洁净室：三个净化工程的典型案例

大面积ISO 6级顶送顶回非单向流洁净室工程案例

一、工程概述

深圳赛意法集成电路有限公司封装工序洁净厂房是我国第一个大面积1000级4300m²的顶送顶回的气流流型洁净厂房的成功实例。

同时它还是：国内个别学术权威所说的顶送顶回气流流型是不会做净化空调的人设计的工程实例。

信息产业部第十一设计院设计大师王唯国 推荐十一院净化空调设计人员，要认真学习赛意法设计的精髓和大手笔创造工程实例。

赛意法外方总裁称深圳赛意法的封装厂方是他们跨国公司最优秀的后工序封装厂房。

也是在连续运行二年后动态测试洁净度<400个/ft³，产品成品率高达99%的后工序净化厂房。

赛意法公司的第二期工程（十院设计）和第三期（十一院设计）完全套用了第一期工程的顶送顶回的气流流型。

在2005年西安交大黄淑娟教授带领多名博士生运行先进（美国引进）的CFD数字模拟方法,从理论上证明了顶送顶回的气流流型是正确的和可行的。该实验结果的论文，在2007年国际污染控制年会的交流大会上发表。

后来在我国“洁净厂房设计规范”的修改中肯定了顶送顶回是一种非单向流的气流流型。

1.工艺要求的各种参数：

二、问题的起因

在与外方的设计联络会上，外方总裁要求该洁净厂房在净化空调系统的布置时一定要方便工艺设备的摆放，下部不能有回风口。因厂房宽度为48M，中间只有一排柱子，利用柱子回风很难解决气流的均匀问题，外方提出：他们意法跨国公司的后工序（封装）洁净厂房的净化空调系统都是采用顶送顶回的气流流型，深圳的封装厂房也不例外一定要做成顶送顶回。

作为一个中国的设计人员不能给中国人丢脸，不能说不会做。只能说我们也可以做。但是压力确实很大，顶送顶回的气流流型过去我们没有做过，1000级洁净度洁净仓房的顶送顶回的气流流型就更没有做过。4300m²大面积更是破天荒的。为此我们查阅了大量的美国、日本和韩国的有关资料和文献.设计时我采取了如下多条措施来保证洁净厂房的洁净度和温湿度，并且做到方便施工﹑调试和运行，努力做到一次成功。

三、设计中采取的措施

换气次数为 50次/h。顶送风口两排为一组然后插入一排回风口。为了方便施工安装和调试设计时，采用大型稳压静压箱，其尺寸为 3.0 m×3.5 m×30 m。

结果调试时风口阀门很少调节，远近各风口出风速度相当均匀。

1．为了防止气流短路：

送风口孔板出流风速设计为5m/s，回风口出流风速设计为2.5m/s。

送风口孔板开孔率15%，回风口孔板开孔率30%。

送风口和回风口扩散板之间相对的斜面上不开孔。

最后的测试结果：

从设计到施工用一年的时间（包括土建工程的总建筑面积20000m²）到1996年竣工验收测试是由施工单位，设计单位（即总承包单位）和建设单位三家联合进行，采用三台大流量计数器对空态的洁净车间进行洁净度的测试，其洁净度为24.7个/ft³比1000级提高40倍。测试的房间温度为23±0.3℃，相对湿度为50±3%，所有的参数都优于设计的要求。

在连续运行两年后的1998年，我们进行了设计回访并索取了甲方平时检测记录，纪录的数据表明，车间动态洁净度为159~365个/ft³，车间温度为22.5±0.5℃，车间相对湿度为50±3%，生产的产品成品高达99%。赛意法外方总裁说深圳的封装洁净厂是以意法（意大利和法国）跨国公司里最优秀的后工序厂房。

但是请大家注意，洁净厂房的气流流型还是顶送下回，顶送侧下回为好。除非工艺不允许下回或下侧回时，才考虑其他类型的气流流行。

深圳清溢精密光电有限公司的一级洁净厂房

一、工程概况

1、工艺的环境要求

生产用的TFT基板的原材料为8 mm厚的玻璃板（2 m×1.5 m），进口一块玻璃板原材料价100万RMB，工艺加工完成后刻印上图形卖到TFT工厂的价格为500万元。一期工程面积为800 m²。

环境要求：洁净度有200m²为.1级（≥0.5 μm），600 m²为10级（≥0.5 μm）其温度要求为22±0.3℃，相对温度为50±5%。（其中一台工艺设备价钱就要1-2亿人民币。）

