洁净技术基础培训教材

洁净技术基础培训教材

张利群

二OO八年四月

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目 录

一. 空气调节和空气净化的基础知识 （一）空气调节的基本概念 1. 空气调节及其分类 2. 湿空气的焓湿图及其应用 ⑴ 湿空气的焓湿图

⑵ 焓湿图中的名词定义

⑶ 焓湿图的应用 ⑷ 焓湿图应用的举例 3. 空调送回风的气流组织 （二）空气净化的基础知识

1. 空气净化技术的重要性 2. 洁净室的应用及其分类 （1）. 洁净室及其及其应用 （2）. 洁净室的四大要素 （3）. 洁净室的洁净度等级 （4）. 洁净室的分类 3. 洁净室与一般空调的差别 4. 工业洁净室与生物洁净室的差别 二．洁净室的建造特点

（一） 建造的洁净室必须保证生产工艺所要求的各项参数（二） 建造的洁净室要具有一定的灵活性 （三） 建造洁净室需要较大的投资 （四） 洁净室运行耗电量大运行费用高

三．洁净室的竣工验收调试，性能测试和洁净室的综合评价 （一）调试前的准备工作 （二）单机试车 （三）联动调试

（四）洁净室的性能测试和综合评价 四．洁净室的性能测试 （一）洁净室性能测试的目的 （二）洁净室性能测试的内容

（三）洁净室性能测试的主要仪器和仪表 （四）洁净室性能测试的方法 五．洁净室维护管理的一问题

（一） 过滤器的基本知识及其维护管理 （二） 洁净室的发尘源和洁净室的清埽 （三） 洁净室的空气品质 （四） 洁净工作服及其清洗 （五） 洁净区厕所的设置 （六） 值班风机的设置

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（七） 吹淋室的设置及吹淋效果 （八） 洁净室的正压维持 （九） 洁净室的消毒和灭菌 （十） 洁净室的颜色处理

（十一）洁净室的静电和静电的消除 （十二）洁净室的防火和防爆 （十三）洁净室的能耗和节能

（十四）洁净室的竣工验收调试和在线测试 （十五）净化空调系统的加湿问题

（十六）净化空调系统的管道保温和防结露问题 （十七）净化空调系统的加热问题

洁净室工程师培训教材

一. 空气调节和空气净化的基础知识

（一）空气调节的基本概念

1、空气调节及其分类

空气调节就是使房间或封闭空间的温度，相对湿度，洁净度，和气流速度等参 数

均达到给定要求的技术。也就是说，在人们的生活和工作以及生产和科研的某一个特定的空间内其环境空气的温度，湿度，洁净度，和气流速度等构成了该空间的空气环境。采取必要的技术手段来创造和保持该空间内要求的空气环境就是空气调节的任务。在空气调节系统中，空气处理设备即空调器是实现空气热，湿交换和空气过滤净化的核心部分。一个房间或一个空间，在一般情况下除了有来自该房间内部的围护结构，人员，照明灯具及设备产生的热，湿，粒子，微生物或其他有害物的干扰外，同时还有来自房间外部的大气，太阳辐射等的干扰。为了消除上述来自室内外的干扰，就必须采取必要的技术手段，用在空气处理设备中经热，湿和过滤处理过的空气来转移，置换，稀释和冲淡来自方方面面对房间空气的干扰，来保证房间内一定要求的空气环境。空气调节的原例图见图一和图二。

图一 空气调节原理图

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图二 净化空调原理图

空气调节按使用对象的不同又可划分为舒适性空气调节和工艺性空气调节。

舒适性空气调节就是为了满足人们的舒适要求而设置的空气调节。

工艺性空气调节就是为了满足生产工艺对环境空气参数的要求而设置的空气调节。环境空

气的温湿度等参数均由生产工艺来决定。不同的生产工艺对环境空气参数的要求也不相同。 2、湿空气焓湿图及其应用 ① 湿空气的焓湿

湿空气就是我们生活和工作的环境空气，就是生产和科学研究的环境空气。其主要成份是干空气和水蒸汽。所谓干空气就是不含水蒸汽的空气，其中有78%的氮气，21%的氧气和不足1%的氩气，氖气等惰性气体和少量的二氧化碳。在湿空气中虽然水蒸汽的含量非常少，但是它的作用却非常大。从某种意义上说调节湿空气中水蒸汽的含量就是空气调节的重要任务之一。

湿空气的焓湿图是用来表示湿空气的温度、相对湿度、含湿量和焓值等空气状态参数及其相互关系的线算图。是在一定的大气压力的条件下，以焓值为纵坐标含湿量为横坐标，其夹角为1350的线算图。图中有等温度线、等相对湿度线、等含湿量线和等焓值线。利用焓湿图可以表示空气调节处理过程中所发生的混合、加热、冷却、加湿、去湿等所有空气处理过程，并且利用焓湿图可以计算出空气处理过程中所需要的冷量、加热量、加湿量等各种用量。焓湿图见图三。

图三 湿空气的焓湿图

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② 焓湿图中的名词定义：

a. 干球温度：就是用干球温度计测出的空气温度。

b. 湿球温度：就是用湿球温度计测出的空气温度。也就是说将温度计的水银球用浸水的纱 布包裹起来，所测得的稳定的空气温度。从理论来说，湿球温度就是室内放置一盆水，水吸收空气中的热量后部分水蒸发成水蒸汽释放到空气中，增加空气的潜热，而空气失去了热量，温度降低失去了空气的显热。当这一热湿交换达到平衡以后，空气所得的潜热（水蒸汽）和所失的显热（温度降低）达到平衡后，其空气的总热量（焓值）不变时，此时的水面空气的温度就是空气的湿球温度<即增加的潜热等于失去的显热时>。湿球温度也就是相对湿度100%时的饱和温度。 c. 相对湿度：空气中实际的水蒸汽的分压力与同温度下饱和状态空气的水蒸汽的分压力之比。饱和水蒸汽的分压力为100%。

d. 饱和水蒸汽的分压力：空气中的水蒸汽不断增加达到饱和时，空气中的水蒸汽就会凝结成水由空气中分离出来，此时的温度为饱和温度，其相对湿度达到100%。

e. 露点温度：是在一定大气压力的条件下，某含湿量下的未饱和空气因温度不断地降低，相对湿度不断增加，达到饱和状态空气中的水蒸汽凝结成水珠，从空气中分离出来时的温度叫露点温度。也就是空气中的水蒸汽分压力随空气温度降低不断升高，达到饱和状态（100%）时的温度叫露点温度。

f.含湿量：即环境空气中1公斤干空气所含有水蒸汽的质量（g）。 g. 热湿比ε线：空调房间内的全热负荷与全湿负荷之比。

在电子工业产热量大、产湿量小的洁净厂房一般的热湿比8000~10000大卡/kg趋近正无穷大。 对于医院的洁净手术部的洁净手术室的热湿比大约在1800~2400大卡/kg。因为人多，人的产湿量大，但热负荷较小。 ② 焓湿图的应用

在焓湿图上可以划出空气调节系统中各种空气处理的过程线，并且可以在线算图上查出各种空气处理过程的空气参数和各种所需用量。

a. 等湿加热：空气含湿量不变条件下的加热。环境空气的干球温度升高，相对湿度降低。如：空气处理中用热水和蒸汽为热源的热交换器加热、电加热器的加热。ε为正的无穷大过程图线。见图四。

b. 等湿降温：空气含湿量不变条件下的降温。环境空气的干球温度降低，相对湿度增加但并未到露点，没有水凝结出来。如：空气处理中的干表冷。即送入表冷器中的冷冻水的初温高于空气露点。此时ε为负无穷大的过程线。见图五。

图四 等湿加热过程 图五 等湿降温过程

c. 等焓加湿：空气的焓值不变条件下的加湿。即空气和水直接并充分地进行热交换的过程。水吸收空气中的热量后部分水被蒸发成水蒸汽进入空气，空气失去热量温度下降。最终达到空气失去的热量等于空气中增加的水蒸汽的含热量。其空气的总热量（焓值）不变。过程线是135o线，

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ε= 0，过程线见图六。空气处理过程中淋水室（淋循环水）湿膜加湿、高压喷雾加湿、超声波加d. 生温去湿：空气的温度不断升高含湿量不断降低的过程。固体化学去湿的过程就是生温去湿

湿等加湿的过程线。

的过程。即：固体吸湿剂吸收空气中的水分发生化学反应放热使空气温度升高，绝对含湿量降低，相对湿度也降低。过程线近似等焓线。常见的分子筛、氯化锂、硅胶等固体吸湿就是生温去湿过程。过程线见图七。

