Pengenalan
Bilik bersih adalah asas kawalan pencemaran. Tanpa bilik bersih, bahagian yang sensitif terhadap pencemaran tidak dapat dihasilkan secara besar-besaran. Dalam FED-STD-2, bilik bersih ditakrifkan sebagai bilik dengan penapisan udara, pengedaran, pengoptimuman, bahan binaan dan peralatan, di mana prosedur operasi tetap tertentu digunakan untuk mengawal kepekatan zarah bawaan udara bagi mencapai tahap kebersihan zarah yang sesuai.
Untuk mencapai kesan kebersihan yang baik di bilik bersih, adalah perlu bukan sahaja untuk memberi tumpuan kepada mengambil langkah-langkah penulenan penghawa dingin yang munasabah, tetapi juga untuk mewajibkan proses, pembinaan dan pengkhususan lain untuk mengambil langkah-langkah yang sepadan: bukan sahaja reka bentuk yang munasabah, tetapi juga pembinaan dan pemasangan yang teliti mengikut spesifikasi, serta penggunaan bilik bersih yang betul dan penyelenggaraan dan pengurusan saintifik. Untuk mencapai kesan yang baik di bilik bersih, banyak literatur domestik dan asing telah dihuraikan dari perspektif yang berbeza. Malah, sukar untuk mencapai penyelarasan yang ideal antara pengkhususan yang berbeza, dan sukar bagi pereka untuk memahami kualiti pembinaan dan pemasangan serta penggunaan dan pengurusan, terutamanya yang kedua. Setakat langkah penulenan bilik bersih berkenaan, ramai pereka, atau pihak pembinaan, sering tidak memberi perhatian yang cukup terhadap keadaan yang diperlukan, mengakibatkan kesan kebersihan yang tidak memuaskan. Artikel ini hanya membincangkan secara ringkas empat syarat yang diperlukan untuk mencapai keperluan kebersihan dalam langkah penulenan bilik bersih.
1. Kebersihan bekalan udara
Bagi memastikan kebersihan bekalan udara memenuhi keperluan, kuncinya ialah prestasi dan pemasangan penapis akhir sistem penulenan.
Pemilihan penapis
Penapis akhir sistem penulenan secara amnya menggunakan penapis hepa atau penapis sub-hepa. Mengikut piawaian negara saya, kecekapan penapis hepa dibahagikan kepada empat gred: Kelas A ialah ≥99.9%, Kelas B ialah ≥99.9%, Kelas C ialah ≥99.999%, Kelas D ialah (untuk zarah ≥0.1μm) ≥99.999% (juga dikenali sebagai penapis ultra-hepa); penapis sub-hepa ialah (untuk zarah ≥0.5μm) 95~99.9%. Lebih tinggi kecekapan, lebih mahal penapis tersebut. Oleh itu, apabila memilih penapis, kita bukan sahaja harus memenuhi keperluan kebersihan bekalan udara, tetapi juga mempertimbangkan rasionaliti ekonomi.
Dari perspektif keperluan kebersihan, prinsipnya adalah menggunakan penapis berprestasi rendah untuk bilik bersih aras rendah dan penapis berprestasi tinggi untuk bilik bersih aras tinggi. Secara amnya: penapis kecekapan tinggi dan sederhana boleh digunakan untuk aras 1 juta; penapis hepa sub-hepa atau Kelas A boleh digunakan untuk aras di bawah kelas 10,000; penapis Kelas B boleh digunakan untuk kelas 10,000 hingga 100; dan penapis Kelas C boleh digunakan untuk aras 100 hingga 1. Nampaknya terdapat dua jenis penapis untuk dipilih bagi setiap aras kebersihan. Sama ada memilih penapis berprestasi tinggi atau berprestasi rendah bergantung pada situasi tertentu: apabila pencemaran alam sekitar serius, atau nisbah ekzos dalaman adalah besar, atau bilik bersih amat penting dan memerlukan faktor keselamatan yang lebih besar, dalam kes ini atau salah satu daripada kes ini, penapis kelas tinggi harus dipilih; jika tidak, penapis berprestasi rendah boleh dipilih. Untuk bilik bersih yang memerlukan kawalan zarah 0.1μm, penapis Kelas D harus dipilih tanpa mengira kepekatan zarah terkawal. Perkara di atas hanyalah dari perspektif penapis. Malah, untuk memilih penapis yang baik, anda juga mesti mempertimbangkan sepenuhnya ciri-ciri bilik bersih, penapis dan sistem penulenan.