2、施工现场状况

（1）土建工程有一个民用建筑施工单位施工。下夹层地梁表面坑坑洼洼凹凸不平地梁表面高度不平.给架设活动地板造成很多困难。

（2）施工现场环境极为恶劣，土建施工与净化施工同时进行外面灰尘很大。

（3）施工进度要求很短三个月要在2007年7月1日香港回归纪念日进行竣工验收典礼。

二、设计和施工中的措施

1、设计方采用MAU+FFU+DC的方案:三层结构，上夹层是送风技术夹层里面布置新风管和FFU。新风和回风在这里混合，中间层是洁净生产车间，下夹层是回风技术夹层，干冷盘管布置在下夹层。另外一些管道电缆等管线也布置在下夹层。

2、净化空调设备的选用

（1）新风机组任务和选择：

a．新风机组要保证工艺生产房间的相对湿度因此新风机组有加湿和去湿功能；同时也有加热和降温功能，还有高精度的自动控制。新风机组还要保证房间的正压，因此每个工艺房间有独立的新风管，每个新风管上设有电动调节阀和精密的自动控制。

（1）新风机组任务和选择

a.新风机组要保证工艺生产房间的相对湿度因此新风机组有加湿和去湿功能；同时也有加热和降温功能，还有高精度的自动控制。新风机组还要保证房间的正压，因此每个工艺房间有独立的新风管，每个新风管上设有电动调节阀和精密的自动控制。

b．采用5级过滤保证进入工艺生产房间新风的品质并且保护FFU中的超高效过滤器（即共有六级过滤，其中有粗效.中效.化学过滤.中效.高效和超高效过滤器， 共6级）。

c．新风机组的风机为双风机一用一备，保证运行的安全可靠。新风机组的功能段有两级表冷，一级加热.一级加湿两台风机和五级过滤共16个功能段。冷冻水温度1为5-10℃热水温度为50-60℃。加湿用电热式蒸汽加湿器并采用纯水做水源。

设计选用时与新晃、开利、约克等著名生产厂家的技术人员进行技术座谈..最后选用了新晃生产的产品，实际运行效果很好。

（2）FFU的参数和选择

一级洁净室的FFU采用U17超高效过滤器其效率为99.999995%（≥0.12μm）。

十级洁净室的FFU采用U16超高效过滤器其效率为99.999995%（≥0.12μm）。FFU是保证房间洁净度的最后关口因此非常重要。

a．FFU单体噪声要求，噪声≤50dB(A)；

b．FFU的机外余压>120Pa；

c．FFU的出口断面 风速的均匀度为±20%（15%）；

d．FFU的电机寿命>50000小时；

我们建议采用美国飞达仕生产或瑞典康斐尔生产的FFU。但是甲方坚持购买XXX生产的产品结果在施工和调试中因FFU 的泄漏更换多达3-4%不仅影响施工和调试的进度而且最终调试噪声高达 70dB(A)超标。但因为是业主定的产品故甲方没有提出疑意。

（3）干盘管的运用和控制

干盘管采用两排，翅片间距≥3mm。面风速为２m/s时阻力大约为30Pa，

通入干盘管的中温水参数为14℃~19℃，通过干盘管的面风速≤２m/s，此时干盘管的面积很大。有时下夹层布置不下还要斜放。中温水用冷冻水混合制取。

干盘管的下面作了凝结水的滴水盘和冷凝水的排水系统

有的车间只能单侧布置干盘管，.或因设备基础（实体）占房间面积很大，会造成单向流气流出现一定的偏斜.因此这样高级别和高温湿度精度的洁净厂房的回风和和干盘管布置尽量均匀，设备基础面积最好不要超过房间面积的1/2。

干盘管是保证工艺车间的温度精度的关键设备，控制采用各干盘管由分区的温度敏感元件单独控制。但在室内发热量很少的时候，中温水阀门开启得很小控制水量较困难，为达到控制目的，还特意将新风送风温度提高.加大中温水的水量来保证房间温度精度。

