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净化设备专家:影响洁净室设计、建造本钱的因素
资料来源:广州启绿空气净化设备有限公司   日期:2011-08-10   人气:   标签:
    爱斯基摩人能够用很多的词汇来描绘雪净化设备专家:影响洁净室设计、建造本钱的因素,而我们的产业对于洁净只有一个单词和明确的价格来说明它。我们经常发现,客户会支付很高的设计用度,为了一个超出其工艺要求的洁净室而支付无谓的用度,在洁净室内建造十分完善的系统,可以充分保证生产加工过程中的洁净度。任何设计标准的变化,必将对洁净室的质量产生特殊效果。以下这十五个因素将决定一个洁净室在施工方面的用度。这项花费可能在每平方英尺180美元到2,800美元之间(要看是不是包括工具以及装配和工艺设备的用度)。

    洁净室的设计和施工通常是在非常紧张的时间限定下完成的,净化设备专家:影响洁净室设计、建造本钱的因素,可供选择、改变、和其他可行性改进的机会很少。因此,鼓励使用“标准件复制”(cookie-cutterrepeats)来避免新设计方法中的潜伏风险。这些标准的洁净室设计方案可能会减轻设计者的任务,但不会改进项目的经济性或者降低施工本钱。由于每个洁净室所要求的条件在一些细微的方面都是不同的,若不是所进行的设计/施工模型完全相同,那么采用标准的洁净室设计方案是无效的。
    除非业主对于一个特殊的设计模型十分有信心,通常工程师都被要求设计一个比客户预期更加严格的洁净室,这样即使在某些方面出了差错,他们至少仍能够达到预期目的。过多的设计预算可能会浪费金钱,但是当实际需求的预算还没有评估出来之前,这样做是必须的。洁净室花费的增加与设计和施工专家、洁净室开发者和业主三者之间的相互信任成反比。
Table 1:Cleanroom HVAC requirements(Recommended to meet and exceed Federal Standard209E,209Class1VLF,and ISO 14644-1)ISO14644-1Per cubic meter209EIntern. (SI)209E English(USA) per cubic ft.Suggested minimum ceiling coverageSuggestedfilter typeSuggested minimumair velocity@ceiling levelSuggested minimum cleanroomair changesClass3Particle counts≥0.1μm-1,000≥0.5μm-35Class MClass1Particle counts≥0.1μm-35≥0.5μm-1100%ceining coverageULPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm75 to 90 fpm (0.38to0.46m/sec)500 to 640 ach Class M 1.5Class1Particle counts≥0.1μm-35≥0.5μm-1100%ceining coverageULPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm75 to 90 fpm (0.38to0.46m/sec)450 to 640 ach Class M 2Class 10Particle counts≥0.1μm-99.1≥0.5μm-2.83100%ceining coverageULPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm70 to 80 fpm (0.36to0.41m/sec)420 to 600 achClass4Particle counts≥0.1μm-10,000≥0.5μm-352Class M 2.5Class 10Particle counts≥0.1μm-345≥0.5μm-10100%ceining coverageULPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm75 to 90 fpm (0.36to0.41m/sec)420 to 600 ach Class M 3Class 100Particle counts≥0.1μm-991≥0.5μm-28.380%ceining coverageHEPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm50 to 70 fpm (0.26to0.36m/sec)300 to 480 achClass5Particle counts≥0.1μm-100,000≥0.5μm-3520Class M 3.5Class 100Particle counts≥0.1μm-3,450≥0.5μm-10075%ceining coverageHEPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm50 to 70 fpm (0.26to0.36m/sec)300 to480 achClass6Particle counts≥0.1μm-1,000,000≥0.5μm-35200Class M 4.5Class1000Particle counts≥0.5μm-1,00040%ceining coverage0.1μm-34,500HEPA filters providing efficiency of 99.99995%30 to 50 fpm (0.15to0.25m/sec)180 to 300 achClass7Particle counts≥0.1μm-1,000≥0.5μm-35Class M 5.5Class10,000Particle counts≥0.1μm-345,000≥0.5μm-10,00030%ceining coverageHEPA filters providing efficiency of 99.99995%at0.3to0.5μm20 to 30 fpm (0.10to0.15m/sec)60 to 100 achClass8Particle counts≥0.5μm-3,520,000Class M 6.5Class100,000Particle counts≥0.1μm-3,450,000≥0.5μm-100,00015%ceining coverageHEPA filters providing efficiency of 99.99995% at 0.12μm15 to 20 fpm (0.08to0.10m/sec)36 to 90 achNote:Air changes developed for cleanroomheights9,to16,
项目负责

