Технология чистых помещений. Основы проектирования, испытаний и эксплуатации - Уайт В.
ISBN 5-9900044-1-9
Скачать (прямая ссылка):
Чистые помещения требуют больших объемов кондиционированного и очищенного до очень высокой степени воздуха. Для повышения экономичности чистого помещения обязательно следует предусмотреть рециркуляцию части воздуха через узел кондиционирования воздуха обратно в помещение, но при этом необходимо обеспечить и подачу свежего наружного воздуха для того, чтобы создать здоровые условия труда персонала и поддержать избыточное давление воздуха, предотвращающее проникновение загрязнений снаружи. Как правило, доля наружного воздуха составляет от 2 до 10% от общего объема подаваемого в чистое помещение воздуха; большие и хорошо герметизированные помещения требуют большей доли наружного воздуха, чем помещения меньшей площади с худшей герметизацией. Если в чистом помещении предусмотрена вытяжная вентиляция (для удаления загрязнений вблизи оборудования или процессов), то долю свежего воздуха следует увеличить таким образом, чтобы сохранить требуемый баланс.
При проектировании системы вентиляции для помещений типа офисных необходимо проводить расчет количества воздуха, требуемого для охлаждения помещения и поддержания в нем комфортной температуры; эта величина зависит от количества выделяемого в комнате тепла. В чистых помещениях, несмотря на то, что работающим оборудованием выделяется большое количество тепла, расчетное количество воздуха, необходимое для охлаждения помещения, редко совпадает или превышает количество воздуха, требуемого для достижения заданного класса чистоты помещения.
Обычно именно кратность воздухообмена является параметром, по величине которого судят о степени разбавления воздуха и уровне чистоты помещения. Однако в турбулентно вентилируемом помещении чистота воздуха на самом деле зависит от объема воздуха, подаваемого в помещение в единицу времени. Чистота воздуха также связана с генерацией аэрозольных загрязнений, выделяемых технологическим оборудованием и работающим в чистом помещении персоналом. Если расход подаваемого воздуха остаётся постоянным, то загрязненность воздуха в помещении возрастёт, если: (а) в чистом помещении находится больше людей; (б) возросла активность персонала; (в) исполь-
62
Технология чистых помещений
зуется одежда для чистых помещений, недостаточно эффективно предотвращающая распространение загрязнений и (г) увеличилось количество загрязнений, источником которых является технологическое оборудование и/или выполняемые технологические операции.
Уровень чистоты воздуха в турбулентно вентилируемом чистом помещении приблизительно можно определить с помощью следующего уравнения:
Концентрация аэрозольных число частиц (или бактерий), генерируемых в минуту загрязнений (частиц/м3) объем подаваемого воздуха * (м3/мин)
* включая воздух, поступающий из ламинарных шкафов, боксов и др. подобных устройств
Это уравнение нельзя использовать для расчета систем с однонаправленным воздушным потоком, поскольку оно предполагает хорошее перемешивание воздуха внутри помещения. Уравнение также подразумевает, что подаваемый воздух свободен от загрязнений. Это справедливо для частиц сравнительно больших размеров, являющихся носителями микроорганизмов, и для большинства остальных частиц. Исключение составляют лишь частицы очень малых размеров, которые могут проникать через воздушные фильтры.
Проведенные мной исследования показали, что среднестатистический человек, переходящий в чистом помещении с места на место и одетый в спецодежду, неэффективно предотвращающую распространение загрязнений, например, в спецовку или лабораторный халат, может генерировать в минуту около 2x106 частиц размером >0,5 мкм, около 300 ООО частиц размером >5,0 мкм и около 160 частиц - носителей микроорганизмов. Если человек одет в правильно сконструированную одежду (комбинезон, обувь до колен, шлем и пр.), выполненную из материалов, эффективно задерживающих загрязнения, то средняя генерация частиц в минуту составляет приблизительно IO6 частиц размером >0.5 мкм, 150 000 частиц размером >5,0 мкм и 16 частиц - носителей микроорганизмов. Как отмечается далее в главе 19, эти значения для различных людей и в разное время могут меняться. Информация о генерации частиц оборудованием, работающим в чистом помещении, крайне скудна, но можно считать, что эта величина достигает нескольких миллионов частиц размером >0,5 мкм в минуту.
Используя приведенное выше уравнение и учитывая скорость генерации аэрозольных загрязнений, можно оценить предполагаемую степень чистоты воздуха в турбулентно вентилируемом чистом помещении. К сожалению, из-за отсутствия надёжных данных о генерации частиц различного рода оборудованием и технологическими процессами, корректную оценку получить трудно.
Проектирование турбулентно вентилируемых чистых помещений
63
Однако оценка таким способом количества бактерий, содержащихся в воздухе, будет более точной, так как обычно единственным источником поступления в воздух микроорганизмов является персонал.
5.1.2 Высокоэффективные воздушные фильтры
В чистых помещениях для очистки подаваемого воздуха используют гораздо более эффективные воздушные фильтры, чем в офисных и других помещениях. Эффективность используемых в чистых помещениях фильтров для удаления из воздушной среды частиц размером более 0,3 мкм обычно превышает 99,97%. Эти фильтры известны как HEPA (High Efficiency Particle Air) фильтры. В производстве изделий микроэлектроники и в родственных отраслях промышленности применяются и еще более эффективные ULPA (Ultra Low Penetration Air) фильтры, т.е. фильтры с ультранизкой проницаемостью. В большинстве чистых помещений используются HEPA или ULPA-фильтры, однако в чистых помещениях низких классов чистоты их использовать нецелесообразно. В чистых помещениях класса ISO 8 (класс 100 ООО), часто используются фильтры карманного типа с эффективностью удаления частиц размером >0,5 мкм порядка 90%.
