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實(shí)驗(yàn)室凈化工程
實(shí)驗(yàn)室潔凈工程，即潔凈室，是指將在一定空間范圍內(nèi)，將空氣 范圍內(nèi) 的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物排除，并將室內(nèi)溫度、潔凈室、壓力、氣流速度與氣流分布、噪音震動(dòng)及照、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)的工程科學(xué)，凈化工程所特別設(shè)計(jì)的放假，不論外在空氣調(diào)教如何變化，室內(nèi)均具有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能，控制產(chǎn)品所解除之大氣的潔凈度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間的設(shè)計(jì)施工過(guò)程即可稱為實(shí)驗(yàn)室凈化工程。
關(guān)鍵詞： 山東實(shí)驗(yàn)臺(tái)
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實(shí)驗(yàn)室潔凈工程，即潔凈室，是指將在一定空間范圍內(nèi)，將空氣 范圍內(nèi) 的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物排除，并將室內(nèi)溫度、潔凈室、壓力、氣流速度與氣流分布、噪音震動(dòng)及照、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)的工程科學(xué)，凈化工程所特別設(shè)計(jì)的放假，不論外在空氣調(diào)教如何變化，室內(nèi)均具有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能，控制產(chǎn)品所解除之大氣的潔凈度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間的設(shè)計(jì)施工過(guò)程即可稱為實(shí)驗(yàn)室凈化工程。
實(shí)驗(yàn)室凈化工程是一個(gè)應(yīng)用行業(yè)非常廣泛的基礎(chǔ)性配套產(chǎn)業(yè)，目前在電子信息、半導(dǎo)體、光電子、精密制造、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程、航天航空、汽車噴涂等眾多行業(yè)均有應(yīng)用，并根據(jù)行業(yè)的精密與無(wú)塵要求，等級(jí)差別也較大目前級(jí)別最高的當(dāng)屬航天航空的航空艙，基本是屬于1級(jí)，屬于特殊領(lǐng)域，面積相對(duì)較小。
一、潔凈室用途主要有以下三個(gè)：
空氣潔凈室：已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室（設(shè)施）。它具備所有有關(guān)的服務(wù)和功能。但是，在設(shè)施內(nèi)沒(méi)有操作人員操作的設(shè)備。
靜態(tài)潔凈室：各種功能完備、設(shè)定安裝妥當(dāng)，可以按照設(shè)定使用或正在使用的潔凈室（設(shè)施），但是設(shè)施內(nèi)沒(méi)有操作人員。
動(dòng)態(tài)潔凈室：處于正常使用的潔凈室，服務(wù)功能完善，有設(shè)備和人員；如果需要，可從事正常的工作。
二、控管項(xiàng)目
1、能除去空氣中飄游之微塵粒子。
2、能防止微塵粒子之產(chǎn)生。
3、溫度和濕度之控制。
4、壓力之調(diào)節(jié)。
5、 有害氣體之排除。
6、結(jié)構(gòu)物與隔間之氣密性。
7、靜電之防制。
8、電磁干擾預(yù)防。
9、安全因素之考慮。
10、節(jié)能之考量。
三、分類
亂流式:空氣由空調(diào)箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內(nèi)之空氣過(guò)濾器(HEPA)進(jìn)入潔凈室，并由潔凈室兩側(cè)隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線型運(yùn)動(dòng)而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用于潔凈室等級(jí)1,000-100,000級(jí)。
定義：氣流以不均勻速度不平行流動(dòng)、伴有回流或渦流的潔凈室。
原理：亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣，將污染空氣逐漸稀釋，來(lái)實(shí)現(xiàn)潔凈的（亂流潔凈室一般設(shè)計(jì)在千級(jí)以上至30萬(wàn)級(jí)凈化級(jí)別）。 特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來(lái)實(shí)現(xiàn)潔凈與潔凈級(jí)別。換氣次數(shù)決定定義中的凈化級(jí)別（換氣次數(shù)越多，凈化級(jí)別越高）。
（1）自凈時(shí)間：是指潔凈室按設(shè)計(jì)換氣次數(shù)開始送風(fēng)到潔凈室，室內(nèi)含塵濃度達(dá)到所設(shè)計(jì)的凈化級(jí)別的時(shí)間。 1,000級(jí)希望不超過(guò)20min(分鐘) (可取15min計(jì)算) 10,000級(jí)希望不超過(guò)30min(分鐘) (可取25min計(jì)算) 100,000級(jí)希望不超過(guò)40min(分鐘) (可取30min計(jì)算)。
（2）換氣次數(shù)（按上述自凈時(shí)間要求設(shè)計(jì)）1,000級(jí) 43.5—55.3次/小時(shí) (規(guī)范:50次/小時(shí)) 10,000級(jí) 23.8—28.6次/小時(shí) (規(guī)范:25次/小時(shí)) 100,000級(jí) 14.4—19.2次/小時(shí) (規(guī)范:15次/小時(shí))。
優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、系統(tǒng)建造成本，潔凈室之?dāng)U充比較容易，在某些特殊用途場(chǎng)所，可并用無(wú)塵工作臺(tái)，提高潔凈室等級(jí)。
