年空气洁净技术培训

3.6空气洁净技术属第三章“空气调节”的内容第450页~465页2014年6月13.6空气洁净技术1关于空气洁净技术的基本概念参照国标GB50072-2013《洁净厂房设计规范》的相关定义1.洁净室cleanroom（规范2.0.1）空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制（补充参考内容）2关于空气洁净技术的基本概念参照国标GB50072-202.洁净区cleanzone（规范2.0.2）空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以是开放式或封闭式上述定义的要点1）洁净室以空气中悬浮粒子浓度为主要控制对象，明确了空气洁净技术的基本特征，也是洁净室级别划分的主要依据32.洁净区cleanzone（规范2.0.2）2）指明了空气洁净技术所依据的基本原理，即：防止粒子从外部进入室内；防止室内产生粒子；及时排除已进入室内的或从室内产生的粒子3）明确了根据不同的应用要求及控制级别对其它有关参数的控制要求上述定义与ISO14644-1国际标准的定义是一致的42）指明了空气洁净技术所依据的基本原理，即：防止粒子从外部进3.洁净室的分类1）按服务对象分

工业洁净室ICR——微电子、平板显示器、精密加工制造等

生物洁净室BCR——医疗、制药、生物、食品、日用化工等2）按室内气流形式分3）按洁净室建造方式分4）按净化空调系统形式分53.洁净室的分类54.主要控制对象ICR——悬浮粒子（少数要求AMC）BCR——微生物AirborneMolecularContaminants微生物依附于悬浮粒子之上，故基本控制原理与ICR一致GMP（2010）无菌药品洁净区洁净度级别洁净度级别悬浮粒子最大允许数/m3静态动态≥0.5μm≥5μm≥0.5μm≥5μmA级352020352020

B级3520293520002900C级3520002900352000029000D级352000029000不作规定不作规定64.主要控制对象洁净度级别悬浮粒子最大允许数/m3静态动态洁净区微生物监测的动态标准级别浮游菌cfu/m3沉降菌（

90mm）cfu/4小时(2)表面微生物接触碟（

55mm）cfu/碟5指手套cfu/手套A级

1

1

1

1B级10555C级1005025－D级20010050－7洁净区微生物监测的动态标准级别浮游菌沉降菌（90mm）表5.洁净度cleanliness（规范2.0.12）以单位体积空气中大于或等于某粒径粒子的数量来区分的洁净程度。通常表为大于等于某粒径的粒子允许颗粒数以前习惯采用英制单位——颗/立方英尺（pc/ft3），自国际标准颁布后，应采用国际单位制——颗/立方米（pc/m3）85.洁净度cleanliness（规范2.0.12）86.单向流unidirectionalairflow（规范2.0.14）通过洁净室（区）整个断面的风速稳定、大致平行的受控气流。以前曾习惯地称为“层流”，但由于它实际上并不是流体力学中所规定的“层流”，所以现在定义为“单向流”。根据工程中的应用方式可以包括“垂直单向流”和“水平单向流”96.单向流unidirectionalairflow9垂直单向流非单向流10垂直单向流非单向流107.非单向流non-unidirectionalairflow（规范2.0.17）送入洁净室（区）的送风以诱导方式与室（区）内空气混合的气流分布类型。（2001版：凡不符合单向流定义的其他气流流型）在实际工程中还可以将单向流和非单向流气流流型组合应用，称为“混合流”117.非单向流non-unidirectionalair各种非单向流形式12各种非单向流形式128.粒径particlesize（规范2.0.6）给定的粒径测定仪所显示的、与被测粒子的响应量相当的球形体直径。实际粒子大多不是标准的球形，同一种粒子用不同的测定仪器和测定方法测得的粒径是不一样的138.粒径particlesize（规范2.0.69.洁净工作区cleanworkingarea（规范2.0.19）除工艺特殊要求外，指洁净室内离地面高度0.8~1.5m的区域。10.高效空气过滤器HEPA（highefficiencyparticulateairfilter）超高效空气过滤器ULPA（ultralowpenetrationairfilter）国标GB50073-2013《洁净厂房设计规范》与GB/T13554-2008的定义不同149.洁净工作区cleanworkingarea1411.净化空调与普通空调的主要区别1）压力梯度2）多级过滤3）气流组织4）换气次数（送风量）5）负荷特性1511.净化空调与普通空调的主要区别153.6.1空气洁净等级1.空气洁净度标准GB50073-2013《洁净厂房设计规范》规定了洁净度等级划分方法，等效采用了国际标准ISO14644-1163.6.1空气洁净等级1.空气洁净度标准16国际标准ISO14644—1