图六 等焓加湿过程 图七 升温去湿过程

e. 等温加湿：空气干球温度不变条件下的加湿。向空气中喷入水蒸汽的过程就是等温加湿过程。空气的温度维持不变，直接将水蒸汽喷入空气变成空气中的水蒸汽。空气处理中常用的喷蒸汽、喷干蒸汽电极式、电热式的加湿器。过程线见图八。

f. 降温去湿（降温干燥）：空气的温度降低同时含湿量也减低的空气处理过程。向空气中喷淋低于空气露点的冷冻水，或将低于空气露点的冷冻水（冷媒）通入表面冷却器，与空气接触后，使空气温度降低而且还使空气中的水蒸汽遇冷凝结成水滴从空气中分离出来，使空气的温度降低,绝对含湿量减少。这是空气处理中最常用的降温去湿的方法，也是冷冻去湿的方法。过程线见图九。向空气中喷淋液体吸湿剂的处理过程也是降温去湿减焓过程，但工程中很少应用。

图八 等温加湿过程 图九 降温去湿过程

g. 升温加湿：向空气中喷热水的处理过程，是升温加湿的过程。在工程中很少应用。过程线见图十。

h.空气的混合过程：两种不同状态的空气混合时，其空气的混合状态点在两种空气状态点的连线上。线段长度之比则为两空气质量之比。其过程线见图十一。

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图十 升温加湿过程 图十一 混合过程

焓湿图上几种典型的空气处理过程见图十二。

湿空气状态的各种参数，如：干球温度，湿球温度，露点温度，相对湿度，含湿量和焓值等之间都是相互关连的，只要知道其中的两，三个参数在焓湿图上就可以确定湿空气的状态点。见图十三。

图十二 典型的空气处理过程 图十三 空气状态点参数的确定 ④焓湿图的应用举例

一个洁净室的室内参数为N，送风参数为S，热湿比为ε，送风温差为?t。全新风系统。夏季室外计算参数为Ws，冬季室外计算参数为Wd。现需将室外空气处理到送风参数点S后，用风管送到洁净室内就能满足洁净室的温、湿度要求。可以采取下面多种方法，对空气进行热，湿处理都能达到同一个目的。见图十四。

图十四 焓湿图上的空气处理过程

如：夏季空调空气处理过程可以有如下途径来实现：

a. WS→L→S 用表冷器或淋水室将室外空气降温去湿减焓处理后再等湿再热。 b. WS→a→S 用固体化学去湿将室外空气生温去湿再干冷降温。 c. WS→S 用喷淋液体吸湿剂做降温、去湿、减焓处理。

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又如：冬季空调空气处理过程可以有如下途径来实现：

a. Wd→b→L→S 先用加热器对室外空气预热再等温加湿（喷蒸汽）然后用加热器再热。 b. Wd→c→L→S 先用加热器对室外空气预热再等焓加湿（湿膜等）然后用加热器再热。 c. Wd→d→S 先用加热器对室外空气加热再等温加湿（喷蒸汽）。 d. Wd→L→S 先用喷热水对室外空气升温加湿然后再热。

e. Wd→e→L1 S 用加热器加热+部分空气进行等焓加湿（用湿膜等方法） e

+再与未加湿部分空气混合

3、空气调节的气流组织

空气调节气流组织设计的任务就是要合理地组织室内空气的气流流动，使工作区的温度，湿度，

气流速度和洁净度能很好地满足生产和科学研究以及人们舒适感的要求。气流组织不合理不仅直接影响空调房间的空调参数和空调效果，而且还要空调系统的能耗。

空调系统送风口射出空气射流是影响室内气流组织的主要因素，而空调回风口，从流体力学角

度是空气的汇流，起回风速度衰减很快，与其距离的平方成反比。因此回风口的位置对室内气流组织的影响比较小。

空气调节系统的气流组织形式主要有：上送下回，上送下侧回，上送上回，侧上送侧下回等形

式。见图十五。

图十五 空气调节的气流组织

（二） 空气净化的基础知识 1、空气净化技术的重要性：

空气净化和洁净室技术是二十世纪五十年代逐渐形成和发展起来的一门综合性和系统性的新兴技术。它是研究产品工艺和科学实验与其环境的关系，防止产品的生产以及科研的成果受其环境因素的干扰和影响，保护被加工的产品和科研的成果不受有害的污染物质（气体，液体，固体等粒子以及有生命和无生命的粒子）污染的专门技术。对于生物洁净技术而言,不仅仅是保护被加工的产品和科研成果，还要保护操作人员的安全和周围环境的安全。

随着科学技术，现代工业特别是电子工业（微电子，光电子等），制药工业，食品工业，机械工业，化

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工工业，光学、遥感技术、纳米技术、激光技术、国防工业，航天事业，医疗事业以及生物工程技术等行业的飞速发展，空气净化和洁净室特殊环境的控制技术在国民经济各行各业的生产和科研中的重要作用和重要地位正日益突出，各行各业的生产和科研对其洁净室及其受控环境的要求也日趋严格，对其环境的依赖性也日逐增强。特种洁净的受控环境已成为现代科学技术和现代工业的发展不可忽视，不可缺少的重要条件。

本章就是对空气净化和洁净室技术的发展和应用以及洁净室的设计进行阐述。

2、洁净室的应用及其分类 （1）洁净室及其应用

什么是洁净室。根据“洁净厂房设计规范”GB 50073-2002中名词解释，洁净室就是“室内空气中的悬浮粒子（灰尘、微生物??）浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生和滞留粒子。同时，还要根据不同生产工艺的要求对室内的温度、湿度、压力、静电、振动、噪声等各种参数也要进行控制的房间。”

洁净室已广泛地应用在电子（微电子、光电子等）、航天、机械、化工、农业、制药、医疗、食品、实验动物饲养、生物安全和生物工程等各行各业。并且，随着科学技术和国民经济的迅猛发展，洁净室和洁净技术的应用将越来越广泛、越深入、越重要。

.（2）洁净室四大技术要素

从洁净室的建立和维护而言，洁净室有四大技术要素：

A、洁净室的净化空调系统至少应有粗效、中效和高效过滤器三级过滤措施。尤其是在终端应有高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA）。

B、洁净室送风应有足够的净化送风量。其送风量不仅能消除室内的余热和余湿，保证室内的温度和相对湿度，同时还能消除或稀释室内的粒子污染，保证室内的洁净度要求。

C、洁净室必须建立和维持必要的相对压差（正压或负压）。

D、洁净室应有合理的气流流型，以保证其室内的洁净度和温、湿度等参数。

（3）洁净室的洁净度等级

A、洁净室洁净度等级的划分

在我国“洁净厂房设计规范”GB 50073-2002中对洁净室洁净度等级已做出了规定（见下表），这一规定是采用了国际标准ISO 14644中的洁净度等级。目前，我国、欧盟、日本、俄罗斯等国的洁净度等级均采用或参照上述国际标准来制订本国或本地区的洁净室洁净度的等级标准。美国也将本国的FS 209E中洁净度等级标准修改为ISO 14644标准。

洁净室及洁净区空气中悬浮粒子的洁净度等级（ISO 14644）

空气洁净度等级（N） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.1μm 10 100 1000 10,000 100,000 1,000,000 / / / 0.2μm ≥表中粒径的最大浓度限值（个/m3） 0.3μm / 10 102 1020 10,200 102,000 / / / 0.5μm / 4 35 352 3,520 35,200 352,000 3,520,000 35,200,000 1μm / / 8 83 832 8320 83,200 832,000 8,320,000 5μm / / / / 29 293 2,930 29,300 293,000 2 24 237 2370 23700 237000 / / / 注：① 每点至少采样3次。

② 本标准不适用表征悬浮粒子的物理、化学、放射及生命性。

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③ 根据工艺要求可确定1~2个粒径。

④ 根据要求粒径D的粒子最大允许浓度由下式确定（粒径0.1μm~5μm）

CN?10N?(0.1/D)2.