缺點(diǎn)：亂流造成的微塵粒子于室內(nèi)空間飄浮不易排出，易污染制程產(chǎn)品。另外若系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)再激活，欲達(dá)需求之潔凈度，往往須耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。
層流式:層流式空氣氣流運(yùn)動(dòng)成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率100%之過(guò)濾器進(jìn)入室內(nèi)，并由高架地板或兩側(cè)隔墻板回風(fēng)，此型式適用于潔凈室等級(jí)需定較高之環(huán)境使用，一般其潔凈室等級(jí)為Class 1~100。其型式可分為二種：
(1)水平層流式：水平式空氣自過(guò)濾器單方向吹出，由對(duì)邊墻壁之回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)，塵埃隨風(fēng)向排出室外，一般在下流側(cè)污染較嚴(yán)重。 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)后短時(shí)間內(nèi)即可變成穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：建造費(fèi)用比亂流式高，室內(nèi)空間不易擴(kuò)充。
(2)垂直層流式：房間天花板完全以ULPA過(guò)濾器覆蓋，空氣由上往下吹，可得較高之潔凈度，在制程中或工作人員所產(chǎn)生的塵?？煽焖倥懦鍪彝舛粫?huì)影響其它工作區(qū)域。
優(yōu)點(diǎn)：管理容易，運(yùn)轉(zhuǎn)開始短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，不易為作業(yè)狀態(tài)或作業(yè)人員所影響。
缺點(diǎn)：構(gòu)造費(fèi)用較高，彈性運(yùn)用空間困難，天花板之吊架相當(dāng)占空間，維修更換過(guò)濾器較麻煩。
復(fù)合式：復(fù)合式為將亂流式及層流式予以復(fù)合或并用，可提供局部超潔凈之空氣。
(1)潔凈隧道(Clean Tunnel)：以HEPA或ULPA過(guò)濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崈舳鹊燃?jí)提高至10級(jí)以上，可節(jié)省安裝運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機(jī)器維修予以隔離，以避免機(jī)器維修時(shí)影響了工作及品質(zhì)，ULSI制程大都采用此種型式。
潔凈隧道另有二項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：A.彈性擴(kuò)充容易； B.維修設(shè)備時(shí)可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。
(2)潔凈管道(Clean Tube)：將產(chǎn)品流程經(jīng)過(guò)的自動(dòng)生產(chǎn)線包圍并凈化處理，將潔凈度等級(jí)提至100級(jí)以上。因產(chǎn)品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離，少量之送風(fēng)即可得到良好之潔凈度，可節(jié)省能源，不需人工的自動(dòng)化生產(chǎn)線為最適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導(dǎo)體業(yè)界均適用。
(3)并裝局部潔凈室(Clean Spot)：將潔凈室等級(jí)10,000~100,000之亂流潔凈室內(nèi)之產(chǎn)品制程區(qū)的潔凈度等級(jí)提高為10~1000級(jí)以上，以為生產(chǎn)之用；潔凈工作臺(tái)、潔凈棚、裝配式潔凈室、潔凈衣柜即屬此類。 潔凈工作臺(tái)：等級(jí)Class 1~100級(jí)。
潔凈棚：為在亂流式之潔凈室空間內(nèi)以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨(dú)立之HEPA或ULPA及空調(diào)送風(fēng)機(jī)組而成為一較高級(jí)之潔凈空間，其等級(jí)為10~1000級(jí)，高度在2.5米左右，覆蓋面積約10m2以下，四支支柱并加裝活動(dòng)輪，可為彈性運(yùn)用。
四、氣流的流動(dòng)
氣流的重要性：潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響，換言之，即人、機(jī)器隔間、建筑結(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動(dòng)、擴(kuò)散受到氣流的支配。
潔凈室系利用HEPA、ULPA過(guò)濾空氣，其塵埃的收集率達(dá)99.97~99.99995%之多，因此經(jīng)過(guò)此過(guò)濾器過(guò)濾的空氣可說(shuō)十分干凈。然而潔凈室內(nèi)除了人以外，尚有機(jī)器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴(kuò)散，即無(wú)法保持潔凈空間，因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。
風(fēng)速的控制：潔凈室內(nèi)的氣流是左右潔凈室性能的重要因素，一般潔凈室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間，此氣流速度屬微風(fēng)區(qū)域，易受人、機(jī)器等的動(dòng)作而干擾趨于混亂、雖提高風(fēng)速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風(fēng)速的提高，將影響運(yùn)轉(zhuǎn)成本的增加，所以應(yīng)在滿足要求的潔凈度水準(zhǔn)之時(shí)，能以最適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)，以達(dá)到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速供應(yīng)以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性效果。
