空氣潔凈技術(shù)培訓(xùn).ppt

1、1,第六節(jié) 空 氣 潔 凈 技 術(shù),（屬第三章“空氣調(diào)節(jié)”的內(nèi)容之一） 2010年7月17日,2,關(guān)于空氣潔凈技術(shù)的基本概念,參照國標(biāo)GB50072-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范的相關(guān)定義 潔凈室clean room 空氣懸浮粒子濃度受控的房間 。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。室內(nèi)的其他有關(guān)參數(shù)如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制,3,潔凈區(qū)clean zone 空氣懸浮粒子濃度受控的限定空間。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生及滯留粒子。室內(nèi)的其他有關(guān)參數(shù)如溫度、濕度、壓力等按要求進(jìn)行控制。潔凈區(qū)可以是開放式或封閉式 定義的要點(diǎn) 1）潔凈室以空氣中懸浮粒子濃度為主要控制對象，明確了

2、空氣潔凈技術(shù)的基本特征，也是潔凈室級別劃分的主要依據(jù),4,2）指明了空氣潔凈技術(shù)所依據(jù)的基本原理，即：防止粒子從外部進(jìn)入室內(nèi)；防止室內(nèi)產(chǎn)生粒子；及時排除已進(jìn)入室內(nèi)的或從室內(nèi)產(chǎn)生的粒子 3）明確了根據(jù)不同的應(yīng)用要求及控制級別對其它有關(guān)參數(shù)的控制要求 上述定義與ISO14644國際標(biāo)準(zhǔn)的定義是一致的,5,潔凈室的分類 1）按服務(wù)對象分 工業(yè)潔凈室ICR微電子、平板顯示器、精密加工制造等 生物潔凈室BCR醫(yī)療、制藥、生物、食品、日用化工等 2）按室內(nèi)氣流形式分 3）按潔凈室建造方式分 4）按凈化空調(diào)系統(tǒng)形式分,6,主要控制對象 ICR懸浮粒子（少數(shù)要求AMC） BCR微生物 微生物依附于懸浮粒子之上

3、，故基本控制原理與ICR一致 GMP（1998）潔凈室（區(qū)）空氣潔凈度級別,7,潔凈度 cleanliness 以單位體積空氣中懸浮粒子的數(shù)量（允許顆粒數(shù)）來區(qū)分的潔凈程度。 以前習(xí)慣采用英制單位顆/立方英尺（pc/ft3），自國際標(biāo)準(zhǔn)頒布后，應(yīng)采用國際單位制顆/立方米（pc/m3） 單向流 unidirectional airflow 沿單一方向呈平行流線并且橫斷面上空氣流速一致的氣流 以前曾習(xí)慣地稱為“層流”，但由于它實(shí)際上并不是流體力學(xué)中所規(guī)定的“層流”，所以現(xiàn)在定義為“單向流”。根據(jù)工程中的應(yīng)用方式可以包括“垂直單向流”和“水平單向流”,8,垂直單向流,非單向流,9,非單向流 non-

4、unidirectional airflow 凡不符合單向流定義的其他氣流流型 在實(shí)際工程中還可以將單向流和非單向流氣流流型組合應(yīng)用，稱為“混合流” 粒徑 particle size 由給定的粒子尺寸測定儀響應(yīng)當(dāng)量于被測粒子等效的球體直徑 實(shí)際粒子大多不是標(biāo)準(zhǔn)的球形，同一種粒子用不同的測定儀器和測定方法測得的粒徑是不一樣的,10,各種非單向流形式,11,潔凈工作區(qū) clean working area 指潔凈室內(nèi)離地面高度0.81.5m（除工藝特殊要求外）的區(qū)域 高效過濾器 HEPA （high efficiency particulate air filter ） 超高效過濾器 ULPA （

5、ultra low penetration air filter ） 注意國標(biāo)GB50072-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范與GB/T13554-2008的定義不同,12,GB50072-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范 HEPA在額定風(fēng)量下，對于粒徑大于等于0.3 m粒子的捕集效率在99.9%以上及氣流阻力在250Pa以下的空氣過濾器 ULPA在額定風(fēng)量下，對于粒徑0.10.2 m粒子的捕集效率在99.999%以上及氣流阻力在280Pa以下的空氣過濾器 （目前已經(jīng)有阻力小于100Pa的HEPA 和ULPA ） GB/T13554-2008高效空氣過濾器 HEPA用于進(jìn)行空氣過濾且使用GB/ T6165規(guī)定