Pemasangan penapis
Untuk memastikan kebersihan bekalan udara, tidak cukup hanya dengan penapis yang berkelayakan, tetapi juga untuk memastikan: a. Penapis tidak rosak semasa pengangkutan dan pemasangan; b. Pemasangannya ketat. Untuk mencapai perkara pertama, kakitangan pembinaan dan pemasangan mestilah terlatih, dengan pengetahuan tentang memasang sistem penulenan dan kemahiran pemasangan yang mahir. Jika tidak, sukar untuk memastikan penapis tidak rosak. Terdapat pengajaran yang mendalam dalam hal ini. Kedua, masalah keketatan pemasangan bergantung terutamanya pada kualiti struktur pemasangan. Manual reka bentuk secara amnya mengesyorkan: untuk penapis tunggal, pemasangan jenis terbuka digunakan, supaya walaupun kebocoran berlaku, ia tidak akan bocor ke dalam bilik; menggunakan saluran keluar udara hepa yang siap, keketatan juga lebih mudah dipastikan. Untuk udara berbilang penapis, pengedap gel dan pengedap tekanan negatif sering digunakan dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Pengedap gel mesti memastikan sambungan tangki cecair ketat dan keseluruhan rangka berada pada satah mendatar yang sama. Pengedap tekanan negatif adalah untuk menjadikan pinggir luar sambungan antara penapis dan kotak tekanan statik dan rangka dalam keadaan tekanan negatif. Seperti pemasangan jenis terbuka, walaupun terdapat kebocoran, ia tidak akan bocor ke dalam bilik. Malah, selagi rangka pemasangan rata dan permukaan hujung penapis bersentuhan seragam dengan rangka pemasangan, ia sepatutnya mudah untuk menjadikan penapis memenuhi keperluan ketat pemasangan dalam sebarang jenis pemasangan.
2. Organisasi aliran udara
Pengaturan aliran udara bilik bersih adalah berbeza daripada bilik berhawa dingin umum. Ia memerlukan udara yang paling bersih dihantar ke kawasan operasi terlebih dahulu. Fungsinya adalah untuk mengehadkan dan mengurangkan pencemaran kepada objek yang diproses. Untuk tujuan ini, prinsip berikut harus dipertimbangkan semasa mereka bentuk pengaturan aliran udara: meminimumkan arus pusar untuk mengelakkan pencemaran dari luar kawasan kerja ke kawasan kerja; cuba mencegah habuk sekunder daripada terbang untuk mengurangkan kemungkinan habuk mencemari bahan kerja; aliran udara di kawasan kerja harus sekata mungkin, dan kelajuan anginnya harus memenuhi keperluan proses dan kebersihan. Apabila aliran udara mengalir ke saluran udara balik, habuk di udara harus dikeluarkan dengan berkesan. Pilih mod penghantaran dan pemulangan udara yang berbeza mengikut keperluan kebersihan yang berbeza.
