1、1第六節 空 氣 潔 凈 技 術（屬第三章“空氣調節”的內容之一）2010年7月17日2關于空氣潔凈技術的基本概念 參照國標GB50072-2001潔凈廠房設計規范的相關定義 潔凈室clean room 空氣懸浮粒子濃度受控的房間 。它的建造和使用應減少室內誘入、產生及滯留粒子。室內的其他有關參數如溫度、濕度、壓力等按要求進行控制3 潔凈區clean zone 空氣懸浮粒子濃度受控的限定空間。它的建造和使用應減少室內誘入、產生及滯留粒子。室內的其他有關參數如溫度、濕度、壓力等按要求進行控制。潔凈區可以是開放式或封閉式 定義的要點1）潔凈室以空氣中懸浮粒子濃度為主要控制對象，明確了空氣潔凈技術的

2、基本特征，也是潔凈室級別劃分的主要依據42）指明了空氣潔凈技術所依據的基本原理，即：防止粒子從外部進入室內；防止室內產生粒子；及時排除已進入室內的或從室內產生的粒子3）明確了根據不同的應用要求及控制級別對其它有關參數的控制要求 上述定義與ISO14644國際標準的定義是一致的 5 潔凈室的分類1）按服務對象分 工業潔凈室ICR微電子、平板顯示器、精密加工制造等 生物潔凈室BCR醫療、制藥、生物、食品、日用化工等2）按室內氣流形式分3）按潔凈室建造方式分4）按凈化空調系統形式分6 主要控制對象 ICR懸浮粒子（少數要求AMC） BCR微生物 微生物依附于懸浮粒子之上，故基本控制原理與ICR一致

3、GMP（1998）潔凈室（區）空氣潔凈度級別 7 潔凈度 cleanliness 以單位體積空氣中懸浮粒子的數量（允許顆粒數）來區分的潔凈程度。 以前習慣采用英制單位顆/立方英尺（pc/ft3），自國際標準頒布后，應采用國際單位制顆/立方米（pc/m3） 單向流 unidirectional airflow 沿單一方向呈平行流線并且橫斷面上空氣流速一致的氣流 以前曾習慣地稱為“層流”，但由于它實際上并不是流體力學中所規定的“層流”，所以現在定義為“單向流”。根據工程中的應用方式可以包括“垂直單向流”和“水平單向流” 8垂直單向流非單向流9 非單向流 non-unidirectional air

4、flow 凡不符合單向流定義的其他氣流流型 在實際工程中還可以將單向流和非單向流氣流流型組合應用，稱為“混合流” 粒徑 particle size 由給定的粒子尺寸測定儀響應當量于被測粒子等效的球體直徑 實際粒子大多不是標準的球形，同一種粒子用不同的測定儀器和測定方法測得的粒徑是不一樣的10各種非單向流形式11 潔凈工作區 clean working area 指潔凈室內離地面高度0.81.5m（除工藝特殊要求外）的區域 高效過濾器 HEPA （high efficiency particulate air filter ） 超高效過濾器 ULPA （ultra low penetration

5、 air filter ） 注意國標GB50072-2001潔凈廠房設計規范與GB/T13554-2008的定義不同 12 GB50072-2001潔凈廠房設計規范HEPA在額定風量下，對于粒徑大于等于0.3 m粒子的捕集效率在99.9%以上及氣流阻力在250Pa以下的空氣過濾器ULPA在額定風量下，對于粒徑0.10.2 m粒子的捕集效率在99.999%以上及氣流阻力在280Pa以下的空氣過濾器 （目前已經有阻力小于100Pa的HEPA 和ULPA ） GB/T13554-2008高效空氣過濾器HEPA用于進行空氣過濾且使用GB/ T6165規定的鈉焰法檢測，過濾效率不低于99.9%的空氣過濾

6、器ULPA用于進行空氣過濾且使用GB/ T6165規定的鈉焰法檢測，過濾效率不低于99.999%的空氣過濾器13 GB/T14295-2008空氣過濾器 按標準規定的方法，用對于大于等于0.5m微米粒子的記數效率數值來劃分（見后表） 亞高效過濾器 sub-HEPA 高中效過濾器 high efficiency filter 中效過濾器 medium efficiency filter 粗效過濾器 roughing filter （不能稱初效 ） 靜電過濾器 electric air filter 靜電過濾器一般不能作為凈化空調系統的末端過濾器14 凈化空調與普通空調的主要區別1）壓力控制2）多

