
1、換氣次數
潔淨室內的空(kōng)氣(qì)分配設備(通常是吊頂過濾器)被設計成“噴(pēn)淋式(shì)”,用來提供(gòng)統一的、潔淨(jìng)的已過(guò)濾的空氣。向房間補給的空氣量,讓人想起與普通的淋浴噴頭相反的消防。美國聯邦標準209E、日本標準JIS B9920和ISO 標準14644-1的標題是:潔淨室外和相(xiàng)關控製環境——*部分:清潔空氣的分級。這些標準提(tí)供(gòng)了潔(jié)淨室參數、分級和檢測方法的指導方針,但並未說明如何經濟有效地達到要求。這(zhè)是(shì)因為每種生產過程和潔淨室外(wài)的要求是不同的,因此,可以采用(yòng)不同的再(zài)循(xún)環空氣量,達到預期的環境要求。至少有五種不同的“可能”設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預期的結果,然(rán)而隻有一種(zhǒng)設(shè)計是*方案。為項目尋找*和的解決方案,是(shì)潔淨室外換氣項目的zui基本的目標理念。
房間內汙染物的比率和實(shí)際微粒產生情況,是(shì)影響潔淨(jìng)室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產過程中,不對(duì)其他因素產生任何影響的情況下,清除微粒的速度是非常重(chóng)要的。其他可能影響(xiǎng)再(zài)循環空(kōng)氣數(shù)量(liàng)的因素是:房間(jiān)的結構、設備的位置(zhì)、設備表麵溫度、空氣對流、氣流(liú)類型(單向通過敏感區或者通過全空間)、操作(zuò)空間和規章、使用的材料和化學(xué)藥(yào)品等。
潔淨室可能需要在靜(jìng)態(tài)下進行(háng)鑒定,在工況下進行鑒定,對(duì)生(shēng)產過程進行確認或者cGMP認證。由綜合服務管理部製定的聯邦標準209(e),建議100或90fpm。然而有可能建立一個空氣流動速度較低,但比100級潔淨度更高的潔淨室。實際上,已經(jīng)有潔淨(jìng)室的空氣流動速度是45cfm/平(píng)方英尺。
2、單向的、紊流的、垂直或水平(píng)氣(qì)流
在許多案例中(zhōng),單向氣(qì)流隻在小空間和(hé)潔淨(jìng)室的敏感區域內使用(yòng),並且使用微環境(jìng)。汙染物的源頭可能存在於手套箱(xiāng)、過濾模塊等地方。多數設計為(wéi)整體單向氣流潔淨室外(wài)的方案(àn),隻有在這些區域中沒有作業(yè)者、生產設備和排風裝置時才能實現單向氣流。垂直或(huò)水平氣流的選擇,取決於房間的結構(gòu)和設備的安(ān)放位置,紊流就可以將汙染物帶走。
潔淨室內的架空(kōng)地板是用來掩蓋工具、設備與(yǔ)動力設備(bèi)之間的電線、通(tōng)訊電纜、水電、管道的連接的。後來,為了節約成本,在“bay-and-chase”式的潔淨室結構中,這些架空(kōng)地板(bǎn)被當(dāng)作從港灣到(dào)夾層的回內通道。在*單向氣流的潔淨室內,人們希望微粒(lì)從工作(zuò)區域流到帶小孔的地板下。我們已經成功的建立了(le)10級(jí)和100級的潔淨室,在這些潔淨室內沒有架空地板(bǎn),采用牆下部回風(fēng)係統,而且潔淨室的氣流被設計成紊流。另個一種辦法是用薄的空氣噴射裝置隔離超清潔區(qū)域,這種空氣噴射(shè)的速度是每分鍾500到800英尺。它的功能類似於(yú)塑料門(mén)簾。
3、空氣過濾。花費因素變量:-0.032至0.10
采用未端HEPA過濾器對空氣進行過(guò)濾(lǜ),0.3到(dào)0.5微米的去除效率(lǜ)為99.99%,0.12微米的去除效率為99.999%;若使用ULPA過濾器,0.12微米的(de)去除效率為99.99995%。根據潔淨室外的用途,也可(kě)以選擇其他的設備,例如,在循環風加新(xīn)風處理係統中,使用(yòng)HEPA過濾器用碳吸附或(huò)相(xiàng)似功能的合成(chéng)過濾器處理(lǐ)VOC,靜電過濾箱,等等。
