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电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

2019/11/21 10:54:32  来源:网络  发布者:小A

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电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

1.1一般规定

1.1.1 洁净厂房内各洁净室(区)的空气洁净度等级,应根据电子产品生产工艺特点和洁净室型式确定。

1.1.2 气流流型应根据各洁净室(区)空气洁净度等级和电子产品工艺特点的不同要求选用。

1.1.3 有下列情况之一者,净化空调系统宜分开设置:

1 运行班次或使用时间不同;

2 生产过程中散发的物质对其他工序、设备交叉污染,对产品质量或操作人员健康、安全有影响;

3 对温、湿度控制要求差别大;

4 洁净室(区)内工艺设备发热相差悬殊;

5 净化空调系统与一般空调系统;

6 系统风量过大的净化空调系统。

1.1.4 洁净室(区)内的温度、相对湿度应符合本规范第3.2.3条的规定。

1.1.5 洁净室(区)内的新鲜空气量应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073的有关规定。

1.1.6 洁净室(区)与周围的空间应保持一定的静压差,静压差应符合下列规定:

1 各洁净室(区)与周围空间的静压差应按生产工艺要求确定;

2 不同等级的洁净室(区)之间的静压差应大于等于5Pa;

3 洁净室(区)与非洁净室(区)之间的静压差应大于5Pa;

4 洁净室(区)与室外的静压差应大于10Pa。

1.1.7 洁净室(区)维持静压差值所需的压差风量,宜采用缝隙法或换气次数法确定。

1.1.8 送风、回风和排风系统的启闭联锁、控制要求,应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073的有关规定。

1.1.9 非连续运行的洁净室,可根据生产工艺要求设置值班送风,并应进行净化处理。

1.1.10 洁净室(区)的清扫方式应根据洁净厂房的规模、空气洁净度等级等因素确定。洁净室(区)宜采用移动式高效真空吸尘器。对于空气洁净度等级为1~5级的洁净室宜设置集中式真空吸尘系统,洁净室内的吸尘系统管道应暗敷。

条文说明

1.1.3 洁净厂房中净化空调系统的划分原则,本条推荐6种情况宜采用“分开设置”。研究分析净化空调系统“分开设置”的依据,大体可归纳为:电子产品生产工艺特点或要求,方便运行管理,减少能量消耗,防止交叉污染和由此带来的影响产品质量或工作人员健康或影响运行安全等多项因素。本条中的第1、3、4款,主要是为方便运行管理、减少能量消耗作出的规定。第2款是为防止交叉污染,确保电子产品质量和保护工作人员健康以及安全运行作出的规定。第5款是为了方便运行管理、减少设备投资和方便安装调试等作出的规定。第6款是为了方便运行管理、减少风管尺寸等因素作出的规定。

1.1.5 洁净室(区)内的新鲜空气量,应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6.1.5条的规定。

1.1.6、1.1.7 洁净室(区)与周围的空间必须保持一定的静压差,这是为了确保洁净室(区)的正常工作状态或空气平衡暂时受到破坏时,空气流只能从空气洁净度等级高的房间或区域流向空气洁净度等级低的房间或区域,使洁净室(区)内的空气洁净度不会受到污染空气的干扰。

由于电子产品生产工艺各不相同,因此各类洁净室(区)所要求的空气洁净度不同;各个房间或区域散发的污染物种类、发尘量不同,所以各类洁净室(区)之间的静压差只能随产品生产工艺要求确定。

静压差值的大小应选择适当。若压差值选择过小,洁净室的压差很容易被破坏,洁净室(区)的洁净度就会受到影响。若压差值选择过大,就会使净化空调系统的新风量增大,空调负荷增加,同时使中效、高效过滤器使用寿命缩短,故很不经济。另外,当室内静压差值高于50Pa时,门的开关就会受到影响。

国际上现行的洁净室标准中都明确地规定,为了保持洁净室(区)的空气洁净度等级免受外界的干扰,对于不同等级的洁净室之间、洁净室与相邻的无洁净度级别的房间之间都必须维持一定的静压差。虽然各个国家规定的(zhu)小压差值不尽相同,但(zhu)小压差值都在5Pa以上。