   工具动力供给与生产设备的有效连接;维修区域、管槽、走廊、热通、动力专业设备间和动力站的位置等题目的公道安排,这些是洁净室设计经济性的主要方面。在项目刚刚开始时就应该考虑到这些因素,并通过由建筑师、工程师、承包商和业主组成的进行评估。这样才能确保所有参与者十分了解用户的生产目标和要求,这点是一个设计施工项目在经济性方面取得成功的关键。
简单的说,业主对于所需洁净室的类型特征进行恰当的选择,会对终极的花费产生至关重要的影响。这没有“数字猜谜游戏”式的解决方案。业主、工程师、建筑师、承包商都必须了解规范或ISO标准中那些不必要的变量/因素对于花费的影响,[净化设备]影响洁净室设计、建造本钱的因素,因此需要评估每一个生产细节和生产要求。在开始任何的设计之前,这个团队必须要一起工作以确定目标、需求和期看。
个案研究
为分析洁净室施工花费与十五个关键设计因素的关系,我们将美国二十个洁净室设施的数据编辑如下:
在1983年至2003年间,建立的十个微电子生产工厂,洁净室的洁净度等级是ISO5级和ISO 6级
在1983年至1996年间,建立的四个制药和生物制药工厂,洁净室的洁净度等级是ISO 5级和ISO 7级。
在1994年至2003年间,建立瓣十个微电子生产工厂,洁净室的洁净度等级分别是ISO3级、ISO5级、ISO7级和ISO8级。
在1994至2004年前,建立的八个生物制药工厂,洁净室的洁净度等级分别是ISO4级、ISO5级、ISO7级和ISO8级。
通过对热通、动力专业(HVAC,工艺管道)工程用度数据的推断,综合考虑地点、劳务用度和通货膨胀等因素,进行调整,从而得到一个同一的关于洁净室热通、动力专业工程用度分类的简单描述,该分类包括ISO3级、ISO5级、ISO7级和ISO8级每一类的洁净室。
本次分析所选择的洁净室,设施面积相差未几,都在40,000到60,000平方英尺之间,并且都有30%到40%的生产窨被不同等级的洁净室、洁净室走廊和气闸占用。使用相同的方法计算热通、动力专业设备的生产用度,从而得到花费的具体统计如表2所示。这种方法同一了热通、动力专业工程用度,而没有区分微电子洁净室、制药和生物制药洁净室(计算数据如表3、表4、表5、表6和表7所示)。
基于以上这些表格,以ISO5级洁净室热、动力专业工程花费为基线绘制了“关键价值因素”图表(图1);从而得到花费因素价值数据,如表8所示。这些经验变量可以用百分数的形式乘以每平方英尺的工程用度来计算不同类型洁净室的花费,也能在项目初期帮助进行工程用度评估。
成功的十五个方法,利用以下十五个本钱因素变量,提供可供选择的设计方案动态数据库,对基本的洁净室设计和标准进行改进,尽量满足工厂的需求,通过这些方法我们应能够减少项目的工程用度。ATI的建筑师和工程师(Danville,Calif.;www.Atlae.com)应用这些方法成功地为生物制药学、微电子学和食品加工行业的洁净室进行设计,并实施了施工工程。
Table2:Generic cleanroom classM3.5(ISOClass5)Mechanical equipment operatingcostsbreakdown Typical(avr.12facilities,old)Altern.(avr.12facilities,new)System compinent%of total year$/sq.ft.year%of total$/sq.ft.yearMake-up AHUs112.86162.72Recirculating AHUs359.1  Cooling:DX air-cooled units348.84  Heating:Steam,zone reheat-electric92.34  Humidification:Steam10.26  Exhaust fans102.615.32.6Fan-filter units  20.23.43Cooling:Chillers with cooling towers  396.63Heating:Hot water zone reheat-hot water  91.53Humidification:Adiabatic  0.50.85TOTAL for 40,000-60,000
sq.ft facility with actualcleanroom occuping 30-40%lffacilityspace100%$26.00100%$17.76