Organisasi aliran udara yang berbeza mempunyai ciri dan skop mereka sendiri:
(1). Aliran unidirectional menegak
Selain kelebihan umum untuk mendapatkan aliran udara ke bawah yang seragam, memudahkan susunan peralatan proses, keupayaan penulenan diri yang kuat, dan memudahkan kemudahan umum seperti kemudahan penulenan peribadi, empat kaedah bekalan udara juga mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri: penapis hepa bertutup penuh mempunyai kelebihan rintangan rendah dan kitaran penggantian penapis yang panjang, tetapi struktur silingnya kompleks dan kosnya tinggi; kelebihan dan kekurangan penghantaran atas penapis hepa bertutup sisi dan penghantaran atas plat lubang penuh adalah bertentangan dengan penghantaran atas penapis hepa bertutup penuh. Antaranya, penghantaran atas plat lubang penuh mudah mengumpul habuk pada permukaan dalam plat orifis apabila sistem tidak berjalan secara berterusan, dan penyelenggaraan yang lemah mempunyai sedikit kesan terhadap kebersihan; penghantaran atas penyebar padat memerlukan lapisan pencampuran, jadi ia hanya sesuai untuk bilik bersih tinggi melebihi 4m, dan ciri-cirinya serupa dengan penghantaran atas plat lubang penuh; Kaedah udara balik untuk plat dengan gril di kedua-dua belah pihak dan saluran udara balik yang disusun sama rata di bahagian bawah dinding bertentangan hanya sesuai untuk bilik bersih dengan jarak bersih kurang daripada 6m di kedua-dua belah pihak; saluran udara balik yang disusun di bahagian bawah dinding sisi tunggal hanya sesuai untuk bilik bersih dengan jarak yang kecil antara dinding (seperti ≤<2~3m).
(2). Aliran searah mendatar
Hanya kawasan kerja pertama sahaja yang boleh mencapai tahap kebersihan 100. Apabila udara mengalir ke bahagian yang lain, kepekatan habuk secara beransur-ansur meningkat. Oleh itu, ia hanya sesuai untuk bilik bersih dengan keperluan kebersihan yang berbeza untuk proses yang sama di dalam bilik yang sama. Taburan penapis hepa setempat pada dinding bekalan udara boleh mengurangkan penggunaan penapis hepa dan menjimatkan pelaburan awal, tetapi terdapat pusaran di kawasan setempat.
(3). Aliran udara bergelora
Ciri-ciri penghantaran atas plat orifis dan penghantaran atas penyebar padat adalah sama seperti yang dinyatakan di atas: kelebihan penghantaran sisi adalah mudah untuk menyusun saluran paip, tiada lapisan teknikal diperlukan, kos rendah, dan kondusif untuk pengubahsuaian kilang lama. Kelemahannya ialah kelajuan angin di kawasan kerja adalah besar, dan kepekatan habuk di bahagian bawah angin adalah lebih tinggi daripada di bahagian atas angin; penghantaran atas saluran keluar penapis hepa mempunyai kelebihan sistem mudah, tiada saluran paip di belakang penapis hepa, dan aliran udara bersih dihantar terus ke kawasan kerja, tetapi aliran udara bersih meresap perlahan-lahan dan aliran udara di kawasan kerja lebih seragam; walau bagaimanapun, apabila berbilang saluran udara disusun sama rata atau saluran udara penapis hepa dengan penyebar digunakan, aliran udara di kawasan kerja juga boleh dibuat lebih seragam; tetapi apabila sistem tidak berjalan secara berterusan, penyebar terdedah kepada pengumpulan habuk.
