影響潔凈室設(shè)計(jì)、建造成本的十個(gè)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(guò)濾器）被設(shè)計(jì)成“噴淋式”，用來(lái)統(tǒng)一的、潔凈的已過(guò)濾的空氣。向房間補(bǔ)給的空氣量，讓人想起與普通的淋浴噴頭相反的消防。美國(guó)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(jí)。這些標(biāo)準(zhǔn)了潔凈室參數(shù)、分級(jí)和檢測(cè)方法的指導(dǎo)方針，但并未說(shuō)明如何經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到要求。這是因?yàn)槊糠N生產(chǎn)過(guò)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(dá)到預(yù)期的環(huán)境要求。至少有五種不同的“可能”設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計(jì)是*方案。為項(xiàng)目尋找*和的解決方案，是潔凈室外換氣項(xiàng)目的zui基本的目標(biāo)理念。
房間內(nèi)污染物的比率和實(shí)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(guò)程中，不對(duì)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(duì)流、氣流類(lèi)型（單向通過(guò)敏感區(qū)或者通過(guò)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(jìn)行鑒定，在工況下進(jìn)行鑒定，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行確認(rèn)或者cGMP認(rèn)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(gè)空氣流動(dòng)速度較低，但比100級(jí)潔凈度更高的潔凈室。實(shí)際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動(dòng)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(guò)濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計(jì)為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒(méi)有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時(shí)才能實(shí)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(lái)掩蓋工具、設(shè)備與動(dòng)力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來(lái)，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(jí)和100級(jí)的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒(méi)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(jì)成紊流。另個(gè)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(lèi)似于塑料門(mén)簾。
3、空氣過(guò)濾?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.032至0.10
采用未端HEPA過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)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(guò)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(guò)濾器用碳吸附或相似功能的合成過(guò)濾器處理VOC，靜電過(guò)濾箱，等等。
在潔凈室市場(chǎng)上，風(fēng)機(jī)過(guò)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(jì)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(guò)濾器的壓降（在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級(jí)過(guò)濾器，長(zhǎng)時(shí)間采用高壓降方式運(yùn)轉(zhuǎn)，所帶來(lái)的效益并不總是十分明顯）。
4、空氣處理器?；ㄙM(fèi)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(jí)AHU s）為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱（二級(jí)AHU s）必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機(jī)、軸流或plug風(fēng)機(jī)加上過(guò)濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤(pán)管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤(pán)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(pán)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(pán)管、VOC吸附過(guò)濾器、噪聲衰減器，VFP（變頻）驅(qū)動(dòng)等。
新風(fēng)處理空調(diào)箱通道是將空氣注入集管，再通過(guò)支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱新風(fēng)。在初級(jí)和二級(jí)風(fēng)管上進(jìn)行空氣測(cè)量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)、VFD或風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測(cè)安裝在各個(gè)空調(diào)箱內(nèi)HEPA過(guò)濾器布袋過(guò)濾器和預(yù)過(guò)濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機(jī)過(guò)濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來(lái)的空氣進(jìn)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(jī)、過(guò)濾器和濕熱（干）冷盤(pán)管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤(pán)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(jī)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(guò)送風(fēng)管，再經(jīng)過(guò)PA過(guò)濾器或HEPA過(guò)濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級(jí)為10級(jí)和1級(jí)的潔凈間的吊頂上，這些過(guò)濾器通常是覆蓋。垂直單向氣流向下通過(guò)潔凈間，穿過(guò)帶孔的架空地板磚進(jìn)入地板下面的回風(fēng)空間，再通過(guò)垂直回風(fēng)夾道向上進(jìn)入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后 ，空氣再次進(jìn)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(jī)過(guò)濾器，在風(fēng)機(jī)過(guò)濾器上面的吊頂空間時(shí)，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機(jī)盤(pán)管實(shí)現(xiàn)表面冷卻。
5、空氣壓差?；ㄙM(fèi)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(yuǎn)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(lái)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(kuò)散的正壓門(mén)，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計(jì)中，通常在潔凈室的入口安裝一個(gè)半密封的氣閘來(lái)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(jī)械風(fēng)淋相對(duì)于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問(wèn)題。許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動(dòng)氣壓控制，只有在大門(mén)全部打開(kāi)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(dòng)壓差控制，采用補(bǔ)充新風(fēng)的方式，自動(dòng)補(bǔ)足通過(guò)門(mén)泄漏的空氣（當(dāng)門(mén)打開(kāi)時(shí)）。
