戴眼鏡觀(guān)察者如何使用顯微鏡

　　在各種有關(guān)潔凈室的設計手冊中，對于潔凈室正壓的計算都列出了復雜的計算過(guò)程。那么對于那些從事潔凈室建造的工程師們而言，是否有更為快速和簡(jiǎn)單的計算方法?

　　在過(guò)去的30年里，潔凈室技術(shù)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，在汽車(chē)工業(yè)，微系統技術(shù)，生物技術(shù)，表面技術(shù)，制藥醫療，半導體工業(yè)等許多工業(yè)分支中，都已開(kāi)發(fā)出了適合自己的潔凈室技術(shù)。無(wú)論何種潔凈室技術(shù)，都有些基本的原則和要求是大家所必須都要遵循的，比如說(shuō)正壓控制。所有的潔凈室，可以有很多不同的標準和要求，但是如果沒(méi)有正壓，那么一切室內環(huán)境標準和要求都沒(méi)有存在的基礎。

　　各種設計手冊中復雜的計算方法并不適合現場(chǎng)施工技術(shù)人員的需求，在我所參加的潔凈室建造項目中，基本上工程師們都在靠經(jīng)驗估算，并沒(méi)有比較準確而且又簡(jiǎn)單的潔凈室正壓風(fēng)量計算方法。

　　簡(jiǎn)單快速的正壓送風(fēng)量計算法

　　一個(gè)密閉良好的潔凈室，在使用過(guò)程中，主要的漏風(fēng)途徑有以下四種：

　　1) 門(mén)、窗縫隙的漏風(fēng);

　　2) 開(kāi)門(mén)時(shí)的漏風(fēng);

　　3) 風(fēng)淋室、傳遞窗的漏風(fēng);

　　4) 室內工藝排風(fēng)。

　　1、縫隙漏風(fēng)量計算

　　計算方法一：

　　v=1.29(△P)1/2

　　△V=S*v

　　△P：潔凈室內外壓力差(Pa)

　　v：從縫隙處流過(guò)的風(fēng)速(m/s)

　　S：縫隙面積(m2)

　　V：通過(guò)縫隙的泄漏風(fēng)量(m3/h)

　　例：假設條件：房間正壓20pa，門(mén)縫長(cháng)度3.6m，窗縫長(cháng)度 40m，假設縫隙寬度0.01m

　　門(mén)縫隙面積S1=0.01*3.6=0.072m2，窗縫隙面積S2=0.002*40=0.08m2

　　泄漏風(fēng)量V=s*v=(S1+S2)*3600*1.29*(△P)1/2=(0.072+0.08)*3600*1.29*(20) 1/2=3157m3/hr

　　計算方法二：

　　壓差法計算方式：

　　L=0.827×A×(ΔP)1/2×1.25=1.03375×A×(ΔP)1/2

　　式中 L—正壓漏風(fēng)量(m3/s);0.827—漏風(fēng)系數;A—總有效漏風(fēng)面積(m2);ΔP—壓力差(Pa);1.25—不嚴密處附加系數

　　2、開(kāi)門(mén)的泄漏風(fēng)量

　　假設條件：房間正壓ΔP=20Pa，門(mén)面積S3=0.9*2.00=1.8m2，風(fēng)速v=1.29(△P)1/2=5.77m/s, 開(kāi)啟次數n=1次/hr，開(kāi)啟時(shí)間t=5s

　　泄漏風(fēng)量Q=S3*v*t*n=1.8*5.77*5*1*=51.93 m3/h

　　每小時(shí)開(kāi)一次門(mén)，開(kāi)5秒，泄漏空氣量51.93 m3/h

　　3、風(fēng)淋室與傳遞窗的空氣泄漏量

　　假設條件：風(fēng)淋室體積15m3，密閉無(wú)縫隙

　　開(kāi)閉順序為(1)開(kāi)→ (1)關(guān)→ (2)開(kāi)→ (2)關(guān)，如圖1風(fēng)淋室開(kāi)閉順序圖

　　圖1 風(fēng)淋室開(kāi)閉順序圖。

　　分析：以風(fēng)淋室為例

　　(1)開(kāi)時(shí)A/S內壓力為常壓101325Pa

　　(1)關(guān)時(shí)A/S內壓力為常壓101325Pa，保持不變

　　(2)開(kāi)時(shí)A/S內壓力為常壓101325Pa，保持不變，但穩定后壓力變?yōu)榕c房間內同樣壓力101325+20pa

　　(2)關(guān)時(shí)A/S內壓力為常壓101325+20Pa,保持不變

　　結論：所以需要補充的空氣量為15m3的空間壓力變化為20Pa時(shí)的密閉空間的補氣量

　　根據理想氣體方程式 PV=mRT，(P氣壓，單位Pa;V體積，單位m3;m氣體質(zhì)量單位kg;R氣體常數等于287;T氣體開(kāi)氏溫度，單位K，假設室內溫度25℃，開(kāi)氏溫度為298K)

