2024-11-13
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更多在现代工业生产和科研领域，洁净室扮演着至关重要的角色，而其中压差的控制则是保障洁净室正常运行的关键环节。合适的压差能够有效阻止外界污染空气的侵入，确保洁净室内的空气质量符合生产或实验要求。
下面嘉东将详细阐述控制洁净室压差的多种方法。
一、合理的建筑布局与设计
1.分区规划
洁净室不同区域有着不同的洁净等级需求，合理的分区规划是压差控制的基础。例如在对洁净度要求极高的半导体制造工厂中，芯片制造的核心区域往往被设定为最高洁净等级，如ISO1级或ISO2级。这一区域周围是设备维护区、物料传输区等，它们的洁净等级依次降低，像ISO7级或ISO8级。这种从核心到外围逐渐降低的洁净等级布局，使得空气自然地从高洁净区域流向低洁净区域，形成有利于压差控制的环境。在药品生产的洁净室中，也遵循类似的原则，无菌配药区作为高洁净区，空气从这里流向外包装区这一相对低洁净区，这种单向气流设计为稳定的压差控制创造了条件。
2.门窗设计
洁净室的门和窗对压差的稳定有着重要影响。门的选择至关重要，应选用密封性良好的材质和结构，如充气式密封门或带有双层橡胶密封的平移门。当门关闭时，这些设计能够有效阻止空气泄漏，因为哪怕是微小的空气泄漏，都可能导致压差波动，影响洁净室的洁净度。
窗户若有设置，宜采用固定窗或密封性能好的开启窗，并且要在窗框与墙体之间做好密封处理，例如使用密封胶条填充缝隙，这样可以减少因空气渗透而引发的压差不稳定情况。
二、采用合适的空调通风系统
1.送风量与回风量的调节
精确计算和调节洁净室的送风量和回风量是控制压差的核心要点。这通过安装在送风和回风管道上的风量调节阀来实现。
以电子工业洁净厂房中的ISO5级洁净室为例，需要根据洁净室的体积、换气次数等参数计算合适的送风量，一般为每小时20-50次换气。同时，合理调节回风量，使送风量略大于回风量，以此维持正压差。为了更好地适应洁净室内的动态变化，如设备的开启或关闭、人员流动以及热负荷和污染物散发情况的改变，可以使用变频风机。当出现这些变化时，变频风机能够根据预设的压差范围自动调整转速，改变风量，从而保持压差的稳定。
2.高效过滤器（HEPA）和超低穿透率过滤器（ULPA）的应用
在送风口安装高效过滤器（HEPA）或超低穿透率过滤器（ULPA）对于洁净室压差控制意义重大。
HEPA过滤器能够过滤掉空气中99.97%以上粒径大于0.3微米的微粒。这不仅为洁净室提供了清洁的空气，而且过滤后的空气在室内形成的静压有助于维持稳定的压差。同时，要定期检查和更换过滤器，因为随着使用时间的增加和灰尘等杂质的积累，过滤器会出现堵塞，导致送风量下降，进而影响压差。一般根据过滤器的使用寿命和阻力变化情况，每3-6个月检查一次，当阻力达到初始阻力的1.5-2倍时，就需要及时更换。
三、压差监测与反馈系统
1.安装压差传感器
在相邻的不同洁净等级区域之间，以及洁净室与外界环境之间安装压差传感器是实现精准压差控制的必要措施。比如在制药厂洁净车间的洁净走廊和各个生产房间之间的隔墙上安装压差传感器，能够实时监测压差变化。在选择压差传感器时，要注重其精度和可靠性，一般要求精度达到±0.1-±0.2Pa，并且能够适应洁净室的环境条件，包括温度、湿度和可能存在的化学物质的影响。
2.自动化控制系统
将压差传感器与空调通风系统的控制器相连，构建一个自动化的反馈控制系统。当压差超出设定范围时，控制器会自动调节送风量或回风量。
例如，如果洁净室的正压差低于设定值，控制器会增加送风机的转速，提高送风量，直至压差恢复到正常范围。此外，控制系统还应设置报警功能，当压差异常持续一定时间或者波动幅度超过设定阈值时，发出声光报警信号，提醒工作人员及时检查和处理。报警阈值需根据洁净室的具体要求和工艺标准来设定，一般对于正压差洁净室，当压差低于5Pa（相对相邻低级别区域）时触发报警。
四、人员与物料进出管理
1.气闸室的使用
在洁净室与非洁净区域之间设置气闸室，对于人员和物料进出洁净室时维持压差至关重要。在半导体洁净厂房中，人员从更衣室进入洁净室前，先进入气闸室。气闸室的两侧门不能同时打开，并且通过调节气闸室内的压力，使其介于洁净室和外部区域之间，这样可以有效减少外部空气的直接进入，从而有助于维持洁净室的压差。同时，对气闸室的送风和排风要进行单独控制，根据实际情况设定合适的换气次数，一般为每小时10-20次，确保气闸室在人员和物料进出过程中能起到良好的缓冲和压力调节作用。
2.物料传递方式
对于物料进入洁净室，可以采用传递窗的方式。传递窗安装有互锁装置和高效过滤器，当外部物料放入传递窗后，关闭外门，经过净化和压力平衡后，再打开内门将物料放入洁净室。这种方式能避免因物料进出导致的大量空气交换而影响洁净室压差。
而对于大型设备等特殊物料的进出，则要提前做好压力平衡方案。比如在设备进入口设置临时的空气隔断和压力调节装置，在设备缓慢移入过程中，同步调节洁净室和外界的压力平衡，防止压差急剧变化。
洁净室压差控制是一个综合性的工程，需要从建筑设计、通风系统、监测反馈到人员物料管理等多个方面协同考虑和精细操作，才能确保洁净室始终保持稳定的压差，为生产和科研活动提供可靠的环境保障。
