Phân tích cốt lõi của phòng sạch

Giới thiệu

Phòng sạch là cơ sở của kiểm soát ô nhiễm. Không có phòng sạch, các bộ phận nhạy cảm với ô nhiễm không thể được sản xuất hàng loạt. Trong Fed-STD-2, phòng sạch được định nghĩa là một phòng có lọc không khí, phân phối, tối ưu hóa, vật liệu xây dựng và thiết bị, trong đó các quy trình vận hành thường xuyên cụ thể được sử dụng để kiểm soát nồng độ của các hạt trong không khí để đạt được mức độ sạch của hạt thích hợp.

Để đạt được hiệu ứng sạch sẽ tốt trong phòng sạch, không chỉ cần tập trung vào việc thực hiện các biện pháp tinh chế điều hòa không khí hợp lý mà còn yêu cầu quy trình, xây dựng và các chuyên ngành khác để thực hiện các biện pháp tương ứng: không chỉ thiết kế hợp lý, mà còn xây dựng cẩn thận và cài đặt theo các thông số kỹ thuật, cũng như sử dụng chính xác phòng sạch và bảo trì khoa học và quản lý. Để đạt được hiệu quả tốt trong phòng sạch, nhiều văn học trong và ngoài nước đã được giải thích từ các quan điểm khác nhau. Trên thực tế, rất khó để đạt được sự phối hợp lý tưởng giữa các chuyên ngành khác nhau và rất khó để các nhà thiết kế nắm bắt chất lượng xây dựng và lắp đặt cũng như sử dụng và quản lý, đặc biệt là sau này. Theo như các biện pháp thanh lọc phòng sạch, nhiều nhà thiết kế hoặc thậm chí các bữa tiệc xây dựng, thường không chú ý đến các điều kiện cần thiết của họ, dẫn đến hiệu ứng sạch không đạt yêu cầu. Bài viết này chỉ thảo luận ngắn gọn về bốn điều kiện cần thiết để đạt được các yêu cầu về độ sạch trong các biện pháp thanh lọc phòng sạch.

1. Cung cấp không khí sạch sẽ

Để đảm bảo rằng độ sạch cung cấp không khí đáp ứng các yêu cầu, chìa khóa là hiệu suất và cài đặt bộ lọc cuối cùng của hệ thống tinh chế.

Lựa chọn bộ lọc

Bộ lọc cuối cùng của hệ thống thanh lọc thường áp dụng bộ lọc HEPA hoặc bộ lọc phụ HEPA. Theo tiêu chuẩn của đất nước tôi, hiệu quả của các bộ lọc HEPA được chia thành bốn loại: loại A là ≥99,9%, lớp B là ≥99,9%, lớp C là ≥9999%, lớp D (đối với các hạt ≥0,1μm) % (còn được gọi là bộ lọc cực kỳ-hepa); Các bộ lọc phụ HEPA là (đối với các hạt ≥0,5μm) 95 ~ 99,9%. Hiệu quả càng cao, bộ lọc càng đắt. Do đó, khi chọn bộ lọc, chúng ta không chỉ đáp ứng các yêu cầu về độ sạch cung cấp không khí, mà còn xem xét tính hợp lý kinh tế.