6、的鈉焰法檢測，過濾效率不低于99.9%的空氣過濾器 ULPA用于進(jìn)行空氣過濾且使用GB/ T6165規(guī)定的鈉焰法檢測，過濾效率不低于99.999%的空氣過濾器,13,GB/T14295-2008空氣過濾器 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，用對于大于等于0.5m微米粒子的記數(shù)效率數(shù)值來劃分（見后表） 亞高效過濾器 sub-HEPA 高中效過濾器 high efficiency filter 中效過濾器 medium efficiency filter 粗效過濾器 roughing filter （不能稱初效 ） 靜電過濾器 electric air filter 靜電過濾器一般不能作為凈化空調(diào)系統(tǒng)的末端過濾器

7、,14,凈化空調(diào)與普通空調(diào)的主要區(qū)別 1）壓力控制 2）多級過濾 3）氣流組織 4）換氣次數(shù)（送風(fēng)量） 5）負(fù)荷特性,15,一、空氣潔凈度等級,（一）空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的歷史 1.美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS209系列 從1963年開始到1992年最終版FS209E FS209E之前只采用英制單位，209E增加了國際單位制 2001年11月29日FS209E已宣布取消,16,FS209E浮游粒子潔凈等級 表3.6-1,17,以空氣中粒徑0.5m的粒子允許數(shù)量為分級標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)采用國際單位時，等級的名稱為每 m3 空氣中最大允許粒子數(shù)的常用對數(shù)值（以10為底）。例如：每m3 空氣中大于等于0.5m粒徑的最

8、大允許粒子數(shù)為3530顆，而3530的常用對數(shù)值為3.55，所以命名為M3.5級 若采用英制單位，等級的名稱為每 ft3 空氣中最大允許粒子數(shù)值。例如：上述M3.5級對應(yīng)為每 ft3 空氣中大于等于0.5m粒徑的最大允許粒子數(shù)為100顆，所以命名為100級。 工程中常用的10、100、1000、十萬等級別的稱呼均為英制單位,18,2.國際標(biāo)準(zhǔn),國際標(biāo)準(zhǔn)ISO146441,以空氣中粒徑0.1m的粒子允許數(shù)量為分級標(biāo)準(zhǔn),等級的名稱為每 m3 空氣中最大允許粒子數(shù)以10為底的指數(shù),19,3.國家標(biāo)準(zhǔn) GB50073-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范所采用的潔凈度級別等同于ISO146441 （上表中的數(shù)字四

9、舍五入為3位有效數(shù)字） 4.對于標(biāo)準(zhǔn)中未給出的中間粒徑粒子允許值可以通過標(biāo)準(zhǔn)所提供的線算圖查得或用計算式計算,20,聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn) FS209E,線算圖（國際單位制）,計算式 國際單位制： Pc/m3 = 10M(0.5/D)2.2 （3.6-1） 英制單位制： Pc/ft3 = Nc(0.5/D)2.2 （3.6-2）,21,國際和國家標(biāo)準(zhǔn) （3.6-3） 式中 Cn 大于等于所要求粒徑的允許值，四舍五入后有效數(shù)字不超過3位，pc/m3； N 潔凈度等級，數(shù)字從19，最小遞增量為0.1； D 要求的粒徑，m。 注意與FS209E計算式的區(qū)別,22,ISO146441規(guī)定的級別標(biāo)準(zhǔn)圖,23,（二）空

10、氣潔凈度等級的表示方法 1.長期習(xí)慣采用的英制表示方法 如100級、1000級、100000級等 （生物潔凈室領(lǐng)域還在合法使用） 2.改進(jìn)的英制表示方法 如0.1m10級、 0.1m100級等 上述表達(dá)方法均有缺陷且已不合法 3.國際標(biāo)準(zhǔn) 等級級別 / 所處狀態(tài) / 所考慮的粒徑 例如：ISO 4級 / 動態(tài) / 0.2 m（2370 Pc/m3）， 1 m（83 Pc/m3） 4.國家標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定,24,（三）室內(nèi)環(huán)境狀態(tài) 1.空態(tài) as-built 潔凈室設(shè)施已經(jīng)建成，所有動力接通并運(yùn)行，但無生產(chǎn)設(shè)備、材料及人員 2.靜態(tài) at-rest 潔凈室設(shè)施已經(jīng)建成，生產(chǎn)設(shè)備已安裝，并按業(yè)主及供

