7 空氣凈化和空調通風設計
7．1 一般規(guī)定

7．1．3 潔凈廠房中凈化空調系統的劃分原則，本條推薦6種情況宜采用“分開設置”。研究分析凈化空調系統“分開設置”的依據，大體可歸納為：電子產品生產工藝特點或要求，方便運行管理，減少能量消耗，防止交叉污染和由此帶來的影響產品質量或工作人員健康或影響運行安全等多項因素。本條中的第1、3、4款，主要是為方便運行管理、減少能量消耗作出的規(guī)定。第2款是為防止交叉污染，確保電子產品質量和保護工作人員健康以及安全運行作出的規(guī)定。第5款是為了方便運行管理、減少設備投資和方便安裝調試等作出的規(guī)定。第6款是為了方便運行管理、減少風管尺寸等因素作出的規(guī)定。

7．1．5 潔凈室(區(qū))內的新鮮空氣量，應符合現行國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》GB 50073—2001中第6．1．5條的規(guī)定。

7．1．6、7．1．7 潔凈室(區(qū))與周圍的空間必須保持一定的靜壓差，這是為了確保潔凈室(區(qū))的正常工作狀態(tài)或空氣平衡暫時受到破壞時，空氣流只能從空氣潔凈度等級高的房間或區(qū)域流向空氣潔凈度等級低的房間或區(qū)域，使?jié)崈羰?區(qū))內的空氣潔凈度不會受到污染空氣的干擾。
由于電子產品生產工藝各不相同，因此各類潔凈室(區(qū))所要求的空氣潔凈度不同；各個房間或區(qū)域散發(fā)的污染物種類、發(fā)塵量不同，所以各類潔凈室(區(qū))之間的靜壓差只能隨產品生產工藝要求確定。
靜壓差值的大小應選擇適當。若壓差值選擇過小，潔凈室的壓差很容易被破壞，潔凈室(區(qū))的潔凈度就會受到影響。若壓差值選擇過大，就會使凈化空調系統的新風量增大，空調負荷增加，同時使中效、高效過濾器使用壽命縮短，故很不經濟。另外，當室內靜壓差值高于50Pa時，門的開關就會受到影響。
國際上現行的潔凈室標準中都明確地規(guī)定，為了保持潔凈室(區(qū))的空氣潔凈度等級免受外界的干擾，對于不同等級的潔凈室之間、潔凈室與相鄰的無潔凈度級別的房間之間都必須維持一定的靜壓差。雖然各個國家規(guī)定的最小壓差值不盡相同，但最小壓差值都在5Pa以上。
試驗研究的結果表明，潔凈室內正壓值受室外風速的影響，室內正壓值要高于室外風速產生的風壓力。當室外風速大于3m／s時，產生的風壓力接近5Pa；若潔凈室內正壓值等于或小于5Pa時，室外的污染空氣就有可能滲漏到室內。因此，潔凈室與室外相鄰時其最小的靜壓差值應該大于5Pa，所以規(guī)定潔凈室與室外的最小壓差為10Pa。

7．1．8 潔凈室(區(qū))的送風、回風和排風系統的啟閉聯鎖、控制要求，應符合現行國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》GB 50073—2001中第6．2 4條的規(guī)定。

7．2 氣流流型和送風量

7．2．1 氣流流型的確定應充分考慮的因素有：滿足空氣潔凈度等級要求、一次建設投資、運行維護費、空氣過濾器等更換方便等。
本條推薦的潔凈室(區(qū))內氣流流型的設計要求，是基于數十年電子工廠潔凈廠房工作實踐的經驗總結，并結合國際標準化組織ISO／TC 209技術委員會已經頒布、實施的《潔凈室及相關受控環(huán)境標準》IS0 14644—1、IS0 14644-4中有關氣流流型的要求和近年來國內建成投產的電子工業(yè)潔凈廠房所采用的氣流流型的實際狀況制定的。圖4是IS0 14644-4中對潔凈室氣流流型的圖示。表19是一些電子工業(yè)潔凈廠房的氣流流型。上述情況表明：空氣潔凈度等級為1～5級時，基本上采用單向流或混合流，空氣潔凈度等級為6～9級時，基本上采用非單向流，且混合流流型可應用于所有各種空氣潔凈度等級的潔凈室。

7．2．2 潔凈室的送風量是保證空氣潔凈度等級的送風量，應符合現行國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》GB 50073—2001中第6．3．2的規(guī)定。