Từ quan điểm của các yêu cầu về độ sạch, nguyên tắc là sử dụng các bộ lọc hiệu suất thấp cho các phòng sạch cấp thấp và các bộ lọc hiệu suất cao cho các phòng sạch cấp cao. Nói chung: Bộ lọc hiệu quả cao và trung bình có thể được sử dụng cho mức 1 triệu; Các bộ lọc HEPA phụ hoặc loại A có thể được sử dụng cho các cấp dưới lớp 10.000; Bộ lọc loại B có thể được sử dụng cho lớp 10.000 đến 100; và các bộ lọc loại C có thể được sử dụng cho các cấp 100 đến 1. Có vẻ như có hai loại bộ lọc để lựa chọn cho mỗi cấp độ sạch. Việc chọn các bộ lọc hiệu suất cao hay hiệu suất thấp phụ thuộc vào tình huống cụ thể: khi ô nhiễm môi trường là nghiêm trọng, hoặc tỷ lệ ống xả trong nhà là lớn, hoặc phòng sạch là đặc biệt quan trọng và đòi hỏi một yếu tố an toàn lớn hơn, trong những điều này hoặc một Trong số các trường hợp này, một bộ lọc cao cấp nên được chọn; Mặt khác, một bộ lọc hiệu suất thấp hơn có thể được chọn. Đối với các phòng sạch cần kiểm soát các hạt 0,1μm, các bộ lọc loại D nên được chọn bất kể nồng độ hạt được kiểm soát. Trên đây chỉ là từ quan điểm của bộ lọc. Trên thực tế, để chọn một bộ lọc tốt, bạn cũng phải xem xét đầy đủ các đặc điểm của phòng sạch, bộ lọc và hệ thống tinh chế.

Lắp đặt bộ lọc

Để đảm bảo sự sạch sẽ của nguồn cung cấp không khí, nó không đủ để chỉ có các bộ lọc đủ điều kiện, mà còn để đảm bảo: a. Bộ lọc không bị hỏng trong quá trình vận chuyển và lắp đặt; b. Việc cài đặt chặt chẽ. Để đạt được điểm đầu tiên, nhân viên xây dựng và lắp đặt phải được đào tạo tốt, với cả kiến ​​thức về cài đặt hệ thống thanh lọc và kỹ năng cài đặt lành nghề. Nếu không, sẽ rất khó để đảm bảo rằng bộ lọc không bị hỏng. Có những bài học sâu sắc về vấn đề này. Thứ hai, vấn đề cài đặt độ kín chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng của cấu trúc cài đặt. Hướng dẫn thiết kế thường khuyến nghị: Đối với một bộ lọc duy nhất, việc cài đặt loại mở được sử dụng, do đó ngay cả khi xảy ra rò rỉ, nó sẽ không bị rò rỉ vào phòng; Sử dụng một ổ cắm không khí HEPA đã hoàn thành, độ kín cũng dễ đảm bảo hơn. Đối với không khí của nhiều bộ lọc, niêm phong gel và niêm phong áp suất âm thường được sử dụng trong những năm gần đây.

Con dấu gel phải đảm bảo rằng khớp bể lỏng chặt chẽ và khung tổng thể nằm trên cùng một mặt phẳng ngang. Việc niêm phong áp suất âm là làm cho ngoại vi bên ngoài của khớp giữa bộ lọc và hộp áp suất tĩnh và khung ở trạng thái áp suất âm. Giống như cài đặt loại mở, ngay cả khi có rò rỉ, nó sẽ không bị rò rỉ vào phòng. Trên thực tế, miễn là khung cài đặt phẳng và mặt cuối bộ lọc tiếp xúc đồng đều với khung cài đặt, sẽ dễ dàng làm cho bộ lọc đáp ứng các yêu cầu độ kín cài đặt trong bất kỳ loại cài đặt nào.

2. Tổ chức luồng không khí

Tổ chức luồng không khí của một căn phòng sạch sẽ khác với phòng điều hòa không khí nói chung. Nó yêu cầu không khí sạch nhất được chuyển đến khu vực hoạt động trước. Chức năng của nó là giới hạn và giảm ô nhiễm cho các đối tượng được xử lý. Để kết thúc này, các nguyên tắc sau đây nên được xem xét khi thiết kế tổ chức luồng không khí: giảm thiểu dòng điện xoáy để tránh đưa ô nhiễm từ bên ngoài khu vực làm việc vào khu vực làm việc; Cố gắng ngăn chặn bụi thứ cấp để giảm khả năng bụi làm ô nhiễm phôi; Luồng khí trong khu vực làm việc phải thống nhất càng tốt, và tốc độ gió của nó phải đáp ứng các yêu cầu về quy trình và vệ sinh. Khi luồng không khí chảy vào ổ cắm không khí trở lại, bụi trong không khí nên được lấy đi một cách hiệu quả. Chọn các chế độ phân phối không khí khác nhau và trở lại theo các yêu cầu về độ sạch khác nhau.

