影響潔凈室設(shè)計、建造成本的十個因素    上海

1、換氣次數(shù)
潔凈室內(nèi)的空氣分配設(shè)備（通常是吊頂過濾器）被設(shè)計成“噴淋式”，用來統(tǒng)一的、潔凈的已過濾的空氣。向房間補給的空氣量，讓人想起與普通的淋浴噴頭相反的消防。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B9920和ISO 標(biāo)準(zhǔn)14644-1的標(biāo)題是：潔凈室外和相關(guān)控制環(huán)境——*部分：清潔空氣的分級。這些標(biāo)準(zhǔn)了潔凈室參數(shù)、分級和檢測方法的指導(dǎo)方針，但并未說明如何經(jīng)濟有效地達到要求。這是因為每種生產(chǎn)過程和潔凈室外的要求是不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達到預(yù)期的環(huán)境要求。至少有五種不同的“可能”設(shè)計能夠達到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計是*方案。為項目尋找*和的解決方案，是潔凈室外換氣項目的zui基本的目標(biāo)理念。
房間內(nèi)污染物的比率和實際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過程中，不對其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除微粒的速度是重要的。其他可能影響再循環(huán)空氣數(shù)量的因素是：房間的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的位置、設(shè)備表面溫度、空氣對流、氣流類型（單向通過敏感區(qū)或者通過全空間）、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。
潔凈室可能需要在靜態(tài)下進行鑒定，在工況下進行鑒定，對生產(chǎn)過程進行確認或者cGMP認證。由綜合服務(wù)管理部制定的聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209（e），建議100或90fpm。然而有可能建立一個空氣流動速度較低，但比100級潔凈度更高的潔凈室。實際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動速度是45cfm/平方英尺。
2、單向的、紊流的、垂直或水平氣流
在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(qū)域內(nèi)使用，并且使用微環(huán)境。污染物的源頭可能存在于手套箱、過濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時才能實現(xiàn)單向氣流。垂直或水平氣流的選擇，取決于房間的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的安放位置，紊流就可以將污染物帶走。
潔凈室內(nèi)的架空地板是用來掩蓋工具、設(shè)備與動力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來，為了節(jié)約成本，在“bay-and-chase”式的潔凈室結(jié)構(gòu)中，這些架空地板被當(dāng)作從港灣到夾層的回內(nèi)通道。在單向氣流的潔凈室內(nèi)，人們希望微粒從工作區(qū)域流到帶小孔的地板下。我們已經(jīng)成功的建立了10級和100級的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且潔凈室的氣流被設(shè)計成紊流。另個一種辦法是用薄的空氣噴射裝置隔離清潔區(qū)域，這種空氣噴射的速度是每分鐘500到800英尺。它的功能類似于塑料門簾。
3、空氣過濾。花費因素變量：-0.032至0.10
采用未端HEPA過濾器對空氣進行過濾，0.3到0.5微米的去除效率為99.99%,0.12微米的去除效率為99.999%;若使用PA過濾器，0.12微米的去除效率為99.99995%。根據(jù)潔凈室外的用途，也可以選擇其他的設(shè)備，例如，在循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)處理系統(tǒng)中，使用HEPA過濾器用碳吸附或相似功能的合成過濾器處理VOC，靜電過濾箱，等等。
在潔凈室市場上，風(fēng)機過濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室的、經(jīng)濟的解決方案，尤其是在吊頂高度有限的建筑內(nèi)。已證明降低成本和減小過濾器的壓降（在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級過濾器，長時間采用高壓降方式運轉(zhuǎn)，所帶來的效益并不總是十分明顯）。
4、空氣處理器?；ㄙM因素變量：-0.07至0.15
新風(fēng)處理空調(diào)箱[Make-up AHU s]。典型的新風(fēng)處理空調(diào)箱（初級AHU s）為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱（AHU s）必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機、軸流或plug風(fēng)機加上過濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤管、蒸汽和絕熱加濕器等組成。附件和差異包括靜電空氣混合器、蒸汽預(yù)熱盤管、聲波加濕器、鹽水、除濕用的直接交換[Dx]或乙二醇低溫冷凍盤管、VOC吸附過濾器、噪聲衰減器，VFP（變頻）驅(qū)動等。
