淨化空調係統中（zhōng）的過濾器選擇原則探討中國電子工程設計院世源科技（jì）工程（chéng）有（yǒu）限公司 雷虹 中國電子工程設計院世源希達工程技術公（gōng）司 李誌華 摘要：介紹潔淨度級別和過濾器效率（lǜ），將淨化廠房分為3個級別：100級、10000級、100000級。從（cóng）兩個（gè）方麵分析了空氣淨化係統的過濾器組（zǔ）合對潔淨度和過濾器壽命的影響，針對（duì）目前出現的問題進行了分析，提出了（le）相應的對策。 關鍵詞：過濾器；濾器效率；潔淨度；終阻力；沉降粒子；浮遊粒子
0·引言（yán）隨著大規模、超大規模（mó）集成電路集成度的不斷提高，在影響成品率的諸多原因中塵埃導致的比例不斷增大，同時足以使電路（lù）芯片短路報廢的塵埃粒（lì）子的直徑也必然越來越小。
在淨化間的一些技術參數如：潔淨度、溫濕度、氣（qì）流組織、化學汙（wū）染的含量、正壓值等中間，空調係統的過濾器組合與廠房的（de）潔淨度有密切的（de）關係。
選擇合理的（de）空氣過濾器效率級別和空氣過濾器的組合對（duì）保證廠房的潔淨度級別、減少過濾器更換頻度、增加過濾器的壽（shòu）命、降低運行成本有著重（chóng）要的意義。本文在分析潔淨度級別的標準和評價過濾器技術（shù）參數的基礎上，對我公司所（suǒ）做工程首（shǒu）鋼前工（gōng）序（xù）百級淨化間的空氣淨化係統的（de）過濾器使用狀（zhuàng）況進行了分析，並提出相應的（de）改進措施。
1·潔淨度級別及過（guò）濾器效率 1.1潔淨度級別國內外有代表性（xìng）的劃分潔淨度級別的製度有兩種：英製和公製。
英製有美國聯邦標（biāo）準209、美國國家航空和宇宙航行局NASA標（biāo）準、最新美（měi）國聯（lián）邦標（biāo）準FS2 0 9 D。
公製有英國標準（zhǔn）BS5295、前蘇聯標準ГCTII-1 7 0-0 5 0.0 0 l-7 3、聯邦德國工程師學會標準VDl2083、日本工業標準（zhǔn）JIS、中國標準和（hé）國（guó）際標準ISO 14644等。
下麵以有代表性而且為許多國家通（tōng）用的美（měi）國聯邦標準FS 209D為（wéi）例說明： 根據美國聯邦標準FS 209D的規定（見表1），含塵（chén）濃（nóng）度作為評價潔淨度級別（bié）的濃度限定值。評價方法是：在潔淨室工作區平麵上多（duō）點采樣（yàng），各點（diǎn）在一段時間內連續測得含（hán）塵濃度平均值，如果滿足（zú）表1條件，則認為此潔淨室工作區達到該濃（nóng）度限定值所對（duì）應的潔淨（jìng）度級別。
1.2過濾器的主（zhǔ）要性（xìng）能指標（biāo）
式中：A為濾料（liào）層結構特性係數；B為過濾器結構阻（zǔ）力係（xì）數；u為過濾器麵風速，m/s；n為試驗指數。容塵量（liàng）：當過濾器的阻力（在額定風量下）達到終阻力時，過濾器所容納的塵埃質量。
1.3過濾器效率檢測方法和分類 （1）效率檢測方法常用的效率檢測方法：計重法（fǎ）（粗效）、比色法（Dust-spot）（中效（xiào））、鈉鹽法（SodiumF l a m e）（中國高效）、D O P法（美國高效）、油霧法（俄（é）羅斯高（gāo）效）、熒光法（英國高效）、熒光素鈉法（法國高效）、大（dà）氣塵計數法（中國粗、中（zhōng）效（xiào））、MPPS法等。
（2）過濾器效率分類過濾效率是在特定（dìng）測（cè）試方（fāng）法下的測試值，在標記效率值時必須注明相應的測試方（fāng）法，不同的國家有不（bú）同的（de）表示方法，見表2。
2 ·現狀分析此項目（mù）的潔淨廠房根據潔淨度的不同可以分為三類：100級、l0000級、100000級（jí）。 前工序作業室是l00級的淨化（huà）級（jí）別；前工序用力室和後工序的中測、組立、封入是l0000級淨化級（jí）別；選別和64M車間是l00000級的淨化級別。下麵分別介紹一下不同級別淨化間的空（kōng）氣淨化係統流程（chéng）圖。
