度和氣流方式

潔凈度可通過氣流方式和換氣次數(shù)改變。因而,要根據(jù)室內(nèi)的作業(yè)內(nèi)容、人員及產(chǎn)品的動向決定氣流方式。

起塵性高的作業(yè),不得將其置于氣流的上側(cè)。而且,根據(jù)場合的不同,必須設(shè)置排氣。

4,構(gòu)造

凈化車間的構(gòu)造具有氣密性、發(fā)塵、塵埃堆積少,不易發(fā)生振動等是非常重要的,而且,要盡可能地不產(chǎn)生亂流。

5,使用材料

作為內(nèi)裝修材料,須是無縫隙、裂痕,表面不易粘塵,且無磨損、無表面剝離的材料。除此之外,熱貫流率、透濕性小、吸音性好,與其他材料接合等加工性能良好也是必不可少的。

6,室內(nèi)正壓

為確保室內(nèi)的潔凈度,防止來自外部的污染粒子進入室內(nèi),室內(nèi)必須保持在正壓狀態(tài)。要想維持室內(nèi)總是處于正壓的狀態(tài),就要有能充分的新風(fēng),來補足因局部排氣、自然泄漏而損失的壓力。

7,關(guān)聯(lián)設(shè)備

根據(jù)需要,凈化間里要在入口處設(shè)置風(fēng)淋室,壁板墻上設(shè)置物流用的傳遞箱,以及既能保證正壓又能排氣的安全風(fēng)閥擋板等。這些是非常重要的。而這些設(shè)備的選定,必須適合凈化間。

8,消音裝置

由于凈化間是密閉的空間,對聲音比較敏感,所以,對空氣供給系統(tǒng)發(fā)生的噪音要實施有效地控制,以改善凈化間的作業(yè)環(huán)境。

9,加濕設(shè)備

濕度的調(diào)整,在防止靜電的影響、創(chuàng)造舒適的作業(yè)環(huán)境方面,是非常必要的。尤其是在醫(yī)院、研究室里,保持難以產(chǎn)生微生物的濕度是至關(guān)重要的。

10,使用方面的管理

作為凈化間內(nèi)的發(fā)塵源,主要是作業(yè)人員、帶入室內(nèi)的物品引起的。因而,對這些要予以充分的注意。除此之外,對各房間的壓力平衡、室內(nèi)墻壁的污染等細(xì)微之處也要實施管理。

11,所需設(shè)備

根據(jù)不同的作業(yè)內(nèi)容,凈化間內(nèi)還要設(shè)置相應(yīng)的給排水、電氣、氣體設(shè)備。這些設(shè)備設(shè)置要便于使用,而且,由于凈化間是密閉的空間,所以必須有火災(zāi)、停電等非常狀態(tài)下的緊急對策。

五、潔凈度的計算方法范例

在凈化間的設(shè)計上,要計算出為確保所要求的潔凈度的風(fēng)量和溫濕度調(diào)整所需的風(fēng)量。這里,只是把確保室內(nèi)潔凈度的計算方法列舉出來。將室內(nèi)的發(fā)塵量、新風(fēng)的含塵兩量作出假定,根據(jù)使用的空氣過濾器效率,用下列公式通過換氣風(fēng)量等求出潔凈度。

Qr=房間的體積x 1小時的換氣次數(shù)

C :室內(nèi)粉塵濃度(個/m3)????Qe:排氣風(fēng)量(m3/h)

Co:外氣粉塵濃度(個/m3)????M:室內(nèi)發(fā)塵量(個/h)

Cs:供風(fēng)粉塵濃度(個/m3)????Pt :?粉塵穿透率(%)

Qr:換氣風(fēng)量(m3/h)?????????Pf1:預(yù)過濾器穿透率(%)

Qo:新風(fēng)風(fēng)量(m3/h)?????????Pf2:主過濾器的穿透率(%)

Qs:斤氣風(fēng)量(m3/h)

