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實驗室凈化工程
實驗室潔凈工程，即潔凈室，是指將在一定空間范圍內，將空氣 范圍內 的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并將室內溫度、潔凈室、壓力、氣流速度與氣流分布、噪音震動及照、靜電控制在某一需求范圍內的工程科學，凈化工程所特別設計的放假，不論外在空氣調教如何變化，室內均具有維持原先所設定要求之潔凈度、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)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間的設計施工過程即可稱為實驗室凈化工程。
關鍵詞： 山東實驗臺
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詳情描述
實驗室潔凈工程，即潔凈室，是指將在一定空間范圍內，將空氣 范圍內 的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并將室內溫度、潔凈室、壓力、氣流速度與氣流分布、噪音震動及照、靜電控制在某一需求范圍內的工程科學，凈化工程所特別設計的放假，不論外在空氣調教如何變化，室內均具有維持原先所設定要求之潔凈度、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)品能在一個良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間的設計施工過程即可稱為實驗室凈化工程。
實驗室凈化工程是一個應用行業(yè)非常廣泛的基礎性配套產(chǎn)業(yè)，目前在電子信息、半導體、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)均有應用，并根據(jù)行業(yè)的精密與無塵要求，等級差別也較大目前級別最高的當屬航天航空的航空艙，基本是屬于1級，屬于特殊領域，面積相對較小。
一、潔凈室用途主要有以下三個：
空氣潔凈室：已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室（設施）。它具備所有有關的服務和功能。但是，在設施內沒有操作人員操作的設備。
靜態(tài)潔凈室：各種功能完備、設定安裝妥當，可以按照設定使用或正在使用的潔凈室（設施），但是設施內沒有操作人員。
動態(tài)潔凈室：處于正常使用的潔凈室，服務功能完善，有設備和人員；如果需要，可從事正常的工作。
二、控管項目
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、壓力之調節(jié)。
5、 有害氣體之排除。
6、結構物與隔間之氣密性。
7、靜電之防制。
8、電磁干擾預防。
9、安全因素之考慮。
10、節(jié)能之考量。
三、分類
亂流式:空氣由空調箱經(jīng)風管與潔凈室內之空氣過濾器(HEPA)進入潔凈室，并由潔凈室兩側隔間墻板或高架地板回風。氣流非直線型運動而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。此型式適用于潔凈室等級1,000-100,000級。
定義：氣流以不均勻速度不平行流動、伴有回流或渦流的潔凈室。
原理：亂流潔凈室靠送風氣流不斷稀釋室內空氣，將污染空氣逐漸稀釋，來實現(xiàn)潔凈的（亂流潔凈室一般設計在千級以上至30萬級凈化級別）。 特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來實現(xiàn)潔凈與潔凈級別。換氣次數(shù)決定定義中的凈化級別（換氣次數(shù)越多，凈化級別越高）。
（1）自凈時間：是指潔凈室按設計換氣次數(shù)開始送風到潔凈室，室內含塵濃度達到所設計的凈化級別的時間。 1,000級希望不超過20min(分鐘) (可取15min計算) 10,000級希望不超過30min(分鐘) (可取25min計算) 100,000級希望不超過40min(分鐘) (可取30min計算)。
（2）換氣次數(shù)（按上述自凈時間要求設計）1,000級 43.5—55.3次/小時 (規(guī)范:50次/小時) 10,000級 23.8—28.6次/小時 (規(guī)范:25次/小時) 100,000級 14.4—19.2次/小時 (規(guī)范:15次/小時)。
優(yōu)點：構造簡單、系統(tǒng)建造成本，潔凈室之擴充比較容易，在某些特殊用途場所，可并用無塵工作臺，提高潔凈室等級。
缺點：亂流造成的微塵粒子于室內空間飄浮不易排出，易污染制程產(chǎn)品。另外若系統(tǒng)停止運轉再激活，欲達需求之潔凈度，往往須耗時相當長一段時間。
層流式:層流式空氣氣流運動成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率100%之過濾器進入室內，并由高架地板或兩側隔墻板回風，此型式適用于潔凈室等級需定較高之環(huán)境使用，一般其潔凈室等級為Class 1~100。其型式可分為二種：
(1)水平層流式：水平式空氣自過濾器單方向吹出，由對邊墻壁之回風系統(tǒng)回風，塵埃隨風向排出室外，一般在下流側污染較嚴重。 優(yōu)點：構造簡單，運轉后短時間內即可變成穩(wěn)定。 缺點：建造費用比亂流式高，室內空間不易擴充。
(2)垂直層流式：房間天花板完全以ULPA過濾器覆蓋，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?？煽焖倥懦鍪彝舛粫绊懫渌ぷ鲄^(qū)域。
優(yōu)點：管理容易，運轉開始短時間內即可達穩(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：構造費用較高，彈性運用空間困難，天花板之吊架相當占空間，維修更換過濾器較麻煩。
復合式：復合式為將亂流式及層流式予以復合或并用，可提供局部超潔凈之空氣。
(1)潔凈隧道(Clean Tunnel)：以HEPA或ULPA過濾器將制程區(qū)域或工作區(qū)域100%覆蓋使?jié)崈舳鹊燃壧岣咧?0級以上，可節(jié)省安裝運轉費用。 此型式需將作業(yè)人員之工作區(qū)與產(chǎn)品和機器維修予以隔離，以避免機器維修時影響了工作及品質，ULSI制程大都采用此種型式。
潔凈隧道另有二項優(yōu)點：A.彈性擴充容易； B.維修設備時可在維修區(qū)輕易執(zhí)行。
(2)潔凈管道(Clean Tube)：將產(chǎn)品流程經(jīng)過的自動生產(chǎn)線包圍并凈化處理，將潔凈度等級提至100級以上。因產(chǎn)品和作業(yè)員及發(fā)塵環(huán)境相互隔離，少量之送風即可得到良好之潔凈度，可節(jié)省能源，不需人工的自動化生產(chǎn)線為最適宜使用。藥品、食品業(yè)界及半導體業(yè)界均適用。