7、級過濾3）氣流組織4）換氣次數（送風量）5）負荷特性15一、空氣潔凈度等級（一）空氣潔凈度標準 標準發展的歷史1.美國聯邦標準FS209系列 從1963年開始到1992年最終版FS209E FS209E之前只采用英制單位，209E增加了國際單位制 2001年11月29日FS209E已宣布取消16FS209E浮游粒子潔凈等級 表3.6-117 以空氣中粒徑0.5m的粒子允許數量為分級標準 當采用國際單位時，等級的名稱為每 m3 空氣中最大允許粒子數的常用對數值（以10為底）。例如：每m3 空氣中大于等于0.5m粒徑的最大允許粒子數為3530顆，而3530的常用對數值為3.55，所以命名為M3.5

8、級 若采用英制單位，等級的名稱為每 ft3 空氣中最大允許粒子數值。例如：上述M3.5級對應為每 ft3 空氣中大于等于0.5m粒徑的最大允許粒子數為100顆，所以命名為100級。 工程中常用的10、100、1000、十萬等級別的稱呼均為英制單位182.國際標準國際標準ISO146441 以空氣中粒徑0.1m的粒子允許數量為分級標準 等級的名稱為每 m3 空氣中最大允許粒子數以10為底的指數193.國家標準 GB50073-2001潔凈廠房設計規范所采用的潔凈度級別等同于ISO146441 （上表中的數字四舍五入為3位有效數字）4.對于標準中未給出的中間粒徑粒子允許值可以通過標準所提供的線算圖

9、查得或用計算式計算20 聯邦標準 FS209E線算圖（國際單位制） 計算式國際單位制：Pc/m3 = 10M(0.5/D)2.2 （3.6-1）英制單位制：Pc/ft3 = Nc(0.5/D)2.2 （3.6-2）21 國際和國家標準 （3.6-3）式中 Cn 大于等于所要求粒徑的允許值，四舍五入后有效數字不超過3位，pc/m3； N 潔凈度等級，數字從19，最小遞增量為0.1； D 要求的粒徑，m。 注意與FS209E計算式的區別08. 21 . 010DCNn22ISO146441規定的級別標準圖 23（二）空氣潔凈度等級的表示方法1.長期習慣采用的英制表示方法 如100級、1000級、1

10、00000級等（生物潔凈室領域還在合法使用）2.改進的英制表示方法 如0.1m10級、 0.1m100級等 上述表達方法均有缺陷且已不合法3.國際標準 等級級別 / 所處狀態 / 所考慮的粒徑 例如：ISO 4級 / 動態 / 0.2 m（2370 Pc/m3）， 1 m（83 Pc/m3）4.國家標準未明確規定24（三）室內環境狀態1.空態 as-built 潔凈室設施已經建成，所有動力接通并運行，但無生產設備、材料及人員2.靜態 at-rest 潔凈室設施已經建成，生產設備已安裝，并按業主及供應商同意的狀態運行，但無生產人員3.動態 operational 設施以規定的狀態運行，有規定的人

11、員在場，并在商定的狀況下進行工作 4.國標規定：空氣潔凈度等級所處狀態應與業主協商確定25（四）動靜比 潔凈室竣工驗收大多采用“靜態” 實際運行為“動態” 用“動靜比”動態的室內空氣含塵濃度與靜態室內空氣含塵濃度的比值預測實際運行時的室內潔凈度 動靜比的參考數值 26（五）潔凈度等級的有關計算 表3.6-3 根據已知條件，運用相關公式，注意單位制 1 ft3 = 0.0283 m3 1 m3 = 35.3 ft3 表3.6-4與3.6-5直接給出有關指數計算的答案，簡化解題工作27【例3.6-1】0.5m粒子濃度為50Pc/ft3的含塵濃度分別相當于FS209E的國際單位制和英制多少級解: 用

12、英制單位，即為50級 公制單位用（3.6-1）計算 50 Pc/ft3 = 5035.3 = 1765 Pc/m3MM105 . 05 . 01017652 . 22 . 32467. 31765lgM28【例3.6-2】 0.3m100級分別相當于FS209E的國際單位制和英制多少級 解： 100Pc/ft3 = 10035.3 = 3530 Pc/m3 公制單位用（3.6-1）計算077. 3103 . 05 . 01035302 . 2MM M = lg(3530/3.077) = 3.059 3.1英制單位用（3.6-2）計算3 .3326.33007. 3/100007. 33 .

