废气处理洁净室空气净化工程-无菌室|净化工程

废气处理洁净室空气净化工程分类

单向流洁净室一般有两种类型，即水平流和垂直流。在水平流系统中，气流是从一面墙流向另一面墙。在垂直流系统中，气流是从吊顶流向地面。对要求洁净室的悬浮粒子浓度或微生物浓度更低的场合，就使用单向气流。以前称这类洁净室为"层流"洁净室。单向流和层流的名称均说明了其气流的状况:气流以一个方向流动(或是垂直的或是水平的)，并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒(60英尺/分钟至100英尺/分钟)的均速流过整个空间。由满布洁净室吊顶的高效过滤器向室内送风。气流有如一个空气活塞，向下流经室内，带走污染物，然后从地面排出。又在与外部的一些新鲜空气混合后，再循环至高效过滤器。人员和工艺所产生的悬浮污染可立即被这种空气清除掉，而紊流通风系统采用的是混合与稀释原理。在一间没有任何障碍物的空房间，单向流用比前面提到的低得多的风速，就可以很快将污染物清除。但在一个操作间，机器以及机器周围走动的人员，会对气流形成障碍。障碍物可以使单向流变成紊流，从而在障碍物周围形成气流团。人员的活动也可以使单向流变成紊流。在这些紊流中，由于风速较低，空气稀释程度较小，从而使得污染浓度较高。因此，必须将风速保持在0.3米/秒至0.5米/秒(60英尺/分钟至100英尺/分钟)的范围里，以便使中断的单向流能快速恢复，充分稀释障碍物周围紊流区的污染。用风速可以正确地表示出单向流，因为风速越高室内就越洁净。而每小时换气次数与房间的体积有关，如吊顶的高低，因此不适合用来表示单向流。单向流室内的送风量是紊流室的很多倍(10到100倍)。

洁净室中的温湿度控制

洁净空间的温湿度主要是根据工艺要求来确定，但在满足工艺要求的条件下，应考虑到人的舒适度感。随着空气洁净度要求的提高，出现了工艺对温湿度的要求也越来越严的趋势。具体工艺对温度的要求以后还要列举，但作为总的原则看，由于加工精度越来越精细，所以对温度波动范围的要求越来越小。例如在大规模集成电路生产的光刻曝光工艺中，作为掩膜板材料的玻璃与硅片的热膨胀系数的差要求越来越小。直径100 um的硅片，温度上升1度，就引起了0.24um线性膨胀，所以必须有±0.1度的恒温，同时要求湿度值一般较低，因为人出汗以后，对产品将有污染，特别是怕钠的半导体车间，这种车间温度不宜超过25度，湿度过高产生的问题更多。相对湿度超过55%时，冷却水管壁上会结露，如果发生在精密装置或电路中，就会引起各种事故。相对湿度在50%时易生锈。此外，湿度太高时将通过空气中的水分子把硅片表面粘着的灰尘化学吸附在表面难以清除。相对湿度越高,粘附的越难去掉，但当相对湿度低于30%时，又由于静电力的作用使粒子也容易吸附于表面，同时大量半导体器件容易发生击穿。对于硅片生产最佳湿度范围为35-45%。

气压规定

对于大部分洁净空间，为了防止外界污染侵入，需要保持内部的压力(静压)高于外部的压力(静压)。压力差的维持一般应符合以下原则:

1.洁净空间的压力要高于非洁净空间的压力。

2.洁净度级别高的空间的压力要高于相邻的洁净度级别低的空间的压力。

压力差的维持依靠新风量，这个新风量要能补偿在这一压力差下从缝隙漏泄掉的风量。所以压力差的物理意义就是漏泄(或渗透)风量通过洁净室的各种缝隙时的阻力。

洁净室中的气流速度规定

这里要讨论的气流速度是指洁净室内的气流速度，在其他洁净空间中的气流速度在讨论具体设备时再说明。

对于乱流洁净室 由于主主要靠空气的稀释作用来减轻室内污染的程度，所以主要用换气次数这一概念，而不直接用速度的概念，不过对室内气流速度也有如下要求;