式中: N —为洁净度等级可在1~9级中间以0.1为最小单位递增量插入。

CN —大于或等于要求粒径的粒子最大允许浓度（PC/m3），以四舍五入至近似的整数，有效位数不超过

三位数。

D —要求的粒径（μm）。 0.1—常数（μm）。

B、各国洁净度等级标准和国际标准的比较

各国洁净度等级标准与国际标准ISO 14644的比较

国际 国家 标准 ISO 14644 / 洁 净 度 等 级 (N) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 年限 中国 标准 GB 50073 / 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2002 美国 标准 FS 209E / / / M1.5 M2.5 M3.5 M4.5 M5.5 M6.5 / 1992 俄国 标准 ГОСТ P 50766 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 1995 日本 标准 TIS 9920 / 1 2 3 4 5 6 7 8 / 1989 德国 标准 VDI 2083 / / 1 2 3 4 5 6 7 / 1990 英国 标准 BS 5295 / / C D E或F G或H I J K L 1989 法国 标准 AFN 4410 / / / / 4000 / 400,000 4,000,000 / / 韩国 标准 IS / M1 M10 M100 M1000 M10,000 M100,000 M1,000,000 M10,000,000 / 1991 澳大 利亚 AS 1386 / / / 0.035 0.35 3.5 35 350 3500 / 1989 （4）洁净室的分类

洁净室的分类一般按气流流型来分，还可按使用用途和主要控制对象来分。 A、洁净室按气流流型分类

洁净室按气流流型来分类可分为单向流洁净室、非单向流洁净室、混合流洁净室和矢流洁净室。 a、单向流洁净室

单向流洁净室的净化原理是活塞挤压原理，是洁净气流将室内产生的粒子由一端向另一端以活塞型式挤压出去，用洁净气流充满洁净室。单向流洁净室又可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。

① 垂直单向流洁净室是在其吊顶上满布（≥80%）高效空气过滤器，经其过滤的洁净气流从吊顶用活塞型式以一定的速度，把室内的污染粒子向地面挤压，被挤压的污染空气通过地板格栅排出洁净室，这样不断地进行循环运行来实现洁净室的高洁净度。垂直单向流洁净室可创造最高的洁净度（1级~5级）但是，它的初投资最高、运行费最高。

② 水平单向流洁净室是在其一面墙上满布（≥80%）高效空气过滤器，被其过滤的洁净空气以一定的速度用活塞型式将污染粒子挤压到对面的回风墙，由回风墙排出洁净室，这样不断循环来实现高的洁净度等级。水平单向流可创造5级的洁净度等级。其初投资与运行费用也低于垂直单向流洁净室。水平单向流洁净室与垂直单向流洁净室比较，其最大的区别是垂直单向流气流是由吊顶天花流向地面，所有工作面全部被洁净的气流覆盖。而水平单向流洁净室的气流是由送风墙流向回风墙，因此，气流在第一工作面洁净度最高，后面的工作面的洁净度会越来越差。

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(a)垂直单向流 (b)水平单向流

图一 单向流气流流型

b、非单向流洁净室

非单向流洁净室的净化原理是稀释原理。是用一定量的洁净空气来充淡稀释室内产生的污染粒子。洁净空气量越多稀释后的洁净度就越高。因此洁净的送风量（换气次数）不同，室内空气的洁净度等级也不相同。在“规范”中规定：6级洁净室的换气次数为50~60次/时；7级洁净室的换气次数为15~25次/时；8级和9级洁净室的换气次数为10~15次/时。洁净度级别不同其初投资和运行费也不相同。最常用的非单向流洁净室的气流流型主要有顶送下回、顶送下侧回和顶送顶回。

(a)顶送

下回 (b)顶送下侧回 (c)顶送顶回

图二 非单向流气流流型

c、混合流洁净室

混合流洁净室是将垂直单向流和非单向流两种型式的气流组合在一个洁净室中。混合流洁净室可大大压缩垂直单向流的面积，只将其应用在必要的关键工序和关键部位中，用大面积的非单向流来替代垂直单向流。这样不仅大大地节省建造投资而且也大大地节省了运行费用。这种混合流洁净室目前广泛地应用在微电子（超大规模集成电路）的光电子（液晶显示器LCD、等离子PDP、发光二极管LED和薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器TFT-LCD）等大面积高洁净度等级的电子工业洁净厂房中。

图三 混合流气流流型

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d、矢流洁净室

矢流洁净室是用圆弧形高效空气过滤器构成的圆弧形送风装置，经圆弧形高效过滤器送出的气流是放射形的洁净气流，流线不产生交叉，灰尘粒子也是被放射形气流带到回风口，回风口设在对面墙的下侧。矢流洁净室可用较少量的洁净送风来实现较高洁净度级别（5级）的洁净室。这种气流流型在美国和日本较多（在日本称为对角流），而我国在工程中应用较少。

图四 矢流气流流型

B、洁净室按用途和主要控制对象来分类

按使用用途和主要控制对象洁净室又可分为工业洁净室、生物洁净室和生物安全实验室。 a、工业洁净室

工业洁净室的主要控制对象是灰尘粒子。它广泛应用于电子工业、光电子工业、机械化工工业、光学工业、航天事业等。

在电子工业中微电子（集成电路）工业对洁净室的洁净度级别要求最高。而且，随着微电子技术的不断发展，集成度的不断提高，光刻线宽的不断变小对洁净室洁净度等级的要求也越来越高。根据国际半导体工业协会（SIA）对未来集成电路发展趋势，以及对洁净生产环境中尘粒控制的趋势预测可以看到微电子工业对洁净室洁净度的要求。

SIA对集成电路发展和对洁净生产环境控制趋势的预测

年代 项目 集成度 线宽（μm） 控制粒径（μm） 空气中含尘浓度 （个/m3 0.1μm） 洁净度等级（推荐） 1995 64M 0.35 0.035 114 2 1998 256M 0.25 0.025 64 1.5 2001 1G 0.18 0.018 35 1.5 2004 4G 0.13 0.013 20 1 2007 16G 0.10 0.01 12 1 2010 64G 0.07 0.007 8 0.5 微电子工业用洁净室洁净度级别的实例

洁净度 等级 2 3 4 5 6 7

气流流型 单向流 单向流 单向流 单向流 混合流 非单向流 非单向流 平均风速 （m/s） 0.3~0.5 0.3~0.5 0.3~0.5 0.2~0.5 0.1~0.3 / / 换气次数 （次/时） / / / / / 70~160 30~70 应用实例 光刻、严格密封的半导体加工区 工作区、半导体加工区 工作区、多层掩膜加工区、高密度磁盘制造区、半导体服务区、公共设施区 公共设施区、多层加工区、半导体服务区 服务区、表面处理区 12

8 非单向流 / 10~20 服务区 电子、光电子产品生产对生产环境的要求

产品工序 空气洁净度等级 温度 相对湿度 相对低级别 （级） （℃） （%） 洁净室的正压 （Pa） 拉单晶 4~5（0.3μm） 23±2 45±5 ≥5 半导切、磨、抛 5~7（0.3μm） 23±2 45±5 ≥5 体材清洗 4~7（0.3μm） 23±2 45±5 ≥5 料 外延 3~5（0.3μm） 23±2 45±5 ≥5 芯氧化、扩散、清洗、刻蚀、2~5 片（0.1~0.3μm） 23±1 45±5 ≥5 制薄膜，离子注入 造（光刻 1~4（0.1~0.3） 22±0.1 23±1 45±5 ≥5 前工检测 3~6（0.1~0.3） 23±2 45±5 ≥5 序） 设备区 6~8（0.1~0.3） 23±5 45±10 ≥5 封装 （后划片，键合 5~7（0.3） 21±1 50±5 ≥5 工序） 封装 6~8（0.3） 23±1 50±5 ≥5 薄膜光刻、 2~3（0.1） 23±1 45±5 ≥5 TFT 刻蚀、剥离 LCD 涂复 1~3（0.1） 23±1 45±5 ≥5 模块 4~5（0.3） 23±2 45±10 ≥5 组装 6~7（0.3） 23±2 45±5 ≥5 STN-LCD 6~7（0.3） （局部5级） 23±2 45±5 ≥5 HDD 制造区 3~4（0.1） 23±1 45±5 ≥5 其他区 6~7（0.3） 23±1 45±10 ≥5 PDP 核心区 5（0.3） 23±1 45±5 ≥5 支持区 6~7（0.3） 23±2 45~60 ≥5 锂电 干工艺区 6~7（0.5） 23±2 2 ≥5 池 其他区 7~8（0.5） 23±2 15 ≥5 彩色 显象涂屏电子枪装配荧光粉 7（0.5） 23±2 45±5 ≥5 管 锥子墨涂复荫罩 8（0.5） 23±2 45±5 ≥5 电子 仪器 微型计算机装配 8（0.5） 20~23±2 / ≥5 印制 线路照像、制版，干膜 7~8（0.5） 22±2 40~60 ≥5 板 预制棒 6~7（0.3） 24±2 50±5 ≥5 光导 纤维 拉丝 5~7（0.3） 22±1 50±5 ≥5 光盘制造 6~8（0.3） 23±1 50±10 ≥5 高密度磁带制造 6~8（0.5） （局部5级） 23±1 50±10 ≥5 磁头核心区 5（0.3） 23±2 60±5 ≥5 生产 清洗区 6（0.3） 21±2 < 70 ≥5 注：此表摘自《电子工业洁净厂房设计规范》