7．2．3 制定本條的依據是：
1 表20是根據國際標準化組織ISO／TC 209技術委員會編寫、發(fā)布的《潔凈室及相關受控環(huán)境標準》ISO 14644—4《潔凈室的設計、建造和試運行》中的表B．2微電子潔凈室的實例，列出了空氣潔凈度等級為2～8級的氣流流型、潔凈送風量的數據。

注：在制定最佳設計條件前，應該詳細規(guī)定并商定與ISO等級有關的占用狀況。
表列的氣流形式表示該等級潔凈室的氣流特性U為單向流，N為非單向流，M為混合氣流(U和N組合)。平均氣流速度是通常規(guī)定潔凈室內單向流的方法。對單向流速度的要求取決于局部的參數，如幾何圖形和熱參數。不一定是過濾器的面速度。每小時換氣次數是規(guī)定非單向流和混合氣流的方法。建議的換氣次數是指3.0m的室高度。應考慮不透水的屏障技術。污染源和待保護的區(qū)域要有效地分隔開，可以用物理或氣流屏障。
2 近年來，一些8″、12″集成電路芯片生產用潔凈廠房中主要生產設備配置微環(huán)境裝置時，潔凈室采用Ballroom＋微環(huán)境時，其潔凈廠房內潔凈區(qū)的空氣潔凈度等級為5級或6級，氣流流型為非單向流，潔凈生產區(qū)送風一般選用FFU，吊頂上FFU的滿布率為25％左右；微環(huán)境內的空氣潔凈度等級為2～4級。
3 單向流潔凈室的平均風速下限值，在自動化、機械化程度很高的潔凈室(區(qū))內基本無人的情況下，有的潔凈室(區(qū))僅采用0．11m／s。 

7．3 凈化空調系統

7．3．1 電子工業(yè)潔凈廠房中的凈化空調系統的主要形式為集中式和分散式，圖5是幾種分散式凈化空調系統的典型圖示。從圖中可見，各種形式各具特點和適用性，在實際應用中，應根據具體工程項目的潔凈室規(guī)模、空氣潔凈度等級和電子產品生產工藝特點及其要求確定，同時考慮運行經濟和降低能量消耗。

7．3．2 電子工業(yè)潔凈廠房，尤其在規(guī)模較大的集成電路芯片生產和TFT-LCD生產用潔凈廠房的送風方式有集中送風、隧道送風和風機過濾機組送風等類型，各種送風方式各具特點和適用性，圖6是各種送風方式的示意圖。圖6中：(a)集中送風系統(CentralSystem)，室外新風經新風處理裝置(MAU)后，與經表冷器降溫和風機增壓后的回風混合，通過高效過濾器送至潔凈生產層。(b)隧道送風系統(Tunnel System)，潔凈區(qū)的回風經維修區(qū)與新風處理(MAU)后的新風混合后，由循環(huán)空氣處理裝置送入送風靜壓箱，通過空氣過濾器送入潔凈區(qū)。(c)FFU系統，潔凈區(qū)回風經表冷器降溫后與處理后新風混合，通過FFU增壓、過濾送入潔凈區(qū)。三個系統各有利弊，其選擇主要與電子產品生產工藝、能量消耗、建設投資等有關，有時也與業(yè)主的意愿有關，但近年來在集成電路潔凈廠房中，采用FFU系統者日益增多。

7．3．3 在一些電子產品生產過程中，需使用各種不同的可燃、有毒氣體或化學品，使用這些物質的生產設備或儲存、分配設施都將設置必要的排風裝置，為此，在這類電子產品生產用潔凈廠房的凈化空調系統的新鮮空氣吸入口，必須遠離上述排氣口，以確保潔凈室(區(qū))的安全運行和工作人員身體健康。
美國消防協會發(fā)布的NFPA318((潔凈室消防標準》的第3．1．1條規(guī)定，潔凈室的室外空氣吸入口的位置必須避免吸入本建筑或裝置產生的可燃氣體或有毒化學品。