(1)送风口出口气流速度不宜太大，和单纯空调房间相比，要求速度衰减更快，扩散角度更大。

(2)吹过水平面的气流速度(例如侧送时回流速度)不宜太大，以免吹起表面微粒重返气流，而造成再污染，这一速度一般不宜大干0.2m/s。

对于平行流洁净室《习惯上称层流洁净室，由于主要靠气流的"活塞打挤压作用排除行染，所以截面上的速度就是非常重要的指标。过去都参考美国20gB标准，采用0.45m/s.但人们也都了解到这样大速度所需要的通风量是极大的，为了节能，也都在探求降低风速的可行性。

在我国，《空气洁净技术措施》和(洁净厂房设计规范)都是这样规定的

垂直平行流(层流)洁净室≥0.25m/s

水平平行流(层流)洁净室≥0.35 m/s

噪声控制

洁净室噪声标准一般均严于保护健康的标准，目的在于保障操作正常进行，满足必要的谈话联系及安全舒适的工作环境。因此衡量洁净室的噪声主要指标是:

1.烦恼的效应

由于噪声，使人感到不安宁而产生烦恼情绪，一般分为极安静、很安静、较安静、稍嫌吵闹，比较吵闹和极吵闹7个烦恼等级。凡反应水平属于很吵闹和极吵闹者，即为高烦恼，高烦恼人数在总人数中的百分比即为高烦恼率。

2.对工作效率的影响

这主要看三方面的反应水平，这三个方面是:集中精神，动作准确性，工作速度;

3.对综合通讯的干扰

这主要分为:清楚或满意，稍困难，困难，不可能

对以上三方面指标都用A声级来评价。在50年代曾提出用一条频谱曲线作为评价标准即各频带中心频率的声压级不得超过该曲线。后来了解到刷A等级来计量噪声与噪声的语音干扰和烦恼程度更为台适，可以代替倍频带声压级作为评价标准的指标。

向有很高的要求。这里有必要先说明一下无窗洁净室的照明方式:

(1)一般照明

它指不考虑特殊的局部需要，为照亮整个被照面积而设置的照明。

(2)局部照明

这是指为增加某一地点(如工作点)的照度而设置的照明。但在室内照明由一般不单独使用局部照明。

(3)混合照明

这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《洁净厂房设计规范》应占总照度的10%-15%，但不低干150LX。 单位被照面积上接受的光通量即是照明单位勒克斯(LX)。

国外洁净室的强度要求*，例如美国关于洁净室的几个标准的要求是.

人工光300lx有较好的效果，当工件精细程度更高时，500x也是允许的。对于要红灯照明的地方，如电子行业的光刻车间，其照度一般为(25-501x)，

用天然光时可允许更高的照度，因而对工作是有利的，所以今后洁净室的照明既采用人工光也采用天然光可能是有前途的，这也是为了节能而出现的一种动向。

防静电

洁净室中由于静电引起的的事故屡有发生，因此洁净室的防静电能力如何已成为评价其质量的一个不可忽视的方面。

所谓静电，是由于摩擦等原因破坏了物体中正(+)负<一)电荷等量的均匀的电中性状态，而使电荷过剩，物体呈带电状态，由于这些电荷平时是不流动的，故称静电。

在洁净室内静电导致的事故有以下几方面;

1.静电电引起的静电电击，引起人的不安全和恐惧感，并可造成二次伤害(例如人因受电击而摔倒，由摔倒又致伤);

2.静电放电引起的放电电流，可导致诸如半导体元件等破坏和误动作，例如将50块P- MOS电路放在塑料袋内，摇晃数次后，与非门栅极严重击穿者计39块，失效率竞达78%，这是因为半导体器件对静电放电十分灵敏;

3.静电放电产生的电磁波可导致电子仪器和装置的杂音和误动作;

4.静电放电的发光可导致照相肢片等感光破坏;

5.静电的力学现象可导致筛孔被粉尘堵塞，纺纱线纷乱，印刷品深浅不均和制品污染;