Các tổ chức luồng không khí khác nhau có đặc điểm và phạm vi riêng:

(1). Dòng chảy đơn hướng dọc

Ngoài những lợi thế phổ biến là thu được luồng không khí xuống, tạo điều kiện sắp xếp các thiết bị xử lý, khả năng tự thanh lọc mạnh mẽ và đơn giản hóa các cơ sở phổ biến như các phương tiện tinh khiết cá nhân, bốn phương pháp cung cấp không khí cũng có những ưu điểm và nhược điểm của riêng họ: Các bộ lọc HEPA được bảo hiểm có những ưu điểm của chu kỳ thay thế điện trở thấp và bộ lọc dài, nhưng cấu trúc trần rất phức tạp và chi phí cao; Những ưu điểm và nhược điểm của việc phân phối hàng đầu của bộ lọc HEPA được bảo hiểm bên cạnh và phân phối bảng hàng đầu toàn diện đối diện với các phân phối hàng đầu của bộ lọc HEPA được phủ đầy đầy đủ. Trong số đó, việc phân phối trên tấm đầy đủ rất dễ dàng tích lũy bụi trên bề mặt bên trong của tấm lỗ khi hệ thống không hoạt động liên tục và bảo trì kém có một số tác động đến sự sạch sẽ; Phân phối khuếch tán dày đặc yêu cầu một lớp trộn, vì vậy nó chỉ phù hợp cho các phòng sạch cao trên 4m, và các đặc điểm của nó tương tự như phân phối trên tấm đầy đủ; Phương pháp không khí trở lại cho tấm có lưới tản nhiệt ở cả hai bên và các cửa hàng không khí trở lại được sắp xếp đều ở dưới cùng của các bức tường đối diện chỉ phù hợp với các phòng sạch với khoảng cách mạng dưới 6m ở cả hai bên; Các cửa hàng không khí trở lại được sắp xếp ở dưới cùng của bức tường phía một chỉ phù hợp cho các phòng sạch có một khoảng cách nhỏ giữa các bức tường (chẳng hạn như ≤ <2 ~ 3M).

(2). Dòng chảy đơn hướng ngang

Chỉ khu vực làm việc đầu tiên có thể đạt đến mức độ sạch 100. Khi không khí chảy sang phía bên kia, nồng độ bụi tăng dần. Do đó, nó chỉ phù hợp cho các phòng sạch sẽ với các yêu cầu sạch sẽ khác nhau cho cùng một quy trình trong cùng một phòng. Sự phân phối cục bộ của các bộ lọc HEPA trên tường cung cấp không khí có thể làm giảm việc sử dụng các bộ lọc HEPA và tiết kiệm đầu tư ban đầu, nhưng có những Eddies ở các khu vực địa phương.

(3). Luồng không khí hỗn loạn

Các đặc điểm của việc cung cấp các tấm lỗ hàng đầu và phân phối các bộ khuếch tán dày đặc hàng đầu giống như những gì được đề cập ở trên: Ưu điểm của việc phân phối bên dễ dàng sắp xếp các đường ống, không cần phải xen kẽ kỹ thuật, chi phí thấp và thuận lợi cho việc đổi mới các nhà máy cũ . Những nhược điểm là tốc độ gió trong khu vực làm việc lớn và nồng độ bụi ở phía gió ngược cao hơn so với mặt gió; Việc cung cấp các cửa hàng bộ lọc HEPA hàng đầu có những ưu điểm của hệ thống đơn giản, không có đường ống nào phía sau bộ lọc HEPA và luồng không khí sạch được cung cấp trực tiếp đến khu vực làm việc, nhưng luồng không khí sạch sẽ khuếch tán chậm và luồng không khí trong khu vực làm việc đều đồng đều hơn; Tuy nhiên, khi nhiều ổ cắm không khí được sắp xếp đều hoặc các cửa hàng không khí của HEPA với các bộ khuếch tán được sử dụng, luồng không khí trong khu vực làm việc cũng có thể được làm đồng đều hơn; Nhưng khi hệ thống không chạy liên tục, bộ khuếch tán dễ bị tích lũy bụi.

