年空氣潔凈技術(shù)培訓(xùn)

3.6空氣潔凈技術(shù)屬第三章“空氣調(diào)節(jié)”的內(nèi)容第450頁(yè)~465頁(yè)2014年6月13.6空氣潔凈技術(shù)1關(guān)于空氣潔凈技術(shù)的基本概念參照國(guó)標(biāo)GB50072-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)定義1.潔凈室cleanroom（規(guī)范2.0.1）空氣懸浮粒子濃度受控的房間。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。室內(nèi)的其他有關(guān)參數(shù)如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制（補(bǔ)充參考內(nèi)容）2關(guān)于空氣潔凈技術(shù)的基本概念參照國(guó)標(biāo)GB50072-202.潔凈區(qū)cleanzone（規(guī)范2.0.2）空氣懸浮粒子濃度受控的限定空間。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。室內(nèi)的其他有關(guān)參數(shù)如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制。潔凈區(qū)可以是開放式或封閉式上述定義的要點(diǎn)1）潔凈室以空氣中懸浮粒子濃度為主要控制對(duì)象，明確了空氣潔凈技術(shù)的基本特征，也是潔凈室級(jí)別劃分的主要依據(jù)32.潔凈區(qū)cleanzone（規(guī)范2.0.2）2）指明了空氣潔凈技術(shù)所依據(jù)的基本原理，即：防止粒子從外部進(jìn)入室內(nèi)；防止室內(nèi)產(chǎn)生粒子；及時(shí)排除已進(jìn)入室內(nèi)的或從室內(nèi)產(chǎn)生的粒子3）明確了根據(jù)不同的應(yīng)用要求及控制級(jí)別對(duì)其它有關(guān)參數(shù)的控制要求上述定義與ISO14644-1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的定義是一致的42）指明了空氣潔凈技術(shù)所依據(jù)的基本原理，即：防止粒子從外部進(jìn)3.潔凈室的分類1）按服務(wù)對(duì)象分

工業(yè)潔凈室ICR——微電子、平板顯示器、精密加工制造等

生物潔凈室BCR——醫(yī)療、制藥、生物、食品、日用化工等2）按室內(nèi)氣流形式分3）按潔凈室建造方式分4）按凈化空調(diào)系統(tǒng)形式分53.潔凈室的分類54.主要控制對(duì)象ICR——懸浮粒子（少數(shù)要求AMC）BCR——微生物AirborneMolecularContaminants微生物依附于懸浮粒子之上，故基本控制原理與ICR一致GMP（2010）無(wú)菌藥品潔凈區(qū)潔凈度級(jí)別潔凈度級(jí)別懸浮粒子最大允許數(shù)/m3靜態(tài)動(dòng)態(tài)≥0.5μm≥5μm≥0.5μm≥5μmA級(jí)352020352020

B級(jí)3520293520002900C級(jí)3520002900352000029000D級(jí)352000029000不作規(guī)定不作規(guī)定64.主要控制對(duì)象潔凈度級(jí)別懸浮粒子最大允許數(shù)/m3靜態(tài)動(dòng)態(tài)潔凈區(qū)微生物監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別浮游菌cfu/m3沉降菌（

90mm）cfu/4小時(shí)(2)表面微生物接觸碟（

55mm）cfu/碟5指手套cfu/手套A級(jí)

