Introduksjon
Renrom er grunnlaget for forurensningskontroll. Uten renrom kan ikke forurensningsfølsomme deler masseproduseres. I FED-STD-2 er renrom definert som et rom med luftfiltrering, distribusjon, optimalisering, byggematerialer og utstyr, der spesifikke vanlige driftsprosedyrer brukes for å kontrollere konsentrasjonen av luftbårne partikler for å oppnå riktig partikkelrenhet.
For å oppnå god renhetseffekt i renrom er det ikke bare nødvendig å fokusere på å iverksette rimelige tiltak for rensing av klimaanlegg, men også å kreve at prosess, konstruksjon og andre spesialiteter iverksetter tilsvarende tiltak: ikke bare rimelig design, men også nøye konstruksjon og installasjon i samsvar med spesifikasjonene, samt korrekt bruk av renrom og vitenskapelig vedlikehold og administrasjon. For å oppnå god effekt i renrom har mye innenlandsk og utenlandsk litteratur blitt presentert fra forskjellige perspektiver. Faktisk er det vanskelig å oppnå ideell koordinering mellom ulike spesialiteter, og det er vanskelig for designere å forstå kvaliteten på konstruksjon og installasjon, samt bruk og administrasjon, spesielt sistnevnte. Når det gjelder rensingstiltak i renrom, er det mange designere, eller til og med byggefirmaer, som ofte ikke legger nok vekt på de nødvendige forholdene, noe som resulterer i utilfredsstillende renhetseffekt. Denne artikkelen drøfter bare kort de fire nødvendige betingelsene for å oppnå renhetskrav i rensingstiltak i renrom.
1. Renhold av lufttilførsel
For å sikre at lufttilførselens renhet oppfyller kravene, er nøkkelen ytelsen og installasjonen av det siste filteret i rensesystemet.
Filtervalg
Det endelige filteret i rensesystemet bruker vanligvis et hepa-filter eller et sub-hepa-filter. I henhold til landets standarder er effektiviteten til hepa-filtre delt inn i fire grader: Klasse A er ≥99,9 %, klasse B er ≥99,9 %, klasse C er ≥99,999 %, klasse D er (for partikler ≥0,1 μm) ≥99,999 % (også kjent som ultra-hepa-filtre); sub-hepa-filtre er (for partikler ≥0,5 μm) 95~99,9 %. Jo høyere effektivitet, desto dyrere er filteret. Derfor bør vi, når vi velger et filter, ikke bare oppfylle kravene til luftrenslighet, men også vurdere økonomisk rasjonalitet.
Fra et renhetsperspektiv er prinsippet å bruke lavtytende filtre for lavtytende renrom og høytytende filtre for høytytende renrom. Generelt sett kan høy- og middels effektive filtre brukes for 1 million-nivået; sub-hepa- eller klasse A hepa-filtre kan brukes for nivåer under klasse 10 000; klasse B-filtre kan brukes for klasse 10 000 til 100; og klasse C-filtre kan brukes for nivåer 100 til 1. Det ser ut til at det finnes to typer filtre å velge mellom for hvert renhetsnivå. Om man skal velge høytytende eller lavtytende filtre avhenger av den spesifikke situasjonen: når miljøforurensningen er alvorlig, eller innendørs avgassforhold er stort, eller renrommet er spesielt viktig og krever en større sikkerhetsfaktor, bør man i disse eller ett av disse tilfellene velge et høytytende filter; ellers kan man velge et filter med lavere ytelse. For renrom som krever kontroll av 0,1 μm partikler, bør klasse D-filtre velges uavhengig av den kontrollerte partikkelkonsentrasjonen. Ovennevnte er kun sett fra filterets perspektiv. For å velge et godt filter må du faktisk også ta fullt hensyn til egenskapene til renrommet, filteret og rensesystemet.