试验研究的结果表明,洁净室内正压值受室外风速的影响,室内正压值要高于室外风速产生的风压力。当室外风速大于3m/s时,产生的风压力接近5Pa;若洁净室内正压值等于或小于5Pa时,室外的污染空气就有可能渗漏到室内。因此,洁净室与室外相邻时其(zhu)小的静压差值应该大于5Pa,所以规定洁净室与室外的(zhu)小压差为10Pa。

1.1.8 洁净室(区)的送风、回风和排风系统的启闭联锁、控制要求,应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6.2 4条的规定。

1.2 气流流型和送风量

1.2.1 气流流型的设计,应符合下列要求:

1 气流流型应满足产品生产工艺和空气洁净度等级的要求。空气洁净度等级为1~5级时,应采用单向流或混合流;空气洁净度等级为6~9级时,宜采用非单向流;

2 洁净室工作区的气流流速应满足生产工艺和工作人员健康的要求。

1.2.2 洁净室的送风量,应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073的有关规定。

1.2.3 洁净室(区)所需的满足空气洁净度等级的洁净送风量和气流流型,宜按表7.2.3计算。

电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

条文说明

1.2.1 气流流型的确定应充分考虑的因素有:满足空气洁净度等级要求、一次建设投资、运行维护费、空气过滤器等更换方便等。

本条推荐的洁净室(区)内气流流型的设计要求,是基于数十年电子工厂洁净厂房工作实践的经验总结,并结合国际标准化组织ISO/TC 209技术委员会已经颁布、实施的《洁净室及相关受控环境标准》IS0 14644—1、IS0 14644-4中有关气流流型的要求和近年来国内建成投产的电子工业洁净厂房所采用的气流流型的实际状况制定的。图4是IS0 14644-4中对洁净室气流流型的图示。表19是一些电子工业洁净厂房的气流流型。上述情况表明:空气洁净度等级为1~5级时,基本上采用单向流或混合流,空气洁净度等级为6~9级时,基本上采用非单向流,且混合流流型可应用于所有各种空气洁净度等级的洁净室。

1.2.2 洁净室的送风量是保证空气洁净度等级的送风量,应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6.3.2的规定。

1.2.3 制定本条的依据是:

1 表20是根据国际标准化组织ISO/TC 209技术委员会编写、发布的《洁净室及相关受控环境标准》ISO 14644—4《洁净室的设计、建造和试运行》中的表B.2微电子洁净室的实例,列出了空气洁净度等级为2~8级的气流流型、洁净送风量的数据。

注:在制定(zhu)佳设计条件前,应该详细规定并商定与ISO等级有关的占用状况。

表列的气流形式表示该等级洁净室的气流特性U为单向流,N为非单向流,M为混合气流(U和N组合)。平均气流速度是通常规定洁净室内单向流的方法。对单向流速度的要求取决于局部的参数,如几何图形和热参数。不一定是过滤器的面速度。每小时换气次数是规定非单向流和混合气流的方法。建议的换气次数是指3.0m的室高度。应考虑不透水的屏障技术。污染源和待保护的区域要有效地分隔开,可以用物理或气流屏障。

2 近年来,一些8″、12″集成电路芯片生产用洁净厂房中主要生产设备配置微环境装置时,洁净室采用Ballroom+微环境时,其洁净厂房内洁净区的空气洁净度等级为5级或6级,气流流型为非单向流,洁净生产区送风一般选用FFU,吊顶上FFU的满布率为25%左右;微环境内的空气洁净度等级为2~4级。

