Kjerneanalyse av rent rom

Introduksjon

Rent rom er grunnlaget for forurensningskontroll. Uten rent rom kan ikke forurensningsfølsomme deler masseproduseres. I Fed-STD-2 er rent rom definert som et rom med luftfiltrering, distribusjon, optimalisering, byggematerialer og utstyr, der spesifikke regelmessige driftsprosedyrer brukes til å kontrollere konsentrasjonen av luftbårne partikler for å oppnå passende partikkelrensingsnivå.

For å oppnå god renslighet i rent rom, er det ikke bare nødvendig å fokusere på å ta rimelige klimaanleggsrensingstiltak, men også å kreve prosess, konstruksjon og andre spesialiteter for å ta tilsvarende tiltak: ikke bare rimelig design, men også nøye konstruksjon og installasjon i samsvar med spesifikasjonene, samt riktig bruk av rent rom og vitenskapelig vedlikehold og styring. For å oppnå god effekt i rent rom, har mange innenlandske og utenlandske litteraturer blitt forklart fra forskjellige perspektiver. Det er faktisk vanskelig å oppnå ideell koordinering mellom forskjellige spesialiteter, og det er vanskelig for designere å forstå kvaliteten på konstruksjon og installasjon samt bruk og styring, spesielt sistnevnte. Når det gjelder rensingstiltak for rent rom, legger ikke mange designere eller til og med byggepartier ofte ikke nok oppmerksomhet til deres nødvendige forhold, noe som resulterer i utilfredsstillende renslighetseffekt. Denne artikkelen diskuterer bare kort de fire nødvendige betingelsene for å oppnå krav til renslighet i rensing av rent rom.

1.

For å sikre at luftforsyningsrensen oppfyller kravene, er nøkkelen ytelsen og installasjonen av det endelige filteret til rensingssystemet.

Filtervalg

Det endelige filteret i rensingssystemet vedtar generelt et HEPA-filter eller et underhepa-filter. I henhold til mitt lands standarder er effektiviteten til HEPA -filtre delt inn i fire karakterer: klasse A er ≥99,9%, klasse B er ≥99,9%, klasse C er ≥99,999%, klasse D er (for partikler ≥0,1μm) ≥99,999 % (også kjent som Ultra-HEPA-filtre); Subhepa-filtre er (for partikler ≥0,5μm) 95 ~ 99,9%. Jo høyere effektivitet, jo dyrere filteret. Derfor, når vi velger et filter, bør vi ikke bare oppfylle kravene til renslighet av luftforsyningen, men også vurdere økonomisk rasjonalitet.

Fra perspektivet på renslighetskrav er prinsippet å bruke filtre med lav ytelse for rene rom med lavt nivå og høyytelsesfilter for rene rom på høyt nivå. Generelt sett: Filtre med høy og middels effektivitet kan brukes til 1 million nivå; Underhepa eller klasse A HEPA-filtre kan brukes til nivåer under klasse 10.000; Klasse B -filtre kan brukes til klasse 10.000 til 100; og klasse C -filtre kan brukes til nivåer 100 til 1. Det ser ut til at det er to typer filtre å velge mellom for hvert renslighetsnivå. Hvorvidt du skal velge høyytelses- eller lavytelsesfilter, avhenger av den spesifikke situasjonen: når miljøforurensningen er alvorlig, eller innendørs eksosforholdet er stort, eller det rene rommet er spesielt viktig og krever en større sikkerhetsfaktor, i disse eller en Av disse tilfellene bør det velges et høyklassefilter; Ellers kan et filter med lavere ytelse velges. For rene rom som krever kontroll av 0,1μM partikler, bør filtre i klasse D velges uavhengig av den kontrollerte partikkelkonsentrasjonen. Ovennevnte er bare fra filterets perspektiv. For å velge et godt filter, må du også ta hensyn til egenskapene til det rene rommet, filteret og rensingssystemet.