11、應(yīng)商同意的狀態(tài)運(yùn)行，但無生產(chǎn)人員 3.動態(tài) operational 設(shè)施以規(guī)定的狀態(tài)運(yùn)行，有規(guī)定的人員在場，并在商定的狀況下進(jìn)行工作 4.國標(biāo)規(guī)定：空氣潔凈度等級所處狀態(tài)應(yīng)與業(yè)主協(xié)商確定,25,（四）動靜比 潔凈室竣工驗(yàn)收大多采用“靜態(tài)” 實(shí)際運(yùn)行為“動態(tài)” 用“動靜比”動態(tài)的室內(nèi)空氣含塵濃度與靜態(tài)室內(nèi)空氣含塵濃度的比值預(yù)測實(shí)際運(yùn)行時的室內(nèi)潔凈度 動靜比的參考數(shù)值,26,（五）潔凈度等級的有關(guān)計算 表3.6-3 根據(jù)已知條件，運(yùn)用相關(guān)公式，注意單位制 1 ft3 = 0.0283 m3 1 m3 = 35.3 ft3 表3.6-4與3.6-5直接給出有關(guān)指數(shù)計算的答案，簡化解題工作,27,【例

12、3.6-1】0.5m粒子濃度為50Pc/ft3的含塵濃度分別相當(dāng)于FS209E的國際單位制和英制多少級 解: 用英制單位，即為50級 公制單位用（3.6-1）計算 50 Pc/ft3 = 5035.3 = 1765 Pc/m3,28,【例3.6-2】 0.3m100級分別相當(dāng)于FS209E的國際單位制和英制多少級 解： 100Pc/ft3 = 10035.3 = 3530 Pc/m3 公制單位用（3.6-1）計算,M = lg(3530/3.077) = 3.059 3.1,英制單位用（3.6-2）計算,29,二、空氣過濾器,（一）空氣過濾器標(biāo)準(zhǔn)、分類 1.國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T14295-200

13、8空氣過濾器,30,GB/T13554-2008高效空氣過濾器,其他國家和地區(qū)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),31,各國分類法的對照,圖3.6-1,32,各種過濾器的形式,33,有隔板與無隔板過濾芯,34,（二）空氣過濾器防火等級 新老標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)方式不同 分濾料、分隔板和邊框三部分 不同級別要求不同，級別越高要求越嚴(yán),35,（三）空氣過濾器性能 1.面風(fēng)速（額定風(fēng)量） 實(shí)際使用風(fēng)量應(yīng)小于額定風(fēng)量 2.效率 幾種效率表達(dá)方法 潔凈室計算用計數(shù)效率 串聯(lián)總效率 計算式同通風(fēng)，但要說明對應(yīng)的粒徑，本質(zhì)上是對應(yīng)分級效率的串聯(lián)計算,36,3.阻力 GB/T14295-2008空氣過濾器定義 初阻力 額定風(fēng)量下未積塵過濾器的

14、阻力 終阻力 額定風(fēng)量下阻力可達(dá)到的規(guī)定值 兩者的關(guān)系 GB/T14295-2008空氣過濾器建議終阻力 = 2倍初阻力； GB/T13554-2008高效空氣過濾器未見具體規(guī)定 GB50073-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范建議高效空氣過濾器終阻力 = 1.52倍初阻力 綜合考慮運(yùn)行費(fèi)用和更換過濾器費(fèi)用,37,（四）空氣過濾器組合方式 效率低的在前級 一般要求有前級保護(hù) 對潔凈室潔凈度起關(guān)鍵作用的是末級 （五）空氣過濾器的安裝位置 為避免已過濾空氣由于系統(tǒng)滲漏而重新污染，故與普通空調(diào)系統(tǒng)有不同要求,粗效 中效,粗效,中效,高效,潔凈室,38,（六）訂貨須知 6.容塵量 額定風(fēng)量下達(dá)終阻力時 的捕塵

