潔凈室(Clean Room)，亦稱為無塵室或清凈室。它是污染控制的基礎，沒有潔凈室，污染敏感零件不可能批量生產(chǎn)。在FED-STD-2里面，潔凈室被定義為具備空氣過濾、分配、優(yōu)化、構造材料和裝置的房間，其中特定的規(guī)則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度，從而達到適當?shù)奈⒘崈舳燃墑e。
  潔凈室要獲得良好的潔凈效果，不僅要著重采取合理的空調(diào)凈化措施，而且也要求工藝、建筑及其他專業(yè)采取相應的措施:不但要有合理的設計，而且還要精心的符合規(guī)范的施工安裝，以及正確的使用潔凈室和科學的維護管理。為使?jié)崈羰耀@得良好的效果，國內(nèi)外已有不少文獻從不同的角度作過闡述。實際上，不同專業(yè)之間很難做到理想地配合，而且設計者很難把握施工安裝質(zhì)量以及使用和管理情況，尤其后者。就潔凈室凈化措施而言，許多設計者，或者還有施工方，往往對其必要條件未予足夠重視，造成潔凈效果不理想。本文僅就潔凈室凈化措施中達到潔凈度要求的四個必要條件簡要論述。
  一、送風潔凈度
  要保證送風潔凈度符合要求，關鍵是凈化系統(tǒng)末級過濾器的性能和安裝。
凈化系統(tǒng)末級過濾器一般采用高效過濾器或亞高效過濾器。按我國標準[1]規(guī)定高效過濾器效率分四檔:A類為≥99.9%，B類為≥99.9%，C類為≥99.999%，D類為(對≥0.1μ m粒子)≥99.999%(亦稱超高效過濾器);亞高效過濾器[2]為(對≥0.5μm粒子)95~99.9%。效率越高，過濾器的價格也越貴。所以選擇過濾器時應本著既要滿足送風潔凈度要求，又要考慮經(jīng)濟合理。從潔凈度要求考慮，以低級別潔凈室選用低性能過濾器、高級別潔凈室選用高性能過濾器為原則。一般說來:100萬級可選用高中效過濾器;低于1萬級可選用亞高效或A類高效過濾器;1萬~100級選用B類過濾器;100~1級選用C類過濾器。這里每個潔凈度級別似乎都有兩類過濾器可供選擇，選擇高性能的還是低性能的，要視具體情況而定:當環(huán)境污染嚴重，或室內(nèi)排風比例很大，或該潔凈室特別重要，需要較大安全系數(shù)，在這些或其中之一情況下，均要選擇高一類過濾器;反之可選擇較低性能過濾器。對0.1μm粒子要求控制的潔凈室，不論控制的粒子濃度高低均要選擇D類過濾器。以上所述僅從過濾器角度出發(fā)，實際上要選擇好過濾器還要全面考慮潔凈室特性、過濾器特性和凈化系統(tǒng)特性。
  要保證送風潔凈度，僅有合格的過濾器是不夠的，還要保證:a.運輸、安裝過程不損壞過濾器;b.安裝嚴密。要做到第a，則要求施工安裝人員訓練有素，既要有安裝凈化系統(tǒng)方面的知識，又要具備較熟練的安裝技能，否則將難以保證不損壞過濾器，這方面是有深刻教訓的。其次，安裝嚴密性問題，主要取決于安裝結構型式優(yōu)劣，設計手冊一般推薦:對于單個過濾器采用明裝型式，這樣即便發(fā)生滲漏，也不致漏到室內(nèi);采用成品高效送風口，嚴密性也比較容易得到保證。對于多個過濾器的風□,近幾年常采用液槽密封和負壓密封。液槽密封必須保證液槽接縫嚴密和整體框架都處于同一水平面上。負壓密封就是使過濾器與靜壓箱和框架接縫的外周邊處于負壓狀態(tài)，與明裝型式一樣即使?jié)B漏也不會漏到室內(nèi)。實際上只要做到安裝框架平整，過濾器端面與安裝框架接觸均勻，任何安裝型式使過濾器達到安裝嚴密性要求應該說是不難的。
  二、氣流組織
  潔凈室的氣流組織與一般空調(diào)房間有所不同，它要求將最干凈的空氣首先送到操作部位，它的作用在于限制和減少對加工物的污染。為此，在設計氣流組織時應考慮這些原則:盡量減少渦流，避免將工作區(qū)以外的污染帶入工作區(qū);盡量防止灰塵的二次飛揚以減少灰塵對工件的污染機會;工作區(qū)的氣流要盡量均勻，且其風速要滿足工藝和衛(wèi)生要求，當氣流向回風口流動時要使空氣中的灰塵能有效的帶走。根據(jù)不同的潔凈度要求，選擇不同的送、回風方式。
不同的氣流組織，各有其特點和范圍:
  1) 垂直單向流:均可獲得均勻向下氣流，便于工藝設備布置，自凈能力強，可簡化人身凈化設施等共同設施等共同優(yōu)點外，四種送風方式還有其各自優(yōu)缺點:滿布高效過濾器具有阻力低、更換過濾器周期長等優(yōu)點，但頂棚結構復雜，造價高;側布高效過濾器頂送、全孔板頂送與滿布高效過濾器頂送的優(yōu)缺點相反，其中全孔板頂送在系統(tǒng)非連續(xù)運行時，孔板內(nèi)表面易積塵，維護不好，對潔凈度有些影響;密集散流器頂送，因需要一段混和層，所以只適用于4m以上高大潔凈室，其特點與全孔板頂送相仿;對于相對兩側格柵的板和相對兩側墻下部均勻布置回風口的回風方式僅適用兩側凈間距小于6m的潔凈室;單側墻下部布回風口僅適用對墻間距較小(如≤<2~3m)的潔凈室。
  2) 水平單向流:只在第一工作區(qū)達到100級潔凈度，當空氣流向另一側的過程中含塵濃度逐漸升高，所以僅適用于同一房間工藝過程有不同潔凈度要求的潔凈室;送風墻局部布高效過濾器較滿布水平送可減少高效過濾器用量，節(jié)約初投資，但局部區(qū)域有渦流。
  3) 亂流型氣流:孔板頂送和密集散流器頂送的特點與前述相同:側送的優(yōu)點易于管道布置，無需技術夾層，造價低，有利于舊廠房改造，缺點是工作區(qū)風速較大，下風側比上風側含塵濃度高;高效過濾器風口頂送具有系統(tǒng)簡單、高效過濾器后無管道、潔凈氣流直接送達工作區(qū)等優(yōu)點，但潔凈氣流擴散緩慢，工作區(qū)氣流較均勻;不過當均勻地布置多個風口或采用帶擴散板地高效過濾器風口時，也可使得工作區(qū)氣流較均勻;但在系統(tǒng)非連續(xù)運行地情況下，擴散板易積塵。
  以上論述均屬于較理想狀態(tài)，也是國家有關規(guī)范、標準或設計手冊所推薦。實際工程中或受限于客觀條件，或由于設計者地主觀原因而未設計好氣流組織，常見的有:垂直單向流采取相鄰兩側墻下部回風，局部百級采用上送上回(即局部送風口下未加下垂圍簾)，亂流型潔凈室采用高效過濾器風口頂送上回或單側下回(對墻間距較大)等，這些氣流組織方式經(jīng)實測，其潔凈度大多數(shù)都達不到設計要求。由于現(xiàn)行規(guī)范[6]規(guī)定空態(tài)或靜態(tài)驗收，個別的這類潔凈室在空態(tài)或靜態(tài)下勉強達到設計的潔凈度級別，但抗污染干擾能力很低，一旦潔凈室進入工作狀態(tài)就達不到要求。正確的氣流組織局部區(qū)域應設圍簾下垂至工作區(qū)高度，10萬級也不應采用上送上回。還有目前大多數(shù)工廠生產(chǎn)的帶擴散板的高效送風口，其擴散板都只是裝飾性孔板而不起擴散氣流作用，請設計者和用戶要特別注意。
  三、送風量或風速
  足夠的通風換氣量是為了稀釋和排除室內(nèi)污染空氣，根據(jù)不同的潔凈度要求，當潔凈室凈高較高時，適當增加換氣次數(shù)。其中，100萬級潔凈室的通風量是按高中效凈化系統(tǒng)考慮[7]，其余均按高效凈化系統(tǒng)考慮;當10萬級潔凈室高效過濾器集中布置在機房或系統(tǒng)末端采用亞高效過濾器時，可適當提高換氣次數(shù)10-20%。
  對于上述通風量推薦數(shù)值筆者認為:單向流潔凈室通過房間截面風速偏低，亂流型潔凈室是有較充分安全系數(shù)的推薦值。垂直單向流≥0.25m/s，水平單向流≥0.35m/s，在空態(tài)或靜態(tài)下檢測潔凈度，雖然能達到要求，但抗污染能力較差，一旦室內(nèi)進入工作狀態(tài)，潔凈度就可能達不到要求，這類實例已不屬于個別;同時，我國通風機系列中尚未有較適合凈化系統(tǒng)用的風機，一般設計者又往往對系統(tǒng)空氣阻力未作準確計算，或未注意到所選用的風機是否處于特性曲線上比較有利的工作點，使得系統(tǒng)在投入運行后不久，風量或風速就達不到設計值。美國聯(lián)邦標準(FS209A~B)在1987年10月27日之前一直這樣規(guī)定:單向流潔凈室通過潔凈室截面的氣流速度通常保持在9Oft/min(0.45m/s)，在整個房間無干擾的條件下，其速度不均勻度在士20%以內(nèi)，氣流速度任何明顯的下降都會增加自凈時間和工作位置之間污染影響的可能性(1987年10月FS209C頒布之后對含塵濃度以外的所有參數(shù)指標均未作規(guī)定)。