　　需補充空氣質(zhì)量m=(△P *V)/(R*T)= (20*15)/(287*298)=0.0035kg=3L

　　相對來(lái)說(shuō)風(fēng)淋室及傳遞箱的泄漏量較小(密閉良好的情況下)，可忽略不計。

　　4、工藝排風(fēng)泄漏風(fēng)量

　　工藝排風(fēng)泄漏風(fēng)量即為工藝排風(fēng)量。

　　以上四種泄漏風(fēng)量之和即為房間維持正壓所需的送風(fēng)量。

　　更為快速的計算方法

　　潔凈時(shí)正壓換氣次數(次/時(shí)) ，如表1 正壓換氣次數經(jīng)驗數據表，通過(guò)此表，可以更快速的計算正壓送風(fēng)量。

　　表1 正壓換氣次數經(jīng)驗數據表。

　　例，潔凈室要求正壓為20Pa(表中第四行)，潔凈室體積為100m3，潔凈室是有外窗、密閉性較好的潔凈室(表中第二列)，那么此潔凈室維持正壓所需的送風(fēng)量V=換氣次數2.5*100m3=250m3(不包括工藝排風(fēng))

　　為什么有時(shí)不能達到理想正壓?

　　1、新風(fēng)補充量不足：重新計算新風(fēng)需求量

　　2、泄漏量過(guò)大：找出泄漏原因，尋出解決方案

　　3、排風(fēng)量太大：主要是工藝排風(fēng)量超標，重新計算

　　4、空調回風(fēng)量太大：重新調節風(fēng)量

　　簡(jiǎn)單計算法的應用實(shí)例—在潔凈室建造中為投資方節約能源

　　合理的正壓值對潔凈室各項指標的達標及降低運行成本是非常重要的。

　　半導體廠(chǎng)工程設備用電約占全廠(chǎng)用電的49%，冷動(dòng)機用電占工程設備用電的35%，潔凈室空氣處理機組用電占工程設備用電的23%。潔凈室正壓設定值越大，空氣處理機組送風(fēng)量越大，冷動(dòng)機負荷越高，降低電力的耗用，即減少資源的消耗與污染源的制造。所以基于以上分析可知潔凈室內的正壓設定直接關(guān)系到廠(chǎng)區運行成本。

　　以松江九亭高科區富士金上海松江工廠(chǎng)為例(FUJIKIN)2002年三月至七月，

　　該廠(chǎng)主要由一個(gè)150 m2的1000級潔凈室和一個(gè)100 m2的1級潔凈室組成，正壓設定值為50Pa，現以其1級潔凈室為例計算所需新風(fēng)量。

　　計算條件

　　面積100m2，層高3m，高架地板下部空間1m，FFU滿(mǎn)布加高架地板系統。窗9扇(1m x 1m)，門(mén)1扇(1m x 2.1m)，每小時(shí)開(kāi)啟一次，每次持續5秒，風(fēng)淋室一個(gè)，傳遞箱一個(gè)(1m3)，工藝排風(fēng)1000CMH，整個(gè)潔凈室氣密性良好，正壓設定為50Pa。

　　計算過(guò)程

　　1.縫隙泄漏風(fēng)量

　　V=(S1+S2)*3600*1.29*(△P)1/2

　　(0.01*1*4*9+0.02*1*2+0.02*2.1*2)*3600*50(1/2)*1.29 = 4642 m3/h

　　2.開(kāi)門(mén)泄漏風(fēng)量

　　Q=S3*1.29*(△P)1/2*t*n

　　(2.1*1)*(50 (1/2)*1.29)*5*1 = 109 m3/h

　　3.風(fēng)淋室和傳遞窗密閉良好，假設無(wú)漏風(fēng)

　　4.工藝排風(fēng)量為 1000CMH

　　控制50Pa正壓所需的新風(fēng)量為 4624+109+1000 = 5733 m3/h

　　若根據表1經(jīng)驗值估算，控制50Pa正壓所需風(fēng)量為5.3*100*4 +1000= 3120m3/h

　　取大值5733 m3/h

　　實(shí)際余壓閥顯示正壓為65Pa

　　業(yè)主出于節能考慮，要求降低正壓至35Pa。

　　一、針對FFU風(fēng)速進(jìn)行改善

　　改善方式：

　　1、通過(guò)中控電腦，調整FFU馬達轉速降低(original: 1,300 rpm)

　　2、觀(guān)察潔凈室壓力值的變化(original: 65 Pa)

　　3、持續降低轉速直至壓力為45 Pa

　　4、記錄FFU最后的轉速并觀(guān)察潔凈室壓力

　　二、針對(MAU)風(fēng)速進(jìn)行改善

　　改善方式：

　　1、通過(guò)中控電腦調整MAU馬達轉速(original:45Hz)

　　2、觀(guān)察潔凈室壓力值的變化(original: 45 Pa)

　　3、持續降低轉速直至壓力為35Pa

　　4、記錄MAU最后的轉速，并觀(guān)察潔凈室壓力

　　三、最終節能效果

　　1、降低FFU轉速

　　(1)FFU轉速由1,300 rpm降至1,100 rpm

　　(2)共計可節省FFU馬達耗電：62 Kw

　　2、降低MAU轉速

　　(1)調節潔凈室壓力至35Pa，MAU負載 由45 Hz降至 41 Hz

　　(2)共計可節省MAU馬達耗電：4 kW。

　　(3)降低潔凈室正壓同時(shí)可減少室外新風(fēng)(MA)供應量以節省能源