Perbincangan di atas semuanya berada dalam keadaan ideal dan disyorkan oleh spesifikasi, piawaian atau manual reka bentuk kebangsaan yang berkaitan. Dalam projek sebenar, organisasi aliran udara tidak direka bentuk dengan baik disebabkan oleh keadaan objektif atau sebab subjektif pereka. Yang biasa termasuk: aliran unidirectional menegak menggunakan udara kembali dari bahagian bawah dua dinding bersebelahan, kelas tempatan 100 menggunakan penghantaran atas dan pulangan atas (iaitu, tiada langsir gantung ditambah di bawah saluran keluar udara tempatan), dan bilik bersih bergelora menggunakan penghantaran atas saluran keluar udara penapis hepa dan pulangan atas atau pulangan bawah satu sisi (jarak yang lebih besar antara dinding), dsb. Kaedah organisasi aliran udara ini telah diukur dan kebanyakan kebersihannya tidak memenuhi keperluan reka bentuk. Disebabkan spesifikasi semasa untuk penerimaan kosong atau statik, sebahagian daripada bilik bersih ini hampir tidak mencapai tahap kebersihan yang direka bentuk dalam keadaan kosong atau statik, tetapi keupayaan gangguan anti-pencemaran adalah sangat rendah, dan sebaik sahaja bilik bersih memasuki keadaan kerja, ia tidak memenuhi keperluan.
Pengaturan aliran udara yang betul harus ditetapkan dengan langsir yang digantung ke ketinggian kawasan kerja di kawasan tempatan, dan kelas 100,000 tidak boleh menggunakan penghantaran atas dan pulangan atas. Di samping itu, kebanyakan kilang pada masa ini menghasilkan saluran udara berkecekapan tinggi dengan penyebar, dan penyebar mereka hanyalah plat orifis hiasan dan tidak memainkan peranan sebagai aliran udara yang meresap. Pereka dan pengguna harus memberi perhatian khusus kepada perkara ini.
3. Isipadu bekalan udara atau halaju udara
Isipadu pengudaraan yang mencukupi adalah untuk mencairkan dan menyingkirkan udara tercemar dalaman. Mengikut keperluan kebersihan yang berbeza, apabila ketinggian bersih bilik bersih tinggi, frekuensi pengudaraan perlu ditingkatkan dengan sewajarnya. Antaranya, isipadu pengudaraan bilik bersih 1 juta aras dipertimbangkan mengikut sistem penulenan kecekapan tinggi, dan selebihnya dipertimbangkan mengikut sistem penulenan kecekapan tinggi; apabila penapis hepa bilik bersih kelas 100,000 tertumpu di bilik mesin atau penapis sub-hepa digunakan pada hujung sistem, frekuensi pengudaraan boleh ditingkatkan dengan sewajarnya sebanyak 10-20%.
Untuk nilai isipadu pengudaraan yang disyorkan di atas, penulis percaya bahawa: kelajuan angin melalui bahagian bilik aliran sehala bilik bersih adalah rendah, dan bilik bersih bergelora mempunyai nilai yang disyorkan dengan faktor keselamatan yang mencukupi. Aliran sehala menegak ≥ 0.25m/s, aliran sehala mendatar ≥ 0.35m/s. Walaupun keperluan kebersihan dapat dipenuhi apabila diuji dalam keadaan kosong atau statik, keupayaan anti-pencemaran adalah lemah. Sebaik sahaja bilik memasuki keadaan kerja, kebersihan mungkin tidak memenuhi keperluan. Contoh jenis ini bukanlah kes terpencil. Pada masa yang sama, tiada kipas yang sesuai untuk sistem penulenan dalam siri ventilator negara saya. Secara amnya, pereka bentuk sering tidak membuat pengiraan rintangan udara sistem yang tepat, atau tidak perasan sama ada kipas yang dipilih berada pada titik kerja yang lebih baik pada lengkung ciri, mengakibatkan isipadu udara atau kelajuan angin gagal mencapai nilai reka bentuk sejurus selepas sistem dimulakan. Piawaian persekutuan AS (FS209A~B) menetapkan bahawa halaju aliran udara bilik bersih searah melalui keratan rentas bilik bersih biasanya dikekalkan pada 90 kaki/min (0.45m/s), dan ketidakseragaman halaju adalah dalam lingkungan ±20% di bawah syarat tiada gangguan di seluruh bilik. Sebarang penurunan ketara dalam halaju aliran udara akan meningkatkan kemungkinan masa pembersihan sendiri dan pencemaran antara kedudukan kerja (selepas pengisytiharan FS209C pada Oktober 1987, tiada peraturan dibuat untuk semua penunjuk parameter selain kepekatan habuk).
