Чистые помещения также называют помещениями без пыли. Они используются для удаления загрязняющих веществ, таких как частицы пыли, вредные вещества и бактерии, из воздуха в пределах определенного пространства, а также для контроля внутренней температуры, чистоты, внутреннего давления, скорости и распределения воздушных потоков, шума, вибрации, освещения и статического электричества в определенном диапазоне. Ниже в основном описаны четыре необходимых условия для достижения требований к чистоте в рамках мер по очистке чистых помещений.
1. Чистота подаваемого воздуха
Для обеспечения соответствия чистоты подаваемого воздуха требованиям ключевым фактором является производительность и установка конечного фильтра системы очистки. В качестве конечного фильтра в системах чистых помещений обычно используется HEPA-фильтр или суб-HEPA-фильтр. Согласно национальным стандартам, эффективность HEPA-фильтров подразделяется на четыре класса: класс A — ≥99,9%, класс B — ≥99,99%, класс C — ≥99,999%, класс D — (для частиц ≥0,1 мкм) ≥99,999% (также известные как ультра-HEPA-фильтры); суб-HEPA-фильтры — (для частиц ≥0,5 мкм) 95–99,9%.
2. Организация воздушного потока
Организация воздушного потока в чистом помещении отличается от организации воздушного потока в обычном кондиционированном помещении. Она требует, чтобы в рабочую зону сначала подавался самый чистый воздух. Его функция заключается в ограничении и снижении загрязнения обрабатываемых объектов. Различные организации воздушного потока имеют свои характеристики и области применения: Вертикальный однонаправленный поток: Оба метода позволяют получить равномерный нисходящий поток воздуха, упрощают размещение технологического оборудования, обладают высокой способностью к самоочищению и упрощают общие удобства, такие как персональные чистые помещения. Четыре метода подачи воздуха также имеют свои преимущества и недостатки: полностью закрытые HEPA-фильтры обладают преимуществами низкого сопротивления и длительного цикла замены фильтра, но имеют сложную конструкцию потолка и высокую стоимость; преимущества и недостатки боковой подачи воздуха через HEPA-фильтр и подачи воздуха через пластину с полным отверстием противоположны преимуществам и недостаткам подачи воздуха через полностью закрытый HEPA-фильтр. Среди них, подача воздуха через пластину с полным отверстием склонна к накоплению пыли на внутренней поверхности диафрагмы при нерегулярной работе системы, а плохое техническое обслуживание может негативно сказаться на чистоте; Плотная диффузорная подача воздуха сверху требует наличия слоя смешивания, поэтому она подходит только для высоких чистых помещений высотой более 4 м, и ее характеристики аналогичны характеристикам подачи воздуха через пластины с полным отверстием сверху; метод возврата воздуха через пластины с решетками с обеих сторон и равномерно расположенными выходами возвратного воздуха в нижней части стен с обеих сторон подходит только для чистых помещений с чистым расстоянием между стенами менее 6 м с обеих сторон; выходы возвратного воздуха в нижней части односторонней стены подходят только для чистых помещений с небольшим расстоянием между стенами (например, ≤2–3 м). Горизонтальный однонаправленный поток: только первая рабочая зона достигает 100-го уровня чистоты. При движении воздуха на другую сторону концентрация пыли постепенно увеличивается. Поэтому он подходит только для чистых помещений с различными требованиями к чистоте для одного и того же процесса. Локальное распределение HEPA-фильтров на подающей стене позволяет сократить использование HEPA-фильтров и сэкономить первоначальные инвестиции, но в локальных зонах возникают вихри. Турбулентный воздушный поток: Характеристики верхнего выхода воздуха через диафрагмы и верхнего выхода воздуха через плотные диффузоры аналогичны описанным выше. Преимуществами бокового выхода являются простота прокладки трубопроводов, отсутствие технических промежуточных слоев, низкая стоимость и удобство модернизации старых заводов. Недостатками являются высокая скорость ветра в рабочей зоне и более высокая концентрация пыли на подветренной стороне по сравнению с наветренной. Верхний выход воздуха через HEPA-фильтры имеет преимущества простой системы, отсутствия трубопроводов за HEPA-фильтром и прямой подачи чистого воздушного потока в рабочую зону, но чистый воздушный поток рассеивается медленно, и воздушный поток в рабочей зоне более равномерный. Однако, при равномерном расположении нескольких выходов воздуха или использовании HEPA-фильтров с диффузорами, воздушный поток в рабочей зоне также может быть более равномерным. Тем не менее, при не непрерывной работе системы диффузор подвержен накоплению пыли.
3. Объем подаваемого воздуха или скорость воздушного потока
Достаточный объем вентиляции необходим для разбавления и удаления загрязненного воздуха из помещения. В зависимости от требований к чистоте, при большой высоте чистого помещения частоту вентиляции следует соответствующим образом увеличить. Объем вентиляции для чистого помещения класса 1 миллион рассматривается в соответствии с высокоэффективной системой чистых помещений, а для остальных — в соответствии с высокоэффективной системой чистых помещений; если HEPA-фильтры чистого помещения класса 100 000 сосредоточены в машинном зале или используются суб-HEPA-фильтры в конце системы, частоту вентиляции можно соответствующим образом увеличить на 10–20%.
4. Разница статического давления
Поддержание определенного положительного давления в чистом помещении является одним из важнейших условий обеспечения минимального или полного отсутствия загрязнения и поддержания заданного уровня чистоты. Даже для чистого помещения с отрицательным давлением необходимо наличие смежного помещения или блока с уровнем чистоты не ниже заданного, чтобы поддерживать определенное положительное давление и, следовательно, чистоту чистого помещения с отрицательным давлением. Значение положительного давления в чистом помещении определяется как значение, при котором статическое давление внутри помещения превышает статическое давление снаружи при закрытых дверях и окнах. Это достигается путем увеличения объема подаваемого воздуха в систему очистки до объема отводимого и вытяжного воздуха. Для обеспечения значения положительного давления в чистом помещении лучше всего использовать блокировку вентиляторов подачи, отвода и вытяжки воздуха. При включении системы сначала запускается вентилятор подачи, а затем вентилятор отвода и вытяжной вентилятор; При выключении системы сначала отключается вытяжной вентилятор, а затем — возвратный и приточный вентиляторы, чтобы предотвратить загрязнение чистого помещения при включении и выключении системы. Объем воздуха, необходимый для поддержания положительного давления в чистом помещении, в основном определяется герметичностью конструкции. На ранних этапах строительства чистых помещений в Китае из-за плохой герметичности конструкции требовалось 2–6 раз в час подачи воздуха для поддержания положительного давления ≥5 Па; в настоящее время герметичность конструкции значительно улучшена, и для поддержания того же положительного давления требуется всего 1–2 раза в час подачи воздуха; для поддержания ≥10 Па требуется всего 2–3 раза в час подачи воздуха. Национальные проектные спецификации предусматривают, что разница статического давления между чистыми помещениями разных уровней, а также между чистыми и нечистыми зонами не должна быть менее 0,5 мм вод. ст. (~5 Па), а разница статического давления между чистой зоной и наружным пространством не должна быть менее 1,0 мм вод. ст. (~10 Па).
Дата публикации: 03.03.2025