凈化車間裝修工程結構原理

華銳凈化2022-03-20 13:04:00閱讀

凈化車間裝修工程結構原理

凈化車間，也可以稱為凈化車間或清凈室。它是污染控制的基礎。沒有凈化車間，污染敏感零件不可能批量生產。那么凈化車間是由哪幾部分組呢？ 一、凈化車間共有五部分組成： 1、凈化車間，也可以稱為凈化車間或清凈室。它是污染控制的基礎。沒有凈化車間，污染敏感零件不可能批量生產。那么凈化車間是由哪幾部分組呢？

　　一、凈化車間共有五部分組成：

　　1、隔間

　　凈化車間隔間分為三大部分,更衣室,千級區和百級區,更衣室與千級區,千級區和百級區均設風淋室(airshower),凈化車間與室外設有物品出入通道傳遞箱(passbox).當人員進入凈化車間時,首先要經過風淋室,對人體所帶的灰塵吹淋,減少人員帶入凈化車間的灰塵.傳遞箱則是對物品灰塵進行吹淋,達到落塵的效果。

　　2、風系統風系統流程圖

　　系統采用的是全新風空調箱+FFU 系統：

　　<1>全新風空調箱結構

　　<2>FFU:(FANFILTERUNIT)即風機和過濾器

　　千級區過濾器采用HEPA,過濾效率99.997%,百級區過濾器采用ULPA,過濾效率99.9995%。

　　3、水系統水系統流程圖

　　冰水系統分為一次側和二次側.

　　一次側冰水水溫7-12 度,供給空調箱和風機盤管,二次側冰水12-17 度供給干盤管系統.一次側冰水和二次冰水為兩個不同的回路,之間由板式換熱器連接.

　　板式換熱器原理

　　干盤管:不結露的盤管,因凈化車間溫度在22 度,其露點溫度12 度左右,故7 度冰水不能直接進入凈化車間,所以進干盤管的冰水溫度在12-14 度.

　　4、控制系統(DDC)溫度:干盤管系統控制

　　濕度:空調箱調節通過感測的信號,控制三通閥開度來調節空調箱盤管進水量。

　　正壓:空調箱調節,根據靜壓感測的信號,自動調節空調箱馬達變頻器的頻率,從而調節進入室內的新風量。

　　5、其他系統

　　不只是空調系統,凈化車間系統中還包括有真空,空壓,氮氣,純水,廢水,二氧化碳系統,制程排氣系統,檢測標準：

　　1、氣流速度及其均勻度檢測，這項檢測是凈化車間效果的其他各項檢測的前提，這項檢測的目的是為了明確單向流凈化車間工作區的平均氣流通度及其均勻性。

　　2、系統或房間的風量檢測。

　　3、室內潔凈度的檢測。潔凈度的檢測是為了確定潔凈環境可達到的空氣潔凈度級別，可采用粒子計數器檢測。

　　4、自凈時間的檢測。通過確定自凈時間，查明潔凈室內部發生污染時恢復其原有潔凈度的能力。

　　5、氣流流型檢測。

　　6、噪聲的檢測。

　　7、照度的檢測。照度檢測的目的是為了判明潔凈室的照度水平和照度的均勻性。

　　8、振動的檢測。振動檢測的目的是為了判明凈化車間各表明的振動幅度。

　　9、溫、濕度的檢測。溫、濕度檢測的目的是把溫度、濕度調整到一定限度內的能力。其內容包括檢測凈化車間的送風溫度，檢測有代表性測點的空氣溫度，檢測凈化車間中心點的空氣溫度，檢測敏感元件處的空氣度，檢測室內空氣相對溫度，檢測回風溫度。