Filterinstallasjon
For å sikre ren lufttilførsel er det ikke nok å bare ha kvalifiserte filtre, men også å sikre: a. At filteret ikke blir skadet under transport og installasjon; b. At installasjonen er tett. For å oppnå det første punktet må konstruksjons- og installasjonspersonellet være godt trent, med både kunnskap om installasjon av rensesystemer og dyktige installasjonsferdigheter. Ellers vil det være vanskelig å sikre at filteret ikke blir skadet. Det er viktige lærdommer i denne forbindelse. For det andre avhenger problemet med installasjonstetthet hovedsakelig av kvaliteten på installasjonsstrukturen. Designhåndboken anbefaler generelt: for et enkelt filter brukes en åpen type installasjon, slik at selv om det oppstår lekkasje, vil det ikke lekke inn i rommet; ved å bruke et ferdig HEPA-luftutløp er det også lettere å sikre tetthet. For luft fra flere filtre har gelforsegling og negativ trykkforsegling ofte blitt brukt de siste årene.
Gelforseglingen må sørge for at skjøten på væsketanken er tett og at hele rammen er i samme horisontale plan. Negativtrykkforsegling er å sørge for at den ytre omkretsen av skjøten mellom filteret og den statiske trykkboksen og rammen er i en negativ trykktilstand. Som ved åpen installasjon, vil det ikke lekke inn i rommet selv om det er lekkasje. Faktisk, så lenge installasjonsrammen er flat og filterets endeflate er i jevn kontakt med installasjonsrammen, bør det være enkelt å få filteret til å oppfylle kravene til installasjonstetthet i alle installasjonstyper.
2. Organisering av luftstrømmen
Luftstrømmen i et rent rom er forskjellig fra et generelt rom med klimaanlegg. Det krever at den reneste luften først tilføres driftsområdet. Dens funksjon er å begrense og redusere forurensning av de bearbeidede objektene. For dette formålet bør følgende prinsipper vurderes når man utformer luftstrømmen: minimer virvelstrømmer for å unngå å bringe forurensning utenfra arbeidsområdet inn i arbeidsområdet; prøv å forhindre sekundært støv som flyr for å redusere sjansen for at støv forurenser arbeidsstykket; luftstrømmen i arbeidsområdet bør være så jevn som mulig, og vindhastigheten bør oppfylle prosess- og hygienekravene. Når luftstrømmen strømmer til returluftutløpet, bør støvet i luften effektivt fjernes. Velg forskjellige lufttilførsels- og returmoduser i henhold til forskjellige renhetskrav.
Ulike luftstrømorganisasjoner har sine egne egenskaper og omfang:
(1). Vertikal ensrettet strømning
I tillegg til de vanlige fordelene med å oppnå jevn nedadgående luftstrøm, forenkle arrangementet av prosessutstyr, sterk selvrensingsevne og forenkle vanlige fasiliteter som personlige renseanlegg, har de fire lufttilførselsmetodene også sine egne fordeler og ulemper: heldekkende HEPA-filtre har fordelene med lav motstand og lang filterutskiftningssyklus, men takstrukturen er kompleks og kostnaden er høy. Fordelene og ulempene med sidedekket HEPA-filtertopplevering og fullhullsplatetopplevering er motsatte av heldekkende HEPA-filtertopplevering. Blant dem er fullhullsplatetopplevering lett å samle støv på den indre overflaten av åpningsplaten når systemet ikke er kontinuerlig i drift, og dårlig vedlikehold har en viss innvirkning på rensligheten. Tett diffusertopplevering krever et blandelag, så den er bare egnet for høye renrom over 4 m, og dens egenskaper ligner på fullhullsplatetopplevering. Returluftmetoden for platen med rister på begge sider og returluftutløpene jevnt anordnet nederst på de motsatte veggene er bare egnet for renrom med en nettoavstand på mindre enn 6 m på begge sider. Returluftutløpene som er anordnet nederst på den ene sideveggen er kun egnet for rene rom med liten avstand mellom veggene (f.eks. ≤<2~3m).
