洁净室及洁净区空气洁净度整数等级表:
新版医药GMP洁净度等级ABCD空气悬浮粒子标准:
洁净室温湿度规范:
洁净室内的空态噪声级,非单向气流洁净室不应大于60dB(A),单向流、混合流洁净室不应大于65dB(A)。
无采光窗的洁净室(区)的生产用房间一般照明的照度标准值宜为200Lx–500Lx,辅助用房、人员净化和物料净化用室、气闸室、走廊等宜为150Lx–300Lx。
生物安全防护实验室根据所处理的微生物及其毒素的危害程度各分为一二三四级:
一级是操作适用于对健康成年人已知无致病作用的微生物
二级是操作适用于对人或环境具有中等潜在危害的微生物。
三级是操作适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素,通常已有预防传染的疫苗。。
四级是操作适用于对人体具有高度的危险性,通过气溶胶途径传播或传播途径不明,尚无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物及其毒素(不明微生物,也必须在四级生物安全防护实验室中进行。待有充分数据后再决定此种微生物或毒素应在四级还是在较低级别的实验室中处理)。
洁净实验室是一个全封闭系统,按照等级要求设置人流、物流、污物流,净化区与非净化区之间应设置缓冲(风淋室、货淋室、气闸室),不同洁净等级之间有气流交叉时应设缓冲间,物流经过不同区域是应设传递窗。
按有无污染性、病毒性等物质生成分为正压实验室和负压实验室。正压实验室一般是主实验区压力梯度最高,其他区域或辅助区域逐级递减;负压实验室一般是主实验区负压最大,其他区域或辅助区域逐级减小负压,并在其附近设置正压区域,防止室外非洁净空气进入实验区,污染实验室。
正压实验室宜设置送回风净化方式,负压实验室应设置全送全排净化方式。室内无排风设备的送风系统时,送风方式为定送调回方式控制室内压差梯度;室内有其他排风设备的送风系统时,宜设置定回(排)调送方式控制室内压差梯度,有排风设备的房间,排风与送风联动,增补送风量来维持室内压差梯度。
气流的三种方式
乱流式
空气由空调箱经风管与洁净室内之空气过滤器(HEPA)进入洁净室,并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。此型式适用于洁净室等级1,000-100,000级。
定义:气流以不均匀速度不平行流动、伴有回流或涡流的洁净室。
特性:乱流洁净室是靠多次换气来实现洁净与洁净级别。换气次数决定定义中的净化级别(换气次数越多,净化级别越高)
⑴自净时间:是指洁净室按设计换气次数开始送风到洁净室,室内含尘浓度达到所设计的净化级别的时间。1,000级希望不超过20min(分钟) (可取15min计算) 10,000级希望不超过30min(分钟) (可取25min计算) 100,000级希望不超过40min(分钟) (可取30min计算)
⑵换气次数(按上述自净时间要求设计)1,000级 43.5—55.3次/小时 (规范:50次/小时) 10,000级 23.8—28.6次/小时 (规范:25次/小时) 100,000级 14.4—19.2次/小时 (规范:15次/小时)
优点:构造简单、系统建造成本,洁净室之扩充比较容易,在某些特殊用途场所,可并用无尘工作台,提高洁净室等级。
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。
层流式
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,并由高架地板或两侧隔墙板回风,此型式适用于洁净室等级需定较高之环境使用,一般其洁净室等级为Class 1~100。其型式可分为二种:
⑴水平层流式:水平式空气自过滤器单方向吹出,由对边墙壁之回风系统回风,尘埃随风向排出室外,一般在下流侧污染较严重。
优点:构造简单,运转后短时间内即可变成稳定。
缺点:建造费用比乱流式高,室内空间不易扩充。
⑵垂直层流式:房间天花板完全以ULPA过滤器覆盖,空气由上往下吹,可得较高之洁净度,在制程中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其它工作区域。
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。
复合式
复合式为将乱流式及层流式予以复合或并用,可提供局部超洁净之空气。
⑴洁净隧道(Clean Tunnel):以HEPA或ULPA过滤器将制程区域或工作区域100%覆盖使洁净度等级提高至10级以上,可节省安装运转费用。