1

1

1

1B級(jí)10555C級(jí)1005025－D級(jí)20010050－7潔凈區(qū)微生物監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別浮游菌沉降菌（90mm）表5.潔凈度cleanliness（規(guī)范2.0.12）以單位體積空氣中大于或等于某粒徑粒子的數(shù)量來(lái)區(qū)分的潔凈程度。通常表為大于等于某粒徑的粒子允許顆粒數(shù)以前習(xí)慣采用英制單位——顆/立方英尺（pc/ft3），自國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)頒布后，應(yīng)采用國(guó)際單位制——顆/立方米（pc/m3）85.潔凈度cleanliness（規(guī)范2.0.12）86.單向流unidirectionalairflow（規(guī)范2.0.14）通過(guò)潔凈室（區(qū)）整個(gè)斷面的風(fēng)速穩(wěn)定、大致平行的受控氣流。以前曾習(xí)慣地稱為“層流”，但由于它實(shí)際上并不是流體力學(xué)中所規(guī)定的“層流”，所以現(xiàn)在定義為“單向流”。根據(jù)工程中的應(yīng)用方式可以包括“垂直單向流”和“水平單向流”96.單向流unidirectionalairflow9垂直單向流非單向流10垂直單向流非單向流107.非單向流non-unidirectionalairflow（規(guī)范2.0.17）送入潔凈室（區(qū)）的送風(fēng)以誘導(dǎo)方式與室（區(qū)）內(nèi)空氣混合的氣流分布類型。（2001版：凡不符合單向流定義的其他氣流流型）在實(shí)際工程中還可以將單向流和非單向流氣流流型組合應(yīng)用，稱為“混合流”117.非單向流non-unidirectionalair各種非單向流形式12各種非單向流形式128.粒徑particlesize（規(guī)范2.0.6）給定的粒徑測(cè)定儀所顯示的、與被測(cè)粒子的響應(yīng)量相當(dāng)?shù)那蛐误w直徑。實(shí)際粒子大多不是標(biāo)準(zhǔn)的球形，同一種粒子用不同的測(cè)定儀器和測(cè)定方法測(cè)得的粒徑是不一樣的138.粒徑particlesize（規(guī)范2.0.69.潔凈工作區(qū)cleanworkingarea（規(guī)范2.0.19）除工藝特殊要求外，指潔凈室內(nèi)離地面高度0.8~1.5m的區(qū)域。10.高效空氣過(guò)濾器HEPA（highefficiencyparticulateairfilter）超高效空氣過(guò)濾器ULPA（ultralowpenetrationairfilter）國(guó)標(biāo)GB50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》與GB/T13554-2008的定義不同149.潔凈工作區(qū)cleanworkingarea1411.凈化空調(diào)與普通空調(diào)的主要區(qū)別1）壓力梯度2）多級(jí)過(guò)濾3）氣流組織4）換氣次數(shù)（送風(fēng)量）5）負(fù)荷特性1511.凈化空調(diào)與普通空調(diào)的主要區(qū)別153.6.1空氣潔凈等級(jí)1.空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)GB50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了潔凈度等級(jí)劃分方法，等效采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14644-1163.6.1空氣潔凈等級(jí)1.空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)16國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14644—1

以空氣中粒徑≥0.1μm的粒子允許數(shù)量為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

等級(jí)的名稱為每m3

空氣中最大允許粒子數(shù)以10為底的指數(shù)

國(guó)標(biāo)將上表中的數(shù)字四舍五入為3位有效數(shù)字17國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14644—1以空氣中粒徑≥0.1μm的粒子對(duì)于表中未列出的粒徑范圍的計(jì)算

（3.6-1）式中

Cn

——大于或等于要求粒徑的最大濃度值，四舍五入后有效數(shù)字不超過(guò)3位，pc/m3；N——潔凈度等級(jí)，數(shù)字從1~9，最小遞增量為0.1；

D——要求的粒徑，μm。注意：所帶計(jì)算器的功能18對(duì)于表中未列出的粒徑范圍的計(jì)算注意：所帶計(jì)算器的功能18附：美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS209系列

從1963年開始到1992年最終版FS209EFS209E之前只采用英制單位，209E增加了國(guó)際單位制

2001年11月29日FS209E已宣布取消19附：美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS209系列19FS—209E浮游粒子潔凈等級(jí)20FS—209E浮游粒子潔凈等級(jí)20以空氣中粒徑≥0.5μm的粒子允許數(shù)量為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)采用國(guó)際單位時(shí)，等級(jí)的名稱為每m3空氣中最大允許粒子數(shù)的常用對(duì)數(shù)值（以10為底）。例如：每m3空氣中大于等于0.5μm粒徑的最大允許粒子數(shù)為3530顆，而3530的常用對(duì)數(shù)值為3.55，所以命名為M3.5級(jí)若采用英制單位，等級(jí)的名稱為每ft3空氣中最大允許粒子數(shù)值。例如：上述M3.5級(jí)對(duì)應(yīng)為每ft3空氣中大于等于0.5μm粒徑的最大允許粒子數(shù)為100顆，所以命名為100級(jí)。工程中常用的10、100、1000、十萬(wàn)等級(jí)別的稱呼均為英制單位兩種標(biāo)準(zhǔn)的大致?lián)Q算關(guān)系：100級(jí)≈5級(jí)21以空氣中粒徑≥0.5μm的粒子允許數(shù)量為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)212.空氣潔凈度等級(jí)的表示方法“按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”（1）等級(jí)級(jí)別N