　　10、總風量和新風量的檢測。

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　　二、凈化車間凈化工程的工作流程是怎樣的

　　無塵凈化工程對車間有明確的要求，為了滿足需要、保證產品質量，要對車間的環境、人員、設備和生產過程等進行控制。車間的管理，包括對車間工作人員、物料以及設備、管線管理。對車間工作人員工作服的制作，車間的清洗。室內設備及裝修材料的選擇和清掃、滅菌等，防止車間內塵粒、微生物的產生。設備、設施的維護管理，制定相應的操作規范，保證設備按要求運轉，包括凈化空調系統，水氣電系統等，確保生產工藝要求和空氣潔凈度等級。對車間內設施的清掃、滅菌，防止車間內微生物的滯留、繁殖等。為了更好地做好無塵凈化工程，就需要從無塵車間著手。

　　無塵凈化工程的主要工作流程：

　　1.策劃：了解客戶的需求，確定合理的方案;

　　2.初步設計：根據客戶的情況，進行項目的設計;

　　3.方案交流：與客戶交流初步設計方案并做調整;

　　4.商務洽談：根據確定的方案，洽商工程造價及簽訂合同;

　　5.施工圖設計：將初步設計方案確定為施工圖設計;

　　6.工程：按照施工圖進行施工;

　　7.調試檢測：依據驗收規范及合同要求，進行調試及檢測;

　　8.竣工驗收：進行竣工驗收并交付客戶使用;

　　9.維護服務：承擔責任，并提供保修期后的服務。

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　　三、什么是凈化車間(Clean Room):

　　用通俗易懂的語言來描述的話,凈化車間就是在某個空間的空氣中塵埃、微粒子控制在一定數值以下,把壓力、溫度、濕度、氣流分布及其形狀和速度控制在一定范圍內為目的而建造的屋子.

　　什么是潔凈度(Class):就是指單位體積( 通常是立方英尺) 的空氣中含有大于、等于0.5μm 直徑的塵粒的數量,也稱為無塵度。

　　什么是塵粒:

　　塵粒是微小的灰塵、懸浮的東西.

　　塵粒越小,其表面積的比例相對增加,并不遵從牛頓定律運動,按重力垂落.而是在空氣中做不規則的運動,這種運動叫布朗運動.

　　因是懸浮的東西,而且做不規則的運動,在潔凈化技術、產品制造中是令人頭痛的代表物.

　　總之,塵粒會對產品成品率高低影響至關重要.如:電腐蝕現象。

　　凈化車間的原理：

　　通過空調系統和凈化裝置把空氣進行調濕、調溫和過濾,然后把凈化的空氣通過凈化車間的高效過濾器送入到凈化車間內,達到潔凈等級的標準.

　　通常: 溫度: 22℃±3 ℃;濕度:55%±5%.包括:

　　1.空氣調節系統;

　　2.2. 空氣凈化系統.

　　凈化車間的類型：

　　按潔凈度和氣流的狀態的組合可以分為三種方式:

　　1.紊亂式凈化車間;

　　2.水平平行流式凈化車間;

　　3.垂直平行流式凈化車間

　　凈化車間的類型：

　　通過凈化車間屋頂的高效過濾器出口向屋內送風.通過墻壁的排氣口回風，以玻璃纖維為主

　　體的制成的高效過濾網。

　　凈化車間的原則：

　　1.、杜絕把灰塵帶入凈化車間;

　　(一).空氣:

　　(1).通過過濾網凈化空氣:

　　常用的過濾網:玻璃纖維和玻璃石棉等. 玻璃纖維:能過濾0.3 m 的懸浮塵粒,

　　甚至達到0.04 m 的懸浮塵粒;過濾效果:99.99%

　　玻璃石棉:根據石棉的的直徑大小決定;

　　例:1m的石棉過濾1 m 的塵粒.

　　2、進入凈化車間必須穿著無塵衣.

　　不得使用容易產生灰塵的材料、設備、備品等.使用凈化車間用品.(無塵紙、無塵本、圓珠筆等)減少沒必要的人員的活動、設備的運轉.制定設備的擺放結構設計方案.沒必要的物品禁止帶入到凈化車間.凈化車間中禁止脫無塵衣.凈化車間內物品數量限制在最少的限度.物品擺放作出規定,減少空氣亂流.

