洁净室设计培训教程

图4 矢流气流流型
• 矢流洁净室的气流是以放射型的流线流出， 流线之间没有竖向交叉，可用相对少量的 送风获得较高级别的洁净度。多用在医药、 医疗和电子等行业的小洁净室中。在某些 特殊的实验室中也得到广泛的应用。
五、各种气流流型洁净室的风量、冷量、初投资 和运行费的比较（仅供参考） 不同洁净级别洁净厂房的送风量、冷量投资耗电的指标
洁净室设计培训教程
张利群
二OO九年三月
洁净室设计 • • • • • • • １. 洁净室基础知识 1.1 洁净室的定义 1.2 洁净室的四大技术要素 1.3 洁净室的分类 1.3.1 按洁净室气流流型洁净室的分类 1.3.2 按洁净室主要的控制对象洁净室的分类 1.4 洁净室洁净度的等净室建筑材料的防火
• 1、洁净室内部的装修材料应尽量避免采用 在燃烧时产生大量浓烟和有毒气体的高分 子合成材料。根据“洁净厂房设计规范” 规定：洁净室的顶棚和壁板（包括夹心材 料）应为不燃烧体，且不得采用有机复合 材料。顶棚的耐火极限不应低于0.4 h，疏 散走道的耐火极限不应低于1.0 h。 • 2、特别要重视参观走廊的隔墙（包括大面 积玻璃窗）的耐火极限问题。 • 3、技术竖井的井壁的耐火极限也不应低于 1.0 h。
三、混合流洁净室
图3 混合流气流流型
• 混合流气流是将垂直单向流和非单向流两 种气流组合在一个洁净室中构成的气流流 型。这类洁净室被称作混合流洁净室。混 合流洁净室的特点是将垂直单向流面积压 缩到最小，用大面积非单向流替代大面积 单向流以利节省初投资和运行费。
四、矢流（对角流）洁净室
• ▲ 用圆弧型高效过滤器风口送风，对面侧 下部回风口回风的气流流型被称为矢流。
检测
1.4 洁净室洁净度等级标准 ISO 14644-1
• 一、ISO-14644是国际标准，现在美国、欧 洲、日本、俄罗斯和我国都采用此标准， 美国原来应用的是美国联邦标准FS209A、 B、C、D、E，现在也不用了。原来我们熟 悉的100级、1000级、10000级和100000 级都是源自美国联邦标准FS 209B，现在它 们分别被国际标准ISO-14644标准中的5级、 6级、7级和8级所替代。
二、国标洁净等级标准ISO- 14644与各国洁 净度等级标准的比较如下
国际标准ISO-14644与各国标准的比较表
国际标准 ISO-14644 / 1 2 3 4 中国标准 GB 50073 / 1 2 3 4 美国标准 FS 209E / / / M1.5 M2.5 俄国标准 TOCT 50766 P0 P1 P2 P3 P4 日本标准 TIS 9920 / 1 2 3 4 德国标准 / 1 2 3 4
3.2 三个净化工程的典型案例
• 3.2.1 大面积ISO 6级顶送顶回非单向流洁 净室的工程案例 • 3.2.2 深圳清溢精密光电有限公司的ISO 2 级洁净室工程案例 • 3.2.3 北京航天光学遥感特殊高大实验室矢 流洁净室的设计
1. 洁净室的基础知识
• 1.1 洁净室的定义 • 洁净室是空气悬浮粒子浓度受控的房间， 其建造和使用方式可最大限度减少房间进 入的、产生的和滞留的粒子。房间内的温 度、湿度、压力等其他相关参数均按要求 受控（ISO 14644-6）。
• • • • • • 1.3.1 按气流流型洁净室的分类 按气流流型洁净室可划分为： ▲ 单向流洁净室 ▲ 非单向流洁净室 ▲ 混合流洁净室 ▲ 矢流洁净室
• 1、单向流（层流）洁净室，其中又分垂直 单向流洁净室和水平单向流洁净室。
一、单向流洁净室
图1 单向流气流流型
• 2、单向流气流的净化原理是活塞和挤压原 理，把尘埃粒子从一端向另一端挤压出去， 用洁净气流置换污染气流。包括有垂直单 向流和水平单向流两种气流流型。 • 垂直单向流是洁净的气流以一定的速度 （0.25m/s~0.5m/s）从顶部流向地面的气 流流型。这种气流能创造100级、10级、1 级或更高洁净度级别。但其初投资很高、 运行费很高，工程中尽量将其面积压缩到 最小，应用到关键的必须用的部位。 • 水平单向流是洁净的气流以一定的速度 （0.3m/s~0.5m/s）从送风墙流向对面的回 风墙的气流流型。该气流可创造100级的洁 净度级别。其初投资和运行费低于垂直单 向流流型。
24
237 2370 23700 237000 / / /
10
102 1020 10200 102000 / / /
4
35 352 3520 35200 352000 3520000 35200000
/
8 83 832 8320 83200 832000 8320000
/
/ / 29 293 2930 29300 293000
三、工业洁净室与生物洁净室的差别 工业洁净室与生物洁净室的差别表
比较项目 工业洁净室 灰尘、粒子只有一次污染。 生物洁净室
研究对象 （主要）
控制方法 净化措施 控制目标 对生产工艺 的危害
