洁净室是空气悬浮粒子浓度受控的房间，其建造和使用方式可最大限度减少房间进入的、产生的和滞留的粒子。房间内的温度、湿度、压力等其他相关参数均按要求受控（ISO14644-6）。

洁净室的四大技术要素

一、送风至少经过三级过滤（粗效、中效和高效），并且高效过滤器应设置在系统的末端。

二、洁净室应有足够的净化和空调的送风量。

三、洁净室应维持必要的压力梯度（正压梯度或负压梯度）。

四、洁净室应有合理的气流组织。

洁净室的分类

按气流流型洁净室可划分为：单向流洁净室；非单向流洁净室；混合流洁净室；矢流洁净室。

单向流洁净室

单向流（层流）洁净室，其中又分垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。

单向流气流的净化原理是活塞和挤压原理，把灰尘从一端向另一端挤压出去，用洁净气流置换污染气流。包括有垂直单向流和水平单向流。

垂直单向流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。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，用到必须用的部位。

水平单向流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。该气流可创造100级的净化级别。其初投资和运行费低于垂直单向流流型。

非单向流洁净室

非单向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。

非单向流气流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。依不同送风换气次数，实现不同的净化级别，其初投资和运行费用也不同。

混合流洁净室

混合流气流是将垂直单向流和非单向流两种气流组合在一起构成的气流流型。这种气流的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流替代大面积单向流以利节省初投资和运行费。

矢流（对角流）洁净室

选上侧圆弧型高效过滤器风口送风，对侧下回风口回风的气流流型。

矢流洁净室的气流是以放射型的流线流出，流线之间没有竖向交叉，可用相对少量的送风获得较高级别的洁净度。多用在医药、医疗和电子等行业的小洁净室中。在某些特殊的实验室中也得到广泛的应用。

各种气流流型洁净室的风量、冷量、初投资和运行费的比较（仅供参考）

不同洁净级别洁净厂房的送风量、冷量投资耗电的指标

注：表中的送风量、单向流以断面风速表示，非单向流以换气次数表示。

表中冷量指标一般指电子工业洁净厂房。表中的初投资包括洁净厂房的围护、冷冻供应系统、空调净化系统，不含土建结构和自动控制的投资。表中的耗电量系指制冷系统和空调送风系统耗电，不含电加热和电加湿的耗电量。

按洁净室主要控制对象划分洁净室又可划分为：工业洁净室；生物洁净室。

工业洁净室

工业洁净室主要的控制对象是灰尘粒子（不分有生命的、无生命的）。

工业洁净室主要应用在电子、航天、航空、机械、化工、化学制药、能源、纳米等工业中。尤其是电子工业和光电子工业更是离不开洁净室和洁净技术。

生物洁净室

生物洁净室主要控制对象是有生命的、活的微生物粒子，如病菌、病毒等对人类、动物、环境有害的粒子。

生物洁净室广泛地应用在医疗（洁净手术室、洁净病房）、生物制药、实验动物饲养、生物安全实验室、卫生防疫检疫的事业中。生物洁净室的发展速度非常快，而且得到了各方的认同和重视。

工业洁净室与生物洁净室的差别表

洁净室洁净度等级标准

ISO-14644是国际标准，现在美国、欧洲、日本、俄罗斯和我国都采用此标准，美国原来应用的是美国联邦标准209A、B、C、D、E，现在美国也不用了。原来我们熟悉的100级、1000级、10000级和100000级都是源自美国联邦标准FS209B，现在它们分别被国际标准ISO-14644标准中的5级、6级、7级和8级所替代。

ISO-14644的洁净度等级标准列如下：

洁净室及洁净空气中悬浮粒子的洁净度等级

注：① 每点应至少采样3次。

② 本标准不适用于表征悬浮粒子的物理、化学、放射及生命性。

③ 根据工艺要求可确定1~2粒径。

④ 根据要求粒径D的粒子最大允许浓度由下式确定（粒径0.1μm~5μm）：

（个/m3）

式中，N为洁净度等级在1~9级中间可以0.1为最小单位递增量插入。

洁净室的消防、节能和环保

洁净室的消防

一、洁净室建筑不利于防火的因素

1、空间密闭、围护结构气密性好，一旦火灾温度会迅速上升，大量烟气不易排出，令人窒息又不利于疏散和扑救。

2、洁净室建筑内各种关卡多，对外出口少，疏散通道不畅，延长了疏散距离和时间。

3、洁净室建筑装修有一些高分子的合成材料会产生浓烟和毒气。工艺生产中往往会使用大量的易燃易爆的化学物质也是洁净室潜在的火灾威胁。

因此洁净室的防火和人员疏散非常重要。

二、洁净室建筑耐火等级

1、甲乙类洁净室建筑的耐火等级应为一级或二级，宜为单层建筑，其最大占地面积不易超过3000m2。

2、丙、丁、戊类洁净室建筑的耐火等级可为一级或二级，可为单层或多层，除丙类建筑占地面积不应超过8000m2（单层、二级）；6000m2（多层、二级）；4000m2（多层、三级）外，丁类和戊类占地面积不限。

