洁净室的洁净度往往受到气流的影响,换言之,即人、机器隔间、建筑结构等所产生的尘埃之移动、扩散受到气流的支配。
洁净室系利用HEPA、ULPA过滤空气,其尘埃的收集率达99.97~99.99995%之多,因此经过此过滤器过滤的空气可说十分干净。然而洁净室内除了人以外,尚有机器等之发尘源,这些发生的尘埃一旦扩散,即无法保持洁净空间,因此必须利用气流将发生的尘埃迅速排出室外。
风速的控制
洁净室内的气流是左右洁净室性能的重要因素,一般洁净室的气流速度是选0.25~0.5m/s之间,此气流速度属微风区域,黑河洁净室净化,易受人、机器等的动作而干扰趋于混乱、虽提高风速可抑制此一扰乱之影响而保持洁净度、但因风速的提高,将影响运转成本的增加,所以应在满足要求的洁净度水准之时,能以适当的风速供应,以达到适当的风速供应以达到经济性效果。
另一方面欲达到洁净室洁净度之稳定效果,均一气流之保持亦为一重要因素,均一气流若无法保持,表示风速有异,特别是在壁面,气流会延着壁面发生涡流作用,此时要实现高洁净度事实上很困难。
垂直层流式方向要保持均一气流必须:
(a)吹出面的风速不可有速度上的差异;
(b)地板回风板吸入面之风速不可有速度上的差异。速度过低或过高(0.2m/s,0.7m/s)均有涡流之现象发生,而0.5m/s之速度,洁净室净化,气流则较均一,一般洁净室,其风速均取在0.25~0.5m/s之间。
影响因素
影响洁净室的气流因素很多,如制程设备、人员、洁净室组装材、照明器具等,同时对于生产设备上方气流的分流点,亦应列入考虑因素。
一般操作台或生产设备等表面的气流分流点,应设于洁净室空间与隔墙板间距2/3之处,如此可使作业人员工作时,气流可从制程区内部流向作业区,而将微尘带走;若分流点配置在制程区前方,将成为不当的气流分流,此时大部份的气流将流至制程区之后,作业员操作所引起的尘埃将被带到设备后面,工作台因而将受到污染,良率也势必降低。
洁净室内的工作桌等障碍物,在相接处均会有涡流现象发生,相对地在其附近之洁净度将会较差,在工作桌面钻上回风孔,将使涡流现象减少;组装材料之选择是否恰当、设备布局是否完善,亦为气流是否成为涡流现象之重要因素。
三、送风量或风速
足够的通风换气量是为了稀释和排除室内污染空气,根据不同的洁净度要求,洁净室净化工程,当洁净室净高较高时,适当增加换气次数。其中,100万级洁净室的通风量是按高中效净化系统考虑,其余均按高效净化系统考虑;当10万级洁净室高效过滤器集中布置在机房或系统末端采用亚高效过滤器时,可适当提高换气次数10-20%。
对于上述通风量推荐数值笔者认为:单向流洁净室通过房间截面风速偏低,乱流型洁净室是有较充分安全系数的推荐值。
垂直单向流≥0.25m/s,水平单向流≥0.35m/s,在空态或静态下检测洁净度,虽然能达到要求,但抗污染能力较差,一旦室内进入工作状态,洁净度就可能达不到要求,这类实例已不属于个别;同时,我国通风机系列中尚未有较适合净化系统用的风机,一般设计者又往往对系统空气阻力未作准确计算,或未注意到所选用的风机是否处于特性曲线上比较有利的工作点,使得系统在投入运行后不久,风量或风速就达不到设计值。
美国联邦标准(FS209A~B)在1987年10月27日之前一直这样规定:单向流洁净室通过洁净室截面的气流速度通常保持在9Oft/min(0.45m/s),在整个房间无干扰的条件下,其速度不均匀度在士20%以内,气流速度任何明显的下降都会增加自净时间和工作位置之间污染影响的可能性(1987年10月FS209C颁布之后对含尘浓度以外的所有参数指标均未作规定)。
为此,笔者认为宜适当提高目前国内对单向流速度的设计值,我们单位在实际工程中照此做了,效果还是比较好的。乱流型洁净室是有较充分安全系数的推荐值,但许多设计者仍不放心,在做具体设计时将10万级洁净室通风量加大到20~25次/h,1万级加大到30~40次/h,1000级加大到60~70次/h,这样做不仅加大了设备容量、加大了初投资,也增加了日后维护管理费用,实际上也没有必要这样做。
在编制我国空气洁净技术措施[7]时曾调查测定了国内100多个洁净室,许多洁净室还是在动态下检测的,结果表明:10万级≥10次/h、1万≥20次/h、1000级≥50次/h通风量即可满足要求。美国联邦标准(FS2O9A~B)规定:非单向流洁净室(10万级、1万级),室高8~l2ft(2.44~3.66m),通常考虑全室至少每3分钟换气一次(即20次/h)。因此,设计规范的规定[6]已经考虑了较大的富裕系数,设计者完全可以放心地按照表1通风量地推荐值选用。