在(zài)潔淨室市場上,風機(jī)過(guò)濾不再是新產品,正確的應用它可以為許(xǔ)多高水平潔淨室提(tí)供的、經濟的解決方案,尤其是在吊頂高度有限的建(jiàn)築內。已證明降低成本和減小過濾器的壓(yā)降(在潔淨室壽命期內,使用低等級過濾器(qì),長時間采用高壓降方式(shì)運轉(zhuǎn),所帶來的效益並不總是十分明顯)。
4、空氣處理器。花費因(yīn)素變量:-0.07至0.15
新風處理空調箱[Make-up AHU s]。典型的新風處(chù)理空調箱(初級AHU s)為循(xún)環風空調箱(二級AHU s)提供必需的新風。新風由離心排風機、軸流或plug風(fēng)機加上過(guò)濾器、預熱和再熱用熱水盤管、冷卻和除濕(shī)使用的冷(lěng)凍水盤(pán)管、蒸汽(qì)和絕熱加濕器等組成(chéng)。附件和差異包(bāo)括靜電空氣(qì)混(hún)合器(qì)、蒸汽預熱盤管、超聲波加濕器、鹽水、除濕用的(de)直接交換[Dx]或乙二醇低溫冷凍盤管、VOC吸附過濾器、噪聲衰減器,VFP(變頻)驅(qū)動等。
新風處理空調箱通道是將空氣注入集管,再(zài)通過支管係統給循環風空調箱提供新風。在初級和(hé)二級風管上進行空(kōng)氣測量,並調節送風機、VFD或進口風閥以(yǐ)便恒定風量。Magnahelic講量器臨測安裝在各個空調箱內HEPA過濾器布袋過(guò)濾器和預過(guò)濾(lǜ)器的荷載。有吊(diào)頂風機(jī)過濾器的情況下(xià),新(xīn)風處理空調箱出來的空氣進入循環風空調箱再送出。典(diǎn)型的循(xún)環風空(kōng)調(diào)箱由離心式風機、過濾器和濕熱(幹)冷盤管組成(chéng)。附加和差異包括用於局部溫度控製的再熱盤管、用於局部濕(shī)度控製的蒸(zhēng)汽或(huò)超聲波加濕器、風量恒定控製箱。這種采(cǎi)用Whisper-Air and Compac Space 風機係統的方式提供了一種節約成本和充分使用能源的選擇。多(duō)重循環風(fēng)空(kōng)調箱通過送風(fēng)管(guǎn),再經(jīng)過ULPA過(guò)濾器或HEPA過濾器,將空氣送入潔淨室,在潔淨度等級為10級和1級的潔淨間的吊頂上,這些過濾器通常是100%覆蓋。垂(chuí)直單向氣流向下通過潔淨間,穿過帶孔的架空地板磚進入地板下麵的回風空間,再通過垂直(zhí)回風夾道向上進入吊頂回風靜壓箱。然後 ,空氣再次進(jìn)入循環風空調(diào)箱,以上的空氣循環再次重複(fù)。如果是使用吊頂風機過濾器,在風機過濾器上麵的吊頂空間(jiān)時,可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風機盤管實現表麵冷卻。
5、空氣壓差。花費(fèi)因素變量:-0.041至0.08
潔淨室增壓是必須的,它的作用(yòng)是確保潔淨室(shì)遠離其臨近區域的汙染,控製有害汙染物的流(liú)向,防止不同區(qū)域間的交(jiāo)叉汙染(rǎn),並幫助保持所要求的溫度和濕度(dù)水平。潔(jié)淨室與相關走廊、設施(shī)內的其他區域的壓差應維持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之間。一般製藥企業所要求的壓差值(zhí)比這更高(gāo),在不同(tóng)區域之間采用層疊壓差來避免交叉汙染。在不同的區域間安裝一係列的層疊式氣閘和允許空(kōng)氣快速擴散的正壓門,從而產生壓差。好的微電子潔淨室設計(jì)中,通常在潔淨室的入口安裝(zhuāng)一個半密封的(de)氣(qì)閘來使壓差保持在0.02到0。005in.w.g.之間。更衣(yī)間和穿衣(yī)間用氣閘分離(lí)。入口入的機械風淋(lín)相對於它的必要性而言,更是設施文化和潔(jié)淨室的(de)原則問題。許多微電子(zǐ)和光刻潔淨室成功地采用被動氣壓控製,隻有在大門全部打開的情況下,入口(kǒu)處的風量維持在每分鍾50到100英尺。一些生物製藥企業要求(qiú)主動(dòng)壓差控製,采用補充新風的方式,自(zì)動補足通過門泄漏的空氣(當門打開時)。