l00級的空氣淨化係統：
l00000級的空氣淨化係（xì）統：
下麵從兩個方麵分（fèn）析空氣淨化係統的過（guò）濾器組合對潔淨度及過濾器壽命（mìng）的影響：（1）對潔淨度的影響（xiǎng）檢測淨化間的（de）潔淨度（dù）的方法一般有以下幾種（以0.3μm、100 class為例）： a）新工程完工（gōng）後要做高效過濾器的掃描檢漏標準：0.3μm以上（shàng）粒子連續增加為0個（gè）。 目的：檢查高效過濾器（qì）的安裝及與淨（jìng）化間的接縫處，有（yǒu）無破損和裂縫，有無塵埃泄漏。 檢測器：Lasair-110、測定用的台車等。 試驗條件：動力空調係（xì）統運（yùn）行良好，環境滿足淨化要求（qiú）。 測定點：全部高效過濾器。 測定方法：高效過濾器區域（作業室）。 采樣口與高效過濾器的距離30 mm，掃描速度50 mm/s。 檢查高效過濾器的平麵及周邊有無塵（chén）埃泄漏。
b）沉降（jiàng）粒子標準：粒（lì）子總數增加不超過100個，塵埃的增加數（shù）<100個（gè），當（dāng）超出規格時（shí），需再（zài）檢一次。試驗條件：動力空調係統運行良好，環境滿足淨化要求。 測定方法：將符合要求的參考片（要求塵埃初始值總數<50個）水平放矽片盒上；經過24 h後，測（cè）定並計算塵（chén）埃數之差。
c）浮遊（yóu）粒子標準：作業室0.3μm以上粒子<35個/CF，用力（lì）室0.5μm以上粒子<1000個/CF。 測定方法：將（jiāng）激光粒子計數器的采樣流量調（diào）整到1CFM，連續檢測3 min，取平均值，測定高（gāo）度在工作麵（miàn）區（qū）域約為800 mm~1200 mm。此方法是工程中經常（cháng）采用的方法。一般情況下（xià），最（zuì）末一級過濾器的過濾效率決定淨化間的潔淨度級別，以0.3μm、100級（jí）潔淨間的（de）空氣淨化係統為例分析，工（gōng）程實踐中一般要選擇0.12μm、99.999%的ULPA（U15）。
外氣經過噴淋（相當於比色（sè）法30%），又經過高效過濾（lǜ）器（HEPA）和（hé）超高效過濾器（ULPA）後，檢測淨化間的（de）塵埃分布為：0.1μm~0.3μm的塵埃為8.76個/ft3；大於等於0.3μm的塵埃為35個/ft3。與表1比較發現可以滿足淨化間的淨化級別。因此，選擇最末一級過濾（lǜ）器的過濾效率對滿足淨化間的淨（jìng）化（huà）級別有重要的意義。（參考www.rfilter.com）
（2）對過濾器壽命的影響以l00級潔（jié）淨間的空氣淨化係統為例分析： 現在的係統中由於在冬季安裝（zhuāng）上化學過（guò）濾器後，活性炭粒的發塵量較大致使後麵的高效過濾器容（róng）易堵塞，阻力增（zēng）加較快導致（zhì）更換頻繁。
另外，100級潔（jié）淨間（jiān）的過濾器級別的級（jí）差比較大，例如：粗中效和高效之（zhī）間相（xiàng）差10級，致使前一級過濾器不能很好地（dì）保護高效過濾器，導致高效過濾器壓差經常超標，更換比較頻（pín）繁。1997年10月到1998年3月間前工序（xù）空調（diào）係統13台循環風機更換的高效過濾器數量見表（biǎo）3。 表3過濾器更換數量統計
有關資料表明，該高效過濾器在容塵量為1490 g/m2的情況下的（de）預測壽命（mìng）為（wéi）100天，可見過濾器的實際壽命小於預測壽（shòu）命。由於（yú）每（měi）台高效過濾器價格為1078元/台，經計算僅半年時（shí）間過濾器由於壽命縮短導致（zhì）增加（jiā）的費用為2.7萬（wàn）元。