三、洁净室人员的安全疏散

在进行洁净室平面规划时考虑人员疏散的原则

1、疏散路线要简捷明了，便于寻找和识别。

2、疏散路线要做到步步安全（着火房间→房间门→疏散走道→楼梯间→室外）。

3、扑救线路不要与疏散路线交叉。

4、疏散通道要通畅，少曲线，少高低不平，少宽窄变化。

5、疏散方向至少有2个可供人员疏散。

6、疏散门的开启方向应有利于人员的疏散逃生。

四、洁净室建筑材料的防火

1、洁净室内部的装修材料应尽量避免采用在燃烧时产生大量浓烟和有毒气体的高分子合成材料。根据“洁净厂房设计规范”规定：洁净室的顶棚和壁板（包括夹心材料）应为不燃烧体，且不得采用有机复合材料。顶棚的耐火极限不应低于0.4h，疏散走道的耐火极限不应低于1.0h。

2、特别要重视参观走廊的隔墙（包括大面积玻璃窗）的耐火极限问题。

3、技术竖井的井壁的耐火极限也不应低于1.0 h。

洁净室的水消防

一、室内外消火栓系统

室内、外消火栓供水系统的用水量应根据洁净室生产工作间火灾危险性类别，建筑物的耐火等级以及建筑物的体积等因素目前应根据“建筑设计防火规范”确定，当“消防给水及消火栓系统技术规范”颁布后应按新规范执行。

二、自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统的用水量应根据洁净室的火灾危险性等级和“自动喷水灭火系统设计规范”确定。自动喷水灭火系统宜采用预作用式自动喷水灭火系统。

三、洁净室各个场所必须配置灭火器，其设计应满足“建筑灭火器配置规范”的要求。除消防给水外，还应设置必要气体灭火系统等。

洁净室电气消防

一、洁净室的电源和供配电

根据“建筑设计防火规范”和“洁净厂房设计规范”的要求。

1、消防电源的负荷分级应符合国家标准“供配电系统设计规范”的要求。

2、消防用电的设备应采用专用的供电回路，当生产、生活用电切断时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显的标志。

3、消防用电设备的管线应满足火灾时连续供电，并且管线应有防火要求。

4、消防应急照明灯具和疏散指示标志灯的备用电源的连续供电时间应满足实际消防要求。

二、洁净室的消防照明

1、洁净室内应设置供人员疏散用的应急照明。在安全出口、疏散通道的转角处应按“规范”设置疏散标志（疏散指示灯）。

2、在专用的消防口处应设置红色应急照明灯。

3、消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常坚持工作的其他房间应设置应急照明。

三、洁净室的消防报警和控制

1、洁净室的生产区（包括技术夹层）、机房、站房等均应设置火灾探测器（感温探测器、感烟探测器或空气采样器等），及早预知、早报警。

2、洁净室生产区及走廊应设置手动火灾报警按钮。

3、洁净室应设置消防值班室（或控制室），消防控制室应设置消防专用电话总机。

4、消防控制设备及线路连接应可靠，应有合格的显示功能。

5、消防报警应进行核实，并应进行如下：

消防联动控制

① 启动消防水泵（除自控外还应设手动控制装置）。

② 关闭电动防火阀，停止空调风机、排风机、新风机，并收其反馈信号。

③ 关闭有关部位的电动防火门或防火卷帘门。

④ 点亮应急照明灯和疏散标志灯。

⑤ 手动切断有关部位的非消防电源。

⑥ 启动火灾应急扩音器，进行人工和自动广播。

⑦ 控制电梯降至首层，并接收反馈信号。

洁净室的防排烟

一、根据“建筑设计防火规范”和“洁净厂房设计规范”的要求：洁净室的疏散走廊和面积大于300m2的洁净室均应设置机械防排烟措施。

二、最新报批的“电子工厂洁净厂房设计规范”中对洁净室的防排烟系统的要求作了一些修订，内容是：洁净厂房的疏散走廊应设置防排烟系统，但对于大面积的电子工厂的洁净厂房当每50m2内不超过一个工作人员时可不设置防排烟系统。

