要保证送风洁净度符合要求,关键是净化系统末级过滤器的性能和安装。而净化系统末级过滤器一般采用高效过滤器或亚高效过滤器,效率越高,过滤器的价格也越贵。因此,应从洁净室洁净度要求考虑,以低级别洁净室选用低性能过滤器、高级别洁净室选用高性能过滤器为原则。一般说来,100万级可选用高中效过滤器;低于1万级可选用亚高效或A类高效过滤器;1万~100级选用B类过滤器;100~1级选用C类过滤器。
众所周知,过滤器通常与离心风机共同组成风机过滤器机组或者风机过滤器单元(FFU)。FFU的性能优劣也直接决定洁净室的清洁程度。
FFU内部气流速度矢量图
不过,要选择好的过滤器还要全面考虑洁净室的特性、过滤器特性和净化系统特性。
洁净室的气流组织与一般空调房间有所不同,它要求将最干净的空气首先送到操作部位,它的作用在于限制和减少对加工物的污染。为此,在设计气流组织时应考虑这些原则:
首先,尽量减少涡流,避免将工作区以外的污染带入工作区;
其次,尽量防止灰尘的二次飞扬以减少灰尘对工件的污染机会;
最后,工作区的气流要尽量均匀,且其风速要满足工艺和卫生要求,当气流向回风口流动时要使空气中的灰尘能有效的带走。根据不同的洁净度要求,选择不同的送、回风方式。不同的气流组织形式,各有其特点:
1) 垂直单向流:它是气流以一定的速度(0.25m/s~0.5m/s)从顶棚流向地坪的气流流型。这种气流能创造100级、10级、1级或更高洁净级别,也是高级别洁净室应用最广泛的一种气流流型,因其投资高、运行费贵,工程中尽量将其面积压缩到最小,用到必须用的部位。
2)水平单向流:它是气流以一定的速度(0.3m/s~0.5m/s)从一面墙流向对面的墙的气流流型。只在第一工作区达到100级洁净度,当空气流向另一侧的过程中含尘浓度逐渐升高,所以仅适用于同一房间工艺过程有不同洁净度要求的洁净室;送风墙局部布高效过滤器较满布水平送可减少高效过滤器用量,节约初投资,但局部区域有涡流。
3)乱流型气流:它是靠送风气流不断稀释室内空气,把室内污染逐渐排出,来实现洁净效果。这种流型构造简单、系统建造成本低,洁净室扩充比较容易,在某些特殊用途场所,可并用无尘工作台,提高洁净室等级。
我们可以用空气龄(空气的换气时间)或气流偏转角(气流的角度与竖直向下方向的夹角)的概念研究其气流组织的问题。
某洁净室空气龄仿真图
某洁净室内部气流偏转角图
足够的通风换气量是为了稀释和排除室内污染空气。根据不同的洁净度要求,当洁净室净高较高时,可适当增加换气次数。其中,100万级洁净室的通风量按高中效净化系统考虑,其余均按高效净化系统考虑。当10万级洁净室高效过滤器集中布置在机房或系统末端采用亚高效过滤器时,可适当提高换气次数10-20%。
气流速度矢量图和速度云图
洁净室维持一定的正压是保证其不受或少受污染、以维持设计洁净度等级必不可少的条件之一。即便是负压洁净室,也必须有不低于它洁净度级别的相邻房间或套间维持一定的正压,负压洁净室的洁净度才能得以维持。
据悉,维持洁净室正压所需的风量主要根据维护结构密闭性好坏来确定。我国设计规范规定:不同等级的洁净室以及洁净区和非洁净区之间的静压差应不小于0.5mm水柱(~5Pa),洁净区与室外的静压差应不小于1.0mm水柱(~10Pa)。由下图可知,在洁净室中间部位正压几乎为0
某洁净室高架地板压力分布云图
本文图片:来自于CLABSO的模拟计算