壓差臨測(cè)器用來(lái)完成這個(gè)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(gè)LED的顯示器，該顯示器帶有一個(gè)聲音報(bào)警裝置和兩個(gè)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(lái)測(cè)負(fù)壓值，而在電子類(lèi)潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)負(fù)壓值，而在電子類(lèi)潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)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(cè)量壓力值或真空度的范圍是0.5 in.w.c。壓差通過(guò)閃亮LED和自動(dòng)報(bào)警裝置來(lái)表示。當(dāng)打開(kāi)大門(mén)時(shí)，設(shè)備內(nèi)部有一個(gè)可調(diào)整的延遲報(bào)警時(shí)間，用來(lái)避免啟動(dòng)聲音報(bào)警裝置。
6、溫度控制?；ㄙM(fèi)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(guò)程的可重復(fù)性，zui終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費(fèi)。因此，潔凈室對(duì)溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見(jiàn)的，這項(xiàng)花費(fèi)是必須的。通常情況下，要求工程師在設(shè)計(jì)時(shí)降低施工費(fèi)用，同時(shí)要求在很大區(qū)域內(nèi)對(duì)溫度進(jìn)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(mén)的倉(cāng)庫(kù)）。在沒(méi)有硬墻和氣閘裝置時(shí)，這將是十分苛刻的要求，并且實(shí)際上無(wú)法控制濕度的變化。人們通常認(rèn)為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項(xiàng)目的層疊性是容易達(dá)到的，并且很容易維持，但需要仔細(xì)的評(píng)估這些項(xiàng)目的誤差范圍。如果對(duì)潔凈室內(nèi)的暖通、動(dòng)力裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負(fù)0.1華氏度所用花費(fèi)，可能比基準(zhǔn)點(diǎn)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(gè)潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動(dòng)調(diào)溫器來(lái)控制設(shè)計(jì)溫度。它能驅(qū)動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤(pán)管工作，來(lái)滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管裝置，局部自動(dòng)調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤(pán)管出口空氣的溫度。
7、溫度控制?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.034至0.19
每個(gè)潔凈室內(nèi)的相對(duì)濕度，通過(guò)局部濕度調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行控制。如果窨?jī)?nèi)的相對(duì)濕度較高，恒濕器通過(guò)降低冷凍盤(pán)管流出空氣的溫度來(lái)加強(qiáng)除濕。同時(shí)，再熱盤(pán)管熱量來(lái)保持窨的溫度。任何一個(gè)潔凈間的相對(duì)濕度出了設(shè)計(jì)范圍，局部恒濕器將啟動(dòng)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(shí)，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來(lái)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)潔凈室的結(jié)來(lái)維持。
濕度水平的局部變動(dòng)可以通過(guò)聲波濕度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，該調(diào)節(jié)器位于zui終過(guò)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(duì)濕度低于設(shè)計(jì)范圍，恒濕器將啟動(dòng)濕度調(diào)節(jié)器來(lái)增加新風(fēng)的水分含量。如果相對(duì)濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤(pán)管流出空氣的溫度，從而加強(qiáng)除濕效果。
8、排風(fēng)系統(tǒng)。花費(fèi)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(huì)選擇使用分開(kāi)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(yùn)用就地或當(dāng)場(chǎng)高溫破壞的方法。需要認(rèn)真選擇支隊(duì)的方式及必須支隊(duì)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(shí)施過(guò)程中可降低工程費(fèi)用和能源浪費(fèi)。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴(kuò)大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(lái)的擴(kuò)展，當(dāng)其它動(dòng)力設(shè)備和暖通、動(dòng)力系統(tǒng)（例如新風(fēng)和冷卻）不能滿足這種擴(kuò)充的需求時(shí)，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(méi)有考慮將來(lái)的需求而建立的酸排隊(duì)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(huì)使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速過(guò)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(yùn)行的費(fèi)用昂貴。
9、振動(dòng)和噪聲控制?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.027至0.10
設(shè)備的大小和重量影響振動(dòng)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(dòng)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?yàn)榈匕宓膹?qiáng)度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進(jìn)行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會(huì)對(duì)振動(dòng)因素有任何副作用。
所有的暖通、動(dòng)力設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動(dòng)的方式，將振動(dòng)效應(yīng)降到zui低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機(jī)和馬達(dá)，可以用來(lái)維持潔凈室NC水平。振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)用于振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)核實(shí)用于振動(dòng)和噪聲控制中的機(jī)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(dòng)力工程師、業(yè)主和顧問(wèn)從設(shè)計(jì)的開(kāi)始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測(cè)，或用更經(jīng)濟(jì)的辦法取代。
10、磁通量和電磁通量?；ㄙM(fèi)因素變量：0.037至0.15
磁通量被認(rèn)為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認(rèn)為是自然界的電磁循環(huán)。“通量”這個(gè)詞代表流量，我們可以認(rèn)為磁力線就象某種液體流動(dòng)的路線那樣穿過(guò)一個(gè)假想的表面。磁場(chǎng)的大小代表流動(dòng)的速度，它的方向就是流動(dòng)的方向。磁通量就是流過(guò)這個(gè)表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認(rèn)為磁通量就是穿過(guò)這個(gè)表面的磁力線的數(shù)量。對(duì)于給定的速度，當(dāng)微粒移動(dòng)的方向垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，磁力是zui大的，當(dāng)與磁場(chǎng)方向平等運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力為零。在大多數(shù)基本水平，移動(dòng)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(yùn)動(dòng)）之間的相互作用。
通過(guò)對(duì)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(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。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(chǎng)近似代表值是二分之一高斯，大約是200,000特斯拉。在對(duì)公眾開(kāi)放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場(chǎng)強(qiáng)度不能大于5個(gè)高斯。
潔凈室的磁場(chǎng)防護(hù)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(shí)驗(yàn)室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強(qiáng)度限制在0.05高斯或更低。