 换气次数。花费因素变量:-0。08至0。19

   洁净室内的空气分配设备(通常是吊顶过滤器)被设计成“喷淋式”,用来提供同一的、洁净的已过滤的空气。向房间补给的空气量,让人想起与普通的淋浴喷头相反的消防龙头。美国联邦标准209E、日本标准JISB9920和ISO标准14644-1的标题是:洁净室外和相关控制环境——第一部分:清洁空气的分级。这些标准提供了洁净室参数、分级和检测方法的指导方针,但并未说明如何经济有效地达到要求。净化设备专家:影响洁净室设计、建造本钱的因素,这是由于每种生产过程和洁净室外的要求是不同的,因此,可以采用不同的再循环空气量,达到预期的环境要求。
至少有五种不同的“可能”设计能够达到预期的结果,然而只有一种设计是最佳方案。为项目寻找最佳和最经济的解决方案,是洁净室外换气项目的最基本的目标理念。
如表1所示,换气次数和再循环数目变化对于确定房间的级别是十分重要的。例如,通过300次的换气次数能够达到M2级洁净室的要求,但也可能540次的换气次数仍不能满足要求。
房间内污染物的比率和实际微粒产生情况,是影响洁净室空气换气次数的主要因素。在生产过程中,不对其他因素产生任何影响的情况下,清除微粒的速度是非常重要的。其他可能影响再循环空气数目的因素是:房间的结构、设备的位置、设备表面温度、空气对流、气流类型(单向通过敏感区或者通过全空间)、操纵空间和规章、使用的材料和化学药品等。
洁净室可能需要在静态下进行鉴定,在工况下进行鉴定,对生产过程进行确认或者cGMP认证。由综合服务治理部制定的联邦标准209(e),建议100或90fpm。然而有可能建立一个空气活动速度较低,但比100级洁净度更高的洁净室。实际上,已经有洁净室的空气活动速度是45cfm/平方英尺。
单向的、紊流的、垂直或水平气流。

花费因素变量:-0.073至0.18

在很多案例中,单向气流只在小空间和洁净室的敏感区域内使用,并且使用微环境。污染物的源头可能存在于手套箱、过滤模块等地方。多数设计为整体单向气流洁净室外的方案,只有在这些区域中没有作业者、生产设备和排风装置时才能实现单向气流。垂直或水平气流的选择,取决于房间的结构和设备的安放位置,紊流就可以将污染物带走,净化设备专家:影响洁净室设计、建造本钱的因素。
洁净室内的排挤地板是用来掩盖工具、设备与动力设备之间的电线、通讯电缆、水电、管道的连接的。后来,[净化设备]影响洁净室设计、建造本钱的因素,为了节约本钱,在“bay-and-chase”式的洁净室结构中,这些排挤地板被当作从港湾到夹层的回内通道。在完全单向气流的洁净室内,人们希看微粒从工作区域流到带小孔的地板下。我们已经成功的建立了10级和100级的洁净室,在这些洁净室内没有排挤地板,采用墙下部回风系统,而且洁净室的气流被设计成紊流。
另个一种办法是用薄的空气喷射装置隔离超清洁区域,这种空气喷射的速度是每分钟500到800英尺。它的功能类似于塑料门帘。

