Kerneanalyse af rent rum

Indledning

Rent rum er grundlaget for forureningskontrol. Uden rent rum kan forureningsfølsomme dele ikke masseproduceres. I Fed-STD-2 defineres rent rum som et rum med luftfiltrering, distribution, optimering, byggematerialer og udstyr, hvor specifikke regelmæssige driftsprocedurer bruges til at kontrollere koncentrationen af ​​luftbårne partikler for at opnå det passende partikelrensningsniveau.

For at opnå god renlighedseffekt i det rene rum er det nødvendigt ikke kun at fokusere på at tage rimelige rensningsforanstaltninger, men også at kræve proces, konstruktion og andre specialiteter for at tage tilsvarende foranstaltninger: ikke kun rimeligt design, men også omhyggelig konstruktion og installation i overensstemmelse med specifikationerne samt korrekt brug af rent rum og videnskabelig vedligeholdelse og styring. For at opnå god effekt i det rene rum er mange indenlandske og udenlandske litteraturer blevet uddybet ud fra forskellige perspektiver. Faktisk er det vanskeligt at opnå ideel koordinering mellem forskellige specialiteter, og det er vanskeligt for designere at forstå kvaliteten af ​​konstruktion og installation samt brug og styring, især sidstnævnte. For så vidt angår rent rumoprensningsforanstaltninger er mange designere eller endda byggepartier ofte ikke opmærksomme på deres nødvendige betingelser, hvilket resulterer i utilfredsstillende renlighedseffekt. Denne artikel diskuterer kun kort de fire nødvendige betingelser for at opnå renhedskrav i rent rumoprensningsforanstaltninger.

1. Luftforsyningens renlighed

For at sikre, at luftforsyningens renlighed opfylder kravene, er nøglen ydelse og installation af det endelige filter i rensningssystemet.

Valg af filter

Det endelige filter af oprensningssystemet vedtager generelt et HEPA-filter eller et sub-HEPA-filter. I henhold til mit lands standarder er effektiviteten af ​​HEPA -filtre opdelt i fire kvaliteter: Klasse A er ≥99,9%, klasse B er ≥99,9%, klasse C er ≥99,999%, klasse D IS (for partikler ≥0,1 μm) ≥99,999 % (også kendt som ultra-hepa-filtre); Sub-HEPA-filtre er (for partikler ≥0,5 um) 95 ~ 99,9%. Jo højere effektivitet, jo dyrere er filteret. Derfor, når vi vælger et filter, skal vi ikke kun opfylde kravene til renlighed af luftforsyning, men også overveje økonomisk rationalitet.

Set fra renhedskravene er princippet at bruge lavprestationsfiltre til rene værelser på lavt niveau og højpræstationsfiltre til rene værelser på højt niveau. Generelt set: Filtre med høj og mediumeffektivitet kan bruges til 1 million niveau; Sub-HEPA eller klasse A HEPA-filtre kan bruges til niveauer under klasse 10.000; Klasse B -filtre kan bruges til klasse 10.000 til 100; og klasse C -filtre kan bruges til niveauer 100 til 1. det ser ud til, at der er to typer filtre at vælge imellem for hvert renhedsniveau. Hvorvidt filtre skal vælge højtydende eller lavpresterende filtre afhænger af den specifikke situation: når miljøforureningen er alvorlig, eller det indendørs udstødningsforhold er stort, eller det rene rum er især vigtigt og kræver en større sikkerhedsfaktor, i disse eller en Af disse tilfælde skal der vælges et filter med høj klasse; Ellers kan der vælges et lavere præstationsfilter. For rene værelser, der kræver kontrol af 0,1 μM partikler, skal klasse D -filtre vælges uanset den kontrollerede partikelkoncentration. Ovenstående er kun fra filterets perspektiv. Faktisk for at vælge et godt filter skal du også fuldt ud overveje egenskaberne ved det rene rum, filteret og rensningssystemet.