 

洁净室的净化空调负荷由下面几部分组成

一、室内负荷

主要包括：

1、室内作业人员的散热、散湿负荷。

2、室内照明灯具的散热负荷。

3、洁净室围护结构（墙、顶、地、门、窗）的传热、传湿负荷。

4、生产设备和生产过程的散热、散湿负荷。

二、洁净室新风处理的热、湿负荷。夏季是降温去湿；冬季是加热、加湿。

三、空气循环时风机（或FFU）的温升和水泵的温升负荷。

洁净室的空调负荷特点

一、高级别洁净室（100级，10级，1级）是垂直单向流洁净室，其送风机的风量非常大，高达400~500次/h换气，而且风机的压头也很高，一般多在1000~1500Pa，因此风机温升的负荷大。按理论计算：在集中送风方式的系统中，风机的温升为1.5℃，仅此一项的负荷就是500~700W/m2；如果采用FFU送风方式，风机温升的负荷也要250~350 W/m2。因此，风机温升的负荷大是其一个负荷特点。

二、服务于微电子和光电子的高级别洁净室因工艺排风量大，所以新风量也很大，新风量一般在10~20次/h换气；因此，处理如此多新风的负荷大约为400~800 W/m2；个别工艺的排风量更大，固新风负荷也还会更大。因此新风负荷大是其第二个负荷特点。

三、生产设备和生产过程的散热、散湿负荷大，是高级别洁净室的第三个负荷特点。生产负荷的大小是与工艺生产本身的性质、生产设备的密闭、保温、通风以及水冷却的情况有关。

四、围护结构的传热、照明灯具的散热以及作业人员的发热这三项负荷相对比较小，三项负荷之和还不足总空调负荷的10%（其中：照明负荷大约25~30 W/m2；围护结构负荷大约20~30W/m2；作业人员负荷大约10~15 W/m2），这是高级别洁净室第四个负荷特点。

洁净室空调净化系统的节能措施

洁净室的空调净化系统节能，应首先从分析其空调负荷特点入手，抓住空调负荷中的主要矛盾，才能事半功倍。从前面可知，高级别洁净室空调负荷中占90%以上的负荷是：新风负荷、风机温升负荷和工艺设备和工艺过程负荷三项。这是它的主要矛盾。

一、降低新风空调负荷的节能措施

1、减少排风量。改进工艺和工艺设备，尽可能不排风，少排风。采取密闭式排风罩在同等的排风效果下尽量减少排风量。

2、减少正压漏风量。加强洁净室围护结构的密封性，既能保持洁净室必要的正压值，又可减少所需的正压漏风量。

3、提高新风空气处理设备的效率。

二、降低风机温升负荷的节能措施

1、在确保洁净室洁净度的前提下，尽量减少送风量，尽量用局部高净化来替代全面高净化。

2、加强空调设备和空调系统的密闭性，减少漏风量。

3、采取净化送风与空调送风分离的送风方案，使90%的净化送风量就近循环以减少风机温升负荷。

4、采用FFU加新风机组加干盘管的送风方式以减少风机温升负荷。

5、提高风机效率，采取变频措施。

三、工艺设备和工艺过程的发热是工艺生产本身的问题，只能依靠工艺自己来解决。

四、除上述措施之外，还可采取如下措施

1、合理选择和确定洁净室内的工艺参数（温度、湿度、洁净度）。

洁净室的净化空调是重点能耗大户，因此在选择和确定洁净室的洁净度和温、湿度时要慎之又慎。即在满足生产工艺要求的前提下，不应过高过严要求。否则，其能耗会大幅度上升。有专家分析计算洁净室内温度放宽1℃时其能耗可节省3%左右；其相对湿度放宽5%时其能耗又可节省3%左右。另外负荷计算时安全裕量不应留有过大，否则设备的耗电会大大增加，为了今后的发展最好留有动力设备的空位。

2、优化净化空调系统空气处理过程

净化空调系统空气处理过程的优化对节能的效果十分明显，优化的目的就是减少或消除冷热抵消现象和降低风机温升。

在“洁净手术部和医用气体设计与安装”的国家标准图的例题中的计算结果是这样的：对于一级洁净手术室（北京）夏季耗冷量，当采用一次回风系统时是60 kW，而采用二次回风系统时只有25kW，当采用新风机组深冷抽湿处理时其耗冷量只有20kW。