3 单向流洁净室的平均风速下限值,在自动化、机械化程度很高的洁净室(区)内基本无人的情况下,有的洁净室(区)仅采用0.11m/s。

1.3 净化空调系统

1.3.1 洁净厂房中的净化空调系统可分为集中式净化空调系统和分散式净化空调系统。

净化空调系统的型式应根据洁净厂房的规模、空气洁净度等级和产品生产工艺特点确定。洁净室(区)面积较小或只有局部要求净化时,宜采用分散式净化空调系统。

1.3.2 洁净厂房的洁净室(区)送风方式可分为集中送风、隧道送风、风机过滤器机组送风等。应根据洁净室(区)使用功能和降低能量消耗的要求,经技术经济比较,采用运行经济、节约能源的送风方式。

1.3.3 净化空调系统新风的室外吸入口位置,应远离本建筑或其他建筑物排放有害物质或可燃物的排气口。

1.3.4 多套净化空调系统同时运行或较大型电子工业洁净厂房的净化空调系统的新风,应集中处理。

1.3.5 净化空调系统设计应合理利用回风,但下列情况不得回风:

1 在生产过程中向车间内散发的有害物质超过规定时;

2 采用局部处理不能满足卫生要求时;

3 对其他工序有危害或不能避免交叉污染时。

1.3.6 净化空调系统需设置电加热时,应选用不产尘的电加热器,且应布置在高效过滤器的上风侧,并应采取安全保护措施。

1.3.7 净化空调系统的电加湿器应采取安全保护措施。

1.3.8 根据气象条件,存在冷冻可能的地区,新风系统应采取防冻保护措施。

条文说明

1.3.1 电子工业洁净厂房中的净化空调系统的主要形式为集中式和分散式,图5是几种分散式净化空调系统的典型图示。从图中可见,各种形式各具特点和适用性,在实际应用中,应根据具体工程项目的洁净室规模、空气洁净度等级和电子产品生产工艺特点及其要求确定,同时考虑运行经济和降低能量消耗。

电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

1.3.2 电子工业洁净厂房,尤其在规模较大的集成电路芯片生产和TFT-LCD生产用洁净厂房的送风方式有集中送风、隧道送风和风机过滤机组送风等类型,各种送风方式各具特点和适用性,图6是各种送风方式的示意图。图6中:(a)集中送风系统(CentralSystem),室外新风经新风处理装置(MAU)后,与经表冷器降温和风机增压后的回风混合,通过高效过滤器送至洁净生产层。(b)隧道送风系统(Tunnel System),洁净区的回风经维修区与新风处理(MAU)后的新风混合后,由循环空气处理装置送入送风静压箱,通过空气过滤器送入洁净区。(c)FFU系统,洁净区回风经表冷器降温后与处理后新风混合,通过FFU增压、过滤送入洁净区。三个系统各有利弊,其选择主要与电子产品生产工艺、能量消耗、建设投资等有关,有时也与业主的意愿有关,但近年来在集成电路洁净厂房中,采用FFU系统者日益增多。

电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

1.3.3 在一些电子产品生产过程中,需使用各种不同的可燃、有毒气体或化学品,使用这些物质的生产设备或储存、分配设施都将设置必要的排风装置,为此,在这类电子产品生产用洁净厂房的净化空调系统的新鲜空气吸入口,必须远离上述排气口,以确保洁净室(区)的安全运行和工作人员身体健康。

美国消防协会发布的NFPA318((洁净室消防标准》的第3.1.1条规定,洁净室的室外空气吸入口的位置必须避免吸入本建筑或装置产生的可燃气体或有毒化学品。

1.3.4 近年在电子工业洁净厂房中,当设有多套净化空调系统或洁净厂房规模较大时,常常采用新风集中处理的方式,采用这种方式的特点或优越性主要有:

1 将送入洁净室的空气净化与热湿处理分离,有利于降低能源消耗;

2 有利于消除冷热抵消;

3 有利于强化对室外新风的处理,在微电子、光电子用洁净室的送风中,不仅要求控制微粒、温度、相对湿度等,还要求去除影响产品质量或降低成品率的分子态化学污染物,如Na、SOx、NOx、Cl、B等,这些污染物主要来自室外大气中。为此,对于此类洁净厂房需对室外吸入新鲜空气进行严格处理,常常可以采用淋水法去除大气中的SOx、NOx和Cl;采用化学过滤器和活性炭过滤器,利用物理吸附和化学吸附的原理,将低浓度的分子态化学污染物去除到规定的浓度要求。图7是某微电子工业洁净厂房的新风处理装置示意图,采用了11个功能段——两级加热、两级表冷、两级淋水、四级过滤和一级加湿。