7．3．4 近年在電子工業(yè)潔凈廠房中，當設有多套凈化空調系統或潔凈廠房規(guī)模較大時，常常采用新風集中處理的方式，采用這種方式的特點或優(yōu)越性主要有：
1 將送入潔凈室的空氣凈化與熱濕處理分離，有利于降低能源消耗；
2 有利于消除冷熱抵消；
3 有利于強化對室外新風的處理，在微電子、光電子用潔凈室的送風中，不僅要求控制微粒、溫度、相對濕度等，還要求去除影響產品質量或降低成品率的分子態(tài)化學污染物，如Na、SOx、NOx、Cl、B等，這些污染物主要來自室外大氣中。為此，對于此類潔凈廠房需對室外吸入新鮮空氣進行嚴格處理，常?？梢圆捎昧芩ㄈコ髿庵械腟Ox、NOx和Cl；采用化學過濾器和活性炭過濾器，利用物理吸附和化學吸附的原理，將低濃度的分子態(tài)化學污染物去除到規(guī)定的濃度要求。圖7是某微電子工業(yè)潔凈廠房的新風處理裝置示意圖，采用了11個功能段——兩級加熱、兩級表冷、兩級淋水、四級過濾和一級加濕。

7．3．5 潔凈廠房凈化空調系統的設計，若能在滿足工作人員必須的新鮮空氣量的前提下將潔凈室的回風基本得到合理利用，是最佳的運行方式，這樣可以大大降低新風處理所需加熱、冷卻用能量和輸送用能量，是潔凈室設計中最佳節(jié)能措施。所以本條規(guī)定除了三種情況不得回風外，其余均應合理利用回風。

7．4 空氣凈化設備

7．4．1 電子工業(yè)潔凈廠房的凈化空調系統的核心設備之一的空氣過濾器的正確選用和合理布置，是至關重要的。首先，應遵循我國的相關國家標準、行業(yè)標準合理選用空氣過濾器，包括空氣過濾器的處理風量、效率、阻力、材質和檢測方法(含檢漏方法)等。其次，根據具體工程項目的產品生產要求和凈化空調系統設計，合理安排各類空氣過濾器的位置，在空調箱中，中效(高中效)空氣過濾器常安裝在正壓段，但近年來為了保持表冷器表面清潔，減少塵粒沉積，已有許多設計中在風機前安裝中效空氣過濾器，圖7便是一例。鑒于目前我國的相關標準中還沒有去除化學污染物的空氣過濾器或其他去除裝置的標準，只能參照相關國際標準進行選用和布置。

7．4．2 風機過濾機組(FFU)是將風機與高效過濾器(HEPA)或超高效過濾器(ULPA)組合在一起，構成自身可提供推動力的末端空氣凈化裝置。它由風機、過濾器、機殼和電器控制等部分組成。FFU的主要技術性能包括風量(一般以斷面風速表示)、余壓、能耗、效率、噪聲和控制方式等。目前國內電子工業(yè)潔凈室應用FFU越來越多，不僅在大面積、空氣潔凈度要求嚴格的單向流或混合流潔凈室(區(qū))采用，而且在各種用途的、面積不是很大的單向流或混合流潔凈室(區(qū))中也有應用。目前在應用中受到各方面關注的主要是FFU裝置的經濟性(投資、運行費)、風量和余壓、噪聲、能耗等性能參數，表21是對國內市場的幾個制造廠家生產的FFU裝置的實測性能參數。

從表21中數據可見，4種同樣風速、風量下的FFU裝置，余壓、能耗相差較大；單臺噪聲均在60dB(A)以下，但是數十臺、數百臺甚至上千臺FFU裝置安裝后的疊加噪聲將是不同的。據初步估算，為了達到本規(guī)范規(guī)定的單向流、混合流潔凈室噪聲不超過65dB(A)(空態(tài))的要求，FFU在斷面風速為0．45m／s的條件下，其余壓大于100Pa時，單臺FFU裝置的噪聲應為50dB(A)左右。
基于上述情況，本條對電子工業(yè)潔凈廠房中FFU裝置的設置，提出了5款基本要求。

7．4．5 干表冷器是以中溫水為冷媒的空氣換熱設備，其功能只要求空氣降溫，不需去濕，即無凝結水析出。在與FFU聯合使用時，干表冷器設置在FFU回風的通道上，其冷媒的進水溫度應計算確定；通過的風速不宜過高，一般應小于2m／s，干表冷器的風阻力不應太大，應在30～40Pa左右。在正常運行時雖無凝結水析出，但是為了安全，最好還應設置滴水盤或其他排水措施。