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　　四、凈化車間吸塵器的吸塵原理及基本結構

　　吸塵器的清潔原理是借助吸氣作用，從地板、地毯、墻壁、家具及其它不易用掃帚清除污垢的表面吸走灰塵和干的贓物，如線、紙屑、頭發等。它的主要部件是真空泵、過濾袋、軟管、延長管及各種形狀的不同管嘴。現代的在附件上變化多樣，為清除地毯污物設計出了粗毛刷、細毛刷、轉動毛刷，清理墻角用的是扁形管嘴、清理地析板用磨光刷等。

　　第一層過濾/紙袋（丟棄式）：4gallons(15L)能有效的收集處理可目視粉塵。

　　第二層過濾/加大的布質過濾器（可洗式）：可以保護并延長HEPA 過濾器的壽命。

　　第三層過濾/馬達保護套：深層過濾，可以保護馬達使用壽命。

　　第四層過濾/HEPA 或ULPA 過濾器：

　　HEPA 可有效過濾0.3um 微塵達99.99%，適合用在較細微的過濾。HEPA 全部經過激光塵埃粒子計數器的檢測。ULPA 可以有效過濾99.999%的0.12um（相當于人類頭發直徑的1/960）d大小的粉塵，適用于CLASS1-10 級無塵凈化環境，國家航天局指定專用吸塵器。

　　相信懂得凈化車間吸塵器的應該比較熟悉了吧，這樣的過濾系統用在百級和千級凈化車間車間里面是不成問題的。

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　　五、凈化車間與普通的房間在結構上究竟有什么區別呢？

　　通常凈化車間的氣流設計工藝為單向氣流，凈化車間內生產設備的設計和擺放應充分考慮到氣流的方向不被阻礙：既然是潔凈室，顧名思義它就是為了控制污染源，提高產品潔凈度而設計的高潔凈度生產車間。造成污染源的因素有很多，而人的因素是污染的最大源頭，所以對人的行為等控制相對也會嚴格一些，當然其它因素也是不容忽視的。總而言之，它只是比普通環境更加干凈的工作車間，并不會對人體造成任何威脅，要保證潔凈室的環境必須進行全方位控制，僅靠硬件工作是不夠的，外來的污染源頭也是我們在凈化車間環境污染控制的重中之重！通過以上介紹希望大家能對凈化車間有個正確的理解，在這樣的環境下進行工業化生產，是一種必然的發展趨勢。

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　　六、認識凈化車間照明燈的基本原理

　　凈化車間的照明原理是提供可見度，它與空氣供應系統和降低污染相協調的正確照明度，是凈化車間設計結構中不可或缺的組成部分。凈化車間的照明會根據室內的使用，等級的分類和天花板上空氣供應的結構而發生改變，照明系統一定要提供良好的能見度，將污染控制把電磁場的產生與潔凈度的設計考慮進去。

　　對于凈化車間的構造來講，照明燈具的成本不會超過總預算的1%，而照明的能源成本與凈化車間的hvac以及制程設備的功率需要相比較可以說是很小的，因此凈化車間的照明焦點便變成適當的照明度，與空氣供應系統相互協調，同時對安裝在該空間內特定的環境與制程的污染降低。很多凈化車間的表面具有很高的反射性，大部分的天花板，墻面，地板表面均光鮮亮麗，盡管這樣，材料顏色的選擇仍在考察中，便于改善使用者的環境。在凈化車間的設計結構中，照明系統使用常見的是熒光燈，因其能源效率高，使用壽命長，維護成本低，

　　經常使用到。熒光燈在紫外線光譜內產生一定能量，對于一些凈化車間內的制程是有害的，過濾UV 可以使用燈罩遮蔽，但是這種遮蔽會轉換成可見光至黃色，雖然這種遮蔽僅能降低10%到20%照明度，但由于顏色的偏差，所察覺到的照明度看起來比較少。照明燈內需要安定器來來產生燈泡所需要的啟動電壓與操作電流，使用在安定器的技術為電磁式和電子式。

