洁净室定义
TECHNOLOGICAL
01
术语定义
空气洁净技术已成为科学实验和生产活动现代化的标志之一。在产品生产或科学研究中，为了防止有害因素对室内工作环境的污染，提高产品的合格率或科学研究的成功率，空气洁净技术被广泛应用。
在2001年中国科协学术年会上，杨振宁教授对今后三四十年间应用研究的发展所作的判断，为我们勾画出了科学技术发展的三大战略方向：1）芯片的广泛应用，应用到大小建筑、家庭、汽车、人体、工厂、商店，到几乎一切地方；2）医学与药物的高速发展；3）生物工程。
中国建筑科学研究院许钟麟研究员是国内最早一批从事“空气洁净技术”研究人员中的佼佼者，在其专著《空气洁净技术原理（第三版）》的前言中指出“就今天人类发展的水平来看，技术进步了，设备进步了，人的知识水平提高了，但是唯独环境退步了，空气质量退步了，污染加重了。所以，为了向三大科技战略方向进军，除了工艺本身以外，最主要的是要向洁净挑战，创造一个洁净的室内微环境”。三大战略方向需要的微环境正是空气洁净技术中的工业洁净室、一般生物洁净室和生物安全洁净室，可见空气洁净技术和三大战略方向有着何等密切的关系。
近年来，随着人们生活水平的不断提高，洁净室技术也从服务“技术与产业高端”，逐渐向服务“普通工作和生活领域”扩展，在食品生产和流通各环节、高端装备制造、高端商业写字楼、大型数据中心、大型活动场所，甚至美容化妆等领域都取得了广泛的应用。
洁净室作为空气洁净技术的集成体，国内外相关标准对其进行了定义，摘录如下：
1. ISO 14644-1:2015
《洁净室及相关受控环境第一部分：根据粒子浓度划分空气洁净度等级》ISO 14644-1:2015给出了洁净室的定义。
洁净室：悬浮颗粒物计数浓度受控和被分级的房间，房间的设计、建设和使用需控制室内例子的引入、产生和滞留。
注1：详述悬浮颗粒物浓度等级；
注2：洁净度的其它特征水平也应详述和受控，如化学性、生物活性或空气中纳米级粒子浓度，又如表面洁净度之粒子、纳米级、化学性和生物活性浓度。
注3：其他相关物理参数也应按照要求受控，如温度、湿度、压力、振动和静电。
2. 《洁净厂房设计规范》GB50073-2013
洁净室（clean room）: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、产生及滞留的粒子。室内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。
3. 《洁净室施工及验收规范》GB50591-2010
洁净室及相关受控环境（cleanrooms and associated controlled environment）:洁净室及其附属的、辅助的、相联系的开放或封闭的内部或周边空间，该空间的悬浮微粒浓度等参数也受到符合相关标准的控制。
可以看出洁净室主要指对空气洁净度、温度、湿度、压力、噪声等室内环境参数根据需要进行控制的密闭性良好的空间。
02
洁净室分类
1. 按主要控制对象分类
按主要控制对象的不同，洁净室可分为工业洁净室、生物洁净室两大类。
1）工业洁净室
以无生命微粒的污染控制为主要对象，主要控制空气尘埃颗粒物对工作对象的污染。近年来随着产品精细化要求的提高，工业洁净室中空气的悬浮气体分子也越来越受到重视。工业洁净室主要适用于IC半导体、5G芯片、人工智能、光伏、光电、宇航、原子能行业等。
2) 生物洁净室
以有生命微粒（细菌、病毒等微生物）的污染控制为主要对象，又可分为一般生物洁净室与生物安全洁净室。由于细菌、病毒等微生物必须依附于尘埃颗粒物进行传播，因此生物洁净室在洁净处理上与工业洁净室存在相似之处。生物洁净室主要适用于制药工业、医院（手术室、血液病房、中心供应室、生殖中心等）、食品饮料生产、动物实验室、理化检验室、化妆品、血站等。
表1-1从主要研究对象、控制方法、控制目标、对生产工艺的危害、对洁净室建筑材料的要求、对人物进出控制措施、检测要求共7个方面，对工业洁净室与生物洁净室的主要区别进行了对比分析。
1. 按气流流型分类
洁净室按气流流型可划分为单向流洁净室、乱流（非单向流）洁净室和辐流洁净室三大类。
简介如下：
1）单向流洁净室
单向流气流的净化原理是活塞和挤压原理，把尘埃粒子从一端向另一端挤压出去，用洁净气流置换污染气流。单向流洁净室又可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室，如图1-2所示。
1垂直单向流是洁净的气流以一定的速度（0.25m/s~0.5m/s）从顶部流向地面的气流流型。这种气流能创造100级、10级、I级或更高洁净度级别。但其初投资很高、运行费很高，工程中尽量将其面积压缩到最小，应用到关键的必须用的部位。
2水平单向流是洁净的气流以一定的速度（0.3m/s~0.5m/s）从送风墙流向对面的回风墙的气流流型。该气流可创造100级的洁净度级别。其初投资和运行费低于垂直单向流流型。
2）乱流（非单向流）洁净室
乱流（非单流）洁净室的净化原理是稀释原理。一般型式为高效过滤器送风口顶部送风：回风的型式有下部回风、侧下部回风和顶部回风等。用不同送风换气次数，可实现不同的洁净度级别，其初投资和运行费用对于不同的洁净度级别也不相同。乱流洁净室的气流流型又可分为顶送下回、顶送下侧回、顶送顶回等气流流型，如图1-3所示
还有一种将垂直单向流和非单向流两种气流组合在一个洁净室中构成的气流流型，这类洁净室有的文献称作混合流洁净室，属于乱流洁净室范畴。混合流洁净室的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流代替大面积单向流以利节省初投资和运行费。混合流气流流型示意图如图1-4所示。
3）辐流洁净室
辐流洁净室是晚于乱流洁净室和单向流洁净室多年后出现的具有节能意义的新型洁净室，目前在国外有所应用，而国内应用不多。这种洁净室曾被称为“矢流洁净室”，但“矢”的概念完全不能代表其辐射状流线的意义，任何流型都可以称为“矢”，故取其名为“辐流洁净室”（许钟麟，1994）。
辐流洁净室的是实质是要用扇形、半球形或按圆柱型高效过滤器作为末端形成扇形或半球、半圆柱形辐流风口，从上部从侧面送风，对侧或两侧（当室宽合乎条件时）下回风，如图1-5所示。辐流洁净室原理既不同于乱流洁净室的混掺稀释作用，也不同于单向流洁净室的“活塞”作用。它的流线既不单向也不平行，这一点和乱流洁净室相同，但不同的是流线不发生交叉，因此不是靠混掺作用，仍然靠退出作用，只是不同于单向流的“平推”，而是“斜推”。
03
洁净室与非洁净区的区别
国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073-2013给出了洁净区的定义如下：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空间诱入、产生及滞留粒子。空间内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。
可以看出洁净区的颗粒物浓度、静压差、温湿度等室内环境参数往往是受控的，这是与非洁净区的主要区别。