15、量 8.類型 刀口型 9.檢漏 GB/T13554-2008高效空氣過濾器6.3規(guī)定C、D、E、F類及用于生物工程的A、B類應(yīng)在額定風(fēng)量下檢漏，8.1.1規(guī)定每臺出廠產(chǎn)品必須檢測,39,（七）有關(guān)效率的計算 注意對應(yīng)同一粒徑范圍 應(yīng)用穿透率概念 可以根據(jù)控制要求反算過濾器配置效率 例題見講義,40,三、氣流流型與送、回風(fēng)量,（一）大氣含塵濃度 M （pc/L） 1.表示方法 計數(shù)、計重、沉降濃度 潔凈室計算主要用計數(shù)濃度 2.計算值 各地區(qū)相差很大 有許多參考數(shù)據(jù) 如表3.6-13 設(shè)計規(guī)范未規(guī)定參數(shù),41,（二）室內(nèi)單位容積發(fā)塵量 G（pc/min.m3） 1.塵源 人員、建筑材料、設(shè)備 人

16、員是室內(nèi)主要塵源 2.單位容積發(fā)塵量 綜合考慮人員、建筑材料、設(shè)備的發(fā)塵量，折算為單位容積發(fā)塵量以便于計算 人員發(fā)塵量與著裝及動作強(qiáng)度有關(guān) 參考數(shù)據(jù) 表3.6-14,42,（三）非單向流計算理論 1.均勻分布計算理論 假設(shè)前提 以室內(nèi)粒子數(shù)量守恒推導(dǎo)出穩(wěn)態(tài)公式，簡化為,（3.6-7）,式中 n 潔凈室送風(fēng)換氣次數(shù)，次/h； a 安全系數(shù)，見表3.6-15； N 室內(nèi)空氣含塵濃度，pc/L； Ns 送風(fēng)含塵濃度，pc/L。,43,2.不均勻分布計算理論 假設(shè)前提 用不均勻系數(shù) 修正 nv = n （3.6-8） 式中nv 不均勻分布送風(fēng)換氣次數(shù)，次/h； 不均勻系數(shù)，見表3.6-16。 3.送風(fēng)

17、含塵濃度計算 Ns M (1- s)(1-z) （3.6-9） 式中 s 回風(fēng)比； (1-z) 新風(fēng)所經(jīng)過的所有過濾器總穿透率。,44,（四）單向流潔凈室計算 單向流潔凈室適用條件 送風(fēng)量計算 按斷面風(fēng)速計算 GB50073-2001潔凈廠房設(shè)計規(guī)范,45,（五）非單向流潔凈室計算 參見前表 （六）輻流潔凈室（輻射流、斜流、矢流）,46,（七）潔凈室的送風(fēng)量、回風(fēng)量 1.送風(fēng)量 潔凈度等級要求的送風(fēng)量（換氣次數(shù)） 按室內(nèi)熱濕負(fù)荷計算的送風(fēng)量 必要的新風(fēng)量 三者取最大值 2.回風(fēng)量 回風(fēng)量 = 送風(fēng)量 排風(fēng)量 滲透風(fēng)量 正壓潔凈室取“”，負(fù)壓潔凈室取“+” 可以用風(fēng)量平衡概念分析（近似用體積流量

18、）,47,【例3.6-9】設(shè)計工業(yè)區(qū)（N）6級潔凈室，控制粒徑0.5m，4組過濾器組的總效率分別為1z=99.99%、 2z=99.999%、 3z=99.9995%、 4z=99.9999% ，單位容積發(fā)塵量G=2104pc/min.m3，新風(fēng)比（1-s）=0.3，求不同z下的換氣次數(shù)nv。 解：查表3.6-13 工業(yè)區(qū)M=3105pc/L 用式3.6-9 求分別送風(fēng)含塵濃度 用均勻分布計算式3.6-7 分別求換氣次數(shù)，其中N查6級潔凈室標(biāo)準(zhǔn) 查表3.6-16得不同換氣次數(shù)下的不均勻系數(shù) ，非整數(shù)時用插入法求 用式3.6-8分別求換氣次數(shù)nv 分析：不同過濾效率與換氣次數(shù)的關(guān)系 不同末級過濾器系統(tǒng)受室外M影響的程度,（八）計算,48,四、室壓控制,（一）正壓潔凈室、負(fù)壓潔凈室 應(yīng)用 （二）壓差值 不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差，應(yīng)不小于5Pa ，潔凈區(qū)與室外的壓差