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电子工业产品对生产环境的要求实例（我国现已建成投产的工程）

序号 1 工程项目 ×××集成电路前工序生产线 洁净生产环境 控制粒径 尺寸（μm） 0.1 洁净度等级（级） 温度 （℃） 22±0.1 相对湿度 （%） 45±3 备注 单向流 单向流 2 ×××集成电路前工序生产线 0.1 1.5 22±0.1 43±3 1.5 （微环境） 单向流 单向流 混合流 单向流 混合流 3 4 5 6 7 ×××TFT-LCD生产线 ×××磁头生产线 ×××光导纤维生产线 ×××高密度磁带生产线 ×××彩色显示器生产线 0.3 0.3 0.3 0.5 0.5 4 5 7 （局部5） 5 7 （局部5） 22±1 22±2 24±2 23±1 22±1 55±5 60±5 / 50±5 55±5 b、生物洁净室

生物洁凈室主要的控制对象是微生物、病菌等活的有生命的粒子，是不断地生长、繁殖的粒子。它所产生的污染不仅仅是微生物本身，而且，还有它们新陈代谢产生的二次污染。生物洁净室主要应用在医疗、制药、食品、生物工程、实验动物饲养以及生物安全等行业之中。

随着党中央“以人为本”方针的深入贯彻，党和国家更加重视广大人民的衣、食、住、行和身体健康。同时，随着全国人民生活水平的不断提高，人们也更加重视饮食的质量和卫生的状况，更加关心身体的健康和医疗、医药的质量和水平。为了确保医疗、医药、食品的质量卫生，为其服务的生物洁净室，生物洁净技术就是必须的环境条件。

下面举例说明生物洁净室在医药、实验动物饲养、食品，医疗等行业中的应用。 (a) 医药行业

“药品生产质量管理规范”（GMP）中规定：药品生产的洁净厂房内的生产环境参数如：温度和相对湿度以及压差等均是由生产工艺决定的，一般温度为18℃~24℃，相对湿度为45%~65%。在“药品生产质量管理规范”（GMP）的实施指南中规定的比较具体。即药品生产洁净厂房中的温度和相对湿度是以穿洁净工作服的操作人员不产生不舒服、不舒适为基准的。一般情况下：

药品生产的洁净度 （级） ISO 5级（100级） ISO 7级（10000级） ISO 8级（100,000级） > ISO 8级 温度 （℃） 20 ~ 24 20 ~ 24 18 ~ 28 18 ~ 28 相对湿度 （%） 45 ~ 65 45 ~ 65 50 ~ 65 50 ~ 65 洁净室（区）空气洁净度等级

洁净度等级 （级） 100 10000 100000 300000 尘粒最大允许浓度数/m3 ≥0.5μm 3500 350000 3500000 10500000 ≥5.0μm 0 2000 20000 60000 微生物最大允许数 浮游菌/ m3 5 100 500 / 沉降菌/皿 1 3 10 15 注：此表摘自《药品生产质量管理规范》。

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洁净室（区）空气洁净度等级

洁净度等级 （级） 100 10000 100000 300000 尘粒最大允许浓度数/m3 ≥0.5μm 3500 350000 3500000 10500000 ≥5.0μm 0 2000 20000 60000 微生物最大允许数 浮游菌/ m3 5 50 150 200 沉降菌/皿 0.5 1.5 3 5 注：此表摘自《兽药生产质量管理规范》。

代表欧洲多数国家的比利时JANSSEN制药国际公司指南（911001）中规定了药品生产洁净厂房中的温度和相对湿度：

车间名称 温度（T℃） 相对湿度（?%） 固体制剂车间 20 ~ 25 35 ~ 65 非固体制剂车间 20 ~ 25 / 包装车间 20 ~ 25 35 ~ 55 车间内仓库 20 ~ 25 35 ~ 55 车间外仓库 16 ~ 30 / 辅助用房，办公 20 ~ 25 / （b）实验动物饲养

实验动物繁殖，生产设施以及动物实验设施（设备）的环境要求如下：

实验动物繁殖，生产设施环境指标（静态）

指 标 参 数 小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠 犬、猴、猫、兔、小型猪 鸡 普通环境 屏障环境 隔离环境 普通环境 屏障环境 隔离环境 隔离环境 温度（℃） 18~29 20~26 20~26 16~28 20~26 20~26 16~28 日温差（℃） / 4 4 / 4 4 4 相对湿度（％） 40~70 40~70 40~70 40~70 40~70 40~70 40~70 气流速度（m/s） 0.1~0.2 0.1~0.2 0.1~0.2 0.1~0.2 0.1~0.2 0.1~0.2 0.1~0.2 压力梯度（Pa） / 20~50 100~150 / 20~50 100~150 20~50 洁净度（级） / 10000 100 / 10000 100 10000 落下菌（个/皿） 30 3 无检出 30 3 无检出 3 氨浓度（mg/m3） 14 14 14 14 14 14 14 噪声，dB(A) 60 60 60 60 60 60 60 照工作照度 150~300 150~300 150~300 150~300 150~300 150~300 150~300 度 动物照度 15~20 15~20 15~20 100~200 100~200 100~200 5~10 昼夜明暗 12/12 12/12 12/12 12/12 12/12 12/12 12/12 交替时间（h） 10/14 10/14 10/14 10/14 10/14 10/14 10/14 换气次数（次/h） 8~10 10~20 20~50 8~10 10~20 20~50 10~20 15

注：● 氨浓度为动态浓度。

● 全新风保证有足够的新鲜空气量。如事先除去污染粒子和有毒有害气体，在同一单元内再循环

空气不超过50%；并保应有的温、湿度。

● 单廊时必须保证饲育室和实验室的压力最高。

动物实验设施（设备）环境指标（静态）

指 标 参 数 小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠 普通环境 温度（℃） 日温差（℃） 相对湿度（％） 气流速度（m/s） 压力梯度（Pa） 洁净度（级） 落下菌（个/皿） 氨浓度（mg/m3） 噪声，dB(A) 照度 工作照度 动物照度 19~26 4 40~70 0.1~0.2 / / 30 14 60 150~300 15~20 12/12 10/14 8~10 屏障环境 20~25 3 40~70 0.1~0.2 20~50 10000 3 14 60 150~300 15~20 12/12 10/14 10~20 隔离环境 20~25 3 40~70 0.1~0.2 100~150 100 无检出 14 60 150~300 15~20 12/12 10/14 20~50 犬、猴、猫、兔、小型猪 普通环境 16~26 4 40~70 0.1~0.2 / / 30 14 60 150~300 100~200 12/12 10/14 8~10 注：● 氨浓度为动态浓度。

● 全新风保证有足够的新鲜空气量。如事先除去污染粒子和有毒有害气体，在同一单元内再循环

空气不超过50%；并保应有的温、湿度。

● 单廊时必须保证饲育室和实验室的压力最高。

● 此处动物实验设备系指动物饲养和实验时，保障动物所处的局部环境应达到本环境指标的设备。

前面有关实验动物的饲养、繁殖、生产的环境指标均摘自我国国家标准“实验动物环境及设施”GB 19429-2001。

屏障环境 18~22 3 40~70 0.1~0.2 20~50 10000 3 14 60 150~300 100~200 12/12 10/14 10~20 隔离环境 18~22 3 40~70 0.1~0.2 100~150 100 无检出 14 60 150~300 100~200 12/12 10/14 20~50 鸡 隔离环境 16~26 3 40~70 0.1~0.2 100~150 100 无检出 14 60 150~300 5~10 12/12 10/14 20~50 昼夜明暗 交替时间（h） 换气次数（次/h）

（c）食品行业

食品卫生和食品生产的无菌洁净环境现已提到议事日程，其生产操作环境要求如下：

食品工厂的空气洁净环境

操作区域 洁净操作区 准洁净操作区 非洁净操作区 空气洁净度等级（级） 6~7 8 8.3 沉降菌数 < 30个 < 50个 < 100个 沉降真菌数 < 10个 / / 操作内容 放冷、调装、包装等 加工、加热处理 下处理、原料保管污物处理等 (d) 医院洁净手术部

医院洁净手术部包括洁净区和非洁净区，在洁净区内又分有洁净手术室和洁净辅助用房。其环境要

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求如下：下表摘自（医院洁净手术部建筑技术规范）GB50333-2002。