Atas sebab ini, penulis percaya bahawa adalah wajar untuk meningkatkan nilai reka bentuk domestik semasa bagi halaju aliran sehala dengan sewajarnya. Unit kami telah melakukan ini dalam projek sebenar, dan kesannya agak baik. Bilik bersih bergelora mempunyai nilai yang disyorkan dengan faktor keselamatan yang agak mencukupi, tetapi ramai pereka masih belum yakin. Apabila membuat reka bentuk tertentu, mereka meningkatkan isipadu pengudaraan bilik bersih kelas 100,000 kepada 20-25 kali/jam, bilik bersih kelas 10,000 kepada 30-40 kali/jam, dan bilik bersih kelas 1000 kepada 60-70 kali/jam. Ini bukan sahaja meningkatkan kapasiti peralatan dan pelaburan awal, tetapi juga meningkatkan kos penyelenggaraan dan pengurusan masa hadapan. Malah, tidak perlu berbuat demikian. Semasa menyusun langkah teknikal pembersihan udara negara saya, lebih daripada bilik bersih kelas 100 di China telah disiasat dan diukur. Banyak bilik bersih telah diuji di bawah keadaan dinamik. Keputusan menunjukkan bahawa isipadu pengudaraan bilik bersih kelas 100,000 ≥10 kali/jam, bilik bersih kelas 10,000 ≥20 kali/jam, dan bilik bersih kelas 1000 ≥50 kali/jam dapat memenuhi keperluan tersebut. Piawaian Persekutuan AS (FS2O9A~B) menetapkan: bilik bersih bukan sehala (kelas 100,000, kelas 10,000), ketinggian bilik 8~12 kaki (2.44~3.66m), biasanya menganggap seluruh bilik perlu diudarakan sekurang-kurangnya sekali setiap 3 minit (iaitu 20 kali/jam). Oleh itu, spesifikasi reka bentuk telah mengambil kira pekali lebihan yang besar, dan pereka bentuk boleh memilih dengan selamat mengikut nilai isipadu pengudaraan yang disyorkan.
4. Perbezaan tekanan statik
Mengekalkan tekanan positif tertentu di dalam bilik bersih adalah salah satu syarat penting untuk memastikan bilik bersih tidak atau kurang tercemar bagi mengekalkan tahap kebersihan yang direka. Walaupun untuk bilik bersih bertekanan negatif, ia mesti mempunyai bilik atau suite bersebelahan dengan tahap kebersihan yang tidak lebih rendah daripada parasnya untuk mengekalkan tekanan positif tertentu, supaya kebersihan bilik bersih bertekanan negatif dapat dikekalkan.
Nilai tekanan positif bilik bersih merujuk kepada nilai apabila tekanan statik dalaman lebih besar daripada tekanan statik luaran apabila semua pintu dan tingkap ditutup. Ia dicapai melalui kaedah di mana isipadu bekalan udara sistem penulenan adalah lebih besar daripada isipadu udara kembali dan isipadu udara ekzos. Untuk memastikan nilai tekanan positif bilik bersih, kipas bekalan, kipas kembali dan kipas ekzos sebaiknya saling berkait. Apabila sistem dihidupkan, kipas bekalan dihidupkan terlebih dahulu, dan kemudian kipas kembali dan kipas ekzos dihidupkan; apabila sistem dimatikan, kipas ekzos dimatikan terlebih dahulu, dan kemudian kipas kembali dan kipas bekalan dimatikan untuk mengelakkan bilik bersih daripada tercemar apabila sistem dihidupkan dan dimatikan.