此型式需将作业人员之工作区与产品和机器维修予以隔离,以避免机器维修时影响了工作及品质,ULSI制程大都采用此种型式。
洁净隧道另有二项优点:A.弹性扩充容易; B.维修设备时可在维修区轻易执行。
⑵洁净管道(Clean Tube):将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理,将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离,少量之送风即可得到良好之洁净度,可节省能源,不需人工的自动化生产线为最适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。
⑶并装局部洁净室(Clean Spot):将洁净室等级10,000~100,000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10~1000级以上,以为生产之用;洁净工作台、洁净工作棚、洁净风柜即属此类。
洁净工作台:等级Class 1~100级。
洁净工作棚:为在乱流式之洁净室空间内以防静电之透明塑料布围成一小空间,采用独立之HEPA或ULPA及空调送风机组而成为一较高级之洁净空间,其等级为10~1000级,高度在2.5米左右,覆盖面积约10m2以下,四支支柱并加装活动轮,可为弹性运用。
恒温恒湿实验室设计方案及技术要点
一、恒温恒湿实验室方案概述
恒温恒湿实验室是将某一实验室通过某些专用设备和技术方法,使其室内温湿度符合某一调湿和试验用标准大气的要求。恒温恒湿实验室是生产企业的产品质量检验与商品质量检验把关的基础设施。恒温恒湿实验室广泛应用于棉纺、毛纺、化纤、纸张、包装、烟草生产企业以及质检、纤检等部门,按照ISO和GB有关标准规定,纺织品、纺织原料、纸张、纸品和纸箱等商品的物理项目的检验必需在标准大气条件下进行。纺织品和纺织原料检验的标准大气按ISO139和GB6529标准规定,温度20±2 ℃,相对湿度65%±2%;纸张、纸品和纸箱类商品检验的标准大气按照ISO187和GB10739标准规定,温度23±1℃,相对湿度50%±2%。除了常规温湿度的恒温恒湿实验室,还有其它特殊的5-18℃低温、30-80℃高温、相对湿度要求小于40%RH低湿、相对湿度高于80%RH的高湿等特殊要求的恒温恒湿实验室。
二、方案的设计要点
实验室的整体规划,涉及范围极广,要考虑到以下要求:需建筑、水电、空调、实验室使用者等各项专业技术人员共同参与规划。
1、设计目的:
为实验室设备创造一个既能确保其稳定可靠运行,又能满足用户使用要求及工作人员身心健康的工作场所。
2、总体设计:
全面考虑各专业之间的关系,进行严格的协调,做到不错,不漏,不碰。
3、具体设计:
采用国内外先进技术,选用既先进,性能价格比又合理的环保设备和材料,融入人性化的设计理念。
恒温恒湿实验室总体设计规划要点:
(1)温湿度控制范围;
(2)温湿度控制精度;
(3)洁净度要求;
(4)照度要求;
(5)设备的热湿量范围;
(6)空调送回风方式;
(7)空压之平衡措施;
(8)引入新风的必要性;
(9)系统排气的必要性;
(10)保温隔热的措施;
(11)设施与动力的配置;
(12)静电、振动及噪音;
(13)设备空间与空调间;
(14)进出通道及更衣缓冲区的布置;
(15)足够的维护保养空间;
(16)室内净高与楼板载重;
(17)公害、污染与防灾;
(18)安装及运转成本的衡量;
(19)美观性要求;
(20)安装成本与工期控制;
(21)运转成本;
(22)维护性与弹性等因数。
三、恒温恒湿实验室运行特点
1、恒温恒湿实验室,采用直接蒸发式独立的恒温恒湿空调系统,具有系统简单、便于调节、操作方便、节能等优点。在工程设计中,要根据实验室的温湿度精度要求合理选择系统,尽可能把房间的负荷计算详细并选取匹配的恒温恒湿机组。
2、为了满足室内恒温恒湿精度的要求,恒温恒湿空调房间的换气次数大,根据经验,±2℃的恒温室,换气次数约10~15次/h;±1℃的恒温室,换气次数约15~20次/h;±0.5℃的恒温室,换气次数约>20次/h;±0.2℃的恒温室,换气次数约>30次/h;
3、气流组织设计也是影响恒温室精度的主要因素之一,在高精度的恒温恒湿室内设计气流组织应考虑一下原则:合理的气流组织流程,充分发挥送风气流的冷却或加热作用;建立一个稳定均匀的温度场,以保证在气流到达工作区时,其平均温度与工作区的温度差不超过允许的温度波动值;气流到达工作区时,其流动速度在0.25m/s左右。±2℃及±1℃高精度的恒温恒湿实验室,采用全孔板和局部孔板送风,下部均匀回风,效果较好。