1.3.5 洁净厂房净化空调系统的设计,若能在满足工作人员必须的新鲜空气量的前提下将洁净室的回风基本得到合理利用,是(zhu)佳的运行方式,这样可以大大降低新风处理所需加热、冷却用能量和输送用能量,是洁净室设计中(zhu)佳节能措施。所以本条规定除了三种情况不得回风外,其余均应合理利用回风。

1.4 空气净化设备

1.4.1 空气过滤器的选用和布置应符合下列要求:

1 空气过滤器应根据空气洁净度等级选用;

2 空气过滤器的处理风量应小于或等于额定风量;

3 中效(高中效)空气过滤器宜集中设置在空调箱的正压段;

4 高效(亚高效)空气过滤器宜设置在净化空调系统的末端;超高效空气过滤器应设置在净化空调系统的末端;

5 同一净化空调系统内末端安装的高效(亚高效、超高效)空气过滤器的阻力、效率应相近;

6 同一净化空调系统内末端安装的高效(亚高效、超高效)空气过滤器的使用风量与额定风量之比值宜相近;

7 对化学污染物有控制要求的洁净室(区),在净化空调系统中应根据环境条件设置化学过滤器或其他去除装置;

8 高效(亚高效、超高效)空气过滤器应采用不燃或难燃材料制作。

1.4.2 风机过滤器机组的设置应符合下列要求:

1 应根据空气洁净度等级和送风量选用;

2 应按洁净室(区)内生产工艺对气流流型的要求布置;

3 终阻力时的叠加噪声及振动应满足生产工艺和本规范的规定;

4 送风量应能调节;

5 应便于安装、维修及过滤器更换。满布或布置率较高时,外壳强度应满足检修要求。

1.4.3 层流罩的设置应符合下列要求:

1 洁净室(区)内等于或严于5级的局部净化区域宜采用层流罩;

2 层流罩的形式和进风方式应根据生产工艺或设备需要选用;

3 终阻力时的叠加噪声及振动应满足生产工艺和本规范的规定;

4 安装方式不应影响生产操作。

1.4.4 微环境装置的设置应符合下列要求:

1 当生产工艺或设备对空气洁净度等级、外扰或温度、相对湿度有较高要求,且所控区域不大时,宜采用微环境装置;

2 微环境装置宜与生产工艺设备配套;

3 在不影响工艺操作的前提下,应具有可靠的密闭性,内外表面应平整、光滑;

4 围挡构造、材料的选用应方便生产操作。

1.4.5 干表冷器的设置应符合下列要求:

1 安装位置、外形尺寸应根据洁净厂房的平面和空间布置确定;

2 迎面风速、结构形式应根据洁净室(区)冷负荷、风机过滤器机组所提供的机外余压确定;

3 冷冻水进水温度,宜高于洁净室(区)内空气的露点温度;

4 应设置排水设施。

1.4.6 净化空调系统空气处理机组的选用和布置,应符合下列要求:

1 应有良好的气密性,漏风率不得大于1%;

2 整体结构应有足够的强度和刚度,内表面应平整、光滑,外表面不应结露;

3 布置应整齐,并应便于运行和维修;当多套空气处理机组为同一洁净室(区)服务时,宜选用相同规格的空气处理机组;

4 送风机宜采取变频调速措施。送风机可按净化空调系统的总风量和总阻力值进行选择。计算系统总阻力时,中效(高中效)、高效(亚高效、超高效)空气过滤器的阻力宜按其初阻力的1.5~2.0倍取值;