(2). Horisontal ensrettet strømning
Bare det første arbeidsområdet kan nå renhetsnivået på 100. Når luften strømmer til den andre siden, øker støvkonsentrasjonen gradvis. Derfor er det bare egnet for renrom med forskjellige renhetskrav for samme prosess i samme rom. Lokal distribusjon av HEPA-filtre på lufttilførselsveggen kan redusere bruken av HEPA-filtre og spare initialinvesteringer, men det er virvler i lokale områder.
(3). Turbulent luftstrøm
Egenskapene ved topplevering av åpningsplater og topplevering av tette diffusorer er de samme som nevnt ovenfor: fordelene med sidelevering er at det er enkelt å arrangere rørledninger, det kreves ingen teknisk mellomlag, det er lavt kostbart og det bidrar til renovering av gamle fabrikker. Ulempene er at vindhastigheten i arbeidsområdet er stor, og støvkonsentrasjonen på medvindsiden er høyere enn på oppvindsiden. Topplevering av HEPA-filterutløp har fordelene med et enkelt system, ingen rørledninger bak HEPA-filteret, og ren luftstrøm leveres direkte til arbeidsområdet, men den rene luftstrømmen diffunderer sakte og luftstrømmen i arbeidsområdet er mer jevn. Når flere luftutløp er jevnt anordnet eller HEPA-filterluftutløp med diffusorer brukes, kan imidlertid luftstrømmen i arbeidsområdet også gjøres mer jevn. Men når systemet ikke kjører kontinuerlig, er diffusoren utsatt for støvopphopning.
Diskusjonen ovenfor er ideelt og anbefales av relevante nasjonale spesifikasjoner, standarder eller designmanualer. I faktiske prosjekter er luftstrømorganiseringen ikke godt utformet på grunn av objektive forhold eller subjektive årsaker fra designeren. Vanlige inkluderer: vertikal ensrettet strømning bruker returluft fra den nedre delen av de to tilstøtende veggene, lokal klasse 100 bruker øvre tilførsel og øvre retur (det vil si at det ikke legges til hengende forheng under det lokale luftutløpet), og turbulente renrom bruker HEPA-filterluftutløp øvre tilførsel og øvre retur eller ensidig nedre retur (større avstand mellom veggene), osv. Disse metodene for luftstrømorganisering har blitt målt, og det meste av rensligheten deres oppfyller ikke designkravene. På grunn av gjeldende spesifikasjoner for tomme eller statiske aksept, når noen av disse renrommene knapt det designede renhetsnivået i tomme eller statiske forhold, men evnen til å motvirke forurensning er svært lav, og når renrommet går inn i driftstilstand, oppfyller det ikke kravene.
Riktig luftstrømsorganisering bør innstilles med gardiner som henger ned til høyden på arbeidsområdet i lokalområdet, og klasse 100 000 bør ikke bruke øvre tilluft og øvre retur. I tillegg produserer de fleste fabrikker for tiden høyeffektive luftutløp med diffusorer, og diffusorene deres er kun dekorative dyser og fungerer ikke som diffuserende luftstrøm. Designere og brukere bør være spesielt oppmerksomme på dette.
3. Lufttilførselsvolum eller lufthastighet
Tilstrekkelig ventilasjonsvolum er for å fortynne og fjerne forurenset luft innendørs. I henhold til ulike renhetskrav, når nettohøyden på renrommet er høy, bør ventilasjonsfrekvensen økes passende. Blant disse vurderes ventilasjonsvolumet i et renrom på 1 million nivå i henhold til høyeffektivt rensesystem, og resten vurderes i henhold til høyeffektivt rensesystem. Når HEPA-filtre i renrom i klasse 100 000 er konsentrert i maskinrommet eller sub-HEPA-filtre brukes på slutten av systemet, kan ventilasjonsfrekvensen økes passende med 10–20 %.