Các cuộc thảo luận trên là tất cả trong một trạng thái lý tưởng và được khuyến nghị bởi các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn hoặc hướng dẫn thiết kế quốc gia có liên quan. Trong các dự án thực tế, tổ chức luồng không khí không được thiết kế tốt do các điều kiện khách quan hoặc lý do chủ quan của nhà thiết kế. Những cái phổ biến bao gồm: Dòng đơn một chiều thẳng đứng áp dụng không khí trở lại từ phần dưới của hai bức tường liền kề, lớp 100 địa phương áp dụng giao hàng trên và trả lại trên (nghĩa là không có rèm treo được thêm Bộ lọc HEPA Giao hàng không khí giao hàng hàng đầu và lợi nhuận trên hoặc trở lại phía dưới một phía (khoảng cách lớn hơn giữa các bức tường), v.v ... yêu cầu. Do các thông số kỹ thuật hiện tại cho sự chấp nhận trống hoặc tĩnh, một số phòng sạch này hầu như không đạt đến mức độ sạch được thiết kế trong điều kiện trống hoặc tĩnh, nhưng khả năng can thiệp chống ô nhiễm rất thấp và một khi phòng sạch sẽ vào trạng thái làm việc, nó không đáp ứng các yêu cầu.

Tổ chức luồng khí chính xác nên được đặt với rèm cửa treo xuống chiều cao của khu vực làm việc ở khu vực địa phương và lớp 100.000 không nên áp dụng giao hàng trên và trả lại trên. Ngoài ra, hầu hết các nhà máy hiện đang sản xuất các cửa hàng không khí hiệu quả cao với các bộ khuếch tán và bộ khuếch tán của chúng chỉ là các tấm lỗ trang trí và không đóng vai trò của luồng khí khuếch tán. Các nhà thiết kế và người dùng nên đặc biệt chú ý đến điều này.

3. Thể tích cung cấp không khí hoặc vận tốc không khí

Thể tích thông gió đầy đủ là để pha loãng và loại bỏ không khí ô nhiễm trong nhà. Theo các yêu cầu về độ sạch khác nhau, khi chiều cao ròng của phòng sạch cao, tần số thông gió sẽ được tăng lên một cách thích hợp. Trong số đó, khối lượng thông gió của phòng sạch 1 triệu cấp được xem xét theo hệ thống tinh chế hiệu quả cao và phần còn lại được xem xét theo hệ thống tinh chế hiệu quả cao; Khi các bộ lọc HEPA của phòng sạch lớp 100.000 tập trung trong phòng máy hoặc các bộ lọc phụ HEPA được sử dụng ở cuối hệ thống, tần số thông gió có thể được tăng thêm 10-20%.

Đối với khối lượng thông gió ở trên, các giá trị được đề xuất, tác giả tin rằng: Tốc độ gió qua phần phòng của Phòng sạch dòng chảy đơn hướng thấp và phòng sạch hỗn loạn có giá trị được đề xuất với hệ số an toàn đủ. Dòng đơn một chiều dọc ≥ 0,25m/s, dòng đơn hướng ngang ≥ 0,35m/s. Mặc dù các yêu cầu về độ sạch có thể được đáp ứng khi được kiểm tra trong điều kiện trống hoặc tĩnh, khả năng chống ô nhiễm là kém. Khi căn phòng đi vào trạng thái làm việc, sự sạch sẽ có thể không đáp ứng các yêu cầu. Loại ví dụ này không phải là một trường hợp bị cô lập. Đồng thời, không có người hâm mộ nào phù hợp với các hệ thống thanh lọc trong loạt máy thở của đất nước tôi. Nói chung, các nhà thiết kế thường không thực hiện các tính toán chính xác về điện trở không khí của hệ thống hay không chú ý liệu quạt được chọn có ở điểm làm việc thuận lợi hơn trên đường cong đặc trưng hay không, dẫn đến thể tích không khí hoặc tốc độ gió không đạt được giá trị thiết kế trong thời gian ngắn Sau khi hệ thống được đưa vào hoạt động. Tiêu chuẩn liên bang Hoa Kỳ (FS209A ~ B) quy định rằng vận tốc luồng không khí của một phòng sạch một chiều thông qua mặt cắt phòng sạch thường được duy trì ở mức 90ft/phút (0,45m/s) và tính không đồng nhất vận tốc ở mức trong điều kiện không có sự can thiệp trong toàn bộ phòng. Bất kỳ sự giảm đáng kể về vận tốc luồng không khí sẽ làm tăng khả năng tự làm sạch và ô nhiễm giữa các vị trí làm việc (sau khi ban hành FS209C vào tháng 10 năm 1987, không có quy định nào được đưa ra cho tất cả các chỉ số tham số khác ngoài nồng độ bụi).