（2）所考慮的粒徑D（3）分級(jí)時(shí)占用狀態(tài)例如：N4級(jí)/0.2μm（2370Pc/m3）/動(dòng)態(tài)（實(shí)際上國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3章并未明確規(guī)定要同時(shí)表示“粒徑”和“狀態(tài)”）222.空氣潔凈度等級(jí)的表示方法223.室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)空態(tài)as-built（規(guī)范2.0.25）

設(shè)施已經(jīng)建成，其服務(wù)動(dòng)力公用設(shè)施區(qū)接通并運(yùn)行，但無(wú)生產(chǎn)設(shè)備、材料及人員的狀態(tài)。靜態(tài)at-rest（規(guī)范2.0.26）設(shè)施已經(jīng)建成，生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)安裝好，并按供需雙方商定的狀態(tài)運(yùn)行，但無(wú)生產(chǎn)人員的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)operational（規(guī)范2.0.27）設(shè)施以規(guī)定的方式運(yùn)行，有規(guī)定的人員在場(chǎng)，并在商定的狀況下進(jìn)行工作。國(guó)標(biāo)規(guī)定：空氣潔凈度等級(jí)所處狀態(tài)應(yīng)與業(yè)主協(xié)商確定（規(guī)范3.0.2）233.室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)233.6.2空氣過(guò)濾器1.空氣過(guò)濾器標(biāo)準(zhǔn)、分類（1）中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1）GB/T14295-2008《空氣過(guò)濾器》2）GB/T13554-2008《高效空氣過(guò)濾器》關(guān)注其分類級(jí)別、效率、初阻力、效率測(cè)試方法（2）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（3）歐洲標(biāo)準(zhǔn)243.6.2空氣過(guò)濾器1.空氣過(guò)濾器標(biāo)準(zhǔn)、分類24附：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義不同GB50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》HEPA——在額定風(fēng)量下，對(duì)于粒徑大于或等于0.3

μm粒子的捕集效率在99.9%以上的空氣過(guò)濾器。ULPA——在額定風(fēng)量下，對(duì)于粒徑0.1~0.2

μm粒子的捕集效率在99.999%以上的空氣過(guò)濾器（目前已經(jīng)有阻力小于100Pa的HEPA和ULPA）25附：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義不同25GB/T13554-2008《高效空氣過(guò)濾器》HEPA——用于進(jìn)行空氣過(guò)濾且使用GB/T6165規(guī)定的鈉焰法檢測(cè)，過(guò)濾效率不低于99.9%的空氣過(guò)濾器ULPA——用于進(jìn)行空氣過(guò)濾且使用GB/T6165規(guī)定的鈉焰法檢測(cè)，過(guò)濾效率不低于99.999%的空氣過(guò)濾器26GB/T13554-2008《高效空氣過(guò)濾器》26各國(guó)分類法的對(duì)照27各國(guó)分類法的對(duì)照272.空氣過(guò)濾器防火等級(jí)（1）中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)耐火等級(jí)分為1、2、3三個(gè)等級(jí)對(duì)濾料、框架、分隔板的耐火要求不同（2）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)六類282.空氣過(guò)濾器防火等級(jí)28各種過(guò)濾器的形式29各種過(guò)濾器的形式29有隔板與無(wú)隔板過(guò)濾芯30有隔板與無(wú)隔板過(guò)濾芯303.空氣過(guò)濾器性能（1）額定風(fēng)量（2）效率E、穿透率P計(jì)重和計(jì)數(shù)效率串聯(lián)效率，注意：應(yīng)當(dāng)是對(duì)于同樣粒徑范圍的分級(jí)效率才適用（3）阻力初阻力、終阻力（4）容塵量313.空氣過(guò)濾器性能314.空氣過(guò)濾器組合方式效率低的在前級(jí)一般要求有前級(jí)保護(hù)對(duì)潔凈室潔凈度起關(guān)鍵作用的是末級(jí)324.空氣過(guò)濾器組合方式325.空氣過(guò)濾器的安裝位置為避免已過(guò)濾空氣由于系統(tǒng)滲漏而重新污染，故與普通空調(diào)系統(tǒng)有不同要求注意對(duì)不同級(jí)別過(guò)濾器的“宜”和“必須”粗效中效粗效中效高效潔凈室普通空調(diào)系統(tǒng)凈化空調(diào)系統(tǒng)6.訂貨時(shí)須明確事項(xiàng)335.空氣過(guò)濾器的安裝位置粗效中效粗效中效高效潔凈室普通3.6.3氣流流型和送、回風(fēng)量1.大氣含塵濃度（1）大氣含塵濃度表示方法