壓差臨測器用來完(wán)成這個任務。監(jiān)視器可能被安裝在(zài)潔淨室(shì)外麵,而在(zài)潔淨室內有一個LED的顯示器,該顯示器(qì)帶有一個(gè)聲音報警裝置和兩個指示器,可以表示(shì)氣壓的正常與否。這種設備在生物製藥潔淨室中有(yǒu)生物限製要求的區域內通(tōng)常用來測負壓值,而在電子類潔淨室內,通常用來(lái)檢測負(fù)壓值,而在電子類(lèi)潔淨室內,通常用來檢測正壓值。它帶有數字壓差顯(xiǎn)示器,顯示的度是0.001 in.w.c.,測量壓(yā)力值或(huò)真空度的(de)範圍是0.5 in.w.c。壓差通過閃亮LED和自動報(bào)警裝置來表示。當打(dǎ)開大門時,設備內部有一個可調整的延遲報警時間,用來避免啟動聲音報警裝(zhuāng)置。
6、溫度控製。花費因素變量:-0.0321至 0.15
溫度和濕度的變化能夠引起生產設備的(de)誤(wù)差,從而影響生產過程的可重複性,zui終導致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費。因此,潔淨室對溫度(dù)嚴格控製(zhì)要求是顯而易見的,這項花費是必須(xū)的。通(tōng)常情況下,要(yào)求工(gōng)程師在設計時降低(dī)施工費用,同時要(yào)求在很大區域內對(duì)溫度進行的控製,允許的溫度變(biàn)化範圍在±4到6華氏度之間(例(lì)如使用卷(juàn)簾門的倉庫(kù))。在沒有硬牆和氣閘裝置(zhì)時,這將是十分苛刻的要求,並且(qiě)實際(jì)上無法控製濕度的變化。人們通常認為潔淨室(shì)外的潔淨度、溫度、濕度和(hé)氣壓等項目的層疊性是非常容易達到的,並且很容易維持,但需要(yào)仔細的(de)評估這些項目的(de)誤差範圍。如果對潔淨(jìng)室內的暖通(tōng)、動力專業裝置和控製係統有嚴格要(yào)求,例如(rú)潔淨室的溫度控製要求為正負0.1華氏度所用花費,可能比(bǐ)基準點為70華氏度,±2.0度(即標準要求68到72華氏(shì)度)的高出(chū)20%到50%。在每個(gè)潔淨室區域內,有局部自動調溫器來控製設計(jì)溫度(dù)。它能驅動安裝在風管上(shàng)的局(jú)部再熱或再冷盤管工(gōng)作,來滿足房間內的濕熱的要求。如果使用風機盤管裝(zhuāng)置,局部自動調溫器控製本區域內盤管出口空氣的溫度。
7、溫度控製。花費因素變量:-0.034至0.19
每個潔淨室內的相對濕度,通過局部(bù)濕度調節器(qì)來(lái)進行控製。如果窨內的(de)相對濕度較高,恒濕器通過降低冷凍盤管(guǎn)流出空氣的溫度來加強除濕。同(tóng)時,再熱盤管提供熱(rè)量來保持窨的溫度。任何一個潔(jié)淨間的相對濕度超出了設計(jì)範圍,局部恒濕器將啟動安裝在風管上的局部濕度調節器。當必須滿足的濕度控製時,通常利用空調(diào)箱中的新風的絕熱(rè)增濕效果來實現,並通過潔淨室(shì)的結露點來維持。
濕度水平的局部變動可以通過超聲波濕度(dù)調節器(qì)進行控製,該調節器位於zui終過濾前的風管靜壓箱內。用水(shuǐ)水質為RO/DI,水電陰率在3到5mgm之間。如果相對濕度(dù)低於設計範圍,恒濕器(qì)將啟動濕度(dù)調節(jiē)器來增加新風的水分含量。如果相(xiàng)對濕度較高,恒濕器將降低新風控製(zhì)冷(lěng)凍盤管(guǎn)流出空氣的露點溫度,從而加(jiā)強(qiáng)除濕效果。
8、排風係統。花費(fèi)因素變量:-0.031至(zhì)0.16
典型的工(gōng)藝排風係(xì)統包括(kuò):酸、溶劑和VOC、毒性物質、熱和一(yī)般的房(fáng)間排風。如果(guǒ)廢氣中有氨氣出現,一些廠家會選擇使用分開的風管係統和處理係統。使(shǐ)用zui多、zui普遍的酸消除方法(fǎ),是水(shuǐ)平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運用就地(dì)或當場高溫破壞的方法。需要(yào)認真選擇(zé)支隊的方式及必(bì)須支隊的(de)廢氣流量。