Filterinstallasjon

For å sikre renslighet av luftforsyningen, er det ikke nok å bare ha kvalifiserte filtre, men også for å sikre: a. Filteret er ikke skadet under transport og installasjon; b. Installasjonen er stram. For å oppnå det første punktet, må konstruksjons- og installasjonspersonell være godt trent, med både kunnskap om å installere rensingssystemer og dyktige installasjonsevner. Ellers vil det være vanskelig å sikre at filteret ikke blir skadet. Det er dyptgripende leksjoner i denne forbindelse. For det andre avhenger problemet med installasjonstetthet hovedsakelig av kvaliteten på installasjonsstrukturen. Designhåndboken anbefaler generelt: For et enkelt filter brukes en installasjon av åpen type, slik at selv om lekkasje oppstår, vil den ikke lekke inn i rommet; Ved å bruke et ferdig HEPA -luftuttak er tetthet også lettere å sikre. For luft av flere filtre brukes ofte gelforsegling og forsegling av negativt trykk de siste årene.

Gelforsegling må sørge for at væsketankleddet er tett og den totale rammen er på samme horisontale plan. Negativt trykkforsegling er å gjøre den ytre periferien til leddet mellom filteret og den statiske trykkboksen og rammen i en negativ trykktilstand. Som installasjonen av åpen type, selv om det er lekkasje, vil den ikke lekke inn i rommet. Så lenge installasjonsrammen er flat og filter endeflaten er i jevn kontakt med installasjonsrammen, bør det være enkelt å få filteret til å oppfylle installasjonens tetthetskrav i enhver installasjonstype.

2. Airflow Organization

Luftstrømorganisasjonen av et rent rom er forskjellig fra det i et generell luftkondisjonert rom. Det krever at den reneste luften først leveres til driftsområdet. Funksjonen er å begrense og redusere forurensningen til de bearbeidede objektene. For dette formål bør følgende prinsipper vurderes når du utformer luftstrømorganisasjonen: minimer virvelstrømmer for å unngå å bringe forurensning utenfor arbeidsområdet inn i arbeidsområdet; Forsøk å forhindre at sekundært støv flyr for å redusere sjansen for at støv som forurenser arbeidsstykket; Luftstrømmen i arbeidsområdet skal være så ensartet som mulig, og dens vindhastighet skal oppfylle prosessen og hygienekravene. When the airflow flows to the return air outlet, the dust in the air should be effectively taken away. Choose different air delivery and return modes according to different cleanliness requirements.

Ulike luftstrømorganisasjoner har sine egne egenskaper og omfang:

(1). Vertikal ensrettet strømning

I tillegg til de vanlige fordelene ved å oppnå ensartet nedadgående luftstrøm, lette arrangementet av prosessutstyr, sterk selvrensingsevne og forenkle vanlige fasiliteter som personlige rensingsfasiliteter, har de fire luftforsyningsmetodene også sine egne fordeler og ulemper: full- Dekkede HEPA -filtre har fordelene med lav motstand og lang filterutskiftningssyklus, men takstrukturen er sammensatt og kostnadene er høye; Fordelene og ulempene med sidedekket HEPA-filteropplevering og topplevering av full hull er motsatt av de med fulldekket HEPA-filteropplevering. Blant dem er topplevering av full hullplate lett å akkumulere støv på den indre overflaten av åpningsplaten når systemet ikke er kontinuerlig, og dårlig vedlikehold har en viss innvirkning på rensligheten; Tett diffusor-topplevering krever et blandingslag, så det er bare egnet for høye rene rom over 4 m, og dens egenskaper ligner på topplevering av full hull; Returluftsmetoden for platen med griller på begge sider og returluftsuttakene som er jevnt anordnet i bunnen av de motsatte veggene, er bare egnet for rene rom med en netto avstand på mindre enn 6 m på begge sider; Returluftuttakene som er ordnet nederst på veggen med en side er bare egnet for rene rom med liten avstand mellom veggene (for eksempel ≤ <2 ~ 3M).