為此，筆者認為宜適當提高目前國內(nèi)對單向流速度的設計值，我們單位在實際工程中照此做了，效果還是比較好的。亂流型潔凈室是有較充分安全系數(shù)的推薦值，但許多設計者仍不放心，在做具體設計時將10萬級潔凈室通風量加大到20~25次/h，1萬級加大到30~40次/h，1000級加大到60~70次/h，這樣做不僅加大了設備容量、加大了初投資，也增加了日后維護管理費用，實際上也沒有必要這樣做。在編制我國空氣潔凈技術措施[7]時曾調(diào)查測定了國內(nèi)100多個潔凈室，許多潔凈室還是在動態(tài)下檢測的，結果表明:10萬級≥10次/h、1萬≥20次/h、1000級≥50次/h通風量即可滿足要求。美國聯(lián)邦標準(FS2O9A~B)規(guī)定:非單向流潔凈室(10萬級、1萬級)，室高8~l2ft(2.44~3.66m)，通?？紤]全室至少每3分鐘換氣一次(即20次/h)。因此，設計規(guī)范的規(guī)定[6]已經(jīng)考慮了較大的富裕系數(shù)，設計者完全可以放心地按照表1通風量地推薦值選用。
  四、靜壓差
  潔凈室維持一定的正壓是保證潔凈室不受或少受污染、以維持設計潔凈度等級必不可少地條件之一。即便是負壓潔凈室，它也必須有不低于它潔凈度級別地相鄰房間或套間維持一定地正壓，負壓潔凈室的潔凈度才能得以維持。
  潔凈室正壓值是指門窗全部關閉狀態(tài)下，室內(nèi)靜壓大于室外靜壓的數(shù)值。它是通過凈化系統(tǒng)送風量大于回風量和排風量的方法來達到。為了保證潔凈室正壓值，送風、回風和排風機最好聯(lián)鎖，系統(tǒng)開啟時先啟動送風機，再啟動回風機和排風機;系統(tǒng)關閉時先關排風機，再關回風機和送風機，以防止?jié)崈羰以谙到y(tǒng)開啟和關閉時受到污染。
  維持潔凈室正壓所需的風量主要根據(jù)維護結構密閉性好壞來確定。我國潔凈室建設初期由于圍護結構密閉性較差，要維持≥5Pa的正壓就要2~6次/h送風量;目前維護結構密閉性已大為提高，維持同樣的正壓只要1~2次/h送風量;維持≥1OPa也只要2~3次/h送風量。
  我國設計規(guī)范[6]規(guī)定:不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)之間的靜壓差應不小于0.5mmH2O(~5Pa)，潔凈區(qū)與室外的靜壓差應不小于1.OmmH2O(~l0Pa)。筆者認為該值似偏低，原因有三:1.正壓是表示潔凈室抑制通過門窗縫隙污染室內(nèi)空氣的能力，或在短時間打開門窗時使?jié)B入室內(nèi)的污染物減少到最低限度的能力，正壓大小表示抑制污染能力的強弱，當然不是正壓越大越好(后面將談到)。2.正壓所需的風量有限，5Pa正壓與10Pa正壓所需風量僅差約1次/h，何樂而不為呢?顯然正壓值低限取l0Pa更優(yōu)越些。3.美國聯(lián)邦標準(FS209A~B)規(guī)定:當所有出入口關閉時，潔凈室與任何相鄰的低潔凈度區(qū)域之間的最低正壓差為0.05英寸水柱(12.5Pa)，這數(shù)值已被許多國家采用。
  但潔凈室的正壓值并非越大越好，根據(jù)本單位30多年實際工程檢測表明:當正壓值≥30Pa時，開門就比較困難，關門稍不留意，砰一聲!嚇人一跳;當正壓值≥50~70Pa時，門窗縫隙就會發(fā)出哨音，體弱者或有某種不適應癥者不適感覺?？墒菄鴥?nèi)和國外許多國家的有關規(guī)范或標準均未規(guī)定正壓的上限值，這樣的結果許多單位都只求下限值滿足要求，而不管上限值達到多少，在筆者遇到的實際潔凈室中正壓值有高達100Pa以上，造成很不好的效果。實際上調(diào)整正壓并不是一件很難的事，把它控制在一定范圍內(nèi)是完全可能的。曾有文獻介紹東歐某國將正壓值規(guī)定為1-3mmH20(約10~30Pa)，筆者認為這個范圍是比較合適的。
  對于一個潔凈室來說，以上四個必要條件必須同時得到滿足，才能保證潔凈度達到要求并具備應有的抗污染干擾能力。