新風(fēng)處理空調(diào)箱通道是將空氣注入集管，再通過支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱新風(fēng)。在初級和風(fēng)管上進行空氣測量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機、VFD或風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測安裝在各個空調(diào)箱內(nèi)HEPA過濾器布袋過濾器和預(yù)過濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機過濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來的空氣進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱再送出。典型的循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱由離心式風(fēng)機、過濾器和濕熱（干）冷盤管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤管、用于局部濕度控制的蒸汽或聲波加濕器、風(fēng)量恒定控制箱。這種采用Whisper-Air and Compac Space 風(fēng)機系統(tǒng)的方式了一種節(jié)約成本和充分使用能源的選擇。多重循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管，再經(jīng)過PA過濾器或HEPA過濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級為10級和1級的潔凈間的吊頂上，這些過濾器通常是覆蓋。垂直單向氣流向下通過潔凈間，穿過帶孔的架空地板磚進入地板下面的回風(fēng)空間，再通過垂直回風(fēng)夾道向上進入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后 ，空氣再次進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱，以上的空氣循環(huán)再次重復(fù)。如果是使用吊頂風(fēng)機過濾器，在風(fēng)機過濾器上面的吊頂空間時，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機盤管實現(xiàn)表面冷卻。
5、空氣壓差?；ㄙM因素變量：-0.041至0.08
潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠離其臨近區(qū)域的污染，控制有害污染物的流向，防止不同區(qū)域間的交叉污染，并幫助保持所要求的溫度和濕度水平。潔凈室與相關(guān)走廊、設(shè)施內(nèi)的其他區(qū)域的壓差應(yīng)維持在0.25到0.005英寸水柱（in.w.g.）之間。一般制藥企業(yè)所要求的壓差值比這更高，在不同區(qū)域之間采用層疊壓差來避免交叉污染。在不同的區(qū)域間安裝一系列的層疊式氣閘和允許空氣快速擴散的正壓門，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計中，通常在潔凈室的入口安裝一個半密封的氣閘來使壓差保持在0.02到0。005in.w.g.之間。更衣間和穿衣間用氣閘分離。入口入的機械風(fēng)淋相對于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問題。許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動氣壓控制，只有在大門全部打開的情況下，入口處的風(fēng)量維持在每分鐘50到100英尺。一些生物制藥企業(yè)要求主動壓差控制，采用補充新風(fēng)的方式，自動補足通過門泄漏的空氣（當(dāng)門打開時）。
壓差臨測器用來完成這個任務(wù)。監(jiān)視器可能被安裝在潔凈室外面，而在潔凈室內(nèi)有一個LED的顯示器，該顯示器帶有一個聲音報警裝置和兩個指示器，可以表示氣壓的正常與否。這種設(shè)備在生物制藥潔凈室中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來測負壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測負壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的度是0.001 in.w.c.,測量壓力值或真空度的范圍是0.5 in.w.c。壓差通過閃亮LED和自動報警裝置來表示。當(dāng)打開大門時，設(shè)備內(nèi)部有一個可調(diào)整的延遲報警時間，用來避免啟動聲音報警裝置。
6、溫度控制。花費因素變量：-0.0321至 0.15
溫度和濕度的變化能夠引起生產(chǎn)設(shè)備的誤差，從而影響生產(chǎn)過程的可重復(fù)性，zui終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費。因此，潔凈室對溫度嚴格控制要求是顯而易見的，這項花費是必須的。通常情況下，要求工程師在設(shè)計時降低施工費用，同時要求在很大區(qū)域內(nèi)對溫度進行的控制，允許的溫度變化范圍在±4到6華氏度之間（例如使用卷簾門的倉庫）。在沒有硬墻和氣閘裝置時，這將是十分苛刻的要求，并且實際上無法控制濕度的變化。人們通常認為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項目的層疊性是容易達到的，并且很容易維持，但需要仔細的評估這些項目的誤差范圍。如果對潔凈室內(nèi)的暖通、動力裝置和控制系統(tǒng)有嚴格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負0.1華氏度所用花費，可能比基準(zhǔn)點為70華氏度，±2.0度（即標(biāo)準(zhǔn)要求68到72華氏度）的高出20%到50%。在每個潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動調(diào)溫器來控制設(shè)計溫度。它能驅(qū)動安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤管工作，來滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機盤管裝置，局部自動調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤管出口空氣的溫度。