4、在恒温恒湿实验室建造中,其保温密闭性也是非常关键的;保温密闭性良好的实验室具有节约能量、提高温湿度精度、降低运行费用等优点。
四、恒温恒湿实验室组成部分
高精密恒温恒湿实验室系统主要应用于纺织品检测系统、纸张检测、计量标定、涂料检测、包装检测、精密加工、三坐标检测、科研机构等。随着对质量控制的要求越来越严格,恒温恒湿环境的需求越来越大,应用的领域也越来越宽广。
1、实验室装修:
要求严格的保温隔湿性能,建议实验室四个立面采用彩钢复合板(为了满足防火要求,一般采用岩棉彩钢板。但是岩棉保温性能差,最好是在岩棉彩钢板外侧再加封一层酚醛铝箔保温板,增加外墙保温性能,能够有效的节能减耗),为了保证密闭性,顶面应采用彩钢板密封,在顶面再加封酚醛铝箔板保温,地面则采用酚醛保温板进行保温隔湿处理;对于透视窗,要求采用双层中空玻璃窗。
2、实验室空调
实验室空调是温湿度控制的心脏,要求精度高,故障率低。所以必须要求空调能调节制冷量,目前市面上有两种方式:变频调节和冷冻水调节方式。
变频调节:实际上就是通过改变供电性质而改变压缩机的功率,让压缩机实现低负荷工作或者过负荷工作,同时调节制冷系统的节流量,所以必须添加非常多的繁琐的环节,而且各环节必须完美匹配,否则出现故障。现实也的确如此,故障率非常高。
冷冻水型机组:采用7℃左右的冷水作为冷源,通过电动阀开大或者关小来控制水流量,从而轻易控制制冷量,而电动阀结构象家用水龙头一样简单,所以故障率几乎为零,控制效果最为稳定。通过合理计算房间的热湿负荷和空气露点来匹配好风量、冷量、加热量、加湿量,在通过PLC控制各个部件的无级调控,在选择灵敏度高线性好的传感器,可以做到温度±0.5℃,湿度±2%。此种方式需要通过每个实验室的实际面积和负荷来进行计算匹配,所以没有标准成型机组,都为定制加工型。一般都用组合式空调箱组合配比来实现,所以缺点是占地面积较大,整个系统稳定性差,系统维护复杂,出现问题后修复困难。
3、通风方式
通风方式经历过好几个历史阶,从最初的底出风,到上自然送风,到上散流器送风,到现在最先进的上风管+微孔天花送风,下地板回风方式,整个实验室送风柔和、均匀,温湿度控制非常稳定。
4、新风系统
新风系统的第一作用是为工作人员提供生理新鲜空气,其对实验室温湿度的稳妥定性也功不可没,也是必不可少的设备:为了让实验室不受外界的干扰,必须向实验室提供新风,以保持实验室气压为正,这样外界的空气进入不了实验室,确保实验室长年温湿度稳定。
五、空调技术参数
控制精度达:温度精度±1.0℃,湿度精度达±2.0% 以内的恒温恒湿空调,称为高精密恒温恒湿空调。因这类空调大多用于造纸、纺织、制药、烟草、电子、计量等对温湿度特别敏感的领域的实验室,所以又称实验室专用空调。
高精密恒温恒湿实验室空调与普通机房空调的区别:
1、高精密恒温恒湿实验室空调必须具备高精密温湿度传感器,要求传感器准确度:±1.5%RH, ±0.3℃(在23±2℃时);重复性:优于0.5%RH和0.1℃;稳定性:每年优于1.0%RH和0.1℃;而普通机房空调传感器精度在±3%RH, ±1℃左右就足够了。
2、高精密恒温恒湿实验室空调对风量要求更高。理论上,风量越大,送风焓差越小,温湿度越均匀;但风量越大,除湿能力越小,甚至完全丧失,所以高精密恒温恒湿空调要求保证除湿能力的基础上尽可能大风量,对风量的设计非常严格,而普通机房空调要求较低。
3、高精密恒温恒湿实验室空调要求制热量、制冷量、加湿量、除湿量可调节,因为精度的要求,高精密恒温恒湿实验室空调要求制热量、制冷量、加湿量、除湿量可调节。
(1)对于制热,根据温差大小,采用多级制热方式进行调节,温差小时只开启一级加热,温差稍大时,同时开启1,2级加热,温差再大时,同时开启1,2,3级加热;
(2)对于加湿,采用比例加湿方式,根据湿度差大小控制加湿量;
(3)对于制冷和除湿的调节,现有三种调节方式:
①第一代调节方式,采用多级制冷,一般用于大功率设备,主要用于对温度的调节,对湿度调节效果甚微。
②第二代调节方式,采用变频制冷,制冷量从50%–100%之间实现无级量制冷调节,此调节范围足以解决温湿度稳定性的问题。用于高精密恒温恒湿实验室空调,效果显著。但因控制需要,需添加很多辅助控制环节,而且各配件之间必须密切协调,某个环节稍微出现一点细小的故障则可能因连锁反应引起诸如压缩机等重要部件损坏。
③第三代调节方式,冷冻水型制冷方式,采用冷冻水(按一般中央空调水温进行设计)作冷源,盘管内运行的是普通7℃左右的冷水,电脑主板通过控制水阀的开度,轻易的实现0%至100%制冷量无级量调节。而且积分阀结构就像家用水龙头一样简单,使用寿命非常长。但其设备需维护量非常大,且出。