此外，從以上空氣淨化係統的流程圖（tú）中還可（kě）以看出，10000級潔淨室的（de）空氣過濾係統中兩級中效過濾器效（xiào）率（lǜ）之間（jiān）沒有級差（chà），使前一級過濾器（qì）沒有起到保護後（hòu）一級過濾器的作用。
使用過濾器的“終阻力（lì）”作為判斷過濾器失效（xiào）的標準，在實際運（yùn）行中存在許多問題：由於終阻力值與通（tōng）過過濾器的風量密切相關，當風量發生變化時終阻力值也應相應發生變化。
而在實際中保證過（guò）濾器的通風量不變是很難做到的，顯然根據過濾器的壓差是否超過終阻力值來判（pàn）斷是否需要更換過濾器是不合理的。在實際運（yùn）行中還需要（yào）根（gēn）據淨化間的溫濕度、正壓（yā）值（zhí）來判斷是否需（xū）要更換過濾（lǜ）器。當淨化間正壓下降時表示進入房間的新風量減（jiǎn）少了，如果在係統設備運行正常的情況下，一般是由（yóu）於過濾器堵塞，阻力增加導致係統風量減少（shǎo）所導致。
3·問題（tí）的對策 3.1選擇合理（lǐ）的過濾器組合和過（guò）濾器效率（lǜ）一般情況下，最末一級過濾器和房間的換（huàn）氣次數對（duì）淨化間的空氣潔淨度起決定作用，上風段的各級（jí）過濾（lǜ）器起到保護作用以延長末端（duān）高效（xiào）過濾器的使用壽命或保護空調係（xì）統的設備，如避免盤（pán）管集塵（chén），換熱係數降低，以確保其正常工作。
如果相連的兩級效率特別接近，則後一（yī）級負擔太小；如果級別相差太大，則後一級過濾器不能得（dé）到有效的保（bǎo）護。我公司的100級淨化間的空氣過濾係統中由於（yú）化學過濾器有發塵，導（dǎo）致其後麵的（de）高效過濾器更換頻繁（詳（xiáng）見表3），所以我們（men）采取了在化學過濾器和高效過濾器之間加裝一級過濾器的方法（fǎ）使後一（yī）級（jí）過濾器的壽命得（dé）到延（yán）長，具體可以采取以下的空調係統：
通過采取以上的措施，雖然亞高效過濾器的更換（huàn）頻度增加了，但是由於其成本低（200元/台），隻是高效過濾器成本的1/5，所以最終還（hái）是達到了降低成本的目的。
此外，為解決由於通過各個高效過濾（lǜ）器的風量（liàng）不同而引起的個別循環空調機中的高效過濾器（qì）更換（huàn）的頻度高的問題，可以在新（xīn）風機中加（jiā）裝（zhuāng）化（huà）學過濾器和亞高（gāo）效（xiào）過濾器（qì），將新（xīn）風集中處理而不是（shì）將新風送到各循環風機中再進行處（chù）理（lǐ），以減少由於各個（gè）循（xún）環風機風量的不同（tóng）而增加的更換量。此（cǐ）問題已經在我公司的新工程中得到了（le）改（gǎi）善。在201#棟的新（xīn）工程中新風空調機組采（cǎi）取的新（xīn）流程如圖1所示。
3.2選擇合（hé）理的（de）終阻力值終阻力是當過濾器失效時即達到額（é）定容塵量時（shí）的過濾器（qì）阻力值（zhí）。終阻力值（zhí）的選擇直（zhí）接決定過濾器的使用壽命（mìng）、空調係統風量變化（huà）範圍、係統能耗（hào）。一般情況下，終阻力值（zhí）是初阻力值的2~3倍，而且（qiě）與通過過濾器的風量有關，關係如圖2所示。
實際運行管理中可（kě）以根據過濾器（qì）廠家提供的風量―阻力曲線，查出在實際運行（háng）中通過（guò）過濾器的風量下所對應的初阻力，然後根據初（chū）阻（zǔ）力計算出終阻力值，並依據實際運行中的情況（kuàng）對終阻力值進行（háng）修正，作為更換過濾（lǜ）器的標準。
總之，在淨化空調係統的運行（háng）維護中，過濾器作為易耗品占總（zǒng）運行成本（běn）的1/3，所以研究過濾器（qì）的使用情況（kuàng）降低更換頻度，對降低運（yùn）行成本有十分重要的意義（yì）。
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