（4）自动控制元件选用国际上控制精度最精,价格最贵的瑞典为沙拉公司的产品与专业的自控公司共同施工调试

（5）金属壁板和活动地板

经过调查和比较设计时选择了台湾惠亚公司提供的金属样板和活动地板。

外墙内衬的彩钢板和疏散走廊的隔墙采用耐火一小时的玻镁彩钢板。而内间隔墙采用铝蜂窝彩钢板（防火一小时），有时因外因碰撞洼痕影响美观但重量很轻。

因风量很大活动地板的开孔率为50-60%，且设备基础大。回风面积受到一定影响。

另外还有活动地板的平整度的问题，由于土建施工先天不足，地梁本身平整度很差，为了找平还要土建梁上作一层工字钢的钢梁,而且为了平整在工字钢和土建梁之间要垫高低不同的垫片，再用激光仪器操平。增加施工难度和进度。

地板的承重问题，根据甲方提供地板承重要求≤800 kg/m²，但施工后设备放上去（有的设备是用几条腿支撑）出现地板局部凹陷问题，最后采用不锈钢条形板将设备的支腿垫起来才消除了局部凹陷。

另外，还有一个底面积只有6m2，其重量却有13吨的设备还未到货，重量折合2200kg/m2。在设备的运输通道上要垫设多厚，多大面积的不锈钢板才能将设备运进来，又不破坏地板。又是一个大问题。

调试中遇到的问题：

1、电热式蒸汽加湿器的显热对室内温度的影响问题，一般设计时设计人员都将蒸汽加湿作为等温加湿处理，即不考虑蒸发温度既显热的影响，但是在高温度精度的洁净厂房设计时还是要考虑蒸汽部分显热的影响。否则在冬季蒸汽加湿投入时室内的温度曲线就会突然波动，后加湿停止也会产生波动，使室内温度波动较大，影响温度的精度。

2、室内出现大粒子问题

由于净化施工的周围环境十分恶劣。

a．施工前在地下室空间建立了一个100级的设备材料库房，其面积大约100m²把洁净室用的设备，配件和材料等存在100级的净化环境中保证进入洁净室的设备和材料的洁净度。

b．工人员要严格规范施工。质检人员和监理要经常监督检查。

c．试时维持室内较大正压，调试人员要按规定更两次衣，两次吹淋方能进入。

d．由于进度要求没有空态测试验收的时间（合同是空态验收），工艺设备就要进入洁净室进行二次配管配线和调试（进口设备），工艺设备的调试和二次配管配线又一次影响了洁净室内的洁净度，尤其是甲方坚持要提前安装并满布FFU；当时施工单位和我们主张，等最后清扫空吹后再装FFU。因为新风送进时已经达到100级的洁净度，能满足工艺设备调试的环境要求。但最终还是将FFU过早的装上了。这样就出现洁净厂房动态调试时0.1μm粒子合格.0.5μm粒子为0个/ft³，而1μm和5μm的大粒子随机地不断出现。为此调试时间延长了一个多月来找大粒子产生的原因。

因过早地安装FFU，为了省电，工艺设备调试时FFU部分开启，因上技术夹层为负压，就造成室内的空气通过不开启的FFU倒流到上夹层,部分灰尘 就沉积在超高过滤器的表面；调试时这样大 粒子会随机落下。

洁净厂房内的通讯喇叭的纸盆不是洁净厂房专用，一振动也产生大量大粒子。

工艺设备的配套件不是洁净厂房专用的设备。有些还带风机也会产生大量的大粒子。找到原因后采取必要的措施最后测试合格达标。

结果：最后我们和甲方联合请具有NEBB资格的新加坡（港思）快思特公司第三方进行测试结果…。

一级洁净室（0.5 μm）动态测试达到1级洁净室（0.3 μm）。

十级洁净室（0.5 μm）动态测试达到1级洁净室（0.5 μm）。

温度达到23℃±0.1℃。

相对温度达到50±3%。

北京航天光学遥感特殊交大实验室矢流洁净室设计案例

实验室的工艺要求和设计难点

一、工程概况：光学遥感实验室总面积约32000m²，净化级别有10000级和100000级有可变温度和相对温度的要求，有气流速度的要求，还有防微振的要求，更重要的还有个实验室之间使用灵活性的要求。

二、实验室属高大房间有吊车。吊车钩的高度有10 m、8 m和5 m，既房间高度有14 m、12 m和8 m吊车分别为4T、2T。实验时的室内温度要求是可变的（18-25±1℃），有时为8℃、有时为15℃、有时为25℃，相对湿度要求在35-55%范围内。第三工作面的风速不能超过 0.1 m/s洁净度有10000级和100000级的要求。属高大房间的恒温恒湿净化和防微振的实验室。