For de ovennevnte anbefalte verdiene for ventilasjonsvolum, mener forfatteren at: vindhastigheten gjennom romdelen av det ensrettede renrommet er lav, og det turbulente renrommet har en anbefalt verdi med tilstrekkelig sikkerhetsfaktor. Vertikal ensrettet strømning ≥ 0,25 m/s, horisontal ensrettet strømning ≥ 0,35 m/s. Selv om renslighetskravene kan oppfylles når de testes i tomme eller statiske forhold, er forurensningsbeskyttelsen dårlig. Når rommet går inn i driftstilstand, kan det hende at rensligheten ikke oppfyller kravene. Denne typen eksempel er ikke et isolert tilfelle. Samtidig finnes det ingen vifter som er egnet for rensesystemer i mitt lands ventilatorserier. Generelt sett foretar ikke designere nøyaktige beregninger av systemets luftmotstand, eller legger ikke merke til om den valgte viften er på et gunstigere arbeidspunkt på karakteristikkurven, noe som resulterer i at luftvolumet eller vindhastigheten ikke når designverdien kort tid etter at systemet er satt i drift. Den amerikanske føderale standarden (FS209A~B) fastslo at luftstrømningshastigheten i et ensrettet renrom gjennom tverrsnittet av renrommet vanligvis opprettholdes på 90 fot/min (0,45 m/s), og at hastighetsujevnheten er innenfor ±20 % under forutsetning av ingen forstyrrelser i hele rommet. Enhver betydelig reduksjon i luftstrømningshastigheten vil øke muligheten for selvrensende tid og forurensning mellom arbeidsposisjoner (etter kunngjøringen av FS209C i oktober 1987 ble det ikke gitt noen forskrifter for alle parameterindikatorer annet enn støvkonsentrasjon).
Av denne grunn mener forfatteren at det er passende å øke den nåværende innenlandske designverdien for ensrettet strømningshastighet på passende måte. Vår enhet har gjort dette i faktiske prosjekter, og effekten er relativt god. Turbulente renrom har en anbefalt verdi med en relativt tilstrekkelig sikkerhetsfaktor, men mange designere er fortsatt ikke sikre. Når de lager spesifikke design, øker de ventilasjonsvolumet for renrom i klasse 100 000 til 20–25 ganger/t, renrom i klasse 10 000 til 30–40 ganger/t, og renrom i klasse 1000 til 60–70 ganger/t. Dette øker ikke bare utstyrskapasiteten og initialinvesteringen, men øker også fremtidige vedlikeholds- og administrasjonskostnader. Faktisk er det ikke nødvendig å gjøre det. Da jeg utarbeidet landets tekniske tiltak for luftrensing, ble mer enn renrom i klasse 100 i Kina undersøkt og målt. Mange renrom ble testet under dynamiske forhold. Resultatene viste at ventilasjonsvolumene for renrom i klasse 100 000 på ≥10 ganger/t, renrom i klasse 10 000 på ≥20 ganger/t og renrom i klasse 1000 på ≥50 ganger/t kan oppfylle kravene. Den amerikanske føderale standarden (FS2O9A~B) fastsetter: ikke-ensrettede renrom (klasse 100 000, klasse 10 000), romhøyde 8~12 fot (2,44~3,66 m), anser vanligvis at hele rommet skal ventileres minst én gang hvert 3. minutt (dvs. 20 ganger/t). Derfor har designspesifikasjonen tatt hensyn til en stor overskuddskoeffisient, og designeren kan trygt velge i henhold til den anbefalte verdien for ventilasjonsvolum.
4. Statisk trykkforskjell
Å opprettholde et visst positivt trykk i et renrom er en av de viktigste forutsetningene for å sikre at renrommet ikke er forurenset eller mindre forurenset for å opprettholde det tiltenkte renhetsnivået. Selv for renrom med negativt trykk må det ha tilstøtende rom eller suiter med et renhetsnivå som ikke er lavere enn nivået for å opprettholde et visst positivt trykk, slik at renholdet i renrommet med negativt trykk kan opprettholdes.