微生物、病菌等活的粒子不断生长繁殖， 会诱发二次污染（代谢物、粪便）。
主要是采取过滤方法。粗、中、 主要是采取：铲除微生物生长的条件，控 高三级过滤，粗、中、高、超高 制微生物的孳生、繁殖和切断微生物的传 四级过滤和化学过滤器等。 播途径。过滤和灭菌等。 控制有害粒径粒子浓度。 关键部位只要一颗灰尘就能造成 产品的极大危害。 控制微生物的产生、繁殖和传播，同时控 制其代谢物。 有害的微生物达到一定的浓度以后才能够 成危害。
1.2 洁净室的四大技术要素
• 洁净室的四大技术要素是 • 一、送风至少经过三级过滤（粗效、中效 和高效），并且高效过滤器应设置在系统 的末端。 • 二、洁净室应有足够的净化和空调的送风 量。 • 三、洁净室应维持必要的压力梯度（正压 梯度或负压梯度）。 • 四、洁净室应有合理的气流组织。
1.3 洁净室的分类
对洁净室建筑 材料的要求
对人和物进入 的控制
所有材料（墙、顶、地等）不产 所有材料应耐水、耐腐且不能提供微生物 尘、不积尘、耐磨擦 孳生繁殖条件。
人进入要换鞋、更衣、吹淋。物 进入要清洗、擦拭。人和物要分 流，洁污要分流。 灰尘粒子可用粒子计数器检测瞬 时粒子浓度并显示和打印。 人进入要换鞋、更衣、淋浴、灭菌；物进 入要擦拭、清洗、灭菌；空气送入要过滤、 灭菌，人物分流，洁污分流。 微生物检测不能测瞬时值，须经48小时培 养才能读出菌落数量。
二、非单向流洁净室 1、非单向流洁净室的气流流型又可分 为顶送下回；顶送下侧回；顶送顶回等气 流流型。
图2 非单向流气流流型
• 2、非单向流气流的净化原理是稀释原理。 一般型式为高效过滤器送风口顶部送风； 回风的型式有下部回风、侧下部回风和顶 部回风等。用不同送风换气次数，可实现 不同的洁净度级别，其初投资和运行费用 对于不同的洁净度级别也不相同。
5
6 7 8 9
5
6 7 8 9
M3.5
M4.5 M5.5 M6.5 /
P5
P6 P7 P8 P9
5
6 7 8 /
5
6 7 8 9
注：美国联邦标准FS 209E已经停止使用
2 洁净室的消防、节能和环保
• • • • 2.1 洁净室的消防 2.1.1 洁净室的建筑消防 一、洁净室建筑不利于防火的因素 1、空间密闭、围护结构气密性好，一旦火灾温度 会迅速上升，大量烟气不易排出，令人窒息又不 利于疏散和扑救。 • 2、洁净室建筑内各种关卡多，对外出口少，疏散 通道不畅，延长了疏散距离和时间。 • 3、洁净室建筑装修有一些高分子的合成材料会产 生浓烟和毒气。工艺生产中往往会使用大量的易 燃易爆的化学物质也是洁净室潜在的火灾威胁。 • 因此洁净室的防火和人员疏散非常重要。
二、生物洁净室
• 1、生物洁净室主要控制对象是有生命的、活的微 生物粒子，如病菌、病毒等对人类、动物、环境 有害的活的粒子。 • 2、生物洁净室广泛地应用在医疗（洁净手术室、 洁净病房）、生物制药、实验动物饲养、生物安 全实验室、食品、化妆品以及卫生防疫检疫的事 业中。生物洁净室的发展速度非常快，而且得到 了国家和地方政府的认同和重视。
气流流 型 洁净级别 （级） 垂 直 水 平 10 100 100
送风量 （m/s）( 次/h）
>0.25m/s >0.3m/s 50~60次 /h 25~30次 /h 15~20次 /h
耗冷指标 （W/m2）
投资指标 （元/ m2） 10000~13000 5000~6000 2800~3000 2000~2200 1400~1600
• 注：① 每点应至少采样3次。 • ② 本标准不适用于表征悬浮粒子的物理、 化学、放射及生命性。 • ③ 根据工艺要求可确定1~2粒径。 • ④ 根据要求粒径D的粒子最大允许浓度由 下式确定（粒径0.1μm~5μm） • C 10 N (0.1/D) 2.08 n • （个/m3） • 式中N为洁净度等级在1~9级中间可以0.1为 最小单位递增量插入。
ISO-14644的洁净度等级标准列如下
洁净室及洁净空气中悬浮粒子的洁净度等级 ISO-14644
空气洁净 度等 级 （N） 1 ≥表中粒径的最大浓度限值（个/m3） 0.1μm 10 0.2μm 2 0.3μm / 0.5μm / 1μm / 5μm /
2
3 4 5 6 7 8 9
100
1000 10000 100000 1000000 / / /
二、洁净室建筑耐火等级
• 1、甲乙类洁净室建筑的耐火等级应为一级 或二级，宜为单层建筑，其最大占地面积 不易超过3000 m2。 • 2、丙、丁、戊类洁净室建筑的耐火等级可 为一级或二级，可为单层或多层，除丙类 建筑占地面积不应超过8000 m2（单层、二 级）；6000 m2（多层、二级）；4000 m2 （多层、三级）外，丁类和戊类占地面积 不限
• • • • • •
2. 洁净室的消防、节能和环保 2.1 洁净室的消防 2.1.1 洁净室的建筑消防 2.1.2 洁净室的水消防 2.1.3 洁净室的电气消防 2.1.4 洁净室的防排烟