三、设计中的难点和解决的办法

1、有吊车的高大房间净化空调气流流型是一大难题

房间高14 m宽24 m有吊车，如果采用顶送风、下回风的气流流型，气流难以达到工作区。工作区的温湿度和洁净度难以保证。而且体积大、送风量大、浪费能源。

经过慎重研究和有关专家的讨论，又经全院专家评审，该实验室的净化空调气流流型采用矢流。矢流气流有流线之间不交叉的特点，用较少的送风量可达到较高洁净度的效果，而且工作区都在射流范围内，其区域温湿度和洁净度容易保证。

但是对于单侧回风的距离长达12 m，如何保证送风气流能覆盖工作区。矢流送风口的出口风速为多少？射流长度为多少？孔板开孔率和孔径大小为多少？要经过理论上的进一步计算。

2、实验室的实验温度要求是可变的。即8-25℃之间可选任何温度为基准温度，而相对湿度应在35-55%范围内，如何设计这样的空气处理系统是第二大难题。

研究所动力站固定供应7-12℃的冷冻水为冷源，50-60℃热水为热源。

在夏季当室内相对湿度控制在50±5%的时候，试验温度要求8℃时，室内空气露点约为－4℃，试验温度为15℃时，室内空气露点温度为5℃；试验温度为25℃时室内空气露点温度为14℃。

为了满足不同实验的温湿度的要求，又能节省能源。一个空调系统的冷却和去湿要采用三种不同的方法。当实验温度在20-25℃时，可利用集中冷冻站提供的7-12℃冷冻水降温去湿。当实验温度在13-20℃时，可用直接蒸发冷冻机直接供冷的方法降温去湿（蒸发温度约为35℃）。当实验温度在5-12℃时，就要采用转轮化学去湿，加7-12℃冷冻水的联合处理方法，才能达到降温去湿的目的。

3、实验室共有80-90间，而且为了节能，甲方希望实验室工作时净化空调系统开启，不工作时最好停机。另外每个实验室在实验时对洁净度、温湿度的要求不尽相同，希望每个实验室的空调系统能单独控制，这样一来就需要有近百台新风机组加循环机组，而且要分别自动控制。不仅投资太大，浪费能源，空调机房面积也难以解决。

为此设计人员与甲方实验室技术人员进行详细研究和讨论，即能满足实验室灵活使用的特点，又不至于空调设备的数量太多，节省投资。最后双方研究确定将使用规律相近，温湿度洁净度要求相同，又是相邻的三至四间实验室合为一个净化空调系统，即使这样新风机组加循环机组空调机的数量还多达40多台。

4、实验室试验设备的防微振

实验室内实验设备有极高的防微振要求极高：一级防微振在2～100Hz范围内，振动速度小于0.01mm/s；二级防微振在2～100Hz范围内，振动速度小于0.03mm/s；三级防微振在2～100Hz范围内，振动速度小于0.05mm/s。

防微振设计实施和测试是我院的强项，又一批的工程技术人员和有丰富的实践经验、这是其他单位所不及的。

5、空调机房的位置和对实验设备的防振影响

原某单位作的可行性报告中，未考虑空调设备的机房位置，而且建筑面积也不能超出原有建筑面积。设计中有40多台空调器，大约要2000m²的机房面积。与甲方协商,机房位置有两条出路。

第一，机房设在实验室吊顶以上的空间，空调器吊装在物面结构上。但此方案存在有维护管理不方便，凝结水排放，以及振动和噪声对实验室的影响等问题，其中振动影响更为突出。

第二，压缩实验室的面积将空调机房设在实验室的两侧，这也存着压缩面积的可能性，但是维护管理方便，凝结水排放容易解决，噪声影响也容易处理，但振动影响还是存在。

最后经过与甲方共同商议，又经防微振专家对两处振动的影响进行计算和评估采取。最终将空调机房设在实验室两侧的二层房间内。

录播(随时学习)+答疑（解决不懂的问题）+课件资料（下载）

课程讲解案例：

某大型生物洁净室图纸讲解、

某大型光伏洁净室图纸讲解、

实验动物房洁净室设计（以某外资SPF级实验动物房为例）、

低温洁净室设计（以某血液制品车间为例）、

超低湿度洁净室设计（以某锂电池车间为例）、

防爆洁净室设计（以还原车间为例）、

隧道式洁净室设计案例（以某TFT车间为例）等；

....................

领取试听课程