Чистые помещения также называются помещениями, свободными от пыли. Они используются для удаления загрязняющих веществ, таких как частицы пыли, вредные вещества и бактерии, из воздуха в определённом пространстве, а также для контроля температуры, чистоты, давления, скорости и распределения воздушного потока, уровня шума, вибрации, освещения и статического электричества в определённом диапазоне. Ниже в основном описаны четыре необходимых условия для достижения требований к чистоте при очистке чистых помещений.
1. Чистота подаваемого воздуха
Для обеспечения соответствия чистоты подаваемого воздуха установленным требованиям ключевым фактором является производительность и правильность установки фильтра тонкой очистки. В качестве фильтра тонкой очистки в системе чистого помещения обычно используется HEPA-фильтр или суб-HEPA-фильтр. Согласно национальным стандартам, HEPA-фильтры делятся на четыре класса эффективности: класс A — ≥99,9%, класс B — ≥99,99%, класс C — ≥99,999%, класс D — ≥99,999% (для частиц размером ≥0,1 мкм) (также известные как ультра-HEPA-фильтры); суб-HEPA-фильтры — 95–99,9% (для частиц размером ≥0,5 мкм).
2. Организация воздушного потока
Организация воздушного потока в чистой комнате отличается от организации воздушного потока в обычном кондиционируемом помещении. Она требует, чтобы в первую очередь в операционную зону подавался самый чистый воздух. Ее функция заключается в ограничении и снижении загрязнения обрабатываемых объектов. Различные организации воздушного потока имеют свои собственные характеристики и области применения: Вертикальный однонаправленный поток: оба могут обеспечить равномерный нисходящий поток воздуха, упростить компоновку технологического оборудования, обладают высокой способностью к самоочищению и могут упростить общие помещения, такие как персональные чистые комнаты. Четыре способа подачи воздуха также имеют свои преимущества и недостатки: полностью закрытые фильтры HEPA имеют преимущества низкого сопротивления и длительного цикла замены фильтра, но конструкция потолка сложна, а стоимость высока; преимущества и недостатки боковой подачи HEPA-фильтра сверху и полнодырочной пластинчатой верхней подачи противоположны преимуществам полностью закрытой подачи HEPA-фильтра сверху. Среди них полнодырочная пластинчатая верхняя подача склонна к накоплению пыли на внутренней поверхности пластины отверстия, когда система работает непостоянно, а плохое обслуживание может оказать некоторое влияние на чистоту; Плотная диффузорная верхняя подача требует слоя смешивания, поэтому она подходит только для высоких чистых помещений более 4 м, и ее характеристики аналогичны характеристикам полноразмерной пластинчатой верхней подачи; метод возврата воздуха для пластин с решетками с обеих сторон и выпускными отверстиями возвратного воздуха, равномерно расположенными в нижней части стен с обеих сторон, подходит только для чистых помещений с чистым расстоянием менее 6 м с каждой стороны; выпускные отверстия 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. Когда воздух перетекает на другую сторону, концентрация пыли постепенно увеличивается. Поэтому она подходит только для чистых помещений с различными требованиями к чистоте для одного и того же процесса. Локальное распределение фильтров HEPA на стене подачи воздуха может сократить использование фильтров HEPA и сэкономить первоначальные инвестиции, но в локальных зонах возникают завихрения. Турбулентный поток воздуха: характеристики верхней подачи с помощью диафрагм и верхней подачи с помощью плотных диффузоров такие же, как упомянутые выше. Преимущества боковой подачи - простота расположения трубопроводов, отсутствие технической прослойки, низкая стоимость и благоприятствование реконструкции старых заводов. Недостатки заключаются в том, что скорость ветра в рабочей зоне большая, а концентрация пыли с подветренной стороны выше, чем с наветренной. Верхняя подача с помощью выходных отверстий HEPA-фильтра имеет преимущества простой системы, отсутствия трубопроводов за HEPA-фильтром и подачи чистого воздушного потока непосредственно в рабочую зону, но чистый воздушный поток медленно распространяется, и воздушный поток в рабочей зоне более равномерный. Однако, если равномерно расположить несколько выходных отверстий для воздуха или использовать выходные отверстия HEPA-фильтра с диффузорами, воздушный поток в рабочей зоне также можно сделать более равномерным. Однако, если система не работает непрерывно, диффузор склонен к накоплению пыли.
3. Объем подачи воздуха или скорость воздуха
Достаточный объём вентиляции необходим для разбавления и удаления загрязнённого воздуха из помещения. В зависимости от различных требований к чистоте, при большой высоте чистого помещения частота вентиляции должна быть соответственно увеличена. Например, объём вентиляции для 1 миллиона чистых помещений рассматривается как высокоэффективная система чистых помещений, а для остальных помещений – как высокоэффективная система чистых помещений. При концентрации HEPA-фильтров класса чистоты 100 000 в машинном отделении или использовании суб-HEPA-фильтров в конце системы частота вентиляции может быть соответственно увеличена на 10–20%.
4. Статическая разность давлений
Поддержание определенного положительного давления в чистом помещении является одним из основных условий для обеспечения того, чтобы чистое помещение не было загрязнено или было менее загрязнено для поддержания проектного уровня чистоты. Даже для чистого помещения с отрицательным давлением оно должно иметь смежную комнату или блок с уровнем чистоты не ниже его уровня для поддержания определенного положительного давления, чтобы можно было поддерживать чистоту чистого помещения с отрицательным давлением. Значение положительного давления чистого помещения относится к значению, когда статическое давление внутри помещения больше, чем статическое давление снаружи, когда все двери и окна закрыты. Это достигается тем, что объем подачи воздуха системы очистки больше, чем объем возвратного воздуха и объем отработанного воздуха. Для обеспечения значения положительного давления чистого помещения лучше всего сблокировать приточный, возвратный и вытяжной вентиляторы. При включении системы сначала запускается приточный вентилятор, а затем запускаются возвратный и вытяжной вентиляторы; при выключении системы первым выключается вытяжной вентилятор, а затем выключаются возвратный вентилятор и приточный вентилятор, чтобы предотвратить загрязнение чистого помещения при включении и выключении системы. Объем воздуха, необходимый для поддержания положительного давления чистого помещения, в основном определяется герметичностью конструкции обслуживания. На раннем этапе строительства чистых помещений в Китае из-за плохой герметичности конструкции ограждения требовалось 2–6 раз/ч подачи воздуха для поддержания положительного давления ≥5 Па; в настоящее время герметичность конструкции обслуживания значительно улучшена, и для поддержания того же положительного давления требуется всего 1–2 раза/ч подачи воздуха; для поддержания ≥10 Па требуется всего 2–3 раза/ч подачи воздуха. Национальные технические условия проектирования предусматривают, что разница статического давления между чистыми помещениями разных уровней, а также между чистыми и нечистыми зонами должна быть не менее 0,5 мм вод. ст. (~5 Па), а разница статического давления между чистой зоной и наружным пространством должна быть не менее 1,0 мм вод. ст. (~10 Па).
Время публикации: 03 марта 2025 г.