第五章 洁净环境的品质 所谓环境，是人或某种对象物所处的空间。就环境而言，可以是室外环境，也可以是室内环境，或是某一局部空间环境。后两者也可称为微环境。空气洁净技术就是研究微环境的污染控制技术，就是建立洁净环境的技术。 洁净环境的主要品质是空气洁净度，即对空气的微粒浓度的要求，但是由于在洁净环境中所进行的工作往往具有特殊性，所以对洁净环境的品质也往往还有其它的要求。如下表所示。 洁净环境品质所要求的方面 表 5—1 有关热的方面 空气温度、湿度、表面热辐射  有关空气方面 气流速度、压力、微粒（包括非生物微粒和生物微粒）有害气体、负氧离子、臭味  有关光的方面 照度、眩光、色彩  有关声的方面 噪声  有关电的方面 静电量   一、空气洁净度与洁净标准 空气洁净度是指洁净环境中空气含尘量多少的程度。空气含尘浓度高则洁净度低，空气含尘浓度低则洁净度高。 空气洁净度的高低用空气洁净度级别来区分。而这种级别又是用操作时间内空气的计数含尘浓度来表示的。也就是把从某一个低的含尘浓度起到不超过另一个高的含尘浓度止，这一个含尘浓度范围定为某一个空气洁净度级别。 我国《洁净厂房设计规范》（GBJ73—84）中对空气洁净度提出了四级划分，见表5—2。 空气洁净度级别划分 表5—2 等 级 每立方米（每升）空气中≥0.5μm尘粒数 每立方米（每升）空气中≥5μm尘粒数  100级 ≤35×100（3.5）   1000级 ≤35×1000（35） ≤250（0.25）  10000级 ≤35×10000（350） ≤2500（2.5）  100000级 ≤35×100000（3500） ≤25000（25）   美国联邦标准FS209E的洁净度等级划分见表5—3。 美国联邦标准FS209E的洁净度等级划分 表5—3 级别名称 粒径（μm）   0.1 0.2 0.3 0.5 5   单 位 体 积 粒 子 数  SI 英制 (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3)  M1 M1.5 M2 M2.5 M3 M3.5 M4 M4.5 M5 M5.5 M6 M6.5 M7  1 10 100 1000 10000 100000 100000 350 9.91 1240 35.0 3500 99.1 12400 350 35000 991 — —— —— —— —— —— —— —— — 75.7 2.14 265 7.5 757 21.4 2650 75.0 7570 214 26500 750 75700 2140 — —— —— —— —— —— — 30.9 0.875 106 3.0 309 8.75 1060 30.0 3090 87.5 10600 300 30900 875 — —— —— —— —— —— — 10 0.283 35.3 1.0 100 2.83 353 10.0 1000 28.3 3530 100 10000 283 35300 1000 100000 2830 353000 10000 1000000 28300 3530000 100000 10000000 283000 — —— —— —— — — —— —— — 247 7.0 618 17.5 2470 70.0 6180 175 24700 700 61800 1750  二、气流速度 在洁净室内，一方面是送入洁净空气对室内污染空气进行稀释，另一方面是加速排出室内浓度高的污染空气，所以洁净室内空气的流速既要有一定的速度，才能防止其他因素（如热流）的扰乱，但又不能太大，流速太大将使室内积尘飞扬，造成新的污染。 气流速度有以速度限制的，也有以换气次数限制的： 乱流洁净室：吹过水平面的气流速度＜0.2 m/s 层流洁净室：垂直平行流洁净室≥0.25m/s 水平平行流洁净室≥0.35m/s 当按洁净级别划分时，换气次数为： 100级 ≥360次/h 1000级 ≥50次/h 10000级 ≥25次/h 100000级 ≥15次/h 三、压力 对于大部分洁净室，为了防止外界污染侵入，需保持室内压力（静压）高于外部的压力 （静压），压力差的维持一般应符合以下原则： 1.洁净空间的压力要高于非洁净空间的压力。 2.洁净度级别高的空间的压力要高于相邻的洁净度级别低的空间的压力。 3.相通洁净室之间的门要开向洁净度级别高的房间。 《洁净厂房设计规范》规定： 不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的静压差，应不小于4.9Pa。 洁净区与室外的静压差，应不小于9.8 Pa。 洁净室维持不同的正压值所需的正压风量，宜按下式计算： Q=a·Σ(q l) m3/h a——根据维护结构的气密性确定的安全系数，一般取a=1.1~1.2 q——洁净室为某一正压值时，其维护结构单位长度缝隙的漏风量，m3/h·m。 l——维护结构的缝隙长度，m。 