随着科学技术的发展、人民生活水平的不断提高，光电产品加工业、精密微电子业、液晶显示器、以食品加工业、医药生产企业、医院手术室等都要求对特殊空间进行洁净车间设计施工、验收调试及维护使用，从而促使建筑市场出现了专业性较强的洁净工程项目管理等相关服务。

1、背景和意义

洁净车间定义：空气悬浮粒子浓度受控的房间，它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留的粒子，室内其他有关参数如温度、湿度、压力等级按要求进行控制。洁净度定义：以单位体积空气中大于或等于某粒径粒子的数量来区分的洁净程度。洁净度不合格是洁净车间检测中经常出现的问题之一，其表现形式为我们所关注的粒径的尘埃粒子浓度超过标准要求中相应级别的限值。通常一个结构完整的净化车间的送、回风系统中，造成洁净度不合格的原因是错综复杂的。不同厂家之间、同一厂家不同洁净车间之间甚至同一洁净车间内不同区域之间的影响洁净度形成的因素都会有所不同。这也就迫切地需要我们归纳总结以往经验，尝试找出其内含的规律，从而为在今后的工作中更准确、快速地帮助建造方及使用方找到不合格原因、规划整改方案等工作提供重要的理论支持和实践指导。

2、洁净车间分类

按照洁净车间的架构不同而分为紊流式、层流式、复合式三种。

2.1紊流式

空气由空调箱经风管与洁净车间内之空气过滤器（HEPA）进入洁净车间，并由洁净车间两侧隔间墙板即回风夹道回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净车间等级1000-30万级，一般电子、医药工业厂房费核心区域。

优点：构造简单、系统建造成本，洁净车间之扩充比较容易，在某些特殊用途场所，可并用无尘工作台，提高洁净车间等级。

缺点：乱流造成的微尘粒子于室内空间飘浮不易排出，易污染制程产品。另外若系统停止运转再激活，欲达需求之洁净度，往往须耗时相当长一段时间。

2.2层流式

空气气流运动成一均匀之直线形，空气由覆盖率100%之过滤器进入室内，并由对立面的地板或隔墙板排风，此型式适用于洁净车间等级需定较高之环境使用，一般其洁净车间等级为100以下，大型TFT厂房、集成电路厂房核心区域。

优点：管理容易，运转开始短时间内即可达稳定状态，不易为作业状态或作业人员所影响。

缺点：构造费用较高，弹性运用空间困难，天花板之吊架相当占空间，维修更换过滤器较麻烦。

2.3复合式

复合式为将紊流式及层流式予以复合或并用，可提供局部超洁净之空气。一般其洁净车间等级是在万级区域增加局部百级净化区域，多用于医药厂房B+A区域等。

3、电子工业厂房洁净车间案例

此类厂房对生产环境要求极为严格，要求厂房具有洁净、恒温恒湿、防微振、防水、防火、防爆、防腐蚀、防静电等功能，集成电路厂房及液晶显示器厂房通常采用超高效过滤器的送风单元，天花板上安FFU，新风经过集中处理后，送入回风竖井，与回风混合，进入吊顶上部静压箱，经FFU加压过滤进入生产区，回风至下技术层，再至侧面的回风竖井，如此循环实现高洁净度的环境。本人参与过大型TFT厂房和电子芯片、外延片净化厂房的施工建造管理。某电子芯片厂房主体结构是框架结构，单层厂房，局部两层为空调机房，总建筑面积12754㎡，洁净车间面积8100㎡左右，高度8.3米。洁净等级有5-8级，其中光刻区为5级，蒸镀站为6级，化学站、薄膜站、融合间为7级，其余车间为8级。7、8级区域采用上送侧回乱流形式，5、6级是类似于TFT厂房采用FFU加压送风，上送下回的层流形式。

4、影响洁净度的设计因素

4.1净化系统

空气净化系统是为建立一个干净的区域最基本的前提条件，整个系统的尘粒90%是来源于新风，而尘粒又携带多种菌，所以新风处理是一关键环节。现在大部分空调系统均采用粗效、中效和高效三级过滤的做法。经过这三级处理基本上可以把绝大部分尘粒阻挡于洁净区外，这也是保证该洁净区域洁净度级别的最基本前提。

4.2换气次数

换气次数是单位时间内通入房间内的空气量相当于房间体积的倍数，单位为次/h。换气次数是决定乱流洁净车间洁净度水平的最重要参数，而风速是决定单向流洁净车间洁净度水平的最重要参数。在实用范围内，洁净度级别会随着换气次数的增高而提高。随着不断变化的换气次数，洁净区粉尘浓度也在发生变化，总体来看随着换气次数的不断增高，含尘浓度会不断下降，洁净度级别不断增高，即系统净化能力增强。可见，换气次数是影响洁净度级别的重要参数之一。但有时换气次数相近，含尘浓度也有一定差异，甚至换气次数高的房间含尘浓度也不低，表明除换气次数外，洁净度级别还受其他因素的影响。