Filterinstallation

For at sikre rengøringen af ​​luftforsyningen er det ikke nok at kun have kvalificerede filtre, men også for at sikre: a. Filteret er ikke beskadiget under transport og installation; b. Installationen er stram. For at opnå det første punkt skal konstruktions- og installationspersonalet være veluddannet med både viden om installation af rensningssystemer og dygtige installationsevner. Ellers vil det være vanskeligt at sikre, at filteret ikke er beskadiget. Der er dybe lektioner i denne henseende. For det andet afhænger problemet med installationstæthed hovedsageligt af kvaliteten af ​​installationsstrukturen. Designmanualen anbefaler generelt: For et enkelt filter bruges en åben type installation, så selv hvis lækage opstår, lækker den ikke ind i rummet; Ved hjælp af en færdig HEPA -luftudgang er tæthed også lettere at sikre. Til luften af ​​flere filtre bruges ofte gelforsegling og negativt trykforsegling i de senere år.

Gelforsegling skal sikre, at det flydende tankfug er stramt, og den samlede ramme er på det samme vandrette plan. Forsegling af negativt tryk er at gøre det ydre periferi af leddet mellem filteret og den statiske trykboks og rammen i en negativ tryktilstand. Ligesom installationen af ​​åben type, selvom der er lækage, lækker den ikke ind i rummet. Faktisk, så længe installationsrammen er flad og filterens endeflade er i ensartet kontakt med installationsrammen, skal det være let at få filteret til at opfylde installationstætheden i enhver installationstype.

2. Airflow Organization

Luftstrømningsorganisationen af ​​et rent rum er forskellig fra et generelt airconditioneret rum. Det kræver, at den reneste luft først leveres til driftsområdet. Dens funktion er at begrænse og reducere forureningen til de forarbejdede objekter. Med henblik herpå skal følgende principper overvejes, når man designer luftstrømningsorganisationen: minimer hvirvelstrømme for at undgå at bringe forurening uden for arbejdsområdet ind i arbejdsområdet; Forsøg at forhindre sekundært støvflyvning for at reducere chancen for støv, der forurener emnet; Luftstrømmen i arbejdsområdet skal være så ensartet som muligt, og dens vindhastighed skal opfylde processen og hygiejnebehovet. Når luftstrømmen strømmer til returluftudløbet, skal støvet i luften fjernes effektivt. Vælg forskellige luftleverings- og returtilstande i henhold til forskellige renhedskrav.

Forskellige luftstrømsorganisationer har deres egne egenskaber og scopes:

(1). Lodret ensrettet strømning

Ud over de almindelige fordele ved at opnå ensartet nedadgående luftstrøm, lette arrangementet af procesudstyr, stærk selvrensningsevne og forenkle almindelige faciliteter såsom personlige rensningsfaciliteter, har de fire luftforsyningsmetoder også deres egne fordele og ulemper: Fuldføring Dækkede HEPA -filtre har fordelene ved lav modstand og lang filterudskiftningscyklus, men loftsstrukturen er kompleks, og omkostningerne er høje; Fordelene og ulemperne ved sidedækket HEPA-filtertoplevering og levering af fuld huller er modsat levering af fulddækket HEPA-filter Toplevering. Blandt dem er topleveringen af ​​fuldt huller let at akkumulere støv på den indre overflade af åbningspladen, når systemet ikke er kontinuerligt, og dårlig vedligeholdelse har en vis indflydelse på renligheden; Tæt diffusor-toplevering kræver et blandingslag, så det er kun egnet til høje rene værelser over 4 m, og dets egenskaber ligner levering af fuld huller; Returluftsmetoden til pladen med gitter på begge sider og returluften, der er jævnt arrangeret i bunden af ​​de modsatte vægge, er kun egnet til rene værelser med en nettoafstand på mindre end 6 m på begge sider; Returluftssteder, der er arrangeret i bunden af ​​væggen enkelt side, er kun egnede til rene værelser med en lille afstand mellem væggene (såsom ≤ <2 ~ 3m).