静电事故的产生主要在于静电的产生和积累，而气流的流动，气流和管道、风口、过滤器等摩擦，人体和衣服的摩擦，衣服之间的摩擦，工艺上的研磨，喷涂、射流、洗涤、搅拌、粘合和剥离等操作，所有选些都可能产生静电，在一般情况下，越是电导率小的非导体(绝缘体)，由于电荷产生后不易流动，因此表现为越容易带电。

静电问题所以在洁净室中特别严重，是因为不但在洁净室中具备前述产生静电的多种工艺因素，而且因为洁净室中的许多材料如塑料地面、墙面，尼龙、的确良等工作服都有很高的电阻率，都极易产生静电和集聚静电，在洁净室的静电灾害未被重视以前，这些材料料是被广泛采用的。

作用

控制产品 (如硅芯片等) 所接触之大气的洁净度及温湿度，使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造。此空间的设计施工过程即可称为净化工程。、

分类

乱流式 (Turbulent Flow)

空气由空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器(HEPA) 进入洁净室，并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净室等级1,000-100,000级。

优点:构造简单、系统建造成本低，洁净室的扩充比较容易，在某些特殊用途场所，可并用无尘工作台，提高洁净室等级。

缺点:乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出，易污染制程产品。另外若系统停止运转再激活，欲达需求之洁净度，往往须耗时相当长一段时间。

层流式空气气流运动成一均匀之直线型，空气由覆盖率99%之过滤器进入室内，并由高架地板或两侧隔墙板回风。此型式适用于洁净室等级需定较高的环境使用，一般其洁净室等级为Class1~100。其型式可分为二种:

(1)水平层流式:水平式空气自过滤器单方向吹出，由对边墙壁之回风系统回风，尘埃随风向排出室外，一般在下流侧污染较严重。

优点:构造简单，运转后短时间内即可变成稳定。

缺点:建造费用比乱流式高，室内空间不易扩充。

(2)垂直层流式:房间天花板*以ULPA过滤器覆盖，空气由上往下吹，可得较高之洁净度，在制程中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其它工作区域。

优点:管理容易，运转开始短时间内即可达稳定状态，不易为作业状态或作业人员所影响。缺点:构造费用较高，弹性运用空间困难，天花板之吊架相当占空间，维修更换过滤器较麻烦。

复合式(Mixed Type)

复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用，可提供局部超洁净之空气。

(1)洁净隧道(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA过滤器将制程区域或工作区域99%覆盖使洁净度等级提高至10级以上，可节省安装运转费用。此型式需将作业人员之工作区与产品和机器维修予以隔离，以避免机器维修时影响工作及品质。ULSI制程大都采用此种型式。

洁净隧道另有二项优点:A.弹性扩充容易; B.维修设备时可在维修区轻易执行。

(2)洁净管道(Clean Tube):将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理，将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离，少量之送风即可得到良好之洁净度，可节省能源，不需人工的自动化生产线为适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。

(3)并装局部洁净室(Clean Spot):将洁净室等级10,000~100,000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10~1000级以上，以为生产之用;洁净工作台、洁净工作棚、洁净风柜即属此类。

洁净工作棚:为在乱流式之洁净室空间内以防静电之透明塑料布围成一小空间，采用独立之HEPA或ULPA及空调送风机组而成为一较高级之洁净空间，其等级为10~1000级，高度在2.5米左右，覆盖面积约10m2以下，四支支柱并加装活动轮，可为弹性运用。

废气处理洁净室空气净化工程等级标准

经济和科技发达的国家和地区都有自己的空气洁净标准和规范标准，都规定了有关的洁净度等级，例如美国、日本、西欧、北欧、俄罗斯等。我国于1984年颁布《洁净厂房设计规范》(GBJ73-84)，1996年该规范进行了较大的修改，1990年颁布《洁净室施工及验收规范》(JGJ71-90)以指导施工和验收的重要文件。该规范在重新修订中。

• GBJ73-84规定的洁净度等级

• 标准FS209E中的洁净等级

• 行业应用

净化工程是一个应用行业非常广泛的基础性配套产业，(21世纪)在电子信息、半导体、光电子、精密制造、医药卫生、生物工程、航天航空、汽车喷涂等众多行业均有应用，并根据行业的精密与无尘要求，等级差别也较大。