3、合理选择净化空调设备

① 设计建造洁净室时要选用高效率的净化空调设备（冷机、风机、水泵）。

② 选择低阻高效的过滤设备，风机和水泵的压头选择不宜过高。

③ 电动设备最好采取变频措施。

4、低位热能的利用和废热的回收

低位热能和废热回收的潜力非常大。现在很多专家在这方面进行了大量研究，如：工艺冷却水的回收和利用；喷水气化潜热的利用；冷冻机、空压机废热的回收以及利用冷冻水和中温水回水混合制造中温水等等。

5、加强水管和风管的保温。

6、减少冷热源的跑、冒、滴、漏。

7、采取热回收，充分利用废热。

8、尽量利用天然能源作空调系统的预冷和预热，如：太阳能、地下水、土壤能等。

9、利用蓄冰和蓄热等优惠政策。

洁净室的环保工程

洁净室的废水处理

一、工业洁净室特别是电子工业洁净室排放的废水主要成份有：含酸废水、含碱废水、含氟废水、含磷废水、有机废水等不同行业、不同产品、不同工艺其废水的成份不同，但都必须进行处理，处理后的废水达到国家排放标准方能排放。

半导体集成电路工厂的废水处理大都采用化学中和沉淀法处理。其典型流程如下：

二、生物洁净室特别是生物安全实验室排出的废水中往往含有病毒、有害微生物和致敏性物质，而且产品品种、生产工艺不同废水的成份也不同。因此含有害微生物的废水应按成份分别收集，分别灭活、消毒灭菌后达标才能排放。

洁净室的废气处理

一、工业洁净室，特别是电子工业洁净室排放的废主要成份有：一般废气、热废气、有机废气、酸碱废气、含磷等特殊废气、含粉尘的废气等，不同行业、不同产品、不同工艺其排放的废气的成份不同，但都必须处理达到国家排放标准后方能排到室外。

1、一般由生活用房、值班室、卫生间排出的一般废气可直接排到室外。

2、排放的有机废气超标时必须经过有机废气处理设备处理达标后再排放有机废气，处理方法有活性炭吸附法、液体吸收法和催化燃烧法等。

3、含酸碱废气在生产工艺中排放的较多，一般都是经过淋液湿式洗气吸收塔进行中和处理达标排放。

4、排放的热废气一般情况下可直接排放，如果温度较高必须采取隔热措施以免伤人。

5、含尘废气必须经过适当的除尘装置除尘后再排至大气。

6、含磷、含砷等特殊废气首先防止在排气系统中产生化学反应并通过专用的废气处理设备处理后达标排放。通常处理方法有稀释法、吸收法、吸附法、催化燃烧法等等。

二、生物洁净室尤其是生物安全实验室的排风一般含有活性的有毒有害的病菌等微生物。因此这类排风须经过过滤灭菌后再排放。如手术室的排风须经过中效过滤方能排到室外；P3实验室的排风须经过高效过滤器过滤后方能排到室外；P4实验室的排风须经过两级高效过滤器过滤后才能排到室外。为了安全最好采用袋进袋出的高效过滤器装置。

 