的空氣處理設(shè)備能夠(gòu)將廢氣量降至zui低,因此,在實施過程中可降低工程費用和能源(yuán)浪費。保持排(pái)風量增加的(de)潛在需(xū)求、擴大生產和安裝這些備用品所需的經濟價值之間的平衡是十分重要的。通常情況下,考慮到潔(jié)淨室將來的擴展,當其它動力設備(bèi)和暖(nuǎn)通、動力(lì)專(zhuān)業(yè)係統(例(lì)如新風(fēng)和冷(lěng)卻)不能滿足(zú)這種擴充的需求時,超大的昂貴的、不鏽鋼襯裏的或FRP排(pái)風係統就已經建立了(le)。沒(méi)有考慮(lǜ)將來的需求而建立的酸排隊係(xì)統也是十分(fèn)普遍的。增加風量和新的風管支管,,就會使風管係統中的(de)風速超過每分鍾4000英尺。這樣的係統保持平衡是十分(fèn)困難的或不可能的,並且運行(háng)的費用昂貴。
9、振動和噪聲控(kòng)製。花費(fèi)因素變量:-0.027至0.10
設備的大小和重量影響(xiǎng)振動的傳播及控製。潔淨室地板下麵的“華夫(waffle)”混凝土板層,能夠很好地避免將設備的(de)振動傳送到其他生產區域或度量衡工具上。即使為了安裝管道(dào)而(ér)在潔淨室的地麵上鑽洞,Waffle混凝土板層(céng)仍能保持其風性。因(yīn)為地(dì)板的強度(dù)在於它的柵格係統,並可進行重新整理。因此可在地板上衝壓額外的孔洞,而不會對振動因素有任何(hé)副作用。
所有的暖通、動力(lì)專業設備應使用彈簧、軟(ruǎn)件接和隔離安裝等隔絕振動的方式,將振動效應降到zui低。低噪音的節能風機和馬達,可以用來維持潔淨室NC水平。振動和噪聲方麵的專家應是評估小組的成員,他們來用於振(zhèn)動和噪聲方麵(miàn)的專家(jiā)應是評(píng)估小組的成員,他們(men)來核實用於振動和噪聲控製中的機械(xiè)和建築(zhù)學原理。完工後的再處理可(kě)能(néng)是十分昂貴的。如果建築(zhù)師、暖通、動力(lì)專業工程師、業主和顧問從設計的開(kāi)始就考慮這些因素,可以免去許多潛在的昂貴的檢測,或用更經濟的辦法取代。
10、磁通量和電(diàn)磁通量。花(huā)費因素變量:0.037至0.15
磁通(tōng)量被認為是銀河係中(zhōng)海洋微粒(lì)背景的(de)流量。銀河係的放置也被認為是自然界的電磁循環。“通量”這個詞代表(biǎo)流量,我們可以認為磁力線就象某種液體流動的路線那樣(yàng)穿過一個假(jiǎ)想的表麵。磁場(chǎng)的(de)大小代表(biǎo)流動的速(sù)度,它的方向就是流動的方向。磁通量(liàng)就(jiù)是流過這個表麵的所有的容量。為了更好地理解,我(wǒ)們可以認(rèn)為磁通量就是穿過這個表麵的磁力線的數量(liàng)。對於給(gěi)定的速度,當微粒移動的方向垂直於磁場方向時,磁(cí)力是zui大(dà)的,當與磁場方向平等(děng)運動時,磁(cí)場力為零。在大多數基本水平,移動電荷之間的相互作(zuò)用產生磁力,就(jiù)象靜電(diàn)產生於導電電荷與其他導電(diàn)電荷(hé)(不論他們是(shì)否(fǒu)運動)之間的相(xiàng)互作用。
通過對行星的拍照研究表(biǎo)明,由於地球的放置和它熔化的金屬內核使得它有一個*的磁(cí)場。磁通(tōng)量的密度(替代“牛頓的每安培米”)有它自己的(de)單位---特斯拉(lā)。地球表麵的磁場近似代(dài)表值是(shì)二分(fèn)之一高斯,大約是200,000特斯拉。在(zài)對公眾開放的區域內,職業(yè)安(ān)全和健康要求磁場強度不能大於5個高斯。
潔淨(jìng)室的磁場(chǎng)防護(hù)是(shì)十分昂貴(guì)的。例如,潔淨室使用4到5毫米厚的磁性(鐵--矽(guī))鋼板(M15型)作為屏蔽材料仍不能(néng)滿足要求。當前的半導體、度量衡和通訊實驗室區域內要求磁通量的強度限製在0.05高(gāo)斯或更低。