级别最高的当属航天航空的航空仓，基本是属于1级，属于特殊领域，面积相对较小。另外对级别要求较高的是生化实验室和高精纳米材料生产车间，物联网芯片的发展将是未来需求的一大方向。

随着电子元器件向微小化方向发展，液晶面板已经升级至第八代，行业需求非常巨大。解决方案

大部分净化厂房尤其电子工业用的洁净厂房都有严格的恒温、恒湿的要求，不仅对厂房内的温、湿度有严格的要求，而且对温度和相对湿度的波动范围也有严格的要求。因此，在净化空调系统的空气处理上要采取相应的措施，例如:夏季要降温、去湿(因为夏季室外空气是高温、高湿的)，冬季要加热加湿(因为冬季室外空气是寒冷干燥的，室内湿度过低会产生静电，静电对电子产品的生产是致命的)。

对于净化空调系统的加湿问题而言，常用的加湿方法有很多种，有淋水、湿膜、高压喷雾超声波等水加湿，这些加湿方法属等焓加湿过程。而喷蒸汽、喷干蒸汽和电极(电热)加湿是向空调送风中喷蒸汽，其加湿方法属等温加湿过程。

从确保洁净室内相对湿度的精度而言，上述的淋水、高压喷雾、湿膜等水加湿方法其控制的精度不高，故当洁净室内相对湿度精度要求≤±10%时最好不采用。而采用喷干蒸汽和电热(电极)式加湿的方法。喷干蒸汽的加湿方法要注意干蒸汽加湿器有一个喷蒸汽效率的问题，并非喷入空调箱内的蒸汽全部加入到空调送风中，而其中有一部分变成凝结水排放出来。因此，选择干蒸汽加湿的加湿量时应考虑其喷蒸的效率。有的厂家给出的喷蒸效率为70%。

各种不同的加湿器的应用范围不同:如:淋水、湿膜、高压喷雾等水加湿器，其特点是加湿量大、投资费用低，而相对湿度控制精度较差，因此多用于相对湿度要求不严格(> ±10%)，加湿量很大的工业厂房和一般舒适用空调房间的空调系统加湿。而相对湿度控制精度高的干蒸汽加湿和电极(电热)式加湿因投资较高则多用在相对湿度精度要求严格的恒温恒湿洁净室的空调系统加湿中。

对于以微生物为控制对象的生物洁净室(例如:生物制药、洁净手术室、无菌室、生物安全实验室、实验无菌动物饲养室等)其重点要控制微生物的产生和传播，因为潮湿和水分是微生物滋生和繁殖的条件，因此水加湿的淋水、湿膜、高压喷雾等方法不能用在生物洁净室中，只能采用干蒸汽加湿和电极(电热)式加湿。

还有一个值得注意的问题是，近些年来我国南方如佛山、广州以及华东的上海、苏州等地冬季室外空气相对湿度较"规范"给出的室外空调计算相对湿度要低，例如:冬季室外计算相对湿度佛山无尘室、广州均为70%，上海和苏州为75%，而这些年实测的室外相对湿度有时只有30%左右，因此，建起来运行的洁净室的加湿量不足，室内相对湿度偏低，达不到设计要求。有的工厂为了简便和省钱，在原空调器内增加湿膜或喷雾进行加湿以加大加湿量。但是，事与愿违，不但加不进去湿量而且加进去的还会很快饱和变为凝结水析出来，而达不到加湿目的。因为，湿膜和高压喷雾属等焓加湿过程，加湿前的空调空气必须加热到一定温度后再加湿才能达到加湿目的。如果不进行加热是不可行的。

在加湿问题上还有一个应注意的问题就是空调器内空气流动带水的问题。有的工程中由于加湿的带水问题没有处理好，结果后面的中效过滤器甚至高效过滤器都被携带的水打湿了。对于干蒸汽加湿器也要注意蒸汽管和凝结水管的坡度和坡向问题，要使凝结水迅速地排到空调器外。若加湿器设在空调器的风机段内，还应采取措施避免凝结水滴到电机上，造成电机短路断电。

