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什么是潔凈室？

一、定義

      潔凈室(Clean Room)，亦稱為無塵室或清凈室。它是污染控制的基礎(chǔ)，沒有潔凈室，污染敏感零件不可能批量生產(chǎn)。在FED-STD-2里面，潔凈室被定義為具備空氣過濾、分配、優(yōu)化、構(gòu)造材料和裝置的房間，其中特定的規(guī)則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度，從而達到適當?shù)奈⒘崈舳燃墑e。

      潔凈實驗室與手術(shù)室的主要功能為室內(nèi)污染控制，保障污染敏感零件的批量生產(chǎn)和手術(shù)過程的安全無污染。其中特定的規(guī)則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度，從而達到適當?shù)奈⒘崈舳燃墑e。潔凈程度和控制污染的持續(xù)穩(wěn)定性，是檢驗潔凈室質(zhì)量的核心標準。

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潔凈室狀態(tài)分為以下三種

　　空態(tài)：已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室（設施）。它具備所有有關(guān)的服務和功能。但是，在設施內(nèi)沒有操作人員操作的設備。

　　靜態(tài)：各種功能完備、設定安裝妥當，可以按照設定使用或正在使用的潔凈室（設施），但是設施內(nèi)沒有操作人員。

       動態(tài)：處于正常使用的潔凈室，服務功能完善，有設備和人員；如果需要，可從事正常的工作。

二、潔凈室原理

單向流（層流）潔凈室原理

　　[1]在潔凈室內(nèi)，從送風口到回風口，氣流流經(jīng)途中的斷面幾乎沒有什么變化，加上進風靜壓箱和高效過濾器的均壓均流作用，全室斷面上的流速比較均勻，而至少在工作區(qū)內(nèi)流線單向平行，沒有渦流。這也就是單向流潔凈室的三大特點。這里的流線單向平行，是指時均流線彼此平行，方向單一。

　　單向流潔凈室的流態(tài)從雷諾數(shù)判斷是紊流的，所以所謂層流潔凈室的層流和流體力學上的層流是完全不同的概念。因此，層流潔凈室這個名詞是不貼切的，國外某些標準和文章也指出這一點，例如英國標準BS-5295就曾把所謂層流潔凈室定義為單向流潔凈室，只是照顧習慣在括號中注明為層流。前聯(lián)邦德國標準VDl- 2083則用“非紊流的置換流”這一術(shù)語，并在注中指出，層流這一概念只是為了區(qū)別早于層流潔凈室出現(xiàn)的紊（亂）流潔凈室而在當時采用的習慣用語，“層流系統(tǒng)”的確切意思并不是分層流動，而是紊流的置換流，用本章提到的概念是紊流的漸變流。在流體力學中，這種流動狀態(tài)也可稱平行流或單向流。1977年中國在《空氣潔凈技術(shù)措施》中選用了“平行流”這個術(shù)語，在該術(shù)語后面同時也指出習慣上稱“層流”。

　　在單向流潔凈室內(nèi)，干凈氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈室不是靠潔凈氣流對室內(nèi)臟空氣的摻混稀釋作用，而是靠潔凈氣流推出作用將室內(nèi)臟空氣沿整個斷面排至室外，達到凈化室內(nèi)空氣的目的。所以，前聯(lián)邦德國有人稱單向流潔凈室的氣流為“活塞流”、“平推流”前蘇聯(lián)稱之為“被擠壓的弱空氣射流”。干凈空氣就好比一個空氣活塞，沿著房間這個“氣缸”，向前（下）推進，而使塵粒只能前（下）進，沒有返回，把原有的含塵濃度高的空氣擠壓出房間。

　　在單向流潔凈室以及單向流凈化設備中，可以發(fā)現(xiàn)沿壁的和兩個過濾器搭接處下方的反向氣流。這種氣流將把下方的污染傳輸?shù)缴喜吭偎拖聛?，破壞了上?ldquo;活塞流”的狀態(tài)，危害極大。對于和外界有開口相通的局部凈化設備，例如潔凈工作臺，這種氣流將引射外界污染氣流，在設計上一定要減小過濾器邊框處所占的無效面積，更要設法使空間的壁面盡量接近過濾器有效迭風截面。