洁净手术室的等级标准（空态或静态）

沉降法（浮游法）细菌最大平均浓度 手等术室 级 名 称 特别洁Ⅰ净 手术室 标准洁Ⅱ净 手术室 一般洁Ⅲ净 手术室 准洁净 Ⅳ手术室 手术区 周边区 表面最大 染菌密度 （个/cm2） 0.2个/30min ·φ90皿（5个/m3） 0.75个/30min ·φ90皿（25个/m3） 2个/30min ·φ90皿（75个/m3） 0.4个/30min ·φ90皿（10个/m3） 1.5个/30min ·φ90皿（50个/m3） 4个/30min ·φ90皿（150个/m3） 5 100级 1000级 手术区 周边区 空气洁净度级别 5 1000级 1,0000级 100,000级 300,000级 5 10,000级 300,000级 5个/30min·φ90皿（175个/m3） 5 注：1、浮游法的细菌最大平均浓度采用括号数值。细菌浓度是直接所测的结果，不是沉降法和浮游法互相换算的结果。 2、Ⅰ级眼科专用手术室周边按10000级要求。

洁净辅助用房的等级标准（空态或静态）

等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 沉降法（浮游法）细菌最大平均浓度 局部：0.2个/30min·φ90皿（5个/m3） 其他区域：0.4个/30min·φ90皿（10个/m3） 1.5个/30min·φ90皿（50个/m3） 4个/30min·φ90皿（150个/m3） 表面最大染菌密度 5个/cm2 5个/cm2 5个/cm2 空气洁净度级别 局部100级 其他区域1000级 10,000级 100,000级 Ⅳ 5个/30min·φ90皿（175个/m3） 5个/cm2 300,000级 注：浮游法的细菌最大平均浓度采用括号内数值。细菌浓度是直接所测的结果，不是沉降法和浮游法互相换算的结果。

从净化角度来讲， 1、设备应该避免皮带传动， 2、不安装和磁粉有关的设备，

3、设备基座和地面之间最好不好有小的间隙，要和地面一体，要么缝隙宽一些，能够做卫生。 4、空调风量走上限，

5、最重要的是选好厂家，让有净化意识的厂家制作。

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总体来说应从以下方面着手考虑:

1、主体设备---要求设备供应商考虑洁净等级，供应的设备需要满足洁净要求（如：加防尘罩、设备材质尤其是与基材接触部分、涂布头、干燥段等等）；

2、物流设计---人、货分开，需要的地方加风淋；

3、洁净设计---目前基本是洁净罩处理，局部千级的地方可以加洁净层流罩（室内抽、排风） ；地面处理；

4、安装过程---目前还是土建基础--设备安装--管道安装--洁净罩安装--地面处理，过程中需要注意风管安装前必须内部清洁、设备安装后包装防污染、地面处理前保护设备及环境，没有什么更好的办法。

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洁净手术部用房主要技术指标

名 称 特别洁净手术室 特殊实验室 标准洁净手术室 一般洁净手术室 准洁净手术室 体外循环灌注 专用准备室 无菌敷料、器械、 一次性物品室和精密仪器存放室 护士站 准备室（消毒处理） 预麻醉室 刷手间 洁净走廊 更衣室 恢复室 清洁走廊 + + - - 0～+ 0～+ 0～+ 0 0～+ +5 +5 -8 >0 >0 / 0 0～+5 10～13 10～13 10～13 10～13 10～13 8～10 8～10 8～10 / / / / / / / / / / / / / / / / 21～27 21～27 22～25 21～27 21～27 21～27 22～25 21～27 ≤60 ≤60 30～60 ≤65 ≤65 30～60 30～60 ≤65 60 30 60 / / / / / 3 3 4 3 3 3 4 3 ≤60 ≤60 ≤55 ≤55 ≤52 ≤60 ≤50 ≤55 ≥150 ≥200 ≥150 ≥150 ≥150 ≥200 ≥200 ≥150 + +5 10～13 / / 21～27 ≤60 / 3 ≤60 ≥150 最小静压差（Pa） 程度 + + + + + + + 压差 +8 +8 +5 +5 +5 换气次数 （次/h） / 30～36 18～22 12～15 17～20 断面风速 （m/s） 0.25~0.30 / / / / 自净时间 （min） ≤15 ≤25 ≤30 ≤40 / 温度 （℃） 22～25 22～25 22～25 22～25 21～27 相对湿度 （％） 40～60 40～60 35～60 35～60 ≤60 最小新风量 （m3/h·人） （次/h） 60 60 60 60 / 6 6 4 4 3 噪声 dB(A) ≤52 ≤50 ≤50 ≤50 ≤60 最低照度 （Lx） ≥350 ≥350 ≥350 ≥350 ≥150

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c、生物安全实验室

生物安全实验室是研究对人、动物、环境等有害感染性的微生物、病菌、病毒等的特殊环境条件。因此，生物安全实验室，必须作到绝对安全，不仅要保护实验研究对象，使实验得到真实可靠的实验数据和结果，而更重要的是保护实验操作人员和周围的环境，使实验人员和周围环境都能得到可靠的安全保障。根据世界卫生组织（WHO）的标准，可将感染微生物的危险度等级依它们的危险程度不同划分为4个不同的级别。而且不同危险度等级的生物安全实验室也要有相对应的生物安全水平。

（a）根据我国农业部“兽医实验室生物安全技术管理规范”规定：Ⅲ级生物安全实验室的污染区、半污染区采用负压定向流全新风净化空调系统。不允许安装暖气、分体空调和电风扇。其室内温度为23±2℃，相对湿度为40%~70%，噪声小于60dB(A)，相对大气压清洁区为0 Pa，半污染区为-25±10 Pa，污染区为-50±10 Pa。送风要经过高效过滤器，排风要经过两级高效过滤器过滤。洁净度要高于10000级，采用顶送对面墙下回的气流组织，保证定向流，消除死角，并设有Ⅱ级或Ⅲ级生物安全柜。Ⅳ级生物安全实验室要进行500 Pa正压密封试验，泄露 < 10%。

（b）根据我国国家标准“生物安全实验室建筑技术规范”规定：

生物安全实验室的主要技术指标

级别 一级 二级 洁净度级别 ISO-14644 / 8 ~ 9 换气次数 （次/h） 可自然通风 非实验动物时可回风≤50% 8~10 全新风 10~15 主要是保护环境可回风≤30% 全新风 >10~15 与相邻相通房间的压差（Pa） / -5~-10 温度 （℃） 16~28 18~27 相对湿度 （%） ≤70 30~65 噪声dB(A) ≤60 ≤60 最低 照度 （Lx） 300 300 三级 7 ~ 8 -15~-25 20~26 30~60 ≤60 500 四级 7 ~ 8 -20~-30 20~25 30~60 ≤60 500 三级、四级生物安全实验室辅助用房的主要技术指标

房间名称 主实验室的缓冲间 内走廊 准备间 内更衣， 脱污染衣 外更衣， 脱穿普通工作服 隔离走廊 （外走廊） 药浴室 化学淋浴室

洁净度级别 ISO-14644 7~8 7~8 7~8 8 8~9 8 / 换气次数 （次/h） 全新风 12~15 全新风 12~15 全新风 12~15 全新风 10~15 全新风 8~10 全新风 10~15 全新风 3~4 相邻相通房间最小压差 （Pa） -10~-15 -10~-15 -10~-15 -10 -5 -10 -10 温度 （℃） 18~27 18~27 18~27 20~26 20~26 18~27 23~28 相对湿度（%） 30~65 30~65 30~70 / / 30~65 / 噪声 dB(A) ≤60 ≤60 ≤60 ≤60 ≤60 ≤60 ≤60 最低 照度 (Lx) 200 200 200 200 150 150 20

洗涤室 / 全新风 3~4 -5 20~27 / （c）下表列出感染性微生物的危险等级和与微生物危险等级相对应的生物安全实验室的生物安全水平：

感染性微生物的危险等级

危险度等级 危险程度 1级 不太可能引起人和动物致病的微生物，对个体和群体没有（或有极低的）危险。 病原体能够对人和动物致病，但对实验室工作人员、社区、牲畜或环境2级 不易导致严重的危害，但实验室暴露也会引起严重感染，但是，有有效的预防和治疗措施，且疾病传播的危险度有限。对个体有中度危险，对群体有低度危险。 病体通常能引起人或动物的严重疾病，但一般不会发生感染的个体向其3级 他个体的传播。并且有有效的预防和治疗措施，对个体有高度危险，对群体有中度或低度危险。 病原体通常能引起人和动物的严重疾病。并且很容易发生个体之间的直4级 接或间接的传播，对感染一般没有有效的预防和治疗措施，对个体和群体都有高度的 与微生物危险等级相对应的实验室的生物安全水平