　　等某一空間需要過濾器與照明時，可以將嵌入式燈具與hepa空氣過濾器合并在一起，這種器具經常使用在小型且已預制好的凈化車間內，這種器具為嵌入式，有開放的頂部和一個替代燈罩的巧克力制百葉，同時用于作為照明照明燈具與空氣輸送模塊。為了防止天花板上照明與空氣過濾器空間需求的沖突，同時作為淚滴型燈具的變通方式，制造業已發展出模塊式的天花板系統，具有內建在格架通道內的整合照明，這些系統允許層流氣流不受到影響。污染控制是凈化車間設計結構的主要目標，任何帶有進入凈化車間的潛在污染源要嚴格清除使其控制在一定范圍內，照明燈具要進行污染評估檢測。

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　　七、凈化車間的等級和含義

　　凈化車間是對空間內空氣中的微粒做到控制，所構造的特殊封閉性建筑。總體來說，凈化車間也會對溫濕度、氣流運動模式、與震動噪音等環境因素做控制。凈化車間對等級的不同，對一定空間內的微塵粒子最大容許量有一定規范，在國際標準中分為ISO-14644，ISO-14644的等級定義。這里所指的微粒塵埃是肉眼無法看見的灰塵及粒子，一般空氣清凈機無法完全清除之灰塵。凈化車間一般分為電子、精密工業用（ICR）；及需控制微生物濃度等制藥、食品產業用。

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　　在JIS 標準中，凈化車間清潔度，分8 個等級，通常清潔度是指空氣的潔凈等級，分為1到8 個階段。在1 立方公尺的空氣中，粒徑0.1 微米的灰塵若是在10 個以下時為1；百個以下是100=102 是等級2；千個以下時是1000=103 等級3，以此類推。21 世紀，尖端科技產業的發展，加速了產業結構的變革，凈化車間設立的必要性也相對地提高。產品逐漸的小型化和精密化，塵埃和溫濕的變化對產品的完成度同樣造成極大的危害，導致品質下降，隨著產品的高品質要求，環境無塵化的要求也越來越高。因此在凈化車間中用防塵材料及產品都顯得非常重要。凈化車間屬于人造的環境，里面含有的粒子遠低于一般的環境，隨著集成電路的級數的快速成長，也增加了對制造環境(凈化車間)潔凈度要求，在工業上即使使粒子之尺寸想小于0.1 微米.也可能阻礙產品的制作或降低其壽命。優于納米技術的興起，造成半導體關鍵尺寸持續縮小，集成電路積集度不斷地增加，塵粒更容易使芯片失效或可靠度下降。例如當金屬塵粒落到金屬導線時，就可能會使金屬導線形成短路。所以凈化車間為集成電路制造必不能少的因素。

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　　八、無車室的用途分類

　　⑴、工業凈化車間

　　——以無生命微粒的控制為對象。主要控制空氣塵埃微粒對工作對象的污染，內部一般保持正壓狀態。它適用于精密機械工業、電子工業（半導體、集成電路等）宇航工業、高純度化學工業、原子能工業、光磁產品工業（光盤、膠片、磁帶生產）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤、電腦磁頭生產等多行業。

　　⑵、生物凈化車間

　　主要控制有生命微粒（細菌）與無生命微粒（塵埃）對工作對象的污染。又可分為；

　　A、一般生物凈化車間，主要控制微生物（細菌）對象的污染。同時其內部材料要能經受各種滅菌劑侵蝕，內部一般保證正壓。實質上其內部材料要能經受各種滅菌處理的工業凈化車間。例：制藥工業、醫院（手術室、無菌病房）食品、化妝品、飲料產品生產、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。

　　B、生物學安全凈化車間：主要控制工作對象的有生命微粒對外界和人的污染。內部要保持與大氣的負壓。例：細菌學、生物學、潔凈實驗室、物物工程（重組基因、疫苗制備）。

　　九、凈化車間與潔凈室是一樣的嗎

　　凈化車間(Clean Room)，亦稱為凈化車間或清凈室。它是污染控制的基礎。沒有凈化車間，污染敏感零件不可能批量生產。在FED-STD-2 里面，凈化車間被定義為具備空氣過濾、分配、優化、構造材料和裝置的房間，其中特定的規則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度，從而達到適當的微粒潔凈度級別。凈化車間是指將一定空間范圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除，并將室內之溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內，而所給予特別設計之房間。潔凈室：溫度、濕度、壓力（壓差）、潔凈度、浮游菌、沉降菌受控的空間。兩者沒有本質的區別，但適用標準、等級有所差異。