(3)并裝局部潔凈室(Clean Spot)：將潔凈室等級10,000~100,000之亂流潔凈室內之產(chǎn)品制程區(qū)的潔凈度等級提高為10~1000級以上，以為生產(chǎn)之用；潔凈工作臺、潔凈棚、裝配式潔凈室、潔凈衣柜即屬此類。 潔凈工作臺：等級Class 1~100級。
潔凈棚：為在亂流式之潔凈室空間內以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨立之HEPA或ULPA及空調送風機組而成為一較高級之潔凈空間，其等級為10~1000級，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輪，可為彈性運用。
四、氣流的流動
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、機器隔間、建筑結構等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。
潔凈室系利用HEPA、ULPA過濾空氣，其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多，因此經(jīng)過此過濾器過濾的空氣可說十分干凈。然而潔凈室內除了人以外，尚有機器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴散，即無法保持潔凈空間，因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。
風速的控制：潔凈室內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，此氣流速度屬微風區(qū)域，易受人、機器等的動作而干擾趨于混亂、雖提高風速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風速的提高，將影響運轉成本的增加，所以應在滿足要求的潔凈度水準之時，能以最適當?shù)娘L速供應，以達到適當?shù)娘L速供應以達到經(jīng)濟性效果。
另一方面欲達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，均一氣流若無法保持，表示風速有異，特別是在壁面，氣流會延著壁面發(fā)生渦流作用，此時要實現(xiàn)高潔凈度事實上很困難。
垂直層流式方向要保持均一氣流必須：
(a)吹出面的風速不可有速度上的差異；
(b)地板回風板吸入面之風速不可有速度上的差異。速度過低或過高(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，如制程設備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等，同時對于生產(chǎn)設備上方氣流的分流點，亦應列入考慮因素。
一般操作臺或生產(chǎn)設備等表面的氣流分流點，應設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，氣流可從制程區(qū)內部流向作業(yè)區(qū)，而將微塵帶走；若分流點配置在制程區(qū)前方，將成為不當?shù)臍饬鞣至?，此時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備后面，工作臺因而將受到污染，良率也勢必降低。
潔凈室內的工作桌等障礙物，在相接處均會有渦流現(xiàn)象發(fā)生，相對地在其附近之潔凈度將會較差，在工作桌面鉆上回風孔，將使渦流現(xiàn)象減少最低；組裝材料之選擇是否恰當、設備布局是否完善，亦為氣流是否成為渦流現(xiàn)象之重要因素。
五、潔凈室之構成
潔凈室的構成是由下列各項系統(tǒng)所組成(在所組成的系統(tǒng)分子中是缺一不可的)，否則將無法構成一完整且品質良好的潔凈室：
(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)空調系統(tǒng)：包括空氣艙、過濾器系統(tǒng)、風車等。
(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造，一般是用鋼筋或骨水泥，但無論是何種構造，必須滿足如下之條件：
A.不會因溫度變化與振動而發(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(tài)。 它適用于精密機械工業(yè)、電子工業(yè)（半導體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學工業(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、 一般生物潔凈室：主要控制微生物（細菌）對象的污染。同時其內部材料要能經(jīng)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(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。例：制藥工業(yè)、醫(yī)院（手術室、無菌病房）食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動物實驗室、理化檢驗室、血站等。
B、 生物學安全潔凈室：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） 。
七、局部潔凈工程
潔凈工作臺：等級Class1~100級，潔凈工作棚：為在亂流式之潔凈室空間內以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨立之HEPA或ULPA及空調送風機組而成為一較高級之潔凈空間，其等級為10~1000級，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輪，可為彈性運用。
八、空氣潔凈度等級標準及規(guī)范
經(jīng)濟和科技發(fā)達的國家和地區(qū)都有自己的空氣潔凈標準和規(guī)范標準，都規(guī)定了有關的潔凈度等級，例如美國、日本、西歐、北歐、俄羅斯等。我國于1984年頒布《潔凈廠房設計規(guī)范》（GBJ73-84），1996年該規(guī)范進行了較大的修改，1990年頒布《潔凈室施工及驗收規(guī)范》（JGJ71-90）以指導施工和驗收的重要文件。（21世紀）目前，該規(guī)范在重新修訂中。
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