第八章 洁净室的设计 第一节 洁净室设计方案的基本原则 洁净室的设计原则 洁净室设计必须执行国家、地区、部门和行业有关现行的标准、规范和规定。 设计应根据生产工艺的要求，因地制宜，区别对待。 土建、采暖、通风、空调、净化、给排水、动力、照明所有各专业必须共同协作，相互配合。 设计时应考虑到生产发展，工艺变更引起洁净室改造的可能性和方便性。 设计必须尽量压缩和减少非生产面积及辅助生产面积，以降低投资。 根据工艺要求，实事求是地确定洁净室的洁净度级别。 综合要求 厂址选择 在条件可能的情况下，尽量选在周围环境较清洁和绿化较好的地区，并尽量远离铁路、公路、机场（尤其是防振要求较高的洁净室）。不要选在多风沙的地区和有灰尘、烟气、腐蚀性气体污染的地区。若条件不允许，必须位于工业污染或其它人为灰尘较严重的地区时，要选在其全年主导风向的上风侧。 无论是新建或改建的车间周围，都要进行绿化。厂区路面尽量选用坚固、起尘少的材料。 2. 工艺布置 在不影响生产的情况下，为了减少交叉污染和便于系统布置。尽量将洁净度要求相同的洁净室安排在一起。洁净室内只布置必要的工艺设备。容易产生灰尘和有害气体的工艺设备尽量布置在洁净室的外部，工艺用的易燃、易爆的空气容器不要设在洁净室内。 在同一洁净室内，尽量将洁净度要求高的工序布置在洁净气流首先到达的区域，容易产生污染的工序布置在靠近回、排风口的位置。 建筑要求 洁净室的位置要尽量设在人流少的地方，人流方向要由低洁净度的洁净室到高洁净度的洁净室，随着洁净度的提高，人流密度逐渐减少。若工艺无特殊要求，洁净车间一般采用有密闭窗的厂房，其净高尽量降低，一般为2.5m左右为了布置容易产尘的工艺设备，净化空调系统，水气管线，缓冲室外空气温、湿度和灰尘对空气的影响，洁净度高的洁净室要沿外墙设技术走廊。中等洁净度级别可根据具体情况确定，技术走廊可兼作参观走廊。 洁净室的构造尽可能密闭，室内的平面图形尽量简单室内[平面及购配件要尽量减少凹凸面缝隙。门窗及穿过洁净室管线的接缝出均要求保密，所有缝隙可用硅橡胶和聚氨脂嵌缝胶密封。 洁净室的构造要有利于生产工艺或实验过程的变更，其建筑隔墙尽可能采用轻型结构。 洁净室的建筑材料通常采用质地坚硬、耐磨、不起尘的材料。而且要求表面光滑、容易擦拭和清洗，并具有在温湿度变化及振动等作用下形变小的物理化学稳定性。对地面材料还要具有防腐蚀性能。 洁净车间的密闭性高于一般空调车间，人员流动路线复杂。因此防火问题应予以高度重视。同时，根据洁净空间得面积大小和工艺性质，开设一个或几个安全出入口，便于事故情况下使用。 4.其它要求 洁净室内使用得各种气体，如氮气、氧气、氢气、压缩空气等气体，其含尘浓度高于室内含尘浓度时要装置气体过滤器。 洁净室内各种管道一般均为暗装，并要考虑检修方便，照明灯具得设计选用要注意防止积尘，不易积尘和易于擦拭的灯具可以明装，当灯具暗装时，要注意密封，电器插座，接线盒等暗装。 洁净室内根据具体情况设置事故照明、安装电话、紧急电铃等设施，一旦发生事故，可以发出信号。 5.洁净室级别 在确定改建、扩建和新建的洁净室工程方案时，在满足生产要求的前提下，能够采用低洁净度级别的就不要采用高洁净度级别。在同一洁净室内的不同区域，能够采用不同洁净度级别的就不要笼统地采用同一高洁净度级别。 系统方案的确定 净化系统的划分，凡属下列情况之一者，一般分开设置净化系统。 平行流洁净室与乱流洁净室。 高效空气净化系统和中效空气净化系统。 运行班次和使用时间不同的洁净室。 系统设计时，应考虑以下几点： 洁净室面积、净高、位置和消声、减振等要求，经综合技术经济比较后，确定系统形式。一般情况下，与面积较大、净高较高、位置集中和消声减振要求严格的洁净室采用集中式系统，反之，可采用分布式系统。 当工艺无特殊要求时，在保证新鲜空气量和洁净室正压条件下，净化系统要尽量利用回风。 当洁净室使用剧毒溶液或易燃、易爆物品时，要根据具体情况采取事故排风措施或防火措施（如设风道防火阀） 净化系统设置消声器时，要注意消声器的产尘和积尘。尽量选用气流畅通、阻力小的管式火片式消声器。 消声器的位置一般设在中效过滤器之前的送风总管和回风总管上。 洁净室内产生粉尘和有害气体的工艺设备，应设局部排风装置，排风口的操作面积应尽量小，以减少排风量。 排风系统设计时要注意以下几点： 两个净化系统的局部排风点，一般不能共享一个局部排风系统。 当局部排风系统停止运行时，为防止空气倒灌，可在风机吸入段设置中效过滤器或止回阀。 