以空气中粒径≥0.1μm的粒子允许数量为分级标准

等级的名称为每m3

空气中最大允许粒子数以10为底的指数

国标将上表中的数字四舍五入为3位有效数字17国际标准ISO14644—1以空气中粒径≥0.1μm的粒子对于表中未列出的粒径范围的计算

（3.6-1）式中

Cn

——大于或等于要求粒径的最大浓度值，四舍五入后有效数字不超过3位，pc/m3；N——洁净度等级，数字从1~9，最小递增量为0.1；

D——要求的粒径，μm。注意：所带计算器的功能18对于表中未列出的粒径范围的计算注意：所带计算器的功能18附：美国联邦标准FS209系列

从1963年开始到1992年最终版FS209EFS209E之前只采用英制单位，209E增加了国际单位制

2001年11月29日FS209E已宣布取消19附：美国联邦标准FS209系列19FS—209E浮游粒子洁净等级20FS—209E浮游粒子洁净等级20以空气中粒径≥0.5μm的粒子允许数量为分级标准当采用国际单位时，等级的名称为每m3空气中最大允许粒子数的常用对数值（以10为底）。例如：每m3空气中大于等于0.5μm粒径的最大允许粒子数为3530颗，而3530的常用对数值为3.55，所以命名为M3.5级若采用英制单位，等级的名称为每ft3空气中最大允许粒子数值。例如：上述M3.5级对应为每ft3空气中大于等于0.5μm粒径的最大允许粒子数为100颗，所以命名为100级。工程中常用的10、100、1000、十万等级别的称呼均为英制单位两种标准的大致换算关系：100级≈5级21以空气中粒径≥0.5μm的粒子允许数量为分级标准212.空气洁净度等级的表示方法“按照国家标准”（1）等级级别N

（2）所考虑的粒径D（3）分级时占用状态例如：N4级/0.2μm（2370Pc/m3）/动态（实际上国家标准3章并未明确规定要同时表示“粒径”和“状态”）222.空气洁净度等级的表示方法223.室内环境状态空态as-built（规范2.0.25）

设施已经建成，其服务动力公用设施区接通并运行，但无生产设备、材料及人员的状态。静态at-rest（规范2.0.26）设施已经建成，生产设备已经安装好，并按供需双方商定的状态运行，但无生产人员的状态。动态operational（规范2.0.27）设施以规定的方式运行，有规定的人员在场，并在商定的状况下进行工作。国标规定：空气洁净度等级所处状态应与业主协商确定（规范3.0.2）233.室内环境状态233.6.2空气过滤器1.空气过滤器标准、分类（1）中国标准1）GB/T14295-2008《空气过滤器》2）GB/T13554-2008《高效空气过滤器》关注其分类级别、效率、初阻力、效率测试方法（2）美国标准（3）欧洲标准243.6.2空气过滤器1.空气过滤器标准、分类24附：两个标准定义不同GB50073-2013《洁净厂房设计规范》HEPA——在额定风量下，对于粒径大于或等于0.3

μm粒子的捕集效率在99.9%以上的空气过滤器。ULPA——在额定风量下，对于粒径0.1~0.2

μm粒子的捕集效率在99.999%以上的空气过滤器（目前已经有阻力小于100Pa的HEPA和ULPA）25附：两个标准定义不同25GB/T13554-2008《高效空气过滤器》HEPA——用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰法检测，过滤效率不低于99.9%的空气过滤器ULPA——用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰法检测，过滤效率不低于99.999%的空气过滤器26GB/T13554-2008《高效空气过滤器》26各国分类法的对照27各国分类法的对照272.空气过滤器防火等级（1）中国标准耐火等级分为1、2、3三个等级对滤料、框架、分隔板的耐火要求不同（2）美国标准六类282.空气过滤器防火等级28各种过滤器的形式29各种过滤器的形式29有隔板与无隔板过滤芯30有隔板与无隔板过滤芯303.空气过滤器性能（1）额定风量（2）效率E、穿透率P计重和计数效率串联效率，注意：应当是对于同样粒径范围的分级效率才适用（3）阻力初阻力、终阻力（4）容尘量313.空气过滤器性能314.空气过滤器组合方式效率低的在前级一般要求有前级保护对洁净室洁净度起关键作用的是末级324.空气过滤器组合方式325.空气过滤器的安装位置为避免已过滤空气由于系统渗漏而重新污染，故与普通空调系统有不同要求注意对不同级别过滤器的“宜”和“必须”粗效中效粗效中效高效洁净室普通空调系统净化空调系统6.订货时须明确事项335.空气过滤器的安装位置粗效中效粗效中效高效洁净室普通3.6.3气流流型和送、回风量1.大气含尘浓度（1）大气含尘浓度表示方法

计数、计重、沉降浓度（2）大气含尘浓度计算值M可按照表3.6-11选用——案例计算室外新风含尘浓度343.6.3气流流型和送、回风量1.大气含尘浓度342.室内发尘（1）室内发尘源人员、装饰、设备人员为室内主要尘源（2）室内单位容积发尘量1）人员发尘量参考数值，分四类2）室内单位容积发尘量G（pc/min.m3）计算公式（3.6-7）、表3.6-12

352.室内发尘353.非单向流计算方法（1）均匀分布计算方法假设前提以室内粒子数量守恒推导出稳态公式，简化为（3.6-8）式中n——均匀分布计算的洁净室换气次数，次/h；