危险度等级 生物安全水平 实验室类型 实验室操作 安全设施 基础实验室 1级 一级生物安全基础教学研究 GMT（微生物学操作技水平 术规范） 不需要，开放实验台 基础实验室 级 二级生物安全初级卫生服务GMT加防护服和生物开放实验台，此外还需要GSC2水平 诊断、研究 危险标志 （生物安全柜）用于防护可能生成的气溶胶 防护实验室 在二级生物安全防护3级 三级生物安全特殊的诊断、研的水平上增加特殊的需要BSC和其他所有实验室工水平 究 防护服，进入制度和定作所需的基本设备 向气流 最高防护实验在三级生物安全防护4级 室 危险病原体的的水平上增加气锁入Ⅲ级BSC或Ⅱ级BSC并穿正压四级生物安全研究 口，出口淋浴，污染物服，双开门高压灭菌器（穿过墙水平 的特殊处理 体）、无菌的空气

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不同生物安全水平对应的防护要求的防护措施

防护要求和防护措施 实验室隔离 ① 房间能密闭消毒 气流向内流动（负压） 通风 建筑通风设备 HEPA过滤排风 入口缓冲间（双门） 气锁 带淋浴设施的气锁 通过间 带淋浴设施的通过间 污水处理 高压 灭菌器 现场 实验室的 双门 生物安全柜 人员安全监控条件如：观察窗、闭路电视、双向通讯设备等 b. 取决于排风位置。

c. 取决于实验室中所用的微生物因子。 d. ×为不需要，√ 为需要。

生物安全水平 一级 × × × × × × × × × × × × × × × × 二级 × × 最好有 最好有 最好有 × × × × × × 最好有 × × 最好有 × 三级 √ √ √ √ √ ② √ × × √ ×√ ③ ×√ ③ √ 最好有 最好有 √ 最好有 四级 √ √ √ √ √ √ √ √ / × √ √ √ √ √ √ 注：a. 在环境与功能上与普通流动环境隔离。 生物安全最重要的工作是对微生物危险度的评价，对微生物危险度的评价最关键的是列出微生物的危险度等级，但这还不够，还要考虑其他一些因素，其中包括：

a, 微生物的致病性和感染数量。 b, 微生物暴露的潜在后果。 c, 自然感染的途径。

d, 实验室操作所造成的其他感染途径（非消化道途径，空气传播，食入）。 e, 微生物在环境中的稳定性。

f, 所操作微生物的浓度和浓缩标本的容量。 g, 适宜的宿主（人或动物）的存在。

h, 从动物研究的实验室感染报告或临床报告中获得的信息。

i, 计划进行的实验室操作（如：超声处理、气溶胶化、离心处理等）。

j, 可能会扩大微生物宿主范围或改变微生物对已知有效治疗方案敏感性的所有基因技术。 k, 当地是否能进行有效的预防和治疗干预。

由上述信息将可确定所计划开展的研究工作的生物安全水平的级别，选择由合适的个体防护设

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备，并结合其他安全措施来制定标准的操作规范，以确保在最安全的水平下开始实验研究工作。

（d）生物安全水平等级不同的生物安全实验室，应针对危险度不同的微生物应具备最低的必要的安全防护措施和行为操作规范。根据世界卫生组织（WHO）的标准，将生物安全实验室的生物安全水平划分为四级。

生物安全实验室的生物安全水平级别

生物安全实验室的级别 生物安全实验室的名称 生物安全水平级别 P1（BSL 1） 基础实验室 一级生物安全水平 P2（BSL 2） 基础实验室 二级生物安全水平 P3（BSL 3） 防护实验室 三级生物安全水平 P4（BSL 4） 最高防护实验室 四级生物安全水平 3．洁净室与一般空调的差别: 洁净室与一般空调的差别

比较项目 一般空调 净化空调 乱流为稀释原理，层流为活塞原理，送原理 送风和室内空气充分混合以达到室内温湿度均匀 出的洁净室空气先达工作区，罩笼洁净工作区 为了控制温度、湿度、风速和空气成目的 除了一般空调的目的之外，更重要的是份的目的 控制粒子的浓度 手段 粗、中效过滤加热湿交换 除空调手段外还要加高效、超高效过滤器，对微生物还要有灭菌措施 送风量 一般降温空调8~10次/h 单向流400~600次/h （次/h） 一般恒温空调10~15次/h 非单向流15~60次/h 初投资 一般降温500元/m2 单向流5000~15000元/m2 （元/m2） 一般恒温800元~1000元/m2 非单向流1500~3000元/m2 运行耗电 一般降温0.04~0.06 Kw/m2 单向流0.9~1.35 Kw/m2 （Kw/m2） 一般恒温0.08~0.10 Kw/m2 非单向流0.13~0.33 Kw/m2 冷量指标 一般降温150~200 W/m2 单向流800~1500 W/m2 （W/m2） 一般恒温200~250 W/m2 非单向流350~700 W/m2

4．工业洁净室与生物洁净室的差别:

工业洁净室与生物洁净室的差别表

比较项目 工业洁净室 生物洁净室 研究对象 微生物、病菌等活的粒子不断生长繁殖，（主要） 灰尘、粒子只有一次污染。 会诱发二次污染（代谢物、粪便）。 主要是采取过滤方法。粗、中、控制方法 主要是采取：铲除微生物生长的条件，控净化措施 高三级过滤，粗、中、高、超高制微生物的孳生、繁殖和切断微生物的传四级过滤和化学过滤器等。 播途径。过滤和灭菌等。 控制目标 控制有害粒径粒子浓度。 控制微生物的产生、繁殖和传播，同时控 23

制其代谢物。 对生产工艺 的危害 对洁净室建筑 材料的要求 对人和物进入 的控制 检测 关键部位只要一颗灰尘就能造成产品的极大危害。 所有材料（墙、顶、地等）不产尘、不积尘、耐磨擦 人进入要换鞋、更衣、吹淋。物进入要清洗、擦拭。人和物要分流，洁污要分流。 灰尘粒子可用粒子计数器检测瞬时粒子浓度并显示和打印。 有害的微生物达到一定的浓度以后才能够成危害。 所有材料应耐水、耐腐且不能提供微生物孳生繁殖条件。 人进入要换鞋、更衣、淋浴、灭菌；物进入要擦拭、清洗、灭菌；空气送入要过滤、灭菌，人物分流，洁污分流。 微生物检测不能测瞬时值，须经48小时培养才能读出菌落数量。

二．洁净室的建造特点

（一）生产和科研工艺对洁净室环境的要求非常严格

洁净室是生产和科研所要求的特种环境,其所要求的环境不仅仅有：建筑围护、结构、空气、水以及气体、溶剂等原材料，而且还有声、光、电、磁、振等各种环境条件。例如：建筑形式、层高承重、围护的装修材料；空气的洁净度、温湿度、静压力；水和气体的纯度和重金属等含量以及噪声、照度、静电、电磁波、微振动等等。总的来说，生产和科研所要求的特种环境可用“精”、“净”、“纯”、“大”来描写。

建造洁净室最重要的是要使建造的洁净室应能满足生产和科研工艺对环境的严格要求，使之能

高效率、高成品率地生产出高质量的产品和获得可靠的科研成果。这是建造洁净室最根本的目的。

（二）洁净室的建造投资费用非常高

洁净室建造投资的费用很高。一般来说，4级（10级）`5级（100级）垂直单向流洁净室，其室内建筑围护装修（包括墙、顶、地、门窗等）和净化空调系统（包括制冷和空调、净化设备、管道和配件）其建设初投资大约为10 000~20 000元/m2；而6级(1000级),7级(10000级),8级(100000级)等非单向流洁净室的初投资大多为本1500~4000元/m2。

如果再加上纯水制备设备和系统管线配件，纯气的发生设备和系统管线配件、废水废气排放设备和系统管线配件；消防系统设备管线配件；供配电和自动控制系统的设备管线配件以及集中式真空清扫系统设备配件管线等等，其单向流洁净室单位面积的初投资可高达25 000~40 000元/m2。

现以1998年已建成投产的上海某超大规模集成电路前工序生产线举例来说，其月投片（8\硅片）30000片，有洁净室面积约10 000 m2，其中4000 m2 3级（1级）、4级（10级）高洁净度垂直单向流洁净室，另外6000 m2为6级（1 000级）、7级（10 000级）非单向流洁净室。总净化送风量约6 400 000 m3/h。

该项目总投资约100亿人民币，其中动力设备和土建部分投资约为20亿人民币。占总投资的20%。其核心部分10 000 m2高级别洁净室建造投资费高达6000万美元（不含土建结构部分）折合单位面积投资为6000美元/m2，大约折合人民币50000元/m2。

再举2007年建成并竣工投产的深圳某TFT-LCD基板生产线，其总面积约800 m2，其中3级（1级）、4级（10级）垂直单向流洁净室的面积约200 m2；其余为5级（100级）垂直单向流洁净室。

