洁净室要达到良好的洁净效果,不仅要注重采取合理的空调净化措施,还要在工艺、建筑等各个方面采取相应的净化措施。既要有合理的设计,又要按照规范精心施工、安装,以及正确使用洁净室和科学的维护管理。实际上,不同专业之间很难做到理想的配合,而设计人员很难掌握施工和安装的质量,尤其是使用和管理,尤其是后者。由于许多设计单位和施工单位对洁净室的净化措施不够重视,造成洁净室净化效果不理想。本文仅就洁净室净化措施中达到洁净度要求的四个必要条件进行简要论述。
一、送风清洁度。
净化系统末级过滤器的性能及安装是保证送风洁净度符合要求的关键。
高效率滤网是净化系统中最常用的末级、次高效滤网。按我国标准,高效过滤器的效率可划分为四档:A档≥99.9%,B档≥99.9%,C档≥99.999%,D档≥99.999%(又称超高效过滤器);亚高效过滤器的效率可划分为95~99.9%(对≥0.5μm颗粒)。过滤效率越高,价格也就越高。所以在选择滤清器时应本着既满足送风洁净度要求,又兼顾经济合理的原则。从洁净度的要求出发,以低级洁净室选用低效率过滤器,高级洁净室选用高性能过滤器为原则。一般而言,选择高效过滤器的等级为100万;选择亚高效过滤器的等级为1万~100;选择B~100~1;选择C~100~1。每个洁净级别似乎都有两种类型的过滤器可供选择,一种是高效率,还是低效率,这取决于具体情况:当环境污染严重时,或者当室内排放大量废气时,或者当洁净室特别重要时,需要更大的安全系数,在这些或其中一种情况下,可以选择高效率过滤器;相反,低效率过滤器也可以选择。在洁净室中,无论控制颗粒的浓度高低,均需选用D级过滤器来控制0.1微粒。以上所说的过滤器都是从过滤器的角度出发的,实际上要选择好的过滤器还要综合考虑洁净室、过滤器和净化系统的特点。
为保证送风干净,仅有合格的过滤器是不够的,还应保证:a.运输、安装期间过滤器不会损坏;b.安装严密。对此,还要求施工安装人员经过培训,具备安装净化系统的知识和较熟练的安装技能,否则很难保证滤网不受损坏,这方面有着深刻的教训。其次,安装严格度的问题,主要取决于安装结构的类型,设计手册一般建议:对于单个过滤器采用明装形式,这样即使有漏水,也不会漏进室内;采用高效的成品送风口,密封性也更容易保证。对于多个过滤器的气封,近年来通常采用液槽密封或负压密封。水力槽封应保证接缝严密,与整体框架同平。负压密封是使滤清器、静压箱和机架连接处的外部周围处于负压状态,和明装形式一样,即使有漏水也不会漏到室内。实际上,只要能够做到安装框平坦,过滤器端面与安装框接触均匀,任何一种能使过滤器达到安装紧凑要求的安装形式都不难说。
二是气流组织:
无尘房间的气流组织与普通空调器不同,它要求最洁净的空气首先送到工作部位,其作用是限制和减少加工物品的污染。为达到这一目的,在设计气流组织时,应考虑以下原则:尽量减少涡流,避免将外界污染带入工作区;尽可能防止粉尘二次飞扬,以降低粉尘对工件造成污染的可能性;工作区内气流应尽可能均匀,风速应符合工艺和卫生要求,当气流流向回风口时,可有效地将空气中的粉尘带走。根据不同的净化要求,选择不同的送风和回风方式。
不同的流场组织具有不同的特点和范围:
竖直单向流:均可得到均匀的向下气流,便于工艺设备布置,自净力强,能简化空气净化等公用设施等共有优点,四种送风方式各有优缺点:全布型高效过滤器阻力低,更换过滤器周期长,但顶棚结构复杂,成本高;侧布型高效过滤器顶送,全孔板型高效过滤器顶送,结构类似全孔板型高效顶送;相对两面格栅的板和相对两面墙的板,均易积尘,维护不好,对洁净度有一定影响;密集散流器顶送,由于需要一段时间混合空气,所以仅适用于4m以上的高耸洁净室,其特点与全孔板型高效顶送相似;两面墙相对两面墙的板和两面墙相对两面墙的板,均可均匀分布。
横向单向流:仅在第一工作区达到100级洁净度,当空气向另一端流动时,含尘量逐渐增加,因此只适用于同一房间流程中有不同洁净度要求的洁净室;空气送风口局部布料高效过滤器较满布,横向布料可减少高效过滤器的用量,节省初期投资,但局部存在涡流。
三、乱流型气流:孔板和密集散流器的顶送特性与上述相同:侧送的优点是管道布置方便,不需要技术夹层,成本低,有利于旧厂房改造,缺点是风速大,下风侧比上风侧含尘量高;高效过滤器的优点是系统简单,高效过滤器后无管道,洁净气流直接到达工作区,但洁净气流扩散速度慢,且工作区内气流更均匀;同时,均匀布置多个风口或采用带扩散板的高效过滤器风口,也可使工作区内的气流更均匀;但是,如果系统不连续运行,扩散板容易积尘。
以上讨论属于比较理想的状态,并被推荐为国家有关规范、标准或设计手册。由于受到客观条件的影响,或由于设计者的主观原因,在工程实践中未能设计出良好的气流组织,常见的有:垂直单向流采用相邻两侧墙下部回风,局部回风采用上送上回风(即局部送风口下无下垂围帘),乱流型洁净室采用高效过滤器风口顶送上回风,或单侧下回风(与墙间距较大)等,这些气流组织方式,经实测,其洁净度大多达不到设计要求。由于现行规范规定空腔或静腔验收,个别此类洁净室在空腔或静腔内虽勉强达到设计洁净等级,但抗污染能力极低,洁净室一旦进入工作状态,就不能满足要求。在气流组织适当的地方设置围帘,使其降至工作区高度,10万级也不应采用上送回。还有现在大部分工厂生产的高效率扩散板送风口,其扩散板只是一种装饰性的孔板,没有扩散气流的作用,请设计和使用人员特别注意。
3.空气的输入量或速度:
通风换气量充足是为了稀释和排除室内污染空气,根据洁净室净高较高时不同洁净度要求,适当增加换气次数。其中,空气净化系统以高效室内空气净化系统为主,高效率室内空气净化系统为辅;空气净化系统以10万级洁净室为辅;空气净化系统以10万级洁净室为辅。
4.静压差:
净化装置必须保持一定的正压力,以保证净化装置不受或少受污染,从而保持设计的净化级别。甚至对于负压洁净室,相邻房间或套间都要保持一定的正压力,这样负压力洁净室的洁净度就不能低于它的洁净度。
净房正压是指在门窗完全关闭的情况下,室内静压大于室外静压的数值。通过净化系统送风大于回风,排风实现。为了保证清洁室的正压值,最好将送风、回风和排风机联锁在一起,系统开启时,先启动送风机,再启动回风机和排风机;系统关闭时,先关闭排风机,再关闭回风机和排风机,以防止系统开启和关闭时,洁净室受到污染。
维持洁净室正压所需的空气量,主要取决于维修结构的密封性好坏。鉴于我国洁净室建设初期封闭结构的密闭性较差,维持≥5Pa的正压力需要2~6次/h送风量;目前对结构的封闭维护已大大提高,保持相同正压只要1~2次/h送风量;维持≥1OPa也需要2~3次/h送风量。
以上四项要求对于洁净室来说是必不可少的。