13、05 . 01002 . 2NcNcNc29二、空氣過濾器（一）空氣過濾器標準、分類1.國家標準 GB/T14295-2008空氣過濾器30 GB/T13554-2008高效空氣過濾器 其他國家和地區的有關標準31 各國分類法的對照 圖3.6-132各種過濾器的形式33有隔板與無隔板過濾芯34（二）空氣過濾器防火等級 新老標準的表達方式不同 分濾料、分隔板和邊框三部分 不同級別要求不同，級別越高要求越嚴35（三）空氣過濾器性能1.面風速（額定風量） 實際使用風量應小于額定風量2.效率 幾種效率表達方法 潔凈室計算用計數效率 串聯總效率 計算式同通風，但要說明對應的粒徑，本質上是對應分級效率的串

14、聯計算363.阻力 GB/T14295-2008空氣過濾器定義 初阻力 額定風量下未積塵過濾器的阻力 終阻力 額定風量下阻力可達到的規定值 兩者的關系 GB/T14295-2008空氣過濾器建議終阻力 = 2倍初阻力； GB/T13554-2008高效空氣過濾器未見具體規定 GB50073-2001潔凈廠房設計規范建議高效空氣過濾器終阻力 = 1.52倍初阻力 綜合考慮運行費用和更換過濾器費用37（四）空氣過濾器組合方式 效率低的在前級 一般要求有前級保護 對潔凈室潔凈度起關鍵作用的是末級（五）空氣過濾器的安裝位置 為避免已過濾空氣由于系統滲漏而重新污染，故與普通空調系統有不同要求粗效 中效粗

15、效中效高效潔凈室38（六）訂貨須知6.容塵量 額定風量下達終阻力時的捕塵量8.類型 刀口型9.檢漏 GB/T13554-2008高效空氣過濾器6.3規定C、D、E、F類及用于生物工程的A、B類應在額定風量下檢漏，8.1.1規定每臺出廠產品必須檢測39（七）有關效率的計算 注意對應同一粒徑范圍 應用穿透率概念 可以根據控制要求反算過濾器配置效率 例題見講義40三、氣流流型與送、回風量（一）大氣含塵濃度 M （pc/L）1.表示方法 計數、計重、沉降濃度 潔凈室計算主要用計數濃度2.計算值 各地區相差很大 有許多參考數據 如表3.6-13 設計規范未規定參數 41（二）室內單位容積發塵量 G（pc

16、/min.m3）1.塵源 人員、建筑材料、設備 人員是室內主要塵源2.單位容積發塵量 綜合考慮人員、建筑材料、設備的發塵量，折算為單位容積發塵量以便于計算 人員發塵量與著裝及動作強度有關 參考數據 表3.6-1442（三）非單向流計算理論1.均勻分布計算理論 假設前提 以室內粒子數量守恒推導出穩態公式，簡化為sNaNGn31060（3.6-7）式中 n 潔凈室送風換氣次數，次/h； a 安全系數，見表3.6-15； N 室內空氣含塵濃度，pc/L； Ns 送風含塵濃度，pc/L。432.不均勻分布計算理論 假設前提 用不均勻系數 修正 nv = n （3.6-8）式中nv 不均勻分布送風換氣次

17、數，次/h； 不均勻系數，見表3.6-16。3.送風含塵濃度計算 Ns M (1- s)(1-z) （3.6-9）式中 s 回風比； (1-z) 新風所經過的所有過濾器總穿透率。44（四）單向流潔凈室計算 單向流潔凈室適用條件 送風量計算 按斷面風速計算 GB50073-2001潔凈廠房設計規范45（五）非單向流潔凈室計算 參見前表（六）輻流潔凈室（輻射流、斜流、矢流）46（七）潔凈室的送風量、回風量1.送風量 潔凈度等級要求的送風量（換氣次數） 按室內熱濕負荷計算的送風量 必要的新風量 三者取最大值2.回風量 回風量 = 送風量 排風量 滲透風量 正壓潔凈室取“”，負壓潔凈室取“+” 可以用

18、風量平衡概念分析（近似用體積流量）47【例3.6-9】設計工業區（N）6級潔凈室，控制粒徑0.5m，4組過濾器組的總效率分別為1z=99.99%、 2z=99.999%、 3z=99.9995%、 4z=99.9999% ，單位容積發塵量G=2104pc/min.m3，新風比（1-s）=0.3，求不同z下的換氣次數nv。解：查表3.6-13 工業區M=3105pc/L 用式3.6-9 求分別送風含塵濃度 用均勻分布計算式3.6-7 分別求換氣次數，其中N查6級潔凈室標準 查表3.6-16得不同換氣次數下的不均勻系數 ，非整數時用插入法求 用式3.6-8分別求換氣次數nv分析：不同過濾效率與換氣次數的關系 不同末級過濾器系統受室外M影響的程度（八）計算48四、室壓控制（一）正壓潔凈室、負壓潔凈室 應用（二）壓差值 不同等級的潔凈室以及潔凈區與非潔凈區之間的壓差，應不小于5Pa