7．4．6 空氣處理機組是電子工業(yè)潔凈廠房凈化空調系統的關鍵設備，它與舒適性空調系統中的空氣處理機組相比，首先應做到氣密性好，既應減少系統中的空氣往外泄漏，使能量消耗增加，又要防止“機組”周圍相對臟的空氣滲入“機組”，增大各級過濾器的負荷，所以本條規(guī)定機組的漏風率不得大于1％。第二，為了做到空氣處理機組在運行維護中，不易滲漏、散發(fā)微粒和便于擦拭、清潔，不僅整體結構應耐壓具有足夠強度和剛度，而且內表面應乎整、光滑，并應具有較好的保溫和防冷橋的性能。第三，潔凈室設計經驗表明，潔凈廠房能量消耗大，其中凈化空調系統及其冷熱源設備又是能量消耗大戶。送風量大是能量消耗大的主要源頭，降低送風量有多項技術措施，在凈化空調系統已經確定送風量的情況下，隨著電子產品生產過程中生產工藝設備開啟數量和負荷率的變化，室內外溫濕度的變化等因素的變化，都可能需要調節(jié)送風量，另外，凈化空調系統中的初、中、高效過濾器的阻力是不斷變化的，為此送風機采取變頻變速措施，可調節(jié)風機轉數，調節(jié)送風量，減少電能消耗，是潔凈廠房的重要節(jié)能措施之一。但是送風機的變頻變速措施的設置，一定要結合具體工程項目的實際情況，合理進行選擇。

7．5 采暖、通風

7．5．1 為使?jié)崈羰?區(qū))內嚴格做到不產生或少產生塵粒、不滯留或少滯留塵粒，若潔凈室(1X)需設置采暖設施時，不應采用散熱器采暖。據調查了解，目前電子產品生產用潔凈室(區(qū))內大多不采用散熱器采暖，為此本條作了嚴格規(guī)定，并為強制性條文。

7．5．2 為確保局部排風系統的安全、穩(wěn)定運行，電子工業(yè)潔凈廠房內局部排風系統單獨設置的要求，應符合現行國家標準《潔凈廠房設計規(guī)范》GB 50073—2001中第6．5．3條規(guī)定。

7．5．3 一些電子工業(yè)潔凈廠房內使用各類品種、一定數量的可燃、易爆和有毒物質，其中以集成電路芯片制造工廠為最多，為確保電子產品生產的安全、可靠運行，通常在使用這些物質的生產設備均設有局部排風系統。在芯片制造用潔凈廠房中的可燃、有毒或有害物質主要有：酸堿類：HF、HCl、H2SO4、HN03、NH3等；有機類：IPA(異丙醇)、CHCl3、NBA、HMDS、丙酮等；特種氣體：AsH3、SiH4、PH3、B2H6、HCl、NF3、WF6、SiHCl3、CF4、SF6、N20等。這些物質大部分對人類生存環(huán)境具有巨大的危害性，為此，電子工業(yè)潔凈廠房設計中必須采取必要的技術措施，將危害性減少到最小；同時，還應采取技術措施，防止這些物質的排氣系統對所在廠房的安全、衛(wèi)生造成威脅或危害。本條的各項要求以此為出發(fā)點作出相應的規(guī)定?，F對一些規(guī)定說明如下：
1 排氣系統中，含有水蒸氣或凝結物質時，若不能排除系統中的凝結液，將使排氣系統不能正常運行或造成安全事故或影響潔凈室(區(qū))的空氣潔凈度，為此本條規(guī)定：此類排風系統應設坡度及排放口，以便及時排出凝結物質。
2 排氣介質中含有劇毒物質時，該排風系統在運行過程中是不能停止運轉的，一旦停機，將對潔凈室工作人員和潔凈廠房周圍環(huán)境帶來致命的或巨大的危害，為此本條規(guī)定：此類排風系統的排風機和處理設備應設備用，并設置應急電源。
排風介質中含易燃、易爆等危險物質或工藝可靠性要求較高時，為確保安全運行，排風系統也不能停止運轉，為此本條規(guī)定：此類系統的排風機應設備用，并應設應急電源。
3 現將美國消防協會(NFPA)的NFPA 318《潔凈室消防標準》中的相關條文摘錄如下，供參考：第3．5．1條，排風系統必須設有自動應急電源。第3．5．2條，應急電源工作時，必須達到不低于排氣系統50％的容量。第8 8節(jié)，使用可燃或易燃化學品的設備，必須具有可燃或易燃氣體或蒸氣濃度降低至爆炸下限20％以下的排氣系統。

7．5．4 為了避免含有毒性、爆炸危險性物質的排氣管路向沿程或路由區(qū)域泄漏，形成安全事故的發(fā)生，本條規(guī)定：此類排氣管路內壓力應低于路由區(qū)域內的壓力，即保持一定的負壓值。
美國消防協會的NFPA 318《潔凈室消防標準》中第3．2．3條規(guī)定：含有有毒化學物質的排氣系統壓力，必須低于通過建筑區(qū)域的正常壓力。