計(jì)數(shù)、計(jì)重、沉降濃度（2）大氣含塵濃度計(jì)算值M可按照表3.6-11選用——案例計(jì)算室外新風(fēng)含塵濃度343.6.3氣流流型和送、回風(fēng)量1.大氣含塵濃度342.室內(nèi)發(fā)塵（1）室內(nèi)發(fā)塵源人員、裝飾、設(shè)備人員為室內(nèi)主要塵源（2）室內(nèi)單位容積發(fā)塵量1）人員發(fā)塵量參考數(shù)值，分四類2）室內(nèi)單位容積發(fā)塵量G（pc/min.m3）計(jì)算公式（3.6-7）、表3.6-12

352.室內(nèi)發(fā)塵353.非單向流計(jì)算方法（1）均勻分布計(jì)算方法假設(shè)前提以室內(nèi)粒子數(shù)量守恒推導(dǎo)出穩(wěn)態(tài)公式，簡(jiǎn)化為（3.6-8）式中n——均勻分布計(jì)算的潔凈室換氣次數(shù)，次/h；

G——室內(nèi)單位容積發(fā)塵量，pc/(m3.min)；

N——室內(nèi)潔凈度級(jí)別允許含塵濃度，pc/m3；Ns——送風(fēng)含塵濃度，pc/m3；a——安全系數(shù)，見(jiàn)表3.6-13。363.非單向流計(jì)算方法（3.6-8）式中n——均（2）不均勻分布計(jì)算方法假設(shè)前提影響因素氣流組織、送風(fēng)口數(shù)量和形式、換氣次數(shù)計(jì)算公式（3.6-10）（3.6-9）式中nv——按不均勻分布計(jì)算的潔凈室換氣次數(shù)，次/h；

Ψ——不均勻系數(shù)，見(jiàn)表3.6-14（頂送下回）。37（2）不均勻分布計(jì)算方法（3.6-10）（3.6-9）式中補(bǔ)充：送風(fēng)含塵濃度計(jì)算（近似式）

Ns=M(1-s)(1-ηzx)+N

s(1-ηzh)式中

M、N——新風(fēng)、回風(fēng)含塵濃度，pc/m3；s——回風(fēng)比；(1-ηzx、h)——新、回風(fēng)所經(jīng)過(guò)的所有過(guò)濾器總穿透率?！咐?jì)算要用到NsNM與新風(fēng)粒子濃度相比，回風(fēng)粒子濃度可以忽略，故可采用近似式。具體看題目條件。38補(bǔ)充：送風(fēng)含塵濃度計(jì)算（近似式）NsNM與新風(fēng)粒子濃度相比，4.單向流潔凈室計(jì)算單向流潔凈室適用條件送風(fēng)量計(jì)算

按斷面面積乘已斷面風(fēng)速計(jì)算GB50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》空氣潔凈度等級(jí)氣流流型平均風(fēng)速（m/s）換氣次數(shù)（h-1）1~3單向流0.3~0.5-4、5單向流0.2~0.4-6非單向流-50~607非單向流-15~258、9非單向流-10~15394.單向流潔凈室計(jì)算空氣潔凈度等級(jí)氣流流型平均風(fēng)速換氣次數(shù)5.非單向流潔凈室計(jì)算按照前面均勻或不均勻計(jì)算方法（例題）6.輻流流潔凈室（也稱斜流、矢流）405.非單向流潔凈室計(jì)算40

設(shè)計(jì)工業(yè)區(qū)6級(jí)潔凈室，控制粒徑0.5μm，2組過(guò)濾器組的總效率分別為η1z=99.99%、η2z=99.999%，單位容積發(fā)塵量G=2×104pc/min.m3，新風(fēng)比（1-S）=0.3，求不同ηz下的換氣次數(shù)nv。解：6級(jí)為非單向流，按不均勻分布計(jì)算（nv）查表3.6-11工業(yè)區(qū)M