　　通過上面分析，可以認為保證單向流潔凈室特性（高潔凈度和快速自凈恢復能力）的重要先決條件有兩個：

       ①來流的潔凈度；

       ②來流的活塞流情況；

　　對于來流的潔凈度，對通過高效以上過濾器送風的單向流潔凈室來說是不成問題的，而對于來流的“活塞流”情況，則需作進～步分析。

　　根據(jù)流體力學原理，來流條件對以后的流動狀況將有直接的重要影響，送風面出口氣流也就是工作區(qū)的來流。

　　來流的紊動性大，則將影響后面的單向流特性；來流未充滿流動截面，則將影響后面是否能形成“活塞流”和形成的快慢；而來流未充滿流動截面也是來流素動的一個因素。所以，在采用高效過濾器的條件下，保證單向流潔凈室特性的必要條件是“活塞流”，而“活塞流”的必要條件則是來流充滿流動截面。但是，對一間房間而不是一段管道來說，讓氣流從頭至尾完全充滿流動截面也是不現(xiàn)實的。

　　最初，確實認為這種單向平行的氣流應該充滿整個潔凈室，但這在技術(shù)上和經(jīng)濟上都是不利的。隨著認識的發(fā)展，人們又指出這種單向流只是“在有限的領(lǐng)域內(nèi)全部空氣沿平行流線以等速流動的意思”，并認為能極力抑制渦流的發(fā)生。通過全空間的清潔空氣的單向流特性占支配地位的那樣的房間，也稱為單向流潔凈室。這就是說，不要求在整個房間都具有單向平行的流線，均勻的速度，沒有渦流，而是只要求單向平行流特性在這個房間中占支配地位，例如在整個工作區(qū)這一層空間保證了單向流，這個房間就是單向流潔凈室。前面介紹過的國內(nèi)外有關(guān)標準、措施中關(guān)于單向流潔凈室達到的高潔凈度，就是指在工作區(qū)內(nèi)達到的潔凈度。因此，密集布置的流線型散流器頂送和全孔板頂送，也被作為實現(xiàn)垂直單向流的手段使用。

亂流潔凈室原理

　　[2]潔凈室按其氣流狀態(tài)來區(qū)分，主要分為亂流（非單向流）潔凈室、單向流潔凈室和輻流潔凈室（也有稱矢流潔凈室的），這一節(jié)主要討論亂流潔凈室。前面已經(jīng)指出，不論是哪一種潔凈室，都是紊流流態(tài)。那為什么不都叫紊流潔凈室呢？

　　亂流潔凈室的名稱是借用于日文，但是日文的亂流就是紊流的意思，而中國最早在《空氣潔凈技術(shù)措施》中正式采用的亂流一詞是兼有紊流的含義而不同于流體力學上的紊流這一專有名詞?，F(xiàn)在國際上則習慣稱這種潔凈室為非單向流潔凈室。

　　所謂亂流潔凈室，一般包括以下各種送風形式：

　?、鸥咝н^濾器頂送（有擴散板和無擴散板

　?、屏骶€型散流器頂進

　?、蔷植靠装屙斔?/p>

　?、葌?cè)送

　　具有這些送風形式的潔凈室，如以雷諾數(shù)判斷，顯然屬于紊流流態(tài)，但是如果把它們稱為紊流潔凈室就不合適。氣流沿整個頂棚下送，室內(nèi)速度達到0.25m/s 以上，這種室內(nèi)的流動狀態(tài)也是紊流，但在后面就會搞清楚，雖然這兩種送風方式都造成室內(nèi)紊流流態(tài)，但是就其凈化室內(nèi)空氣的原理來說，卻是根本不同的，后者屬于單向流或平行流潔凈室的凈化原理。所以如果把前者稱為紊流潔凈室，則后者也應被包含進去了。

　　亂流潔凈室的主要特點是從來流到出流（從送風口到回風口）之間氣流的流通截面是變化的，潔凈室截面比送風口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作區(qū)截面形成勻速氣流。所以，送風口以后的流線彼此有很大或者越來越大的夾角，曲率半徑很小，氣流在室內(nèi)不可能以單一方向流動，將會彼此撞擊，將有回流、旋渦產(chǎn)生。這就決定亂流潔凈室的流態(tài)實質(zhì)是：突變流；非均勻流。