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下面嘉东将详细阐述控制洁净室压差的多种方法。
一、合理的建筑布局与设计
1.分区规划
洁净室不同区域有着不同的洁净等级需求，合理的分区规划是压差控制的基础。例如在对洁净度要求极高的半导体制造工厂中，芯片制造的核心区域往往被设定为最高洁净等级，如ISO1级或ISO2级。这一区域周围是设备维护区、物料传输区等，它们的洁净等级依次降低，像ISO7级或ISO8级。这种从核心到外围逐渐降低的洁净等级布局，使得空气自然地从高洁净区域流向低洁净区域，形成有利于压差控制的环境。在药品生产的洁净室中，也遵循类似的原则，无菌配药区作为高洁净区，空气从这里流向外包装区这一相对低洁净区，这种单向气流设计为稳定的压差控制创造了条件。
2.门窗设计
洁净室的门和窗对压差的稳定有着重要影响。门的选择至关重要，应选用密封性良好的材质和结构，如充气式密封门或带有双层橡胶密封的平移门。当门关闭时，这些设计能够有效阻止空气泄漏，因为哪怕是微小的空气泄漏，都可能导致压差波动，影响洁净室的洁净度。
窗户若有设置，宜采用固定窗或密封性能好的开启窗，并且要在窗框与墙体之间做好密封处理，例如使用密封胶条填充缝隙，这样可以减少因空气渗透而引发的压差不稳定情况。
二、采用合适的空调通风系统
1.送风量与回风量的调节
精确计算和调节洁净室的送风量和回风量是控制压差的核心要点。这通过安装在送风和回风管道上的风量调节阀来实现。
以电子工业洁净厂房中的ISO5级洁净室为例，需要根据洁净室的体积、换气次数等参数计算合适的送风量，一般为每小时20-50次换气。同时，合理调节回风量，使送风量略大于回风量，以此维持正压差。为了更好地适应洁净室内的动态变化，如设备的开启或关闭、人员流动以及热负荷和污染物散发情况的改变，可以使用变频风机。当出现这些变化时，变频风机能够根据预设的压差范围自动调整转速，改变风量，从而保持压差的稳定。
2.高效过滤器（HEPA）和超低穿透率过滤器（ULPA）的应用
在送风口安装高效过滤器（HEPA）或超低穿透率过滤器（ULPA）对于洁净室压差控制意义重大。
HEPA过滤器能够过滤掉空气中99.97%以上粒径大于0.3微米的微粒。这不仅为洁净室提供了清洁的空气，而且过滤后的空气在室内形成的静压有助于维持稳定的压差。同时，要定期检查和更换过滤器，因为随着使用时间的增加和灰尘等杂质的积累，过滤器会出现堵塞，导致送风量下降，进而影响压差。一般根据过滤器的使用寿命和阻力变化情况，每3-6个月检查一次，当阻力达到初始阻力的1.5-2倍时，就需要及时更换。
三、压差监测与反馈系统
1.安装压差传感器
在相邻的不同洁净等级区域之间，以及洁净室与外界环境之间安装压差传感器是实现精准压差控制的必要措施。比如在制药厂洁净车间的洁净走廊和各个生产房间之间的隔墙上安装压差传感器，能够实时监测压差变化。在选择压差传感器时，要注重其精度和可靠性，一般要求精度达到±0.1-±0.2Pa，并且能够适应洁净室的环境条件，包括温度、湿度和可能存在的化学物质的影响。
2.自动化控制系统
将压差传感器与空调通风系统的控制器相连，构建一个自动化的反馈控制系统。当压差超出设定范围时，控制器会自动调节送风量或回风量。
例如，如果洁净室的正压差低于设定值，控制器会增加送风机的转速，提高送风量，直至压差恢复到正常范围。此外，控制系统还应设置报警功能，当压差异常持续一定时间或者波动幅度超过设定阈值时，发出声光报警信号，提醒工作人员及时检查和处理。报警阈值需根据洁净室的具体要求和工艺标准来设定，一般对于正压差洁净室，当压差低于5Pa（相对相邻低级别区域）时触发报警。
四、人员与物料进出管理
1.气闸室的使用
在洁净室与非洁净区域之间设置气闸室，对于人员和物料进出洁净室时维持压差至关重要。在半导体洁净厂房中，人员从更衣室进入洁净室前，先进入气闸室。气闸室的两侧门不能同时打开，并且通过调节气闸室内的压力，使其介于洁净室和外部区域之间，这样可以有效减少外部空气的直接进入，从而有助于维持洁净室的压差。同时，对气闸室的送风和排风要进行单独控制，根据实际情况设定合适的换气次数，一般为每小时10-20次，确保气闸室在人员和物料进出过程中能起到良好的缓冲和压力调节作用。
2.物料传递方式
对于物料进入洁净室，可以采用传递窗的方式。传递窗安装有互锁装置和高效过滤器，当外部物料放入传递窗后，关闭外门，经过净化和压力平衡后，再打开内门将物料放入洁净室。这种方式能避免因物料进出导致的大量空气交换而影响洁净室压差。
而对于大型设备等特殊物料的进出，则要提前做好压力平衡方案。比如在设备进入口设置临时的空气隔断和压力调节装置，在设备缓慢移入过程中，同步调节洁净室和外界的压力平衡，防止压差急剧变化。
洁净室压差控制是一个综合性的工程，需要从建筑设计、通风系统、监测反馈到人员物料管理等多个方面协同考虑和精细操作，才能确保洁净室始终保持稳定的压差，为生产和科研活动提供可靠的环境保障。
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