●?Co的外氣粉塵濃度采用前面的表2或表3的0.5um的粒子數(shù)。

●?P的粉塵穿透率是采用JIS Z8901試驗用粉塵13—14種的DOP氣溶膠形成的穿過率,用(P=1-捕集率)表示。

●?Qo外氣風(fēng)量,要考慮環(huán)境衛(wèi)生環(huán)境上規(guī)定的、針對給氣量及有害物質(zhì)的局部排氣。為使室內(nèi)形成正壓,其所需的風(fēng)量,由下列公式求出。

●?Qr的換氣風(fēng)量是根據(jù)潔凈度的級別,在表15中考慮作業(yè)內(nèi)容后再作決定。

●?由于M的室內(nèi)發(fā)塵量,根據(jù)作業(yè)內(nèi)容的不同而異,所以,在參考表5或表6的作業(yè)員發(fā)塵量后再作決定。

●?為了對室內(nèi)的正壓進行調(diào)整,要安裝安全風(fēng)閥擋板,當(dāng)壓力上升時,使其能排放出去。

表15 針對潔凈度級別的換氣次數(shù)、新風(fēng)量和使用末端過濾器的效率

潔凈度(級) 換氣次數(shù)(層流)

(次/h)

新風(fēng)量

(次/h)

使用末端過濾器的效率
SI English unit 99.97% 99.5%
M3.5 100 250-650 10-20
M4.5 1,000 100-200 5-10
M5.5 10,000 50-70 2-4 換氣次數(shù)的增加

○70—90

M6.5 100,000 20-30 1-2 換氣次數(shù)的增加

○30—50

* 1:試驗用塵埃顆粒JIS13種的效率(0.3umDOP)

* 2:試驗用塵埃顆粒JIS14種的效率(0.5umDOP)

表16 所需壓力差

相應(yīng)處所 最低壓力差
不同級別的凈化間之間 5Pa

(0.5mmH2O)

凈化間和準(zhǔn)凈化間 10Pa

(1.0mmH2O)

凈化間與一般房間 15Pa

(1.5mmH2O)

國產(chǎn)濾料與進口濾料參數(shù)對照表

濾料類型 國產(chǎn)H13玻纖料 進口H13玻纖料 進口U15玻纖料
規(guī)格: 300*300*292 300*300*292 300*300*292
外框材質(zhì): 304鏡面不銹鋼 304鏡面不銹鋼 304鏡面不銹鋼
分隔物: 鋁隔板 鋁隔板 鋁隔板
密封膠 耐高溫?zé)o硅膠 耐高溫?zé)o硅膠 耐高溫?zé)o硅膠
耐溫性 400℃ 400℃ 400℃
過濾效率: 99.99%@0.3μm 99.99%@0.3μm 99.999%@0.12μm
濾料面積: 5.0m2 5.0m2 5.0m2
額定風(fēng)量: 550m3/h 550m3/h 270m3/h
初阻力: 180±10Pa 150±10Pa 140±10Pa
濾料類型 國產(chǎn)H13玻纖料 進口H13玻纖料 進口U15玻纖料
規(guī)格: 610*305*292 610*305*292 610*305*292
外框材質(zhì): 304鏡面不銹鋼 304鏡面不銹鋼 304鏡面不銹鋼
分隔物: 鋁隔板 鋁隔板 鋁隔板
密封膠 耐高溫?zé)o硅膠 耐高溫?zé)o硅膠 耐高溫?zé)o硅膠
耐溫性 400℃ 400℃ 400℃
過濾效率: 99.99%@0.3μm 99.99%@0.3μm 99.999%@0.12μm
濾料面積: 10.3m2 10.3m2 10.3m2
額定風(fēng)量: 1100m3/h 1100m3/h 550m3/h
初阻力: 180±10Pa 150±10Pa 140±10Pa

原文來源:http://www.gxshunjiang.com/