=30×107pc/m3求不同過(guò)濾器組的送風(fēng)含塵濃度：

Ns=M（1-S）（1-ηz）

N1s=0.3×30×107×（1-0.9999）=9000pc/m3N2s=0.3×30×107×（1-0.99999）=900pc/m3

6級(jí)潔凈室的N=35200pc/m3（表3.6-1）

關(guān)于潔凈室計(jì)算例題41設(shè)計(jì)工業(yè)區(qū)6級(jí)潔凈室，控制粒徑0.5μm，2組過(guò)濾器組用均勻分布計(jì)算式3.6-9分別求換氣次數(shù)：n1=60×2×104/(35200-9000)=45.8次/hn2=60×2×104/(35200-900)=35次/h查表3.6-14得不同換氣次數(shù)下的不均勻系數(shù)Ψ（非整數(shù)時(shí)用插入法求）Ψ1=1.13Ψ2=1.18用式3.6-10分別求換氣次數(shù)nv：nv1=1.13×45.8=51.8次/hnv2=1.18×35=41.3次/h分析：不同過(guò)濾效率與換氣次數(shù)的關(guān)系42用均勻分布計(jì)算式3.6-9分別求換氣次數(shù)：427.潔凈室的送風(fēng)量、回風(fēng)量（1）送風(fēng)量應(yīng)取下列三項(xiàng)中的最大值潔凈度等級(jí)要求的送風(fēng)量（換氣次數(shù)）按室內(nèi)熱濕負(fù)荷計(jì)算的送風(fēng)量必要的新風(fēng)量（新風(fēng)量取值）

（2）回風(fēng)量回風(fēng)量=送風(fēng)量–（排風(fēng)量±滲透風(fēng)量）

正壓潔凈室取“+”，負(fù)壓潔凈室取“-”用風(fēng)量平衡概念分析（工程中近似用體積流量）437.潔凈室的送風(fēng)量、回風(fēng)量433.6.4室壓控制1.正壓潔凈室、負(fù)壓潔凈室應(yīng)用2.壓差值（規(guī)范6.2.2）不同等級(jí)的潔凈室之間不宜小于5Pa，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間不應(yīng)小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差，不應(yīng)小于10Pa（新版GMP要求不同級(jí)別之間為不小于10Pa）這是最小壓差值的要求，實(shí)際應(yīng)用有高于此值的，但過(guò)高也不好風(fēng)速較大時(shí)的修正（3.6-11）、表3.6-16443.6.4室壓控制1.正壓潔凈室、負(fù)壓潔凈室443.滲透風(fēng)量計(jì)算計(jì)算法

Q=a×Σ（q×l）（3.6-12）式中Q——滲透風(fēng)量，m3/h；

a——安全系數(shù)，取1.1~1.2；

q——一定壓差下單位縫隙長(zhǎng)度滲透風(fēng)量，m3/h.m；

l——縫隙長(zhǎng)度，m。

難點(diǎn)：q值的確定換氣次數(shù)法

參考數(shù)值實(shí)際上要靠系統(tǒng)調(diào)試來(lái)實(shí)現(xiàn)要求壓差453.滲透風(fēng)量計(jì)算45潔凈室正壓值與對(duì)應(yīng)的正壓換氣次數(shù)參考值

46潔凈室正壓值與對(duì)應(yīng)的正壓換氣次數(shù)參考值464.壓差控制基本原理送風(fēng)量=回風(fēng)量+排風(fēng)量±滲透風(fēng)量對(duì)于正壓潔凈室送風(fēng)量

＞

回風(fēng)量+排風(fēng)量差額部分即滲透風(fēng)量（自室內(nèi)向室外）對(duì)于負(fù)壓潔凈室送風(fēng)量

＜

回風(fēng)量+排風(fēng)量差額部分即滲透風(fēng)量（自室外向室內(nèi)）474.壓差控制47（1）維持潔凈室正壓的措施

從理論上講，第四種措施最為理想，可隨運(yùn)行工況的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)而維持室內(nèi)壓力。但相應(yīng)造價(jià)較高，要求與自控系統(tǒng)配合，系統(tǒng)調(diào)試較難獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)解耦正壓要求和負(fù)荷，在非生產(chǎn)期間可以作正壓值班系統(tǒng)定風(fēng)量閥的應(yīng)用使正壓控制簡(jiǎn)化48（1）維持潔凈室正壓的措施 從理論上講，第四種措施最為理用獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)壓力控制送入循環(huán)空調(diào)箱的新風(fēng)管道上設(shè)雙位定風(fēng)量閥（運(yùn)行與值班新風(fēng)量不同）49用獨(dú)立