(2). Horisontal ensrettet strømning

Kun det første arbejdsområde kan nå renhedsniveauet på 100. Når luften flyder til den anden side, øges støvkoncentrationen gradvist. Derfor er det kun egnet til rene værelser med forskellige renhedskrav til den samme proces i det samme rum. Den lokale distribution af HEPA -filtre på luftforsyningsvæggen kan reducere brugen af ​​HEPA -filtre og gemme indledende investeringer, men der er hvirvler i lokale områder.

(3). Turbulent luftstrøm

Egenskaberne ved toplevering af åbningsplader og toplevering af tætte diffusorer er de samme som dem, der er nævnt ovenfor: Fordelene ved sidelevering er lette at arrangere rørledninger, ingen teknisk mellemlag er påkrævet, lave omkostninger og befordrende for renoveringen af ​​gamle fabrikker . Ulemperne er, at vindhastigheden i arbejdsområdet er stor, og støvkoncentrationen på modvindsiden er højere end på vindsiden; Den øverste levering af HEPA -filterudtag har fordelene ved det enkle system, ingen rørledninger bag HEPA -filteret og ren luftstrøm, der er direkte leveret til arbejdsområdet, men den rene luftstrøm diffunderer langsomt, og luftstrømmen i arbejdsområdet er mere ensartet; Når der imidlertid anvendes flere luftsteder, der er jævnt arrangeret eller HEPA -filterluftsteder med diffusorer, kan luftstrømmen i arbejdsområdet også gøres mere ensartet; Men når systemet ikke kører kontinuerligt, er diffusoren tilbøjelig til støvopsamling.

Ovenstående diskussion er alt i en ideel tilstand og anbefales af relevante nationale specifikationer, standarder eller designmanualer. I faktiske projekter er luftstrømsorganisationen ikke godt designet på grund af objektive forhold eller subjektive årsager til designeren. Almindelige inkluderer: Lodret ensrettet flow vedtager returluft fra den nedre del af de tilstødende to vægge, lokale klasse 100 vedtager øvre levering og øvre returner HEPA-filter Air Outlet Toplevering og øvre afkast eller lavere afkast (større afstand mellem vægge) osv. Disse luftstrømsorganisationsmetoder er blevet målt, og det meste af deres renlighed opfylder ikke Designkrav. På grund af de aktuelle specifikationer for tom eller statisk accept, når nogle af disse rene værelser næppe det designede renhedsniveau under tomme eller statiske forhold, men interferensevnen mod antiforurening er meget lav, og når det rene rum kommer ind i den arbejdende tilstand, er det opfylder ikke kravene.

Den korrekte luftstrømsorganisation skal indstilles med gardiner, der hænger ned til højden på arbejdsområdet i det lokale område, og klassen 100.000 bør ikke vedtage øvre levering og øvre afkast. Derudover producerer de fleste fabrikker i øjeblikket højeffektiv luftudtag med diffusorer, og deres diffusorer er kun dekorative åbningsplader og spiller ikke rollen som diffunderende luftstrøm. Designere og brugere skal være særlig opmærksomme på dette.

3. luftforsyningsvolumen eller lufthastighed

Tilstrækkelig ventilationsvolumen er at fortynde og fjerne indendørs forurenet luft. I henhold til forskellige renhedskrav, når netthøjden på det rene rum er høj, skal ventilationsfrekvensen øges passende. Blandt dem overvejes ventilationsvolumenet for det rene rum på 1 million niveau i henhold til det højeffektive oprensningssystem, og resten betragtes i henhold til højeffektivrensningssystemet; Når HEPA-filtre i klassen 100.000 rent rum er koncentreret i maskinrummet, eller sub-HEPA-filtre bruges i slutningen af ​​systemet, kan ventilationsfrekvensen øges passende med 10-20%.