4.3静压差

静压差是一个相对的概念，正的静压差是洁净车间抵档外来污染的一个重要参数，负的静压差是防止洁净车间内污染外溢的一个重要参数。静压差对洁净度级别的影响也非常重要。

为了检验静压差对环境的影响，在同一洁净区内选择相邻的两个房间（注：洁净级别相同），通过调节送回风的比例来改变两个房间的静压差状态，分别检测不同状态下两个房间的含尘浓度（以≥0.5μm粒径为准）变化，以判定静压差对洁净车间洁净级别的影响。

静压差对于洁净度的影响是非常直观的，如果一个独立的洁净车间附近环境的是一个合理的正压状态，势必会阻碍其他污染沿气流方向进入该环境，可以保证该环境的洁净度，反之，则会受到污染，影响该环境的洁净度。因此一般洁净区压力走向应是由里向外形成一定梯度，这样可保证外界污染不会进入洁净区。当然静压差的设计首先要满足工艺要求，如该环境受工艺影响产尘量较大，或可产生有害物质，则需要设计成负压，直排风处理。一般静压差绝对值不要太大，否则有可能对洁净度产生不良影响。

5、洁净度不合格的原因及排查方法

5.1洁净度不合格的表现

首先，要选择正确的采样点数和点位。在保证采样点均匀布置的前提下，可适当地在其生产工艺的关键部位稍加集中采样点。其次，使用激光尘埃粒子计数器要满足标准要求中的最小采样量和最少采样次数。最后，由于人员操作、走动、仪器预热等因素会影响到检验结果的准确性，所以仪器显示的测量结果趋于稳定后再记录数据。如果按照上述程序检测后，得到的尘埃粒子浓度值上限数值依然超过了标准要求的级别上限，则可判定该洁净车间的洁净度不合格。

5.2造成尘埃粒子浓度超标的原因

洁净车间是一个庞大的净化系统，它的庞大不仅是体现在面积上，更多的体现在功能划分复杂的厂房结构里。众多功能性房间，以及相应的缓冲配套间等，共同构成了一个复杂的送、回风系统，这也导致了造成尘埃数不合格的原因错综复杂。通常造成尘埃数不合格的原因主要有以下几个方面：洁净车间密闭性、高效过滤器不完整或安装不正确、换气次数不达标、洁净车间未清扫彻底等，静压差方向错误、不合理的气流等原因。洁净车间的密闭性是在建造收尾过程中重要的检查环节，洁净车间内的管道等公用设备工程在与外部连接穿越洁净车间结构处一定要密闭可靠；高效过滤器不完整或安装不正确造成了送入室内的空气未经过有效的过滤，空气中悬浮的部分尘埃粒子非滤除，导致室内洁净度不合格；换气次数不达标直接影响洁净室内可能被污染的空气无法快速地被排出洁净车间，过低的换气次数也无法抑制发尘源的污染作用；洁净车间清洁不彻底使得室内积聚污染物，造成卫生死角；静压差不合格导致洁净车间无法阻挡其外部的污染无进入室内；室内堆放物品位置不合理会导致洁净车间内的气流流向不能达到由上至下、由中心至四周的正常流向，造成气流紊乱，使得污染物不能被有效地排除出洁净车间，造成洁净度不合格。

5.3超标原因的排查

由于影响洁净度优劣的因素众多，在遇到尘埃数超标的情况时，要找到不合格原因，最有效的方法即为逐个排查法。其意义在于逐个排除未见异常的影响因素，进而找到导致洁净度不合格的原因。在设计排查方案时应首先考虑到排查各项目的难易程度。由于洁净车间内的换气量容易测得，计算后即可判断出换气次数是否达标。静压差是否合格也是可以快速地通过测量得到结果。相比较之下，洁净车间内是否清洁到位就不容易直观快速地判断出来了。同样的，高效过滤器是否泄露就更无法通过尘埃粒子数据得出了。所以，我们设计排查原因的顺序应遵循由易到难的原则。

6、洁净度控制的基本途径

（1）控制污染源，减少发尘量。主要指可能发生污染的设备设置与管理和进入洁净车间的人与物的净化。对施工阶段来说，应进行严格的洁净施工管理，至少分成三个大的净化施工管理阶段，也是我们通常讲的多级洁净管制，即洁净车间初期阶段、中期洁净阶段和后期洁净阶段。各不同阶段时期的施工人员，需按要求换穿软底鞋、无尘工作服、工作鞋、洁净手套、口罩等，物料严格进行清洗或除尘并由物料专用进出口进出。