光学微电子净化工程-洁净车间技术解决方案

光学微电子净化工程之定义为将一定空间范围内之空气中的微尘粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音震动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给于特别设计之密闭空间。

光学微电子净化工程亦名无尘室或清净室，已是半导体、精密制造、液晶制造、光学制造、线路板制造和生物化学、医药、食品制造等行业*的重要设施。近几年来，由于技术之创新发展，对于产品的高精密度化、细小型化之需求更为迫切，如超大型积体电路之研究制造，已成为世界各国在科技发展上极为重视的项目，光学微电子净化工程一般包括:

1、 洁净生产区

2、 洁净辅助间(包括人员净化用房、物料净化用室和部分生活用室等)

3、 管理区(包括办公、值班、管理和休息)

4、 设备区(包括净化空调系统应用、电气用房、高纯水和高纯气用房、冷热设备用房)

材料

1. 净化厂房墙、顶板材一般多采用50mm厚的夹芯彩钢板制造，其特点为美观、刚性强。圆弧墙 角、门、窗框等一般采用专用氧化铝型材制造。

2.地面可采用环氧自流坪地坪或高级耐磨塑料地板，有防静电要求的，可选用防静电型。

3.送回风管道用热渡锌板制成，贴净化保温效果好的阻燃型PF发泡塑胶板。

4.高效送风口用不锈钢框架，美观清洁，冲孔网板用烤漆铝板，不生锈不粘尘，宜清洁。

光学微电子净化工程解决方案:

净化工程的设计过程中，应加强对光学微电子行业净化工程设计方案分析了解,根据该工程是新建工程或者是旧厂房改造工程，并结合其具体的生产工艺、生产流程等要求确定其需要的洁净度、温湿度。再根据该工程的具体情况，同时还要考虑到生产厂家的经济承受能力，综合各种因素来确定采用何种净化方案，这样才可设计出一个能满足甲方生产使用要求、工程造价合理、经济节能实用的方案。

1、组合式空气处理机组+冷水机组+高效送风口

这是一个传统的净化空调系统的设计方案。组合式空气处理机组里含有各种功能段，如混合段、初效过滤段、表冷段、二次回风段(或中间段)、加热段、加湿段、中效过滤段、风机段等。其冷源由冷水机组提供。

优点:

A.空气处理效果好，因空气经过集中处理，在送风过程中被污染程度较低。送风的温度、湿度的控制比较精确;

B.比较适用于有集中冷源的或是较大的厂房;

C.空调冷热源可与厂房普通空调系统合用或独立冷热源;

D.维修频率较低;

E.车间的噪音低。

缺点:

A.需要有配套的冷冻机房或有放置热泵机组的室外空间。另需要有放置组合式空气处理机组的空调机房，如25000m3/h的组合式空气处理机组，常用外形尺寸为6450×1850×2250mm左右。对于旧厂房改造项目来说比较困难空出一个20-30┫的机房的;

B.造价高。

特点:

A.建议新风经过集中处理后再与回风混合，这样可以减少表冷段的冷处理负担;

B.这类方案一般可以适用洁净度较高的如百级、千级或万级、十万级等较低的净化无尘厂房。

2、光学微电子行业净化工程设计方案分析之水冷柜机+增压风柜+高效送风口

与前种方案比较，这是相对比较简单的空调方案。它可以大大地缩小机房的面积，水冷柜机可以根据具体的情况布置于较小机房内或净化车间内，增压风柜也可以布置于机房内或吊在机房内或在夹层内。

优点:

A.空气处理效果较好的，处理过后的空气在送风过程中被污染程度低。送风的温度、湿度控制效果可以达到较好的控制。主要在空气处理机组(增压风柜)里进行控制;

B.布置灵活。自带冷源;

C.大小厂房、新旧厂房都适用;

D.维修频率较低;

E.车间噪音低。

缺点:

A.需要小面积的机房。需要有冷却塔 、冷却水泵的摆放位置;

B.空调机组与空调处理机组要集中布置;