7．5．6 制定本條的主要依據有：
1 按現行國家標準《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019—2003中第5．4．3條制定本條第1款規(guī)定。
2 根據現行國家標準《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019—2003中第5．4．6條規(guī)定本條第2款明確規(guī)定在潔凈室(區(qū))和潔凈室(區(qū))外設手動控制開關；為運行安全和管理要求，并規(guī)定應設自動控制開關。
3 參照美國消防標準NFPA 318《潔凈室消防標準》中第3．5．1條“排氣通風系統應設置應急電源”。為確保事故排風系統及時投入運行，不會因停電無法運行而誘發(fā)事故的發(fā)生，制定本條第3款的規(guī)定。

7．6 排 煙

7．6．1 電子工業(yè)潔凈廠房中，不論在上技術夾層或下技術夾層或技術夾道中各種管線均較多，如果再安排機械排煙管道較困難，為了確保潔凈廠房安全和一旦出現火情后，有能力及時疏散生產廠房中的工作人員，所以本條規(guī)定潔凈廠房的疏散走廊，應設置機械排煙設施。本條是強制性條文，所有電子工業(yè)潔凈廠房設計、建造時均應認真執(zhí)行。
這里需要說明的是：本條的規(guī)定并不是說所有電子工業(yè)潔凈廠房都僅僅在疏散走廊設置機械排煙設施，如果一個具體工程項目，在潔凈廠房的技術夾層等的管線布置安排中確有可能布置機械排煙管道，并且工程項目的業(yè)主希望潔凈廠房設置機械排煙設施時，工程設計單位應密切配合，妥善進行各種管線的安排，做好機械排煙系統的設計。

7．6．2 本條規(guī)定了電子工業(yè)潔凈廠房應按照現行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016的要求設置排煙設施。但由于以集成電路、光電器件生產為代表的高新科技潔凈室(區(qū))具有大體量、大面積、人員密度小以及廠房構造、關鍵工藝生產設備設有安全設施等特點，且此類潔凈廠房內各種公用動力、凈化空調、高純物質供應設施、管線較多，布置復雜，使機械排煙管線的布置比較困難，為此本條又規(guī)定：“當同一防火分區(qū)的丙類潔凈室(區(qū))內人員密度小于0．02人／m2，且安全疏散距離小于80m時，潔凈室(區(qū))可不設置機械排煙設施?！?/p>

7．6．3 機械排煙系統設計(風量、排煙口位置、風機等的選擇)應滿足現行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016—2001中第9．4．4條等的有關規(guī)定。

7．7 風管、附件

7．7．2 鑒于含有易燃、有毒氣體或化學品的排風管道在出現火情后，為確保人員的安全疏散，應首先將系統、設備和管道中的有害氣體排出，達到安全規(guī)定后，才能關斷，所以本條規(guī)定“不得設置熔片式防火閥”。

7．7．3 電子工業(yè)潔凈廠房中的凈化空調系統的風管和調節(jié)閥、高效空氣過濾器的保護網、孔板等附件的制作材料和涂料的選擇，不僅應根據輸送空氣的潔凈度要求確定，還應充分考慮這些材料的應用，是否會釋放對電子產品有影響的物質，比如集成電路芯片生產中，如果凈化空氣中含有Na、B等物質時，將會使產品質量降低或成品率降低，嚴重時不能制造出所需要的成品，為此本條規(guī)定“不得采用釋放對電子產品有影響物質的材料”。

7．7．4 由于潔凈室(區(qū))內排風系統有多種類型，各個排風系統含有各類化學物質，因此選用排風系統的風管、閥門、附件的制作材料和涂料時，應認真分析、對比所選材質與所在排風系統內物質的物化性質及其所處的環(huán)境參數，以不得發(fā)生化學反應和引起安全事故為前提選用合適的材質。

7．7．7 制定本條的主要依據是：
1 根據現行國家標準《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019—2003中第5．8．10條和第7．9．3條第4款的規(guī)定。
2 美國消防標準NFPA 318《潔凈室消防標準》中第3 3．5條規(guī)定：“排風管道應采用不燃材料制造”。
鑒于上述規(guī)定和電子工業(yè)潔凈廠房的特點，作了本條規(guī)定，且第2款、第3款為強制性條文。