（2）及时、有效地排除尘埃。涉及室内的气流组织，主要有乱流方式、层流方式、辐流方式等几种方式，其作用是把室内已有的尘埃及时有效地排出去，并阻止外界尘埃侵入。内部装修材料应尽量选用难以积存尘埃的不易带静电的材料，防止微粒尘埃吸附停留。

（3）供给洁净的空气，阻止室外污染颗粒侵入室内。主要涉及空气净化处理、室内压力等，高洁净度洁净车间需要使用超高性能的过滤器，以保证过滤0.5μm（或更小）以上的微粒，保证输入洁净的空气。洁净车间对相邻环境应维持一个正的静压差，以保证洁净车间的洁净度不受相邻低洁净度要求区域的污染。

7、洁净车间的监测

洁净车间需要管控的项目包括温度、湿度、静压差、风速、微粒子浓度、浮游菌、沉降菌、噪音、照度、，还要在安全、节能等方面的考虑。对于使用者来说使用过程中学会日常监测非常重要，这是保证精密设备在严格环境下正常运转的前提之一。

温度、湿度、静压差、风速是预测试指标，只有这些指标都在规定范围内，后续几个主测试指标的监测才有意义。温湿度要求使用者可以自己把握，如无特殊要求时，温度在18～26℃，相对湿度在45%～65%为宜。洁净车间与非洁净车间之间的静压差应>5Pa；相邻不同洁净级别的洁净车间之间的压差应>5Pa；洁净区与室外压差应>10Pa。单向流净室实测室内平均风速应大于设计风速，但不应超过15%。以上测试可以通过温湿度仪、微压计、风速仪来完成。

悬浮粒子测试可以通过微粒计数仪来完成。监测时首先用面积开根号的方法确定最少采样点数目，采样时需注意采样点在室内均匀分布并尽量避开回风口，采样管口应正对气流方向，高度约离地80cm，测试人员应在采样口的下风侧，并尽量减少活动。为保证仪器下次能正常使用，采样完毕一定启动仪器的自净程序。

浮游菌、沉降菌的采样方法及注意事项同悬浮粒子，分别通过浮游菌采样仪及带有微生物培养基的平皿来完成。培养皿在用于检测时，为避免培养皿运输或搬运过程造成的影响，宜同时进行阴性对照试验，每次或每个区域取1个对照皿，与采样皿同法操作但不需暴露采样，然后与采样后的培养皿一起放入培养箱内培养，结果应无菌落生长。

至于以上指标的监测频率除沉降菌外使用者可以自己把握，洁净车间启用之初应每周监测，如果数据稳定，适当延长周期，但建议至少每3个月监测1次。每次实验时超净台及洁净车间内都应当放置沉降菌平板，相当于一个实验环境的阴性对照，而对于微生物实验，尤其是细菌总数，只有在监测数据符合对应等级的洁净车间要求时数据才有效。

8、洁净车间的保养

洁净车间属于一套自带独立功能的复杂设备，正如其他自动化设备一样，同样需要定期、如时的保养维护。只有维护保养到位，其净化功能才能淋漓尽致的发挥，最终达到使用者对环境质量预期的管控效果。洁净车间的保养主要涉及以下内容：

8.1高效过滤器的功效检查及保养

（1）泄露测量/季。在过滤器下方3cm左右处进行尘埃颗粒量测，含及整个过滤面，逐行量测。

（2）压损测量/季。压损即指风机排出的气流经高效过滤（阻塞）后的损失。

8.2初、中效过滤器的维护保养

初效过滤器是组合式净化空调机组中的第一道滤网，也是室外空气进入洁净车间的第一道关口。过滤等级一般在30～65%左右，就是否可以进行“清洗保养/季”还是“直接更换/季”要依实际的现场状况来定。

8.3风机功能检查及保养

（1）运转有无异音能；（2）指示灯工作是否正常；（3）风叶的清洁/周。

8.4各参数的权重

对于一套FFU，功效的完好与否就取决于以上各参数的数值，但各个参数的重要性还是有差异的，具体权重可参考如下，由高到低：风速、过滤效率、压损、泄漏。

结束语

我国的洁净工程技术在近年来有了广泛发展，已广泛应用于高科技领域，包括电子芯片、集成电路、液晶显示器、医疗、制药、食品、等行业。洁净技术的应用是为了保证产品质量，强调控制产品生产的全过程。洁净度是洁净技术的主要参数之一，也是影响产品最终结果的主要因素之一。