除了土建结构以外洁净室的建筑围护装修、冷冻和净化空调系统、废水废气的排放系统、纯水

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纯气的制备和输配系统、供配电和自动控制系统等的总投资约3200万元人民币，折合单位面积约40000元/ m2人民币。

由上述两个实例说明建造这样洁净室的投资费用是非常高的。这是另一个特点。 （三）洁净室的运行管理费用非常贵

因为洁净室的净化送风量大、工艺设备局部排风量大、新风量大，温、湿度要求严格，所以送风的空气热湿处理的冷量、热量、加湿量也大，空气输配的能量消耗量大，运行费用很贵。

还拿上述两个项目为例来说明：

上海某超大规模集成电路前工序生产线10 000 m2洁净室总送风量为6 400 000 m3/h，空气输配的风机总耗电量为3840 kw/h，全年电费为1659万元（每度电按0.6元/度计），空气热湿处理耗电量约8000 kw/h，全年电费为3456万元。全年净化空调系统本身的运行费用高达5115万元人民币。折合单位面积净化空调系统运行费用为5115元/ m。

而深圳某光电公司的基板生产线洁净室面积约800 m2，净化送风量1 200 000 m3/h，新风量90 000 m/h，空调冷量约2 000 kw。其净化空调系统空气输配风机（新风机组风机和FFU风机）总耗电量约为300 kw/h，全年电费约130万元人民币（每度电按0.6元/度计），而空气热湿处理的耗电量约760kw/h，（其中：冷冻机电量为400kW，冷冻水泵电量为本130kW，冷却水泵电量为160kW，干冷水泵电量为44kW，冷却塔电量为22kW）全年电费约为330万元人民币。全年净化空调系统运行总费用高达约460万元，折合单位面积年运行费用约为5750元/ m。

由上述两个例子来看，洁净室仅仅为了保持室内的洁净度、温湿度每平方米所花的运行费用就要高达5000~6000元/ m人民币。由此可见它的运行管理费用相当贵。这是第三个特点。

（四）洁净室的适应性、灵活性要非常强

微电子集成电路的发展规律告诉我们，每隔2~3年就上一个台阶，其芯片的集成度就要增加4倍，特征尺寸（线宽）就要缩小30%，年销售价格就要下降30%。因为，集成电路又是发展速度十分迅速的产业，随之而来的为其服务的生产环境技术和洁净室技术也必须随之发展而发展，才能适应微电子产业的飞速发展。

继微电子之后发展起来的光电子产业的发展速度比微电子产业还快。如TFT-LCD技术每1~2年就更新一代，去年前年还是第五代TFT-LCD；今年就发展到第六代产品了。因此，为其服务的生产环境技术、洁净室技术必须具有极大适应性、灵活性以满足微电子、光电子等生产工艺不断发展进步的要求。因为，建一个厂房，建造一个洁净室是百年大计，不是一年二年就能拆掉重建。因此，在设计和建造洁净室时，就应考虑到生产工艺的发展、变更，使洁净室具有很好的适应性和灵活性。多年建造经验告诉我们，从洁净室的灵活性角度可将洁净室分为三个层次，第一个是不可变的部分，无论怎样变化这部分是不能变化的。这就是基础、柱、梁等结构部分；第二个层次是可变而不易改变的部分。如洁净室的围护、装修等；第三个层次是可变且容易改变的部分。如：电气、动力、空气、水、气体、溶剂等的供给系统和废气、废水、废液、废料和排放系统。因此，建造洁净室时必须考虑到它们对生产工艺不断发展的灵活性和可变性。这是第四个特点。

（五）洁净室的安全性、可靠性要非常好

从前面叙述可以得出这样一个看法和结论，即建造和使用洁净室是要付出极高的代价。但是，为了生产出高可靠、高质量、高成品率的高科技电子产品还必须具备这样特殊的生产环境。因此，为了满足生产工艺对生产环境的严格要求，设计和建造洁净室时必须把安全可靠放在第一位，即保证所建造的洁净室的全部生产环境：洁净度、温湿度、风速、压力、噪声、照度以及静电微振、电

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第二，应从洁净度高到洁净度低的房间顺序进行，一直到直通室外的房间。 第三，测管口设置在室内不受气流干扰的地方。 第四，所测数据应精确到1.0Pa。 ② 静压差的测定步骤：

首先，是将洁净区内所有的门全处于关闭状态下。

第二，用微压差计测量洁净室之间，洁净室和走廊之间，走廊与外界之间的压差。 第三，记录在案

③ 静压差测定用的仪器：

静压差测定一般采用的仪器为YJB-150型补偿式微压计，倾斜式压力计，精密指针式压力计或灵敏度小于1.0Pa的其它压力计。 ④ 合格标准：

首先，不同级别的洁净室（区）与非洁净室洁净室（区）之间的静压差应不小于5Pa。 第二，洁净室（区）与室外的静压差应不小于10Pa。

第三，对于洁净度等级严于5级的单相流洁净室在开门时，门内0.6m处室内工作面的含尘浓度应不大于相应级别的含尘浓度限值。 5．温度和相对湿度的测定： ①温湿度的测定要求

首先，温湿度测定前，净化空调系统应连续运行48h以上。

第二，应根据温湿度的精度范围，选择有足够精度的测定仪表，并经过校验标定合格。 ②温湿度的测定方法：

第一，温湿度的测点应距离地面0.8m，距离外墙0.5m。

第二，应根据温湿度的精度范围的要求，测定宜连续运行8~48h，每次读数间隔不大于30min。 第三，对于没有恒温要求的房间，其温度只测房间中心一个点即可。

第四，对于有恒湿要求的房间或区域，测点应放在送，回风口处或具有代表性的点。 ③ 合格标准：

有90%以上的测点其温度的偏差值在室温要求的范围内，为符合设计要求，反之为不合格。 6．照度的测定： ① 照度的测定要求

室内照度的测定必须在室温稳定，光源光输出稳定后再进行测定。 ②照度的测定方法：

第一，照度的测点应距离地面0.85m，按间距1~2m布点，测点距离墙1m。 第二，记录实测值并计算总的平均照度。

第三，照度测定一般是不含局部照明以外的一般照明。 ③ 合格标准：

应符合设计要求，根据（洁净厂房设计规范）的要求，洁净室内一般照明的均匀度不应小于0.7。

7．噪声的测定： ① 噪声的测定方法：

当房间的面积不大于50m2时，仅测定房间中心一个点。当房间的面积较大时，每增加50m2增

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加一个测点。测点距离地面1.0m。当有条件时，宜测房间静态工况的噪声和本底噪声。 ② 合格标准：

应符合设计要求，根据（洁净厂房设计规范）的要求，洁净室空态情况下非单向流洁净室的噪声不应大于60dB(A)。单向流和混合流洁净室的噪声不应大于65 dB(A)。 8．自净时间的测定： ①自净时间的测定方法：

以大气尘为基准测定时，洁净房间必须停止运行一段时间，待空气中含尘浓度接近大气含尘浓度时，然后开机，直到含尘浓度达到最低稳定值为止，其所需要的时间为自净时间。 以人工尘（香烟，巴兰香等）为基准测定时，在洁净室中央距离地面1.8m的高度发烟1~2min 即停止，再稳定1~2min，然后开机，直到含尘浓度达到最低稳定值为止，其所需要的时间为自净时间。

9．安装后过滤器的检漏： ①检漏要求：

被检过滤器应检测过风量并在设计风量的80%~120%条件下运行。

被检过滤器上游的粒子浓度被检过滤应满足下列要求：对受控粒径≥0.5μm的浓度，应不小于3.5x10pc/L

对受控粒径≥0.5μm的浓度，应不小于3.5x10pc/L ②检漏方法：

用粒子计数器对安装的接缝和主断面进行扫描检漏。检漏点应距离被检表面20~30mm。扫描的速度5~20mm/s， 扫描检漏的部位为过滤器整个断面，封头胶，安装框架等处。扫描检漏用的粒子计数器的最小采样量应大于1L/min。 ③ 合格标准：

被检过滤器下游的粒子浓度换算成穿透率，高效过滤器不应大于出厂合格穿透率的两倍。 五，洁净室运行管理的一些问题： （一）过滤器的基本知识及其维护管理 1，过滤器的基本知识