要注意消声问题，若设置消声器，要设在排风系统的吸入段上。 尽量减少排风量。 有害气体浓度高于国家有关规定的，排放时要处理。 设置值班风机 一般情况下，洁净室可不设值班风机，当工艺要在非生产时间洁净室仍要维持一定的洁净度时，可设值班风机，其送风量按维持洁净室正压所需的风量考虑。 辅助房间一般都采取一定的净化设施。实际工程中多数采用经粗效过滤器、温、湿度处理和中效过滤器的送回风方式，或利用洁净室的回风。辅助房间内的洁净度一般不高于洁净区内最低洁净度级别的洁净室、卫生间、洗手间内一般要设排风装置。 人、物净化方案 洁净室内设置人身净化、物料净化用室。 人身净化用室的入口处，应设净鞋器。 存外衣和洁净工作室应分别设置。 进入洁净室的设备和其它物品，均要进行吸尘和擦拭。 盥洗室应设吸手和烘干设备。 洁净区不得设厕所。 空气吹淋室应设在洁净区人员入口处，并与洁净工作服室相邻，当为100级垂直层流洁净室时，可改设气闸室，不必吹淋。 当工艺操作在洁净工作台（箱）内进行时，可以不设空气吹淋室。 一般洁净室人身净化程序 *********** 洁净度级别高时为两次换鞋两次更衣方案. 洁净度级别低时为两次换鞋一次更衣方案或一次换鞋更衣方案。 物品净化与消毒 洁净室的设备和物料出入口，应根据设备和物料的性质、形状等特征设置物料净化用室及其设施，物料用室的布置，应防止净化后物料在传递过程中的被污染。对进入无菌室内的物品，均应进行消毒灭菌。 第二节 洁净室计算 一、送风量计算 层流洁净室 层流洁净室的送风量一般按室内断面风速v决定：100级垂直层流洁净室v≮0.25m/s，水平层流洁净室v≮0.35m/s 乱流洁净室 一般按换气次数n估算：1000级洁净室n≮50次/h 10000级洁净室n≮25次/h 100000级洁净室n≮15次/h 二、排风量计算； 洁净室内产生有害物的工艺操作，通常在通风柜内进行，其排风量L（m3/n）按下式计算： L=3600v（A×B） A×B——操作孔（工作口）的有效m2 v——操作孔（工作口）的断面风速m/s v按以下数值取：无毒有害气体0.3～0.5m/s 有毒有害气体0.7～1.0m/s 剧毒有害气体1.2～1.5m/s 三、新风量计算 空气净化系统的新风量在满足卫生要求的条件下，还用以维持正压，局部排风以及补充系统漏风。 从卫生角度考虑，主要用以稀释空气中的有害气体和气味。平衡以后的稀释空气量为： Q= 式中：L——室内发生的有害气体量（米3/时） c——大气中该有害气体浓度（升/米3） co——控*的该有害气体浓度（升/米3） 对于经常而又较多地产生有害气体地洁净室，应根据国家有关卫生标准，确定上述各量。对于一般洁净室，则主要以CO2为准。 《洁净厂房设计规定》： 洁净室内应保证一定的新鲜空气量，其数值取下列风量中的最大值： 乱流洁净室为总送风量的10%～30% 层流洁净室为总送风量的2～4% 补偿室内的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。 四、洁净室正压计算： 1. 缝隙法： 洁净室维持不同正压值所需风量Q（m3/h），按下式计算： Q=a·Σ（q·L） a——根据围护结构气密性确定的安全系数，取1.1～1.2 q——当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（见表5—4） L——围护结构的缝隙长度m。 2. 换气次数法 设计时正压风量可根据正压值和房间换气次数确定（见下表） 洁净室正压值与房间换气次数的关系 表8—1 室内正压值（pa） 有***窗，气密性较差的洁净室（次/h） 有***窗，气密性较好的洁净室（次/h） 无***窗土建或洁净室（次/h）  4.90 0.9 0.7 0.6  9.81 1.5 1.2 1.0  14.72 2.2 1.8 1.5  19.62 3.0 2.5 2.1  24.53 3.6 3.0 2.5  29.43 4.0 3.3 2.7  34.34 4.5 3.8 3.0  39.24 5.0 4.2 3.2  44.15 5.7 4.7 3.4  49.05 6.5 5.3 3.6  室内计算参数的确定 洁净室内的计算温、湿度应符合下列规定： 满足工艺使用要求。 当生产工艺无温、湿度要求时，洁净室温度为20～26℃（冬季取下限，夏季取上限）湿度小于70% 员净化用室和生活用室温度为16～28℃。