For ovennævnte Ventilation Volume Anbefalede værdier mener forfatteren, at: Vindhastigheden gennem rumsektionen i det ensrettede flowrent rum er lavt, og det turbulente rene rum har en anbefalet værdi med en tilstrækkelig sikkerhedsfaktor. Lodret ensrettet strømning ≥ 0,25 m/s, vandret ensrettet strømning ≥ 0,35 m/s. Selvom kravene til renlighed kan opfyldes, når de testes under tomme eller statiske forhold, er antiforureningsevnen dårlig. Når rummet er kommet ind i arbejdsstaten, opfylder renligheden muligvis ikke kravene. Denne type eksempel er ikke en isoleret sag. På samme tid er der ingen fans, der er egnede til rensningssystemer i mit lands ventilatorserie. Generelt foretager designere ofte ikke nøjagtige beregninger af systemets luftmodstand, eller bemærker ikke, om den valgte ventilator er på et mere gunstigt arbejdspunkt på den karakteristiske kurve, hvilket resulterer i, at luftvolumen eller vindhastighed ikke når designværdien snart Efter at systemet er sat i drift. Den amerikanske føderale standard (FS209A ~ b) bestemte, at luftstrømshastigheden for et ensrettet rent rum gennem det rene rumstværsnit normalt opretholdes ved 90 ft/min (0,45 m/s), og ikke-ensartethed er inden for ± 20% under betingelse af ingen interferens i hele rummet. Ethvert signifikant fald i luftstrømshastigheden vil øge muligheden for selvrensningstid og forurening mellem arbejdspositioner (efter promulgeringen af ​​FS209C i oktober 1987 blev der ikke foretaget regler for alle andre parameterindikatorer end støvkoncentration).

Af denne grund mener forfatteren, at det er passende at passende øge den aktuelle indenlandske designværdi af ensrettet strømningshastighed. Vores enhed har gjort dette i faktiske projekter, og effekten er relativt god. Turbulent Clean Room har en anbefalet værdi med en relativt tilstrækkelig sikkerhedsfaktor, men mange designere er stadig ikke sikre på. Når de fremstiller specifikke design, øger de ventilationsvolumen på klasse 100.000 rent rum til 20-25 gange/t, klasse 10.000 rent rum til 30-40 gange/t og klasse 1000 rent rum til 60-70 gange/t. Dette øger ikke kun udstyrskapaciteten og de første investeringer, men øger også fremtidige vedligeholdelses- og styringsomkostninger. Faktisk er det ikke nødvendigt at gøre det. Når man udarbejdede mit lands tekniske foranstaltninger til luftrensning, blev mere end klasse 100 rent rum i Kina undersøgt og målt. Mange rene værelser blev testet under dynamiske forhold. Resultaterne viste, at ventilationsvolumener af klasse 100.000 rene værelser ≥10 gange/h, klasse 10.000 rene værelser ≥20 gange/t og klasse 1000 rene værelser ≥50 gange/t kan opfylde kravene. Den amerikanske føderale standard (FS2O9A ~ B) stipulerer: Ikke-uundværlige rene værelser (klasse 100.000, klasse 10.000), rumhøjde 8 ~ 12ft (2,44 ~ 3,66 m), overvej normalt hele rummet, der skal ventileres mindst en gang hvert 3. minut (dvs. 20 gange/t). Derfor har designspecifikationen taget hensyn til en stor overskydende koefficient, og designeren kan sikkert vælge i henhold til den anbefalede værdi af ventilationsvolumen.

4. statisk trykforskel

Opretholdelse af et bestemt positivt tryk i det rene rum er en af ​​de væsentlige betingelser for at sikre, at det rene rum ikke er eller mindre forurenet for at opretholde det designede renhedsniveau. Selv for rene værelser med negativt tryk skal det have tilstødende værelser eller suiter med et renlighedsniveau ikke lavere end dets niveau for at opretholde et bestemt positivt tryk, så renten af ​​det rene rum med negativt tryk kan opretholdes.