净化空调系统的划分原则

1、洁净度，温、湿度及其精度相同或相近的洁净房间宜划为一个净化空调系统。便于洁净度和温、湿度的控制。

2、距离较近的洁净房间宜划为一个系统，可减少系统管道的长度和管道交叉。

3、有条件时可将4级、5级单向流和6级、7级、8级非单向流组成混合流净化空调系统。

4、洁净室不宜与一般空调房间合为一个系统。

5、使用规律和使用时间不相同的洁净室不宜合为一个净化空调系统。

6、产尘量大、发热量大、有害物多、噪声大的房间宜单独设计为一个系统。

7、混合后会产生剧毒、引起火灾和爆炸的房间不应合为一个净化空调系统。

8、有剧毒和易燃易爆的甲、乙类房间应单独设系统，而且应为不回风的直流系统。

工艺设备局部排风系统的划分原则

1、工艺设备的局部排风系统不宜过大，每个排风系统的排风点数不宜过多，这样排风管理调节方便，排风效果好。

2、一个排风系统不宜跨在两个或两个以上的净化空调系统。

3、混合后产生剧毒、爆炸、火灾、凝水、结晶和有害物的排风不应合为一个排风系统。

4、使用规律不同房间和设备的排风不应合为一个排风系统。

空调负荷计算（热湿、风量、水力三大平衡计算）

一、洁净室的热负荷计算（热平衡计算）

1、洁净室的热负荷包括下列各项：

① 围护结构的传热负荷计算：（KW）

式中：Ki— 围护结构的传热系数（W/m2℃）

Fi—洁净室围护结构的面积（m2）

—洁净室内外温差（℃）

② 室内人员的热负荷计算

人员的显热负荷 Q人显 = n·q人显（kW）

人员的潜热负荷 Q人潜 = n·q人潜（kW）

人员的全热负荷 Q人全 = Q人显+ Q人潜（kW）

式中：n—室内的人数（人）

q显—每个人的显热负荷（kW/人）

q潜—每个人的潜热负荷（kW/人）

③ 室内的照明负荷计算：

（KW）

式中：N—照明设备的功率（kW）

n0—整流器消耗的功率系数（n0=1.0~1.2）

n1— 安装系数（明装n1=1.0，暗装n1=0.6~0.8）

n3—照明设备的同时使用系数。

④ 室内设备的产热负荷计算

电热设备热负荷 Q设热 = n1n3n4N（kW）

电动设备热负荷 Q设动 = n1n2n3N（kW）

电子设备热负荷 Q设电 = n1n2n3N（kW）

式中：N —设备的功率

n1—安装系数（n1= 0.7~0.9）

n2—负荷系数（n2= 0.3~0.7）

n3—同时使用系数。

n4— 通风保温系数。

⑤洁净室总的热负荷计算

总显热负荷：

总全热负荷：

二、洁净室的湿负荷计算（湿平衡计算）

洁净室的湿负荷包括下列各项：

1、室内人员产湿计算：

（kg/h）

式中：w人 —每个人的湿负荷（kg/h·人）

2、室内设备的产湿计算：

（kg/h）

式中：F— 产湿设备的水蒸发面积（m2）

—产湿设备单位面积的水蒸发量（kg/m2·h）

3、洁净室总的湿负荷计算：

三、洁净室的风量计算（风平衡计算）

1、洁净室的送风量的计算

洁净室的送风量不仅仅能消除洁净室的总的余热，余湿以保证洁净室的温度和相对湿度；而且，洁净室的送风量还应能消除室内产生的灰尘等粒子的污染，以保证洁净室的洁净度等级。因此，洁净室的送风量应为消除余热的送风量，消除余湿的送风量和消除粒子污染的净化送风量三者之间最大的送风量为该洁净室的送风量。

① 消除洁净室内余热的送风量计算：

（m3/h）

式中：Q显，Q全—分别为洁净室的显热和全热负荷（kW）。

c—空气的比热（1.01 kJ/kg·℃）

—空气的密度（1.2 kg/m3）

—洁净室的送风温差（℃）

—洁净室的送风焓差（kJ/kg）

② 消除洁净室内余湿的送风量计算：

（m3/h）

式中：W—洁净室的湿负荷（g/h）

—空气的密度（1.2 kg/m3）

—送风的绝对含湿量差（g/kg）

③ 消除（稀释）室内产生粒子的净化送风量计算：

在一般情况下，由于室内产尘量G很难准确，因此,在工程中都不用上述公式计算送风量。而采用断面风速法（单向流洁净室）和换气次数法（非单向流洁净室）进行净化送风量的计算。

气流流型和送风量（静态）：

注：① 表中换气次数适应于层高小于4.0m的洁净室。

② 室内人员少、热源少时，宜采用下限值。

2、洁净室的新风量计算：

洁净室的新风量不仅仅要补充洁净室的排风量和维持洁净室正压的泄漏风量，同时还要保证洁净室内工作人员每人每小时不小于40m3的新鲜空气量的要求。因此：L新=L排+L正≥n·40（m3/h）

式中：L排— 洁净室总的排风量（m3/h）；

L正—维持洁净室正压的总泄漏风量（m3/h）

n— 洁净室内人数。

① 洁净室内设备局部排风量计算

L排= 3600×F×V（m3/h）

式中：F— 排风罩的开口面积（m2）

V—开口部的平均风速（m/s）

② 洁净室正压泄漏风量计算：

正压泄风量可用缝隙法和换气次数法进行计算：

缝隙法：

式中：q—单位缝隙长度的漏风量可查表（m3/h·m）

l—缝隙长度（m）；—— 漏风系数。

换气次数法可查表得到。

围护结构单位长度缝隙的渗漏风量表（m3/h·m）

洁净室的压差值与房间换气次数表（次/时）

四、净化空调系统的水力计算（水力平衡计算）

净化空调系统的水力计算包括水系统和风系统的水力计算两大部分。水系统（冷冻水和冷却水系统）的水力计算，其目的是为了进行水系统的阻力平衡（减少失调）选择管径和水泵；风系统（送风系统、回风系统、新风系统、排风系统）的水力计算主要目的是为了确定风管的管径（尺寸）和选择风机（送风机、排风机）。

系统的水力计算其实就是系统的阻力计算。

系统的总阻力H总=