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　　十、凈化車間系統中干盤管的作用和原理

　　風機盤管是空調系統中的末端設備，主要用來進行本地的熱交換，在冬季供暖時沒有干濕之分，只有在夏季供冷時有干濕之分。

　　所謂干盤管指盤管的熱交換只有顯熱交換，沒有潛熱交換，這對室內無濕源且對空氣相對濕度要求不高的地方可以使用，因為在空氣含濕量一定的情況下溫度下降會使空氣相對濕度增加。盤管本身無干濕之分，干盤管是通過控制冷凍水供水溫度來實現的，即使供水溫度高于室內空氣的露點溫度，使室內空氣在溫度下降過程中，所含水蒸汽不凝結成水。由于干盤管只進行顯熱交換，沒有潛熱交換，所以相對濕盤管相同溫降所需熱交換量要少一些。

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　　十一、無塵噴漆房的無塵噴漆房工作原理

　　顧名思義就是在一個房間里對過濾噴漆對象進行噴漆，現在也被叫做烤漆房。

　　傳統的噴漆是在露天用噴頭給器具（汽車，家具等）噴漆，但是這樣方式對于大型器具來說會使噴漆質量降低，例如：噴漆過程中會把空氣中的粉塵混合在油漆里，從而降低噴漆質量；

　　具有不確定性浪費油漆，而且噴漆區域會非常臟；對于工作人員來說，一方面會很臟，另一方面會吸入大量油漆霧對身體不利。后來人們想把噴漆設定在一定的范圍內，就產生了最早的噴漆房----抽風式噴漆房，在中國噴漆房最早是在上世紀90 年代成都地區產生的。