Den positive trykkverdien i renrommet refererer til verdien når det statiske trykket innendørs er større enn det statiske trykket utendørs når alle dører og vinduer er lukket. Dette oppnås ved at lufttilførselsvolumet til rensesystemet er større enn returluftvolumet og avtrekksluftvolumet. For å sikre den positive trykkverdien i renrommet, er tilførsels-, retur- og avtrekksviftene fortrinnsvis sammenkoblet. Når systemet slås på, startes tilførselsviften først, og deretter startes retur- og avtrekksviftene. Når systemet slås av, slås avtrekksviften først, og deretter slås retur- og tilførselsviftene av for å forhindre at renrommet blir forurenset når systemet slås av og på.
Luftvolumet som kreves for å opprettholde det positive trykket i renrommet bestemmes hovedsakelig av lufttettheten til vedlikeholdsstrukturen. I de tidlige dagene med bygging av renrom i mitt land, på grunn av dårlig lufttetthet i innkapslingsstrukturen, tok det 2 til 6 ganger/t lufttilførsel for å opprettholde et positivt trykk på ≥5 Pa. For tiden er lufttettheten til vedlikeholdsstrukturen betydelig forbedret, og bare 1 til 2 ganger/t lufttilførsel er nødvendig for å opprettholde det samme positive trykket; og bare 2 til 3 ganger/t lufttilførsel er nødvendig for å opprettholde ≥10 Pa.
Mitt lands designspesifikasjoner [6] fastsetter at den statiske trykkforskjellen mellom renrom av forskjellige kvaliteter og mellom rene områder og ikke-rene områder skal være minst 0,5 mm H2O (~5 Pa), og den statiske trykkforskjellen mellom det rene området og utendørs skal være minst 1,0 mm H2O (~10 Pa). Forfatteren mener at denne verdien ser ut til å være for lav av tre grunner:
(1) Positivt trykk refererer til et rent roms evne til å undertrykke innendørs luftforurensning gjennom åpningene mellom dører og vinduer, eller til å minimere forurensningene som trenger inn i rommet når dører og vinduer åpnes i kort tid. Størrelsen på det positive trykket indikerer styrken på forurensningsundertrykkelsen. Jo større positivt trykk er, desto bedre (noe som vil bli diskutert senere).
(2) Luftvolumet som kreves for positivt trykk er begrenset. Luftvolumet som kreves for 5 Pa positivt trykk og 10 Pa positivt trykk er bare omtrent 1 gang/t forskjellig. Hvorfor ikke gjøre det? Det er åpenbart bedre å ta den nedre grensen for positivt trykk som 10 Pa.
(3) Den amerikanske føderale standarden (FS209A~B) fastsetter at når alle innganger og utganger er lukket, er minimum positivtrykkforskjell mellom renrommet og tilstøtende områder med lav renhetsgrad 0,05 tommer vannsøyle (12,5 Pa). Denne verdien har blitt tatt i bruk av mange land. Men positivtrykkverdien i renrommet er ikke, jo høyere jo bedre. I følge faktiske tekniske tester av enheten vår i mer enn 30 år, er det vanskelig å åpne døren når positivtrykkverdien er ≥ 30 Pa. Hvis du lukker døren uforsiktig, vil det lage et smell! Det vil skremme folk. Når positivtrykkverdien er ≥ 50~70 Pa, vil mellomrommene mellom dører og vinduer lage en plystring, og de som er svake eller har upassende symptomer vil føle seg ukomfortable. Imidlertid spesifiserer ikke relevante spesifikasjoner eller standarder i mange land i inn- og utland den øvre grensen for positivt trykk. Som et resultat søker mange enheter bare å oppfylle kravene til den nedre grensen, uavhengig av hvor høy den øvre grensen er. I det faktiske renrommet forfatteren har opplevd, er positivtrykkverdien så høy som 100 Pa eller mer, noe som resulterer i svært dårlige effekter. Faktisk er det ikke vanskelig å justere positivtrykket. Det er fullt mulig å kontrollere det innenfor et visst område. Det finnes et dokument som introduserer at et bestemt land i Øst-Europa fastsetter positivtrykkverdien til 1–3 mm H2O (omtrent 10–30 Pa). Forfatteren mener at dette området er mer passende.
Publisert: 13. februar 2025