另一方面欲達(dá)到潔凈室潔凈度之穩(wěn)定效果，均一氣流之保持亦為一重要因素，均一氣流若無(wú)法保持，表示風(fēng)速有異，特別是在壁面，氣流會(huì)延著壁面發(fā)生渦流作用，此時(shí)要實(shí)現(xiàn)高潔凈度事實(shí)上很困難。
垂直層流式方向要保持均一氣流必須：
(a)吹出面的風(fēng)速不可有速度上的差異；
(b)地板回風(fēng)板吸入面之風(fēng)速不可有速度上的差異。速度過(guò)低或過(guò)高(0.2m/s，0.7m/s)均有渦流之現(xiàn)象發(fā)生，而0.5m/s之速度，氣流則較均一，目前一般潔凈室，其風(fēng)速均取在0.25~0.5m/s之間。
影響因素：影響潔凈室的氣流因素很多，如制程設(shè)備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備上方氣流的分流點(diǎn)，亦應(yīng)列入考慮因素。
一般操作臺(tái)或生產(chǎn)設(shè)備等表面的氣流分流點(diǎn)，應(yīng)設(shè)于潔凈室空間與隔墻板間距2/3之處，如此可使作業(yè)人員工作時(shí)，氣流可從制程區(qū)內(nèi)部流向作業(yè)區(qū)，而將微塵帶走；若分流點(diǎn)配置在制程區(qū)前方，將成為不當(dāng)?shù)臍饬鞣至?，此時(shí)大部份的氣流將流至制程區(qū)之后，作業(yè)員操作所引起的塵埃將被帶到設(shè)備后面，工作臺(tái)因而將受到污染，良率也勢(shì)必降低。
潔凈室內(nèi)的工作桌等障礙物，在相接處均會(huì)有渦流現(xiàn)象發(fā)生，相對(duì)地在其附近之潔凈度將會(huì)較差，在工作桌面鉆上回風(fēng)孔，將使渦流現(xiàn)象減少最低；組裝材料之選擇是否恰當(dāng)、設(shè)備布局是否完善，亦為氣流是否成為渦流現(xiàn)象之重要因素。
五、潔凈室之構(gòu)成
潔凈室的構(gòu)成是由下列各項(xiàng)系統(tǒng)所組成(在所組成的系統(tǒng)分子中是缺一不可的)，否則將無(wú)法構(gòu)成一完整且品質(zhì)良好的潔凈室：
(1)天花板系統(tǒng)：包括吊桿(Ceiling rod)、綱梁(I-Beam或U-Beam)、天花板格子梁(Ceiling grid或 Ceilingframe)。
(2)空調(diào)系統(tǒng)：包括空氣艙、過(guò)濾器系統(tǒng)、風(fēng)車等。
(3)隔墻板(Partitional wall)：包括窗戶、門。
(4)地板：包括高架地板或防靜電舒美地板。
(5)照明器具：包括日光燈、黃色燈管等。 潔凈室之建筑主體構(gòu)造，一般是用鋼筋或骨水泥，但無(wú)論是何種構(gòu)造，必須滿足如下之條件：
A.不會(huì)因溫度變化與振動(dòng)而發(fā)生裂痕；
B.不易產(chǎn)生微塵粒子，且很難附著粒子；
C.吸濕性??；
D.為了維持室內(nèi)之濕度條件，熱絕緣性要高；
六、潔凈室按用途分類
工業(yè)潔凈室：以無(wú)生命微粒的控制為對(duì)象。主要控制空氣塵埃微粒對(duì)工作對(duì)象的污染，內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。 它適用于精密機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)（半導(dǎo)體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)（光盤、膠片、磁帶生產(chǎn)）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。
生物潔凈室：主要控制有生命微粒（細(xì)菌）與無(wú)生命微粒（塵埃）對(duì)工作對(duì)象的污染。又可分為：
A、 一般生物潔凈室：主要控制微生物（細(xì)菌）對(duì)象的污染。同時(shí)其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內(nèi)部一般保證正壓。實(shí)質(zhì)上其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例：制藥工業(yè)、醫(yī)院（手術(shù)室、無(wú)菌病房）食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、理化檢驗(yàn)室、血站等。
B、 生物學(xué)安全潔凈室：主要控制工作對(duì)象的有生命微粒對(duì)外界和人的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。例：細(xì)菌學(xué)、生物學(xué)、潔凈實(shí)驗(yàn)室、物物工程（重組基因、疫苗制備） 。
七、局部潔凈工程
潔凈工作臺(tái)：等級(jí)Class1~100級(jí)，潔凈工作棚：為在亂流式之潔凈室空間內(nèi)以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨(dú)立之HEPA或ULPA及空調(diào)送風(fēng)機(jī)組而成為一較高級(jí)之潔凈空間，其等級(jí)為10~1000級(jí)，高度在2.5米左右，覆蓋面積約10m2以下，四支支柱并加裝活動(dòng)輪，可為彈性運(yùn)用。
八、空氣潔凈度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)都有自己的空氣潔凈標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，都規(guī)定了有關(guān)的潔凈度等級(jí)，例如美國(guó)、日本、西歐、北歐、俄羅斯等。我國(guó)于1984年頒布《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ73-84），1996年該規(guī)范進(jìn)行了較大的修改，1990年頒布《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》（JGJ71-90）以指導(dǎo)施工和驗(yàn)收的重要文件。（21世紀(jì)）目前，該規(guī)范在重新修訂中。
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