C.造价较低。特点:这种方案可以是一次回风也可以是二次回风，具体根据车间的大小情况而定;这类方案一般可以适用于洁净度为千级、万级、十万级等的净化无尘厂房。

3、光学微电子行业净化工程设计方案分析之分体空调柜机++FFU送风口

这是简易的一个空调方案。是直接将分体空调柜机布置于车间内，并用彩钢围护起来，在柜机回风口处再在彩钢板上开回风口(带初效过滤网);KLC风机过滤单元FFU均匀布置于吊顶天花。这个方案适用于对室内温湿度精度要求不高的无尘车间。

优点:

A.不需要占用机房面积，布置很灵活的;

B.可以满足空气的洁净度;

C.造价低。如此类无尘车间初投资约需要40万;

D.送风均匀度好。

缺点:

A.温湿度控制较差;

B.可以满足空气的洁净度;

C.FFU的维修频率高。

4、光学微电子行业净化工程设计方案分析之无尘车间的特点

A、无尘车间

洁净度:

LCD制屏的简略流程为:清洗→印刷取向膜→磨擦→密封印刷层散布隔垫物→组合→划线和切割→LC注入→贴偏振片→制屏终检。

在本设计里是指末端工艺的一些无尘车间，其净化洁净度一般为千级或万级或十万级。背光屏类无尘车间主要是这类产品的冲压车间、组装等无尘车间，其洁净度一般为万级或十万级。

B、室内空气参数要求 :

(1)温湿度要求:温度一般为24+2℃，相对湿度为55+5%。

(2)新风量大。由于这类车间内，人员比较多，可以根据以下数值应取下列的最大值:非单向流洁净室总送风量的10-30%;补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量;保证室内每人每小时的新鲜 空气量≥40m3/h。

(3)送风量大。为了满足洁净室内的洁净度及热湿平衡，需要较大的送风量，就300平方米的车间，吊顶高度为2.5米的，如果是万级，送风量就需要300×2.5×30=22500m3/h的送风量(换气次数，是≥25次/h);如果是十万级，送风量就需要300×2.5×20=15000m3/h的送风量(换气次数，是≥15次/h)。

光学微电子行业净化工程设计方案分析

对于常规电子厂房洁净室空调的设计，应根据电子厂房的生产工艺要求及甲方的经济条件来选用哪种空调设计方案，以满足生产工艺的要求作为前提。根据以往经验，对于要求高的可以选用组合式空气处理机组集中处理的空调方案;对于要求不高的，又要初投资低的，可以选用柜机+FFU。总之，具体的方案选择根据具体情况而定。

净化工程中空气净化处理方案

●净化工程中各级空气洁净度的空气净化处理，均应采用初效、中效、高效空气过滤器三级过滤。100000级空气净化处理，可采用亚高效空气过滤器代高效空气过滤器。

●空气过滤器的选用布置和安装方式，应符合:初效空气过滤器不应选用浸油式过滤器;中效空气过滤器宜集中设置在净化空气调节系统的正压段;高效空气过滤器或亚高效空气过滤器宜设置在净化空气调节系统末端，高效空气过滤的安装方式应简便可靠，宜检漏和更换;中效、亚高效、高效空气过滤器宜按额定风量选用;阻力、效率相近的高效空气过滤器宜设置在同一净化车间内。

●确定集中或分散式净化空气调节系统时，应综合考虑生产工艺的特点和净化车间空气的洁净度等级、面积、位置等因素。凡生产工艺连续、无尘室或净化车间面积较大时，位置集中以及噪声控制和振动控制要求严格的洁净室，宜采用集中式净化空气调节系统。

●净化空气调节系统如需电加热时，应选用管状电加热器，位置应布置在高效空气过滤器的上风侧，并应有防火安全措施。

●送风机可按净化空气调节系统的总送风量和总阻力值进行选择，中效、高效空气过滤器的阻力宜按其初阻力的两倍计算。

●净化工程中净化空气调节系统除直流式系统和设置值班风机的系统外，应采取防止室外污染空气通过新风口参入净化车间内的防灌倒措施。

●净化空气调节系统设计应合理利用回风，凡工艺过程产生大量有害物质且局部处理不能满足卫生要求，或对其他工序有危害时，则不应用回风。