　　抽風式噴漆房的3 個關鍵就是：

　　1.通風----抽風式噴漆房工作的關鍵

　　2.過濾----過濾空氣中小顆粒

　　3.排氣----廢空氣的排出和新空氣的進入

　　具體的原理是：

　　風（室外空氣）----噴漆房過濾棉----噴漆臺----利用噴漆設備對噴濺噴漆----排風扇（排出產生的漆霧）

　　這種噴漆房的弱點還是存在：

　　1.過濾布容易劃傷，灰塵容易進入

　　2.易將室外不潔凈的空氣進入

　　3.不環保，浪費油漆

　　4.需要經常清理，定期清除過濾布上的污垢

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　　十二、凈化車間煙控原理及設計方式

　　近幾年來，在我國的新竹科學工業園區內陸續發生了多次半導體廠房火災事故，雖然所造成的人員傷亡不大，但對于財物的損失卻很可觀，其數目動輒以數十億乃至百億元新臺幣計算，對業界所造成的損傷與危害可想而知。高溫濃煙才是造成財損的元兇，但由于土地取得不易，凈化車間廠房多向高樓層發展，高智慧的技術人力及昂貴的設備機臺集中在廠房內，萬一發生火災意外，損失將數十倍于一般工廠。此外，高科技凈化車間廠房內使用許多的易爆性與易燃性氣體，例如SiH4、H2、PH3 等，更增加廠房內的潛在危險，若無適當的對策與措施，因此，為了降低火災發生時人員的傷亡與財物的損失，必須對建筑物進行煙流控制，這一點新加坡已強制規定執行，而在鄰近的日本、大陸或香港也有類似煙流控制法規，其目的都是在降低火災發生時，高溫煙流對員工性命及設備污染的傷害。國內現有防排煙模式分析國內目前現有之凈化車間煙控模式共有四種。其中，煙控設計原理，就是利用在凈化車間下層回風區的一般排氣風管，在其上安裝閘門，平時此閘門為關閉狀態，以維持一般排氣的運作，若遇上凈化車間或凈化車間下層回風區發生火災時，則打開閘門以進行排煙。此設計必須有兩個假設成立才能發揮其功效，第一個假設為：若火災發生于凈化車間中，則凈化車間上方的FFU 下吹垂直層流速度必須大過火災煙塵向上升的速度，才能壓制凈化車間火災產生的煙塵，將其導引向下至下層回風區中，然后經由排氣風管打開的閘門抽走。第二個假設為：若火災發生于下層回風區中，則上升的煙塵會蓄積于下層回風區的上部，讓煙塵由排氣風管打開的閘門抽走。然而上述兩種假設在現實狀況中皆很難成立，因為從凈化車間天花板下吹的垂直層流速度在0.25-0.5 m/s 左右，而火災的熱釋放率只要大于3kW，煙塵的向上速度就會大于0.5 m/s，然后煙塵會在上方蓄積形成蓄煙層，此時從凈化車間天花板下吹的氣流只會造成煙塵更迅速的擴散，產生更大的危害。另外，如果煙塵的溫度過高，則HEAP 或ULPA 這類濾層有可能被燒穿，使得煙塵危害更形雪上加霜，故而第一種假設無法成立。其次為蓄煙的問題，高架地板因為有開洞板的關系，會使得下層回風區火災所產生的煙塵穿過開洞板，向上進入凈化車間中而無法在高架地板下蓄積，使得排煙點的有效排煙范圍僅限于排煙閘門周圍附近，因此只能抽取到少量的煙塵，故第二種假設亦難成立。一般而言，此類設計模式常見于老舊廠房的凈化車間中，主要是因為從前的半導體廠在建立時極少會考慮到煙控系統，后來因為需要，只好在一般排氣風管上開洞，在加裝控制閘門后做為排煙之用，如此對原來的設備及廠務系統影響最少。利用一般排氣風管做為排煙系統亦有些問題需要考慮，如管路是否耐高溫？排煙量是否足夠？風機是否為排煙風機？閘門是否為防煙閘門？其泄漏量為UL 555S 的何種等級？系統如何控制及可靠度問題？故建議使用專用的排煙系統，可以大幅解決上述的許多問題。

　　有效的煙控設計方式

　　主要概念是在凈化車間上方開口排煙，開口處使用UL 555S 認證之防排煙閘門，用以承受排煙時之高溫煙塵，如果要考慮防火區劃的問題，可改用防火及防煙風門。凈化車間必須先進行防煙區劃，利用現有隔間或額外加設防煙垂壁的方式，劃分凈化車間區域。當某一區劃中發生火災時，關閉該區的空調，并且打開該區的排煙閘門，啟動排煙風機進行排煙，但是非火災區的區劃之空調仍然存在，如此可讓排煙區形成負壓力區，而非火災區形成正壓力區，此正負壓設計對阻止大顆粒煙塵的擴散有一定程度的幫助，而且凈化車間為一密閉空間，必須維持壓力平衡，否則排煙系統的排氣力量會因阻力愈來愈大而使效能愈來愈差。回風豎井中必須利用防煙風門切斷回風系統，防止被污染的空氣透過回風系統再循環進入其它的區劃中，此時位于凈化車間上方的外氣MA 補充系統仍提供新鮮空氣，維持空調系統仍打開的區劃能持續送風。排煙閘門的開啟與排煙風機的啟動可以手動或由偵煙器連動，偵煙器可用尋址的離子式偵煙器或是及早型偵煙器VESDA。在舊有的凈化車間廠房中，多于回風道采用軸流式風機，并且搭配HEPA Filter 或ULPA Filter 之回風形式，此種方式的廠房較不利于采用防煙區劃來分區關閉回風系統并形成正負壓之防煙模式，亦即當遇到火災時，只有將回風系統之風機完全關閉或繼續開啟之選擇。但在新的凈化車間廠房中，多改用FFU 回風方式，如此一來，若預先設計好FFU 電路分區開關，即可有效利用防煙區劃分區關閉FFU，形成所謂的正負壓區劃防煙。