G——室内单位容积发尘量，pc/(m3.min)；

N——室内洁净度级别允许含尘浓度，pc/m3；Ns——送风含尘浓度，pc/m3；a——安全系数，见表3.6-13。363.非单向流计算方法（3.6-8）式中n——均（2）不均匀分布计算方法假设前提影响因素气流组织、送风口数量和形式、换气次数计算公式（3.6-10）（3.6-9）式中nv——按不均匀分布计算的洁净室换气次数，次/h；

Ψ——不均匀系数，见表3.6-14（顶送下回）。37（2）不均匀分布计算方法（3.6-10）（3.6-9）式中补充：送风含尘浓度计算（近似式）

Ns=M(1-s)(1-ηzx)+N

s(1-ηzh)式中

M、N——新风、回风含尘浓度，pc/m3；s——回风比；(1-ηzx、h)——新、回风所经过的所有过滤器总穿透率。——案例计算要用到NsNM与新风粒子浓度相比，回风粒子浓度可以忽略，故可采用近似式。具体看题目条件。38补充：送风含尘浓度计算（近似式）NsNM与新风粒子浓度相比，4.单向流洁净室计算单向流洁净室适用条件送风量计算

按断面面积乘已断面风速计算GB50073-2013《洁净厂房设计规范》空气洁净度等级气流流型平均风速（m/s）换气次数（h-1）1~3单向流0.3~0.5-4、5单向流0.2~0.4-6非单向流-50~607非单向流-15~258、9非单向流-10~15394.单向流洁净室计算空气洁净度等级气流流型平均风速换气次数5.非单向流洁净室计算按照前面均匀或不均匀计算方法（例题）6.辐流流洁净室（也称斜流、矢流）405.非单向流洁净室计算40

设计工业区6级洁净室，控制粒径0.5μm，2组过滤器组的总效率分别为η1z=99.99%、η2z=99.999%，单位容积发尘量G=2×104pc/min.m3，新风比（1-S）=0.3，求不同ηz下的换气次数nv。解：6级为非单向流，按不均匀分布计算（nv）查表3.6-11工业区M

=30×107pc/m3求不同过滤器组的送风含尘浓度：

Ns=M（1-S）（1-ηz）

N1s=0.3×30×107×（1-0.9999）=9000pc/m3N2s=0.3×30×107×（1-0.99999）=900pc/m3

6级洁净室的N=35200pc/m3（表3.6-1）

关于洁净室计算例题41设计工业区6级洁净室，控制粒径0.5μm，2组过滤器组用均匀分布计算式3.6-9分别求换气次数：n1=60×2×104/(35200-9000)=45.8次/hn2=60×2×104/(35200-900)=35次/h查表3.6-14得不同换气次数下的不均匀系数Ψ（非整数时用插入法求）Ψ1=1.13Ψ2=1.18用式3.6-10分别求换气次数nv：nv1=1.13×45.8=51.8次/hnv2=1.18×35=41.3次/h分析：不同过滤效率与换气次数的关系42用均匀分布计算式3.6-9分别求换气次数：427.洁净室的送风量、回风量（1）送风量应取下列三项中的最大值洁净度等级要求的送风量（换气次数）按室内热湿负荷计算的送风量必要的新风量（新风量取值）

（2）回风量回风量=送风量–（排风量±渗透风量）

正压洁净室取“+”，负压洁净室取“-”用风量平衡概念分析（工程中近似用体积流量）437.洁净室的送风量、回风量433.6.4室压控制1.正压洁净室、负压洁净室应用2.压差值（规范6.2.2）不同等级的洁净室之间不宜小于5Pa，洁净区与非洁净区之间不应小于5Pa，洁净区与室外的压差，不应小于10Pa（新版GMP要求不同级别之间为不小于10Pa）这是最小压差值的要求，实际应用有高于此值的，但过高也不好风速较大时的修正（3.6-11）、表3.6-16443.6.4室压控制1.正压洁净室、负压洁净室443.渗透风量计算计算法

Q=a×Σ（q×l）（3.6-12）式中Q——渗透风量，m3/h；

a——安全系数，取1.1~1.2；

q——一定压差下单位缝隙长度渗透风量，m3/h.m；

l——缝隙长度，m。

难点：q值的确定换气次数法

参考数值实际上要靠系统调试来实现要求压差453.渗透风量计算45洁净室正压值与对应的正压换气次数参考值

46洁净室正压值与对应的正压换气次数参考值464.压差控制基本原理送风量=回风量+排风量±渗透风量对于正压洁净室送风量

＞

回风量+排风量差额部分即渗透风量（自室内向室外）对于负压洁净室送风量

＜

回风量+排风量差额部分即渗透风量（自室外向室内）474.压差控制47（1）维持洁净室正压的措施

从理论上讲，第四种措施最为理想，可随运行工况的变化自动调节而维持室内压力。但相应造价较高，要求与自控系统配合，系统调试较难独立新风系统解耦正压要求和负荷，在非生产期间可以作正压值班系统定风量阀的应用使正压控制简化48（1）维持洁净室正压的措施 从理论上讲，第四种措施最为理用独立新风系统与排风系统联合实现压力控制送入循环空调箱的新风管道上设双位定风量阀（运行与值班新风量不同）49用独立