注册公用设备工程师(暖通)空气洁净技术培训

第六节空气洁净技术（属第三章“空气调节”的内容之一）（属第三章空气调节的内容之）2010年7月17日1关于空气洁净技术的基本概念关于空气洁净技术的基本概念参标洁净房参照国标GB50072-2001《洁净厂房设计规范》的相关定义关定义•洁净室cleanroom空气悬浮粒子浓度受控的房间它的建造和空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制要求进行控制2•洁净区cleanzone•洁净区cleanzone空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等室内的其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以是开放式或封闭式闭式•定义的要点1）洁净室以空气中悬浮粒子浓度为主要控制对象，明确了空气洁净技术的基本特征，也对象，明确了空气洁净技术的基本特征，也是洁净室级别划分的主要依据32）指明了空气洁净技术所依据的基本原理，2）指明了空气洁净技术所依据的基本原理，即：防止粒子从外部进入室内；防止室内产生粒子及时排除已进入室内的或从室内产生粒子；及时排除已进入室内的或从室内产生的粒子3）明确了根据不同的应用要求及控制级别对其它有关参数的控制要求其它有关参数的控制要求上述定义与国标准的定义是致•上述定义与ISO14644国际标准的定义是一致的4•洁净室的分类洁净室的分类1）按服务对象分工业洁净室ICR——微电子、平板显示器、精密加工制造等精密加制造等生物洁净室BCR——医疗、制药、生物、食品日用化工等食品、日用化工等2）按室内气流形式分3）按洁净室建造方式分4）按净化空调系统形式分4）按净化空调系统形式分5•主要控制对象主要控制对象ICR——悬浮粒子（少数要求AMC）BCR——微生物微生物依附于悬浮粒子之上，故基本控微生物依附于悬浮粒子之上，故基本控制原理与ICR一致GMP（1998）洁净室（区）空气洁净度级别6•洁净度cleanliness以单位体积空气中悬浮粒子的数量（允许颗粒数）来区分的洁净程度。粒数）来区分的洁净程度。以前习惯采用英制单位——颗/立方英尺（pc/ft3），自国际标准颁布后应采用国际单位制颗/立方自国际标准颁布后，应采用国际单位制——颗/立方米（pc/m3）•单向流unidirectionalairflow沿单一方向呈平行流线并且横断面上空气流沿单方向呈平行流线并且横断面上空气流速一致的气流以前曾惯地称为层流但由它实上并不以前曾习惯地称为“层流”，但由于它实际上并不是流体力学中所规定的“层流”，所以现在定义为7“单向流”。根据工程中的应用方式可以包括“垂直单向流”和“水平单向流”非单向流垂直单向流8•非单向流non-unidirectionalairflow非单向流凡不符合单向流定义的其他气流流型在实际程中还以将单向流和非单向流气流流型在实际工程中还可以将单向流和非单向流气流流型组合应用，称为“混合流”•粒径particlesize由给定的粒子尺寸测定仪响应当量于被测粒由给定的粒子尺寸测定仪响应当量于被测粒子等效的球体直径实际粒子大多不是标准的球形，同一种粒子用不同的测定仪器和测定方法测得的粒径是不一样的的测定仪器和测定方法测得的粒径是不样的9各种非单向流形式10各种非单向流形式•洁净工作区cleanworkingarea洁净工作区cleanworkingarea指洁净室内离地面高度0.8~1.5m（除工艺特殊要求外）的区域殊要求外）的区域•高效过滤器HEPA（highefficiency高效过滤器（gyparticulateairfilter）超高效过滤器ULPA（ultralowpenetration超高效过滤器ULPA（ultralowpenetrationairfilter）注意国标GB50072-2001《洁净厂房设计规范》与GB/T13554-2008的定义不同范》与GB/T135542008的定义不同11•GB50072-2001《洁净厂房设计规范》HEPA——在额定风量下，对于粒径大于等于0.3μm粒子的捕集效率在99.9%以上及气流阻力在250Pa以下的空气过滤器以下的空气过滤器ULPA——在额定风量下，对于粒径0.1~0.2μm粒子的捕集效率在99999%以上及气流阻力在280P以的捕集效率在99.999%以上及气流阻力在280Pa以下的空气过滤器（目前已经有阻力小于100Pa的HEPA和ULPA）100Pa的HEPA和ULPA）•GB/T13554-2008《高效空气过滤器》过滤使HEPA——用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰法检测，过滤效率不低于99.9%的空气过滤器器ULPA——用于进行空气过滤且使用GB/T6165规定的钠焰法检测过滤效率不低于99999%的空气过12的钠焰法检测，过滤效率不低于99.999%的空气过滤器•GB/T14295-2008《空气过滤器》•GB/T14295-2008《空气过滤器》按标准规定的方法，用对于大于等于0.5μm微米粒子的记数效率数值来划分（见后表）亚高效过滤器sub-HEPA亚高效过滤器subHEPA高中效过滤器highefficiencyfilter中效过滤器mediumefficiencyfilter粗效过滤器roughingfilter（不能称初效）粗效过滤器roughingfilter（不能称初效）静电过滤器electricairfilter静电过滤器一般不能作为净化空调系统的末端过滤器13端过滤器•净化空调与普通空调的主要区别净化空调与普通空调的主要区别1）压力控制2）多级过滤3）气流组织3）气流组织4）换气次数（送风量）5）负荷特性14一空气洁净度等级、空气洁净度等级（一）空气洁净度标准标准发展的历史标准发展的历史1.