(2). Horisontal ensrettet strømning

Bare det første arbeidsområdet kan nå renslighetsnivået på 100. Når luften strømmer til den andre siden, øker støvkonsentrasjonen gradvis. Derfor er det bare egnet for rene rom med forskjellige renslighetskrav for samme prosess i samme rom. Den lokale fordelingen av HEPA -filtre på luftforsyningsveggen kan redusere bruken av HEPA -filtre og spare innledende investeringer, men det er virvler i lokale områder.

(3). Turbulent luftstrøm

Egenskapene til topplevering av åpningsplater og topplevering av tette diffusorer er de samme som de som er nevnt ovenfor: Fordelene med sidelevering er enkle å arrangere rørledninger, ingen tekniske mellomlag er påkrevd, lave kostnader og bidrar til renovering av gamle fabrikker . Ulempene er at vindhastigheten i arbeidsområdet er stor, og støvkonsentrasjonen på motvindsiden er høyere enn på motvindsiden; Den øverste leveringen av HEPA -filteruttak har fordelene med enkelt system, ingen rørledninger bak HEPA -filteret, og rent luftstrøm som er direkte levert til arbeidsområdet, men den rene luftstrømmen diffunderer sakte og luftstrømmen i arbeidsområdet er mer ensartet; Imidlertid, når flere luftutsalg er jevnt anordnet eller HEPA -filterluftuttak med diffusorer brukes, kan luftstrømmen i arbeidsområdet også gjøres mer ensartet; Men når systemet ikke kjører kontinuerlig, er diffusoren utsatt for støvakkumulering.

Ovennevnte diskusjon er alt i en ideell tilstand og anbefales av relevante nasjonale spesifikasjoner, standarder eller designhåndbøker. I faktiske prosjekter er ikke luftstrømorganisasjonen godt designet på grunn av objektive forhold eller subjektive årsaker til designeren. Vanlige inkluderer: Vertikal ensrettet strøm vedtar returluft fra den nedre delen av de tilstøtende to veggene, lokal klasse 100 vedtar øvre levering og øvre retur (det vil si at ingen hengende gardin er tilsatt under det lokale luftutløpet), og turbulente rene rom adopterer adopterer HEPA-filterluftuttaket topplevering og øvre retur eller ensiden nedre retur (større avstand mellom veggene), etc. Disse luftstrømorganisasjonsmetodene er blitt målt, og det meste av deres renslighet oppfyller ikke designen krav. På grunn av gjeldende spesifikasjoner for tom eller statisk aksept, når noen av disse rene rommene knapt det utformede renslighetsnivået under tomme eller statiske forhold, men innblandingsevnen mot forurensning er veldig lav, og når det rene rommet kommer inn i arbeidstilstanden, er den oppfyller ikke kravene.

Riktig luftstrømorganisasjon bør settes med gardiner som henger ned til høyden av arbeidsområdet i lokalt område, og klasse 100 000 skal ikke ta i bruk øvre levering og øvre retur. I tillegg produserer de fleste fabrikker for tiden luftutsalg med høy effektivitet med diffusorer, og diffusorene deres er bare dekorative åpningsplater og spiller ikke rollen som diffuserer luftstrømmen. Designere og brukere bør være spesielt oppmerksom på dette.

3. Luftforsyningsvolum eller lufthastighet

Tilstrekkelig ventilasjonsvolum er å fortynne og fjerne innendørs forurenset luft. I henhold til forskjellige krav til renslighet, når netthøyden på det rene rommet er høy, bør ventilasjonsfrekvensen økes på riktig måte. Blant dem vurderes ventilasjonsvolumet til det rene rommet på 1 million nivåer i henhold til rensingssystemet med høy effektivitet, og resten blir vurdert i henhold til rensingssystemet med høy effektivitet; Når HEPA-filtrene i klassen 100.000 rent rom er konsentrert i maskinrommet eller underhepa-filtrene brukes på slutten av systemet, kan ventilasjonsfrekvensen økes på riktig måte med 10-20%.