维护结构单位长度缝隙的漏风量q（m3/h?m） 表5—4 压差（Pa） 门窗形式   非密闭门 密闭门 单层固定密闭木窗 单层固定密闭钢窗 单层开启式密闭钢窗 传递窗 壁板   漏风量（m3/h·m）  4.9 17 4 1.0 0.7 3.5 2.0 0.3  9.8 24 6 1.5 1.0 4.5 3.0 0.6  14.7 30 8 2.0 1.3 6.0 4.0 0.8  19.6 36 9 2.5 1.5 7.0 5.0 1.0  24.5 40 10 2.8 1.7 8.0 5.5 1.2  29.4 44 11 3.0 1.9 8.5 6.0 1.4  34.3 48 12 3.5 2.1 9.0 7.0 1.5  39.2 52 13 3.8 2.3 10.0 7.5 1.7  44.1 55 15 4.0 2.5 10.5 8.0 1.9  49.0 60 16 4.4 2.6 11.5 9.0 2.0  对于生物学洁净室，为了防止危险的微生物从操作或研究对象散发到控制空间以外而造成污染，需保持内部的压力低于外部的压力。一般根据生物学危险级别来确定负压的程度。 四、温、湿度 洁净空间的温、湿度主要是根据工艺要求来确定的。在满足工艺要求的条件下，应考虑人的舒适感。 温度对生产工艺的影响，主要是从产品精度和合格率来考虑的。另一方面也从污染角度考虑。因为温度升高后，会引起人出汗，汗水会对产品产生污染。 湿度过高产生的问题也很多，如相对湿度超过55%以后，冷却水管壁面上会结露。如果发生在精密装置或电路中，就会引起各种事故。相对湿度在50%时易生锈。 此外，湿度太高会使物体表面的灰尘难以清除。但是相对湿度低于30%时，又由于静电 力的作用使粒子也容易吸附于物体表面，在半导体生产车间，静电会使半导体器件发生击穿。所以，在洁净室内应对温、湿度加以控制。 人体舒适感一般与下列因素有关：空气温湿度，吹过人体的空气速度、所在空间内各种表面温度、人的活动强度、生活习惯、衣着情况、年龄、性别等。 上述几种不同因素组合，可以给人以相同的冷热感觉即舒适感。相同的舒适感用等效温度来表示。 所谓等效温度，是对应于相对湿度φ=50%，空气流速v=0.15m/s时的空气温度，此时的空气温度有许多个。这许多个温度的集合叫等效温度。 具有相同等效温度的状态点所对应的干球温度和相对湿度是不同的，但是给人的冷热感觉和等效温度时是一样的。在洁净室中由于工作人员都穿工作服工作，而洁净工作服一般情况下和普通衣服有所不同，所以在洁净室中感到较舒适的温湿度比一般环境温湿度要低，在《洁净厂房设计规范》中规定：生产工艺无温、湿度要求时，洁净室温度为20~26℃，湿度为70%。 五、空气新鲜度 前已叙述，空气洁净度是指空气含有的灰尘微粒浓度的高低而言。并且和具体的级别相联系。实际上这样的洁净只是物理学上的意义，是广义上的洁净度。而从化学和生理学角度看，应用保证洁净空间内氧气的数量和质量以及负氧离子量。 1.有害气体 在洁净室中除了含有CO2外，还有因生产工艺的不同含有其他各种有害气体，因此必须使这些有害气体含量控制在一定范围内。 2.臭味 空气中的气味主要是针对臭味而言的，没有物理量的评价方法。一般用感觉性等级来评价臭味强度。 3.空气离子 空气离子一般分为小离子、中离子、大离子三类。 ①.空气离子的生物作用 空气离子对人体有一定的的生物作用，一般表现在可以降低血压、抑制哮喘、对神经系统有镇静作用、并能使使恢复疲劳。 ②.空气离子对室内气候的作用 1）使充电表面中性化。 2）使微粒加速沉降。 在空气洁净系统中，除用换气次数来保证空气的新鲜度外，《洁净厂房设计规范》规定取下列风量的最大值： ·乱流洁净室总送风量10%~30%， 层流洁净室总送风量2~4% ·补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量。 ·保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。 六、噪声 洁净室噪声标准一般均严于健康的标准，目的在于保障操作正常进行，满足必要的谈话联系及安全舒适的工作环境。衡量洁净室噪声的主要指标是： 1.烦恼效应 由于噪声，使人感到不安宁而产生烦恼情绪，一般分为极安静、很安静、较安静、稍嫌吵闹、比较吵闹和极吵闹7个烦恼等级。 凡反应水平属于很吵闹和极吵闹者，即为高烦恼。 2.对工作效率的影响 主要看三方面的反应水平： 集中精神、动作准确性、工作速度。 3.对综合通讯的干扰 主要分为：清楚或满意、稍困难、困难、不可能。 在《洁净厂房设计规范》中，对噪声做了如下规定：动态测试时，不超过70dB(A)，最高不超过75dB(A)，空态测试时，乱流洁净室不超过60dB(A)，层流洁净室不超过65dB(A)。 七、照度和眩光 1.照度 由于洁净室内的工作内容大多有精细的要求，而且又都是密闭性房屋。所以对照明有很高的要求。 照明方式：一般照明、局部照明、混合照明（混合照明为一般照明和局部照明合成的照明）。 2.眩光 照度是关于照明量的指标，而照明质量的指标则采用眩光这一概念。如果照明的明亮度得到满足，但若由于眩目而无法工作，则这种照明效果是不好的。 八、静电 洁净室中由于静电引起的事故屡有发生，因此洁净室的防静电能力如何已成为评价其质量的一个不可忽视的方面。