美国联邦标准FS209系列从1963年开始到1992年最终版FS209EFS209E之前只采用英制单位，209E增加了国际单FS209E之前只采用英制单位，209E增加了国际单位制2001年11月29日FS209E已宣布取消2001年11月29日FS209E已宣布取消15FS—209E浮游粒子洁净等级表3.6-116•以空气中粒径≥0.5μm的粒子允许数量为分级标准以空气中粒径μ的粒子允许数量为分级标准•当采用国际单位时，等级的名称为每m3空气中最大允许粒子数的常用对数值（以10为底）例如每允许粒子数的常用对数值（以10为底）。例如：每m3空气中大于等于0.5μm粒径的最大允许粒子数为3530颗而3530的常用对数值为355所以命名为3530颗，而3530的常用对数值为3.55，所以命名为M3.5级若采用英制单位等级的名称为每空气中最大允•若采用英制单位，等级的名称为每ft3空气中最大允许粒子数值。例如：上述M3.5级对应为每ft3空气中大于等于粒径的最大允许粒子数为颗所大于等于0.5μm粒径的最大允许粒子数为100颗，所以命名为100级。•工程中常用的10、100、1000、十万等级别的称呼均为英制单位172.国际标准国际标准ISO14644—1国际标准ISO146441以空气中粒径≥01的粒子允许数量为分级标准•以空气中粒径≥0.1μm的粒子允许数量为分级标准•等级的名称为每m3空气中最大允许粒子数以10为18底的指数3国家标准3.国家标准•GB50073-2001《洁净厂房设计规范》所采用的洁净度级别等同于ISO146441的洁净度级别等同于ISO14644—1（上表中的数字四舍五入为3位有效数字）（上表中的数字四舍五入为3位有效数字）4.对于标准中未给出的中间粒径粒子允许值可4.对于标准中未给出的中间粒径粒子允许值可以通过标准所提供的线算图查得或用计算式计算计算19•联邦标准FS209E线算图（国际单位制）计算式国际单位制国际单位制：Pc/m3=10M(0.5/D)2.2（3.6-1）英制单位制：Pc/ft3=Nc(0.5/D)2.2（3.6-2）（3.62）20•国际和国家标准国际和国家标准（363）08.21.0N（3.6-3）1.010DCNn式中C大于等于所要求粒径的允许值四舍五Cn——大于等于所要求粒径的允许值，四舍五入后有效数字不超过3位，pc/m3；N洁净度等级数字从19最小递增量为N——洁净度等级，数字从1~9，最小递增量为0.1；要求的粒径D——要求的粒径，μm。注意与FS209E计算式的区别2122ISO14644—1规定的级别标准图（二）空气洁净度等级的表示方法1.长期习惯采用的英制表示方法如100级、1000级、100000级等如级、级、级等（生物洁净室领域还在合法使用）2改进的英制表示方法2.改进的英制表示方法如0.1μm10级、0.1μm100级等——上述表达方法均有缺陷且已不合法3.国际标准国际标准等级级别/所处状态/所考虑的粒径例如ISO4级/动态/02μm（2370Pc/m3）例如：ISO4级/动态/0.2μm（2370Pc/m3），1μm（83Pc/m3）234.国家标准未明确规定（三）室内环境状态1.空态as-built洁净室设施已经建成所有动力接通并运行但无洁净室设施已经建成，所有动力接通并运行，但无生产设备、材料及人员2.静态at-rest洁净室设施已经建成，生产设备已安装，并按业主洁净室设施已经建成，生产设备已安装，并按业主及供应商同意的状态运行，但无生产人员3动态operational3.动态operational设施以规定的状态运行，有规定的人员在场，并在商定的状况下进行作商定的状况下进行工作4.国标规定：空气洁净度等级所处状态应与业24国标规定空气洁净度等级所处状态应与主协商确定（四）动静比（四）动静比•洁净室竣工验收大多采用“静态”•实际运行为“动态”•用“动静比”——动态的室内空气含尘浓度用动静比动态的室内空气含尘浓度与静态室内空气含尘浓度的比值——预测实际运行时的室内洁净度际运行时的室内洁净度•动静比的参考数值25（五）洁净度等级的有关计算（五）洁净度等级的有关计算•表3.6-3根据已知条件，运用相关公式，注意单位制1ft3=00283m31ft3=0.0283m31m3=35.3ft3•表3.6-4与3.6-5直接给出有关指数计算的答案简化解题工作案，简化解题工作26【例3.6-1】≥0.5µm粒子浓度为50Pc/ft3的含尘例粒子浓度为的含浓度分别相当于FS209E的国际单位制和英制多少级少级解:解用英制单位，即为50级公制单位用（3.6-1）计算50P/ft350×3531765P/350Pc/ft3=50×35.3=1765Pc/m3MM105.01017652.2MM105.010176523246731765lgM272.32467.31765lgM【例3.6-2】0.3µm100级分别相当于FS209E例µ级分别相当于的国际单位制和英制多少级解100Pc/ft3100×3533530Pc/m3解：100Pc/ft3=100×35.3=3530Pc/m3公制单位用（3.6-1）计算22077.310305.01035302.2MM3.0M=lg(3530/3.077)=3.059≈3.1英制单位用（3.6-2）计算223.3326.33007.3/100007.33.05.01002.2NcNcNc28二、空气过滤器（一）空气过滤器标准、分类1国家标准1.国家标准•GB/T14295-2008《空气过滤器》气滤29•GB/T13554-2008《高效空气过滤器》高效气滤•其他国家和地区的有关标准•其他国家和地区的有关标准30•各国国分类类法的的对照图3.6-131各种过滤器的形式32有隔板与无隔板过滤芯33（二）空气过滤器防火等级气滤防火等级•新老标准的表达方式不同分滤料分隔板和边框三部分•分滤料、分隔板和边框三部分•不同级别要求不同，级别越高要求越严不同级别