For de anbefalte verdiene ovenfor, mener forfatteren at: Vindhastigheten gjennom romdelen av det ensrettede strømmen er rent rom, og det turbulente rene rommet har en anbefalt verdi med en tilstrekkelig sikkerhetsfaktor. Vertikal ensrettet strømning ≥ 0,25 m/s, horisontal ensrettet strømning ≥ 0,35m/s. Selv om kravene til renslighet kan oppfylles når de testes under tomme eller statiske forhold, er antiforurensningsevnen dårlig. Når rommet kommer inn i arbeidstilstanden, kan det hende at rensligheten ikke oppfyller kravene. Denne typen eksempel er ikke en isolert sak. Samtidig er det ingen fans egnet for rensingssystemer i mitt lands ventilatorserie. Generelt lager designere ofte ikke nøyaktige beregninger av systemets luftmotstand, eller merker ikke om den valgte viften er på et gunstigere arbeidspunkt på den karakteristiske kurven, noe Etter at systemet er satt i drift. Den amerikanske føderale standarden (FS209a ~ b) bestemte at luftstrømshastigheten til et ensrettet rent rom gjennom tverrsnittet av rent rom vanligvis opprettholdes ved 90ft/min (0,45 m/s), og hastigheten ikke-ensartet er innenfor ± 20% under betingelse av ingen innblanding i hele rommet. Enhver betydelig reduksjon i luftstrømshastigheten vil øke muligheten for selvrensende tid og forurensning mellom arbeidsposisjoner (etter kunngjøringen av FS209C i oktober 1987 ble det ikke gjort noen forskrifter for alle parameterindikatorer enn støvkonsentrasjon).

Av denne grunn mener forfatteren at det er aktuelt å øke den nåværende innenlandske designverdien på ensrettet strømningshastighet på riktig måte. Enheten vår har gjort dette i faktiske prosjekter, og effekten er relativt god. Turbulent rent rom har en anbefalt verdi med en relativt tilstrekkelig sikkerhetsfaktor, men mange designere er fremdeles ikke sikret. Når de lager spesifikke design, øker de ventilasjonsvolumet av klasse 100.000 rent rom til 20-25 ganger/t, klasse 10.000 rent rom til 30-40 ganger/t, og klasse 1000 rent rom til 60-70 ganger/t. Dette øker ikke bare utstyrskapasiteten og den første investeringen, men øker også fremtidige vedlikeholds- og styringskostnader. Det er faktisk ikke nødvendig å gjøre det. Når jeg sammenstiller landets tekniske tiltak for luftrensing, ble mer enn klasse 100 rent rom i Kina undersøkt og målt. Mange rene rom ble testet under dynamiske forhold. Resultatene viste at ventilasjonsvolum av klasse 100.000 rene rom ≥10 ganger/t, klasse 10.000 rene rom ≥20 ganger/t, og klasse 1000 rene rom ≥50 ganger/t kan oppfylle kravene. Den amerikanske føderale standarden (FS2O9A ~ b) Stipulerer: Ikke-unidireksjonelle rene rom (klasse 100.000, klasse 10.000), romhøyde 8 ~ 12ft (2,44 ~ 3,66m), anser vanligvis hele rommet som skal ventileres minst en gang hvert tredje minutt (dvs. 20 ganger/h). Derfor har designspesifikasjonen tatt hensyn til en stor overskuddskoeffisient, og designeren kan trygt velge i henhold til den anbefalte verdien av ventilasjonsvolum.

4. Statisk trykkforskjell

Å opprettholde et visst positivt trykk i rent rom er en av de essensielle forholdene for å sikre at det rene rommet ikke er eller mindre forurenset for å opprettholde det designet renslighetsnivået. Selv for rene rom med negativt trykk, må det ha tilstøtende rom eller suiter med et renslighetsnivå som ikke er lavere enn nivået for å opprettholde et visst positivt trykk, slik at rensligheten til det rene rommet for negativt trykk kan opprettholdes.