（冬季取下限，夏季取上限） 大气尘浓度 对于高效空气净化系数，为了在任何室外条件下，（除去极严重污染的特殊情况）都能保证洁净室的安全，设计大气尘浓度取。 对于中效空气净化系统，由于洁净室含尘浓度受大气尘浓度影响很大，按M=106粒/升设计，是很不经济的，所以可按分区方法取不同值。 工业城市（污染地区）3×105粒/升（0.3～1mg/m3） 工业城市郊区（中间地区）2×105粒/升（0.1～0.3mg/m3） 非工业区或农村（清洁地区）1×105粒/升（0.1mg/m3） 室内单位容积发尘量 人静止（或基本静止）时： Gm=0.4×105(+) 式中：0.4×105——人体单位容积发尘量，粒/m3·分 P——室内人数 F——室面积 β——相当于1个人静止发尘量时的建筑平米数，一般β=8 ②　人动作时：　 一般认为，一个人在室内活动时的发尘量为其静止时的5倍（平均值），则： Gn=2×105(+) 式中：β=40 洁净度的计算 均匀分布理论法 设乱流洁净室如右图所示，图中： Nt： 某时间t（min）的室内含尘浓度，粒/L（回风含尘浓度） N：室内稳定含尘浓度，粒/L No：室内原始含尘浓度，即t=0时的含尘浓度，粒/L V：洁净室容积，m3 n：换气次数。次/n G：室内单位容积发尘量。粒/m3·min M：大气含尘浓度。粒/L S：回风量对于全风量之比。 η1：初级过滤器效率。 η2：中间过滤器效率。 η3：末级过滤器效率。 新风道路上过滤器的总效率为ηn ηn=1-（1-η1）（1-η2）（1-η3） 回风道路上过滤器的总效率为ηr ηr=1-（1-η2）（1-η3） 当t时，稳定的含尘浓度N为； N= 不均匀分布理论法 洁净室含尘浓度Nv（粒/L）为： N= 式中：Ns：Nt·S（1-ηr）+M（1-S）（1-ηn） 由于Nt比M小得多，所以 Ns≈M（1-S）（1-ηn） 式中： G：单位容积发尘量，粒/m3，m·min n：根据均匀分布理论计算确定的换气次数1/h（次/h） β：主流区发尘量与总发尘量之比 β== Ga：主流区发尘量。粒/min Gb：涡流区发尘量。粒/min Go：总发尘量（粒/min）Go= Ga + Gb φ：涡流区至主流区得引带风量与送风量之比 φ= Q`：涡流区至主流区的引带风量，L/min Q：送风量 ，L/min Vb：涡流区容积，L V：洁净室容积，L 洁净室-n***的物理意义： 在Nv定义式中，N=Ns+为尘粒均匀分布条件下的含尘浓度。 令不均匀系数 ψ=（+）（φ+） 该式代入上述Nv式中 则Nv=Ns +ψ 由Ns（送风含尘浓度）很小，所以上述式变为： Nv=ψ（Ns +）=ψN 由该式可以看出：按不均匀分布理论计算的含尘浓度等于按均匀分布理论计算的含尘浓度乘以不均匀系数 若β、φ、不便于确定时，ψ可由下表确定： 换气次数n 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200  ψ 1.5 1.22 1.16 1.06 0.99 0.9 0.65 0.51 0.51 0.43 0.43  由以上分析可以认为： Nv=ψN中的N等同于均匀分布理论计算公式 N=- 所以在计算中，只要求出N、ψ代入Nv中即可 其中N=Ns+ 过滤器效率 对于过滤器效率，若已有选定的过滤器，可按实际给定值确定，当没有确定值时，可按下述数值取： 粗孔泡沫塑料粗效过滤器：η1=0.1～0.2 中细孔泡沫塑料中效过滤器：η2=0.3～0.4 玻璃纤维中效过滤器：η3=0.4～0.5 高效过滤器：η4=0.99999 亚高效过滤器：η5=0.9 层流洁净室与乱流洁净室比较 在洁净室的设计，除工艺要求不同的洁净室外，还可以根据两种洁净室的特点来选择，二者的技术特点比较如下： 层流洁净室 乱流洁净室  适用洁净级别 ≤100级 1000～100000级  换气次数（1/h） 500～250 80～15  气流组织 用高效过滤器满布（满布率为80～60%）垂直或水平层流 普通空调送回风方式  送风量（m3/h） Lr＜＜Lj Lr＜＜Lj  循环空气 二次回风+净化循环回风机 一次或二次回风方式  自净时间 2～5 min 20～30 min  噪声dB（A） 60～65 55～60  运行能耗kw/m2 1.2～1.8 0.1～0.2