　　這比用紊流來描述亂流潔凈室更確切、更全面。紊流主要決定于雷諾數(shù)，也就是主要受流速的影響，但是如果采用一個高效過濾器頂送的送風形式，則即使流速極低，也要產(chǎn)生上述各種結(jié)果，這就因為它是一個突變流和非均勻流。因此這種情況下不僅有流層之間因紊流流動而發(fā)生的摻混，而且還有全室范圍內(nèi)的大的回流、旋渦所發(fā)生的摻混。

　　所以，概括地說，亂流潔凈室的作用原理是：當一股干凈氣流從送風口送入室內(nèi)時，迅速向四周擴散、混合，同時把差不多同樣數(shù)量的氣流從回風口排走，這股干凈氣流稀釋著室內(nèi)污染的空氣，把原來含塵濃度很高的室內(nèi)空氣沖淡了，一直達到平衡。所以氣流擴散得越快，越均勻，稀釋的技果就越好。所以亂流潔凈室的原理就是稀釋作用。

三、控管項目

四、空氣凈化方法

　　1 、整體凈化：可分為層流型和湍流型。層流是指空氣由一側(cè)全面地以同速流向另一側(cè)，使室內(nèi)產(chǎn)生的塵?；蚣毦粫蛩闹軘U散而被平推出室外，而達到好的除菌效果。

　　⑴高效過濾除菌技術(shù)：空氣潔凈主要靠高效或超高效過濾設備，向特定的環(huán)境內(nèi)輸送潔凈空氣并能保持空氣的潔凈度。過濾潔凈原理：①網(wǎng)截阻留；②篩孔阻留；③靜電吸引阻留；④慣性碰撞和布朗運動阻留。因此，過濾潔凈技術(shù)是一種綜合作用的結(jié)果。

　?、茷V材結(jié)構(gòu)：生物潔凈室所用濾材級別多數(shù)為高效或超高效濾材，所用濾材有：玻璃棉制濾材、高級紙漿制濾材、石棉纖維濾材、過氯乙烯纖維濾材等。高效濾材對空氣中 0.5 μ m 的顆粒的阻留率能達到 90%~99% ，超高效濾材可阻留 0.3 μ m 的顆粒 99.9% 以上。

　　2 、局部凈化

　?、艥崈魧恿髡郑簼崈魧恿髡质轻t(yī)院局部空氣凈化裝置。一般可構(gòu)成垂直層流方式，四周用透明圍幕。整個罩內(nèi)可保持高潔凈度（萬級至百級）空氣。這種潔凈層流罩可用于免疫功能低下病人的治療保護，所以也稱無菌病床層流罩。

　　⑵凈化操作臺：采用水平或垂直層流方式凈化箱體內(nèi)的空氣，可使操作臺內(nèi)凈化達到很高級別。

　?、庆o電吸附除菌凈化技術(shù)：靜電吸附除菌是利用工業(yè)電除塵的原理，在小型化技術(shù)方面有所創(chuàng)新。①采用細線放電極與蜂巢狀鋁箱收集極形成級線裝置；②采用鏡象力荷電吸附作用。

　　目前有一種三級凈化裝置，即預過濾 - 高效過濾 - 活性炭吸附，組合式正離子靜電吸附除菌，并采用大風量空氣凈化，以保證室內(nèi)空氣凈化次數(shù)，較好地解決了醫(yī)院重點部門如手術(shù)室、 ICU 、母嬰病房、血液透析室等有人情況下的空氣持續(xù)消毒問題，可使醫(yī)院室內(nèi)空氣的凈化潔凈度達到 10 萬級 ~1 萬級。

　?、蓉撾x子凈化技術(shù)：負離子是一種帶負電的化學基團，能發(fā)生可逆性變化，存在時間極短，本身并無殺滅微生物的能力，主要是靠帶電離子與空氣中的微粒特別是微生物顆粒結(jié)合，形成多個顆粒凝聚變大從而迅速沉降，使空氣達到凈化的目的。空氣中負離子只有在具備某些化學性質(zhì)時，如活性氧離子等，它們才具有侵害蛋白質(zhì)的能力從而殺滅微生物，因此負離子對空氣凈化的能力比較有限，對空氣中微生物粒子清除率只能達到 70%~90%。 