Den positive trykkverdien til det rene rommet refererer til verdien når det innendørs statiske trykket er større enn det utendørs statiske trykket når alle dører og vinduer er lukket. Det oppnås ved metoden at luftforsyningsvolumet til rensingssystemet er større enn returluftsvolumet og eksosluftsvolumet. For å sikre den positive trykkverdien til det rene rommet, er forsynings-, retur- og eksosviftene fortrinnsvis sammenlåst. Når systemet er slått på, startes forsyningsviften først, og deretter startes retur- og eksosviftene; Når systemet er slått av, blir eksosviften slått av først, og deretter blir retur- og forsyningsviftene slått av for å forhindre at det rene rommet blir forurenset når systemet er slått av og på.

Luftvolumet som kreves for å opprettholde det positive trykket i det rene rommet bestemmes hovedsakelig av lufttettheten i vedlikeholdsstrukturen. I de første dagene av Clean Room Construction i mitt land, på grunn av den dårlige lufttettheten i innkapslingsstrukturen, tok det 2 til 6 ganger/t luftforsyning for å opprettholde et positivt trykk på ≥5pa; For tiden har lufttettheten i vedlikeholdsstrukturen blitt kraftig forbedret, og bare 1 til 2 ganger/t luftforsyning er nødvendig for å opprettholde det samme positive trykket; og bare 2 til 3 ganger/t luftforsyning er nødvendig for å opprettholde ≥10pa.

Mitt lands designspesifikasjoner [6] bestemmer at den statiske trykkforskjellen mellom rene rom i forskjellige karakterer og mellom rene områder og ikke-rensede områder skal ikke være mindre enn 0,5 mm H2O (~ 5Pa), og den statiske trykkforskjellen mellom det rene området og friluftslivet skal ikke være mindre enn 1,0 mm H2O (~ 10pa). Forfatteren mener at denne verdien ser ut til å være for lav av tre grunner:

(1) Positivt trykk refererer til evnen til et rent rom til å undertrykke innendørs luftforurensning gjennom hullene mellom dører og vinduer, eller til å minimere forurensningene som trenger inn i rommet når dørene og vinduene åpnes i kort tid. Størrelsen på det positive trykket indikerer styrken til forurensningsundertrykkelsesevnen. Of course, the larger the positive pressure, the better (which will be discussed later).

(2) Luftvolumet som kreves for positivt trykk er begrenset. Luftvolumet som kreves for 5Pa positivt trykk og 10Pa positivt trykk er bare omtrent 1 tid/t annerledes. Hvorfor ikke gjøre det? Det er klart det er bedre å ta den nedre grensen for positivt trykk som 10Pa.

(3) Den amerikanske føderale standarden (FS209A ~ b) bestemmer at når alle innganger og avkjørsler er stengt, er den minste positive trykkforskjellen mellom det rene rommet og ethvert tilstøtende lavt renslighetsområde 0,05 tommer vannsøyle (12,5pa). Denne verdien er vedtatt av mange land. Men den positive trykkverdien til det rene rommet er ikke jo høyere jo bedre. I henhold til de faktiske ingeniørprøvene av enheten vår i mer enn 30 år, når den positive trykkverdien er ≥ 30pa, er det vanskelig å åpne døren. Hvis du lukker døren uforsiktig, vil det lage et smell! Det vil skremme folk. Når den positive trykkverdien er ≥ 50 ~ 70pa, vil hullene mellom dører og vinduer gjøre en fløyte, og de svake eller de med noen upassende symptomer vil føles ukomfortable. Imidlertid spesifiserer de relevante spesifikasjonene eller standardene for mange land hjemme og i utlandet ikke den øvre grensen for positivt trykk. Som et resultat søker mange enheter bare å oppfylle kravene til den nedre grensen, uavhengig av hvor mye den øvre grensen er. I det faktiske rene rommet som forfatteren har opplevd, er den positive trykkverdien så høy som 100Pa eller mer, noe som resulterer i veldig dårlige effekter. Å justere det positive trykket er faktisk ikke en vanskelig ting. Det er fullt mulig å kontrollere det innen et visst område. Det var et dokument som introduserte at et bestemt land i Øst-Europa bestemmer den positive trykkverdien som 1-3mm H20 (ca. 10 ~ 30pa). Forfatteren mener at dette området er mer passende.