过滤器是洁净室的主要净化设备，是空气净化的主要手段。因此，对于从事洁净室设计、建造和维护管理人员了解和掌握过滤器的基本知识是十分重要的。

a、过滤器的分类

按过滤器的性能（效率、阻力、容尘量）来划分，通常将其划分成粗效、中效、高中效、亚高效、高效（HEPA）和超高效（ULPA）六类过滤器。

我国国家标准《空气过滤器》GB/T 14295-93中将不同过滤器的效率和阻力规定如下：

表二十三 过滤器的效率和阻力（GB/T 14295-93）

性能指标 性能类别 粗效 ≥ 5.0μm 额定风量下的大气尘限径计数效率 （E %） 80 > E > 20 额定风量下的初阻力 （Pa） ≤ 50 4

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中效 高中效 亚高效 ≥ 1.0μm ≥ 1.0μm ≥ 0.5μm 70 > E > 20 90 > E > 70 99.9 > E > 95 ≤ 80 ≤ 100 ≤ 150 国家标准《高效空气过滤器》GB 13554-92中规定将高效过滤器按性能划分为A、B、C、D四类。D类又通称为超高效过滤器（或称为0.1μm高效过滤器或超低透过率过滤器）。

表二十四 过滤器的效率和阻力（GB 13554-92）

性能指标 性能类别 A B C D 额定风量下的钠焰效率 额定风量和20%额定风量下的钠焰效率 额定风量和20%额定风量下的钠焰效率 额定风量和20%额定风量下的≥0.1μm粒子效率 效 率 （E %） ≥ 99.9 ≥ 99.99 ≥ 99.999 ≥ 99.999 额定风量下的初阻力（Pa） ≤ 190 ≤ 220 ≤ 250 ≤ 280 国外将超高效过滤器（ULPA）的过滤效率指标规定为对于≥0.12μm粒子的过滤效率E≥99.9995%。

关于我国和欧美对过滤器的分类比较如下：

表二十五 过滤器的分类表

我国标准 GB/T 14295 美国 ASHRAE标准 欧洲新标准 欧洲老标准 C1 一般通风用 粗 效 C2 C3 C4 G1 G2 L5 L6 L7 L8 洁净室用 高中效 M13 M14 中效 M9 M10 M11 M12 亚高效 H15 H16 高 效 UH17 UH18 UH19 超高效 UH20 G3 G4 F5 F6 F7 F8 F9 H10 H11 H12 H13 EU12 EU13 H14 U15 U16 U17 EU1 EU2 EU3 EU4 EU5 EU6 EU7 EU8 EU9 EU10 EU11 EU14 效率E（%） 65 80 90 计重法 60 80 90 比色法 85 95 99.5 99.95 99.995 99.9995 99.99995 MPPS法（DOP法） b、过滤器的过滤机理

过滤机理主要有拦截（过筛）、惯性碰撞、布朗扩散和静电等。

① 拦截：即过筛。大于筛孔的粒子拦截下来被过滤掉，小于筛孔漏过去。 一般对大粒子有作用，效率很低，是粗效过滤器的过滤机理。

② 惯性碰撞：粒子尤其较大粒子随气流流动，作无规则运动。由于粒子的惯性或某种场力作用偏离气流方向，不随气流运动，而与障碍物碰撞、粘住而被过滤掉。粒子越大，惯性越大，效率越

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高。一般是粗效和中效过滤器的过滤机理。

③ 布朗扩散：气流中的微小粒子做无规则的布朗运动，与障碍物撞击被钩留粘住，而被过滤掉。粒子越小，布朗运动越强，与障碍物撞击机会越多，效率越高。这也被称作扩散机理。这是亚高效、高效和超高效过滤器的过滤机理。且纤维直径越接近粒子径效果越好。

c、过滤器的性能

过滤器性能一般包括过滤效率E；初阻力Hc；容尘量g。

① 过滤效率 E = 被过滤器过滤掉的（捕集的）粒子量/未过滤前空气中粒子总量×100% 一般而言：≤0.1μm粒子主要作布朗扩散运动，粒径越小，效率越高。

> 0.5μm粒子主要作惯性碰撞运动，粒径越大，效率越高。

0.1 > d >0.5μm之间的粒子其过滤效率有一个最低点，即最大穿透率的粒径。

② 初阻力Hc：气流绕纤维运动产生微小阻力，无数微小阻力之和即滤料对空气的阻力。过滤器的阻力与气流速度有关，速度越大，阻力越大。

过滤器的阻力分为初阻力（Hc）和终阻力（Hz）。 初阻力（Hc）是过滤器器开始使用时额定风量下的阻力。 终阻力（Hz）是过滤器更换时的阻力。一般Hz = 2×Hc。 ③ 容尘量g：过滤器到达终阻力时在滤料上所容纳的灰尘重量。 d、滤速

滤速是指空气垂直于滤料方向穿过滤料的速度。不是过滤器迎面风速。

滤速越大粒子惯性力越大，对粗、中效过滤器而言效率越高，但滤速越大，过滤器对空气的阻力也越大。所以一般粗效过滤器滤速为1~2 m/s，中效过滤器的滤速0.2~1 m/s。

滤速越大，不利于微小粒子的布朗运动，因此对高效、超高效过滤器的滤速一般控制在0.02 m/s左右。

e、过滤器滤料和结构形式

粗效过滤器的滤料一般为：玻璃纤维、化纤、无纺布等其结构型式多为板式、折叠式和袋式。 中效过滤器的滤料一般为玻璃纤维、化纤、无纺布等其结构型式多为袋式、楔形折叠式。 高效过滤器的滤料主要是超细玻璃纤维滤纸。结构型式均为折叠式。有有隔板和无隔板之分。 f、过滤器的使用和更换 ① 过滤器的使用

粗效、中效、高中效、亚高效、高效、超高效6种过滤器各有各的用途，必须正确使用，如果使用不当，不但不会起作用而且还会产生不良甚至相反的效果。因此，设计、建造和维护管理洁净室的人员要特别注意。

粗效过滤器是作为预过滤器使用，一般是设置在空调箱内，其作用是过滤大颗粒的粒子，以保

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护其后的空调设备（如表冷器和加热器等）和中效以及更高级过滤器。一般粗效过滤器不能作为终端过滤器。

中效过滤器一般设在空调箱的正压段，其作用是保护亚高效、高效过滤器等终端过滤器。它除去的是≥1.0μm的中小粒子。一般情况下，中效过滤器是中间过滤器，不能做预过滤器用，也不能做终端过滤器。

高效和超高效过滤器都做为净化系统的终端过滤器。一般放置在洁净室的吊顶上。高效过滤器（HEPA）是洁净室的必须的终端过滤器。而超高效过滤器是0.1μm，10级、1级或更高级别洁净室必须的终端过滤器。

② 过滤器的更换

过滤器经过一段时间的运行，当过滤器的阻力达到其终阻力Hz时，一般情况下就要更换了，否则其性能就会下降，达不到应起的作用，甚至会影响系统的正常运行。

对粗、中效过滤器而言，有一次性使用后废弃的也有可清洗后继续使用的，不过清洗后的粗、中效过滤器的阻力远比其初阻力大，效率也有所提高。

然而亚高效、高效和超高效过滤器都是一次性的，使用后就废弃的。 (二)、洁净室的发尘源和洁净室的清埽： 1、洁净室的发尘源

对于洁净室的尘源，除了来自室外大气的尘粒和进入洁净室的人和物携带的灰尘之外，洁净室内的发尘源主要来自于洁净室内操作人员，洁净室的围护和洁净室内生产工艺设备和生产过程的产尘。

① 洁净室内作业人员的产尘。作业人员的产尘与所穿的洁净工作服的材料、型式、着装情况和作业人员本身的动作有关。因此，洁净室内的作业人员必须穿规定的工作服而且动作也要受到一定的限制。通常情况下，一般电子装配工艺穿全身型洁净工作服轻微动作时，人员的产尘量为3.5 ~ 5.0×105个/人·分（≥0.5μm）。而人走动时的产尘量为轻微动作时产尘量的十倍以上。因此，人特别是人的行为是洁净室内的最主要的发尘源。

人穿无菌工作服在洁净室里边的产菌量；静止时10~300个/人?分；上肢动作时150~1000人?分；行走时900~2500个/人?分。

人体每日脱落的皮屑多达6~13g/人?日。一年平均每人产皮屑大约3.5kg/人?年。

化妆产生的粒子一次高达5100x10个/人?次。其中，口红中有微生物1100x10个/人?次。 ② 洁净室围护和室内表面的产尘。随着洁净室装修材料的发展，耐磨、抗静电、少产尘的材料出现，洁净室内建筑产尘量越来越小。一般认为洁净室单位建筑面积产尘为3 ~ 5.0×10 /m?分（≥0.5μm）。可见10平方米建筑产尘只相当一个作业人员的产尘量。

③ 生产设备和生产过程的产尘：这一产尘量与设备和生产过程本身有直接关系。不同设备、不

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