Vì lý do này, tác giả tin rằng việc tăng một cách thích hợp giá trị thiết kế trong nước hiện tại của tốc độ dòng chảy đơn hướng. Đơn vị của chúng tôi đã làm điều này trong các dự án thực tế, và hiệu quả là tương đối tốt. Phòng sạch hỗn loạn có giá trị được đề xuất với yếu tố an toàn tương đối đủ, nhưng nhiều nhà thiết kế vẫn không được đảm bảo. Khi tạo ra các thiết kế cụ thể, chúng tăng khối lượng thông gió của phòng sạch 100.000 lên 20-25 lần/h, phòng sạch lớp 10.000 lên 30-40 lần/h và phòng sạch lớp 1000 đến 60-70 lần/h. Điều này không chỉ làm tăng năng lực thiết bị và đầu tư ban đầu, mà còn làm tăng chi phí quản lý và bảo trì trong tương lai. Trong thực tế, không cần phải làm như vậy. Khi biên dịch các biện pháp kỹ thuật làm sạch không khí của đất nước tôi, nhiều hơn phòng sạch lớp 100 ở Trung Quốc đã được điều tra và đo lường. Nhiều phòng sạch đã được thử nghiệm trong điều kiện động. Kết quả cho thấy khối lượng thông gió của lớp 100.000 phòng sạch ≥10 lần/h, lớp 10.000 phòng sạch ≥20 lần/h và phòng sạch lớp 1000 ≥50 lần/h có thể đáp ứng các yêu cầu. Tiêu chuẩn liên bang Hoa Kỳ (FS2O9A ~ B) quy định: Phòng sạch không theo chiều (tức là 20 lần/h). Do đó, đặc tả thiết kế đã tính đến một hệ số thặng dư lớn và nhà thiết kế có thể chọn một cách an toàn theo giá trị được đề xuất của khối lượng thông gió.

4. Chênh lệch áp suất tĩnh

Duy trì một áp lực tích cực nhất định trong phòng sạch là một trong những điều kiện thiết yếu để đảm bảo rằng phòng sạch sẽ không hoặc ít bị ô nhiễm để duy trì mức độ sạch được thiết kế. Ngay cả đối với các phòng sạch áp lực tiêu cực, nó phải có các phòng hoặc phòng liền kề với mức độ sạch sẽ không thấp hơn mức của nó để duy trì một áp lực tích cực nhất định, để có thể duy trì độ sạch của phòng sạch áp lực âm.

Giá trị áp suất dương của phòng sạch đề cập đến giá trị khi áp suất tĩnh trong nhà lớn hơn áp suất tĩnh ngoài trời khi tất cả các cửa và cửa sổ được đóng lại. Nó đạt được bằng phương pháp rằng thể tích cung cấp không khí của hệ thống tinh chế lớn hơn thể tích không khí trở lại và thể tích khí thải. Để đảm bảo giá trị áp suất dương của phòng sạch, các quạt cung cấp, trả lại và ống xả tốt nhất là được lồng vào nhau. Khi hệ thống được bật, quạt cung cấp được bắt đầu trước, và sau đó quạt trả lại và ống xả được bắt đầu; Khi hệ thống bị tắt, quạt ống xả bị tắt trước, và sau đó quạt trả lại và cung cấp bị tắt để ngăn phòng sạch bị ô nhiễm khi hệ thống được bật và tắt.