Isipadu udara yang diperlukan untuk mengekalkan tekanan positif bilik bersih terutamanya ditentukan oleh kedap udara struktur penyelenggaraan. Pada awal pembinaan bilik bersih di negara saya, disebabkan oleh kedap udara struktur kandang yang lemah, ia mengambil masa 2 hingga 6 kali/jam bekalan udara untuk mengekalkan tekanan positif ≥5Pa; pada masa ini, kedap udara struktur penyelenggaraan telah bertambah baik, dan hanya 1 hingga 2 kali/jam bekalan udara diperlukan untuk mengekalkan tekanan positif yang sama; dan hanya 2 hingga 3 kali/jam bekalan udara diperlukan untuk mengekalkan ≥10Pa.
Spesifikasi reka bentuk negara saya [6] menetapkan bahawa perbezaan tekanan statik antara bilik bersih gred yang berbeza dan antara kawasan bersih dan kawasan tidak bersih hendaklah tidak kurang daripada 0.5mm H2O (~5Pa), dan perbezaan tekanan statik antara kawasan bersih dan luar hendaklah tidak kurang daripada 1.0mm H2O (~10Pa). Penulis percaya bahawa nilai ini nampaknya terlalu rendah atas tiga sebab:
(1) Tekanan positif merujuk kepada keupayaan bilik yang bersih untuk menyekat pencemaran udara dalaman melalui jurang antara pintu dan tingkap, atau untuk meminimumkan bahan pencemar yang meresap ke dalam bilik apabila pintu dan tingkap dibuka untuk masa yang singkat. Saiz tekanan positif menunjukkan kekuatan keupayaan penindasan pencemaran. Sudah tentu, semakin besar tekanan positif, semakin baik (yang akan dibincangkan kemudian).
(2) Isipadu udara yang diperlukan untuk tekanan positif adalah terhad. Isipadu udara yang diperlukan untuk tekanan positif 5Pa dan tekanan positif 10Pa hanya berbeza kira-kira 1 kali/jam. Mengapa tidak melakukannya? Jelas sekali, adalah lebih baik untuk mengambil had bawah tekanan positif sebagai 10Pa.
(3) Piawaian Persekutuan AS (FS209A~B) menetapkan bahawa apabila semua pintu masuk dan keluar ditutup, perbezaan tekanan positif minimum antara bilik bersih dan mana-mana kawasan kebersihan rendah bersebelahan ialah 0.05 inci turus air (12.5Pa). Nilai ini telah diguna pakai oleh banyak negara. Tetapi nilai tekanan positif bilik bersih bukanlah semakin tinggi semakin baik. Mengikut ujian kejuruteraan sebenar unit kami selama lebih daripada 30 tahun, apabila nilai tekanan positif ialah ≥ 30Pa, sukar untuk membuka pintu. Jika anda menutup pintu secara cuai, ia akan membuat dentuman! Ia akan menakutkan orang ramai. Apabila nilai tekanan positif ialah ≥ 50~70Pa, jurang antara pintu dan tingkap akan membuat wisel, dan mereka yang lemah atau mereka yang mempunyai beberapa gejala yang tidak sesuai akan berasa tidak selesa. Walau bagaimanapun, spesifikasi atau piawaian yang berkaitan dengan banyak negara di dalam dan luar negara tidak menyatakan had atas tekanan positif. Akibatnya, banyak unit hanya berusaha untuk memenuhi keperluan had bawah, tanpa mengira berapa banyak had atas. Dalam bilik bersih sebenar yang ditemui oleh penulis, nilai tekanan positif adalah setinggi 100Pa atau lebih, mengakibatkan kesan yang sangat buruk. Malah, melaraskan tekanan positif bukanlah sesuatu yang sukar. Ia adalah mungkin untuk mengawalnya dalam julat tertentu. Terdapat dokumen yang memperkenalkan bahawa sebuah negara tertentu di Eropah Timur menetapkan nilai tekanan positif sebagai 1-3mm H20 (kira-kira 10~30Pa). Penulis percaya bahawa julat ini lebih sesuai.
Masa siaran: 13 Feb-2025