五、氣流的流動

氣流的重要性

　　潔凈室的潔凈度往往受到氣流的影響，換言之，即人、機器隔間、建筑結(jié)構(gòu)等所產(chǎn)生的塵埃之移動、擴散受到氣流的支配。

　　潔凈室系利用HEPA、ULPA過濾空氣，其塵埃的收集率達99.97~99.99995%之多，因此經(jīng)過此過濾器過濾的空氣可說十分干凈。然而潔凈室內(nèi)除了人以外，尚有機器等之發(fā)塵源，這些發(fā)生的塵埃一旦擴散，即無法保持潔凈空間，因此必須利用氣流將發(fā)生的塵埃迅速排出室外。

風速的控制

　　潔凈室內(nèi)的氣流是左右潔凈室性能的重要因素，一般潔凈室的氣流速度是選0.25~0.5m/s之間，此氣流速度屬微風區(qū)域，易受人、機器等的動作而干擾趨于混亂、雖提高風速可抑制此一擾亂之影響而保持潔凈度、但因風速的提高，將影響運轉(zhuǎn)成本的增加，所以應在滿足要求的潔凈度水準之時，能以最適當?shù)娘L速供應，以達到適當?shù)娘L速供應以達到經(jīng)濟性效果。

　　另一方面欲達到潔凈室潔凈度之穩(wěn)定效果，均一氣流之保持亦為一重要因素，均一氣流若無法保持，表示風速有異，特別是在壁面，氣流會延著壁面發(fā)生渦流作用，此時要實現(xiàn)高潔凈度事實上很困難。

　　垂直層流式方向要保持均一氣流必須：（a）吹出面的風速不可有速度上的差異；（b）地板回風板吸入面之風速不可有速度上的差異。速度過低或過高（0.2m/s，0.7m/s）均有渦流之現(xiàn)象發(fā)生，而0.5m/s之速度，氣流則較均一，目前一般潔凈室，其風速均取在0.25~0.5m/s之間。

影響因素

　　影響潔凈室的氣流因素很多，如制程設備、人員、潔凈室組裝材、照明器具等，同時對于生產(chǎn)設備上方氣流的分流點，亦應列入考慮因素。

　　一般操作臺或生產(chǎn)設備等表面的氣流分流點，應設于潔凈室空間與隔墻板間距2/3之處，如此可使作業(yè)人員工作時，氣流可從制程區(qū)內(nèi)部流向作業(yè)區(qū)，而將微塵帶走；若分流點配置在制程區(qū)前方，將成為不當?shù)臍饬鞣至鳎藭r大部份的氣流將流至制程區(qū)之后，作業(yè)員操作所引起的塵埃將被帶到設備后面，工作臺因而將受到污染，良率也勢必降低。

　　潔凈室內(nèi)的工作桌等障礙物，在相接處均會有渦流現(xiàn)象發(fā)生，相對地在其附近之潔凈度將會較差，在工作桌面鉆上回風孔，將使渦流現(xiàn)象減少最低；組裝材料之選擇是否恰當、設備布局是否完善，亦為氣流是否成為渦流現(xiàn)象之重要因素。

六、潔凈室之構(gòu)成

　　潔凈室的構(gòu)成是由下列各項系統(tǒng)所組成（在所組成的系統(tǒng)分子中是缺一不可的），否則將無法構(gòu)成一完整且品質(zhì)良好的潔凈室：

　　⑴天花板系統(tǒng)：包括吊桿（Ceiling rod）、綱梁（I-Beam或U-Beam）、天花板格子梁（Ceiling grid或 Ceilingframe）。

　　⑵空調(diào)系統(tǒng)：包括空氣艙、過濾器系統(tǒng)、風車等。

　　⑶隔墻板（Partitional wall）：包括窗戶、門。

　　⑷地板：包括高架地板或防靜電舒美地板。

　　⑸照明器具：包括日光燈、黃色燈管等。

　　潔凈室之建筑主體構(gòu)造，一般是用鋼筋或骨水泥，但無論是何種構(gòu)造，必須滿足如下之條件：

　　A.不會因溫度變化與振動而發(fā)生裂痕；

　　B.不易產(chǎn)生微塵粒子，且很難附著粒子；

　　C.吸濕性小；

　　D.為了維持室內(nèi)之濕度條件，熱絕緣性要高。

潔凈手術(shù)部用房等級：