5 应设置排水装置。

条文说明

1.4.1 电子工业洁净厂房的净化空调系统的核心设备之一的空气过滤器的正确选用和合理布置,是至关重要的。首先,应遵循我国的相关国家标准、行业标准合理选用空气过滤器,包括空气过滤器的处理风量、效率、阻力、材质和检测方法(含检漏方法)等。其次,根据具体工程项目的产品生产要求和净化空调系统设计,合理安排各类空气过滤器的位置,在空调箱中,中效(高中效)空气过滤器常安装在正压段,但近年来为了保持表冷器表面清洁,减少尘粒沉积,已有许多设计中在风机前安装中效空气过滤器,图7便是一例。鉴于目前我国的相关标准中还没有去除化学污染物的空气过滤器或其他去除装置的标准,只能参照相关国际标准进行选用和布置。

1.4.2 风机过滤机组(FFU)是将风机与高效过滤器(HEPA)或超高效过滤器(ULPA)组合在一起,构成自身可提供推动力的末端空气净化装置。它由风机、过滤器、机壳和电器控制等部分组成。FFU的主要技术性能包括风量(一般以断面风速表示)、余压、能耗、效率、噪声和控制方式等。目前国内电子工业洁净室应用FFU越来越多,不仅在大面积、空气洁净度要求严格的单向流或混合流洁净室(区)采用,而且在各种用途的、面积不是很大的单向流或混合流洁净室(区)中也有应用。目前在应用中受到各方面关注的主要是FFU装置的经济性(投资、运行费)、风量和余压、噪声、能耗等性能参数,表21是对国内市场的几个制造厂家生产的FFU装置的实测性能参数。

电子工业洁净厂房空气净化和空调通风设计规范

从表21中数据可见,4种同样风速、风量下的FFU装置,余压、能耗相差较大;单台噪声均在60dB(A)以下,但是数十台、数百台甚至上千台FFU装置安装后的叠加噪声将是不同的。据初步估算,为了达到本规范规定的单向流、混合流洁净室噪声不超过65dB(A)(空态)的要求,FFU在断面风速为0.45m/s的条件下,其余压大于100Pa时,单台FFU装置的噪声应为50dB(A)左右。

基于上述情况,本条对电子工业洁净厂房中FFU装置的设置,提出了5款基本要求。

1.4.5 干表冷器是以中温水为冷媒的空气换热设备,其功能只要求空气降温,不需去湿,即无凝结水析出。在与FFU联合使用时,干表冷器设置在FFU回风的通道上,其冷媒的进水温度应计算确定;通过的风速不宜过高,一般应小于2m/s,干表冷器的风阻力不应太大,应在30~40Pa左右。在正常运行时虽无凝结水析出,但是为了安全,(zhu)好还应设置滴水盘或其他排水措施。

1.4.6 空气处理机组是电子工业洁净厂房净化空调系统的关键设备,它与舒适性空调系统中的空气处理机组相比,首先应做到气密性好,既应减少系统中的空气往外泄漏,使能量消耗增加,又要防止“机组”周围相对脏的空气渗入“机组”,增大各级过滤器的负荷,所以本条规定机组的漏风率不得大于1%。第二,为了做到空气处理机组在运行维护中,不易渗漏、散发微粒和便于擦拭、清洁,不仅整体结构应耐压具有足够强度和刚度,而且内表面应乎整、光滑,并应具有较好的保温和防冷桥的性能。第三,洁净室设计经验表明,洁净厂房能量消耗大,其中净化空调系统及其冷热源设备又是能量消耗大户。送风量大是能量消耗大的主要源头,降低送风量有多项技术措施,在净化空调系统已经确定送风量的情况下,随着电子产品生产过程中生产工艺设备开启数量和负荷率的变化,室内外温湿度的变化等因素的变化,都可能需要调节送风量,另外,净化空调系统中的初、中、高效过滤器的阻力是不断变化的,为此送风机采取变频变速措施,可调节风机转数,调节送风量,减少电能消耗,是洁净厂房的重要节能措施之一。但是送风机的变频变速措施的设置,一定要结合具体工程项目的实际情况,合理进行选择。

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