Thể tích không khí cần thiết để duy trì áp suất dương của phòng sạch chủ yếu được xác định bởi độ kín khí của cấu trúc bảo trì. Trong những ngày đầu xây dựng phòng sạch ở nước tôi, do độ kín của cấu trúc bao vây, phải mất 2 đến 6 lần/h cung cấp không khí để duy trì áp lực dương là ≥5Pa; Hiện tại, độ kín của cấu trúc bảo trì đã được cải thiện rất nhiều và chỉ cần 1 đến 2 lần/h nguồn cung cấp không khí để duy trì áp suất dương tương tự; và chỉ cần 2 đến 3 lần/h nguồn cung cấp không khí để duy trì ≥10pa.

Thông số kỹ thuật thiết kế của đất nước tôi [6] quy định rằng chênh lệch áp suất tĩnh giữa các phòng sạch của các lớp khác nhau và giữa các khu vực sạch và các khu vực không sạch sẽ không dưới 0,5mm H2O (~ 5Pa) và chênh lệch áp suất tĩnh giữa khu vực sạch và ngoài trời phải không dưới 1,0mm H2O (~ 10Pa). Tác giả tin rằng giá trị này dường như quá thấp vì ba lý do:

(1) Áp lực tích cực đề cập đến khả năng của một phòng sạch để ngăn chặn ô nhiễm không khí trong nhà qua các khoảng trống giữa cửa ra vào và cửa sổ, hoặc để giảm thiểu các chất ô nhiễm xâm nhập vào phòng khi cửa và cửa sổ được mở trong một thời gian ngắn. Kích thước của áp suất dương cho thấy sức mạnh của khả năng ức chế ô nhiễm. Tất nhiên, áp lực tích cực càng lớn, càng tốt (sẽ được thảo luận sau).

(2) Thể tích không khí cần thiết cho áp suất dương bị hạn chế. Thể tích không khí cần thiết cho áp suất dương 5Pa và áp suất dương 10Pa chỉ khác nhau khoảng 1 lần/h. Tại sao không làm điều đó? Rõ ràng, tốt hơn là lấy giới hạn thấp hơn của áp suất dương là 10Pa.

. Giá trị này đã được nhiều quốc gia áp dụng. Nhưng giá trị áp lực dương của phòng sạch sẽ không cao thì càng tốt. Theo các thử nghiệm kỹ thuật thực tế của đơn vị của chúng tôi trong hơn 30 năm, khi giá trị áp suất dương là ≥ 30Pa, rất khó để mở cửa. Nếu bạn đóng cửa một cách bất cẩn, nó sẽ làm một tiếng nổ! Nó sẽ khiến mọi người sợ hãi. Khi giá trị áp suất dương là ≥ 50 ~ 70Pa, các khoảng trống giữa cửa ra vào và cửa sổ sẽ tạo ra tiếng còi và những người yếu hoặc những người có một số triệu chứng không phù hợp sẽ cảm thấy không thoải mái. Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật hoặc tiêu chuẩn liên quan của nhiều quốc gia trong và ngoài nước không chỉ định giới hạn trên của áp lực dương. Do đó, nhiều đơn vị chỉ tìm cách đáp ứng các yêu cầu của giới hạn thấp hơn, bất kể giới hạn trên là bao nhiêu. Trong phòng sạch thực tế mà tác giả gặp phải, giá trị áp suất dương cao tới 100Pa trở lên, dẫn đến các hiệu ứng rất xấu. Trong thực tế, điều chỉnh áp lực tích cực không phải là một điều khó khăn. Nó hoàn toàn có thể kiểm soát nó trong một phạm vi nhất định. Có một tài liệu giới thiệu rằng một quốc gia nhất định ở Đông Âu quy định giá trị áp suất dương là 1-3mm H20 (khoảng 10 ~ 30Pa). Tác giả tin rằng phạm vi này là phù hợp hơn.