7、溫度控制?；ㄙM因素變量：-0.034至0.19
每個潔凈室內(nèi)的相對濕度，通過局部濕度調(diào)節(jié)器來進行控制。如果窨內(nèi)的相對濕度較高，恒濕器通過降低冷凍盤管流出空氣的溫度來加強除濕。同時，再熱盤管熱量來保持窨的溫度。任何一個潔凈間的相對濕度出了設(shè)計范圍，局部恒濕器將啟動安裝在風(fēng)管上的局部濕度調(diào)節(jié)器。當(dāng)必須滿足的濕度控制時，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來實現(xiàn)，并通過潔凈室的結(jié)來維持。
濕度水平的局部變動可以通過聲波濕度調(diào)節(jié)器進行控制，該調(diào)節(jié)器位于zui終過濾前的風(fēng)管靜壓箱內(nèi)。用水水質(zhì)為RO/DI，水電陰率在3到5mgm之間。如果相對濕度低于設(shè)計范圍，恒濕器將啟動濕度調(diào)節(jié)器來增加新風(fēng)的水分含量。如果相對濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤管流出空氣的溫度，從而加強除濕效果。
8、排風(fēng)系統(tǒng)。花費因素變量：-0.031至0.16
典型的工藝排風(fēng)系統(tǒng)包括：酸、溶劑和VOC、毒性物質(zhì)、熱和一般的房間排風(fēng)。如果廢氣中有氨氣出現(xiàn)，一些會選擇使用分開的風(fēng)管系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。使用zui多、zui普遍的酸消除方法，是水平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運用就地或當(dāng)場高溫破壞的方法。需要認真選擇支隊的方式及必須支隊的廢氣流量。
的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至zui低，因此，在實施過程中可降低工程費用和能源浪費。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟價值之間的平衡是十分重要的。通常情況下，考慮到潔凈室將來的擴展，當(dāng)其它動力設(shè)備和暖通、動力系統(tǒng)（例如新風(fēng)和冷卻）不能滿足這種擴充的需求時，大的昂貴的、不銹鋼襯里的或FRP排風(fēng)系統(tǒng)就已經(jīng)建立了。沒有考慮將來的需求而建立的酸排隊系統(tǒng)也是十分普遍的。增加風(fēng)量和新的風(fēng)管支管，，就會使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速過每分鐘4000英尺。這樣的系統(tǒng)保持平衡是十分困難的或不可能的，并且運行的費用昂貴。
9、振動和噪聲控制?；ㄙM因素變量：-0.027至0.10
設(shè)備的大小和重量影響振動的傳播及控制。潔凈室地板下面的“華夫（waffle）”混凝土板層，能夠很好地避免將設(shè)備的振動傳送到其他生產(chǎn)區(qū)域或度量衡工具上。即使為了安裝管道而在潔凈室的地面上鉆洞，Waffle混凝土板層仍能保持其風(fēng)性。因為地板的強度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會對振動因素有任何副作用。
所有的暖通、動力設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動的方式，將振動效應(yīng)降到zui低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機和馬達，可以用來維持潔凈室NC水平。振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來用于振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來核實用于振動和噪聲控制中的機械和建筑學(xué)原理。完工后的再處理可能是十分昂貴的。如果建筑師、暖通、動力工程師、業(yè)主和顧問從設(shè)計的開始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測，或用更經(jīng)濟的辦法取代。
10、磁通量和電磁通量?；ㄙM因素變量：0.037至0.15
磁通量被認為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認為是自然界的電磁循環(huán)。“通量”這個詞代表流量，我們可以認為磁力線就象某種液體流動的路線那樣穿過一個假想的表面。磁場的大小代表流動的速度，它的方向就是流動的方向。磁通量就是流過這個表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認為磁通量就是穿過這個表面的磁力線的數(shù)量。對于給定的速度，當(dāng)微粒移動的方向垂直于磁場方向時，磁力是zui大的，當(dāng)與磁場方向平等運動時，磁場力為零。在大多數(shù)基本水平，移動電荷之間的相互作用產(chǎn)生磁力，就象靜電產(chǎn)生于導(dǎo)電電荷與其他導(dǎo)電電荷（不論他們是否運動）之間的相互作用。
通過對行星的拍照表明，由于地球的放置和它熔化的金屬內(nèi)核使得它有一個強大的磁場。磁通量的密度（“牛頓的每安培米”）有它自己的單位---特斯拉。地球表面的磁場近似代表值是二分之一高斯，大約是200,000特斯拉。在對公眾開放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場強度不能大于5個高斯。
潔凈室的磁場防護是十分昂貴的。例如，潔凈室使用4到5毫米厚的磁性（鐵--硅）鋼板（M15型）作為屏蔽材料仍不能滿足要求。當(dāng)前的半導(dǎo)體、度量衡和通訊實驗室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強度限制在0.05高斯或更低。