Den positive trykværdi af det rene rum henviser til værdien, når det indendørs statiske tryk er større end det udendørs statiske tryk, når alle døre og vinduer er lukket. Det opnås ved hjælp af metoden, at luftforsyningsvolumenet for oprensningssystemet er større end returluftvolumen og udstødningsluftvolumen. For at sikre den positive trykværdi af det rene rum, er levering, tilbagevenden og udstødningsventilatorer fortrinsvis sammenkoblet. Når systemet er tændt, startes forsyningsventilatoren først, og derefter startes afkast- og udstødningsventilatorerne; Når systemet er slukket, slukkes udstødningsventilatoren først, og derefter slukkes afkast- og forsyningsventilatorerne for at forhindre, at det rene rum er forurenet, når systemet er tændt og slukket.

Luftvolumen, der kræves for at opretholde det positive tryk i det rene rum, bestemmes hovedsageligt af lufttætheden i vedligeholdelsesstrukturen. I de tidlige dage af Clean Room Construction i mit land på grund af den dårlige lufttæthed i indkapslingsstrukturen tog det 2 til 6 gange/t luftforsyningen for at opretholde et positivt tryk på ≥5PA; På nuværende tidspunkt er lufttætheden af ​​vedligeholdelsesstrukturen blevet meget forbedret, og kun 1 til 2 gange/t luftforsyning er påkrævet for at opretholde det samme positive tryk; og kun 2 til 3 gange/t luftforsyning er påkrævet for at opretholde ≥10PA.

Mit lands designspecifikationer [6] bestemmer, at den statiske trykforskel mellem rene værelser i forskellige kvaliteter og mellem rene områder og ikke-rengøringsområder skal være ikke mindre end 0,5 mm H2O (~ 5pa), og den statiske trykforskel mellem det rene område og udendørs skal være ikke mindre end 1,0 mm H2O (~ 10pa). Forfatteren mener, at denne værdi ser ud til at være for lav af tre grunde:

(1) Positivt tryk henviser til et rent rums evne til at undertrykke indendørs luftforurening gennem hullerne mellem døre og vinduer eller for at minimere de forurenende stoffer, der trænger ind i rummet, når dørene og vinduerne åbnes i kort tid. Størrelsen på det positive tryk indikerer styrken af ​​forureningsundertrykkelsesevnen. Selvfølgelig, jo større det positive tryk, jo bedre (som vil blive diskuteret senere).

(2) Luftvolumen, der kræves for positivt tryk, er begrænset. Luftvolumen, der kræves for 5PA -positivt tryk og 10pa positivt tryk, er kun ca. 1 gang/h forskellig. Hvorfor ikke gøre det? Det er klart, at det er bedre at tage den nedre grænse for positivt tryk som 10pa.

(3) Den amerikanske føderale standard (FS209A ~ B) bestemmer, at når alle indgange og udgange er lukket, er den mindste positive trykforskel mellem det rene rum og ethvert tilstødende lav renlighedsområde 0,05 inches vandsøjle (12.5PA). Denne værdi er blevet vedtaget af mange lande. Men den positive trykværdi af det rene rum er ikke jo højere, jo bedre. I henhold til de faktiske tekniske tests for vores enhed i mere end 30 år, når den positive trykværdi er ≥ 30pa, er det vanskeligt at åbne døren. Hvis du lukker døren uforsigtigt, vil det gøre et smell! Det vil skræmme folk. Når den positive trykværdi er ≥ 50 ~ 70pa, vil hullerne mellem døre og vinduer gøre en fløjte, og de svage eller dem med nogle upassende symptomer vil føles ubehagelige. Imidlertid specificerer de relevante specifikationer eller standarder for mange lande i indlandet ikke den øvre grænse for positivt tryk. Som et resultat søger mange enheder kun at opfylde kravene i den nedre grænse, uanset hvor meget den øvre grænse er. I det faktiske rene rum, som forfatteren støder på, er den positive trykværdi så høj som 100PA eller mere, hvilket resulterer i meget dårlige effekter. Faktisk er det ikke en vanskelig ting at justere det positive tryk. Det er fuldstændigt muligt at kontrollere det inden for et bestemt interval. Der var et dokument, der indførte, at et bestemt land i Østeuropa bestemmer den positive trykværdi som 1-3 mm H20 (ca. 10 ~ 30pa). Forfatteren mener, at dette interval er mere passende.