 空气过滤器。花费因素变量:-0.032至0.10

 采用未端HEPA高效空气过滤器对空气进行过滤,0.3到0.5微米的往除效率为99.99%,0.12微米的往除效率为99.999%;若使用ULPA过滤器,0.12微米的往除效率为99.99995%。
根据洁净室外的用途,也可以选择其他的设备,例如,在循环风加新风处理系统中,使用HEPA过滤器用碳吸附或相似功能的合成过滤器处理VOC,静电过滤箱,等等。
在洁净室市场上,风机过滤不再是新产品,正确的应用它可以为很多高水平洁净室提供卓越的、经济的解决方案,尤其是在吊顶高度有限的建筑内。已证实降低本钱和减小过滤器的压降(在洁净室寿命期内,使用低等级过滤器,长时间采用高压降方式运转,所带来的效益并不总是十分明显)。

 空气处理器。花费因素变量:-0.07至0.15

新风处理空调箱[Make-up AHUs]。典型的新风处理空调箱(低级AHUs)为循环风空调箱(二级AHUs)提供必须的新风。新风由离心排风机、轴流或plug风机加上过滤器、预热和再热用热水盘管、冷却和除湿使用的冷冻水盘管、蒸汽和尽热加湿器等组成。附件和差异包括静电空气混合器、蒸汽预热盘管、超声波加湿器、盐水、除湿用的直接交换[Dx]或乙二醇低温冷冻盘管、VOC吸附过滤器、噪声衰减器,VFP(变频)驱动等。
最近12年,M&I传热产品公司(位于米西所加,网址:www.miair.com)成功地研制和生产了非常经济、可靠的风机系统。这些系统工作起来非常安静,并且消耗的能源很低,通常比离心式或plug风机系统能耗少20%。
新风处理空调箱通道是将空气注进集管,再通过支管系统给循环风空调箱提供新风。在低级和二级风管上进行空气丈量,并调节送风机、VFD或进口风阀以便恒定风量。Magnahelic讲量器临测安装在各个空调箱内HEPA过滤器布袋过滤器和预过滤器的荷载。有吊顶风机过滤器的情况下,新风处理空调箱出来的空气进进循环风空调箱再送出。
循环风空调箱(RecirculationAHUs)。典型的循环风空调箱由高效离心式风机、过滤器和湿热(干)冷盘管组成。附加和差异包括用于局部温度控制的再热盘管、用于局部湿度控制的蒸汽或超声波加湿器、风量恒定控制箱。这种采用Whisper-AirandCompac Space 风机系统的方式提供了一种节约本钱和充分使用能源的选择。
多重循环风空调箱通过送风管,再经过ULPA过滤器或HEPA过滤器,将空气送进洁净室,在洁净度等级为10级和1级的洁净间的吊顶上,这些过滤器通常是100%覆盖。垂直单向气流向下通过洁净间,穿过带孔的排挤地板砖进进地板下面的回风空间,再通过垂直回风夹道向上进进吊顶回风静压箱。然后,空气再次进进循环风空调箱,以上的空气循环再次重复。假如是使用吊顶风机过滤器,在风机过滤器上面的吊顶空间时,可以安装水或直接交换冷却[DX-cooled]风机盘管实现表面冷却。

空气压差。花费因素变量:-0.041至0.08

洁净室增压是必须的,它的作用是确保洁净室阔别其邻近区域的污染,控制有害污染物的流向,防止不同区域间的交叉污染,并帮助保持所要求的温度和湿度水平。
洁净室与相关走廊、设施内的其他区域的压差应维持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之间。一般制药企业所要求的压差值比这更高,在不同区域之间采用层叠压差来避免交叉污染。在不同的区域间安装一系列的层叠式气闸和答应空气快速扩散的正压门,从而产生压差。好的微电子洁净室设计中,通常在洁净室的进口安装一个半密封的气闸来使压差保持在0.02到0。005in.w.g.之间。更衣间和穿衣间用气闸分离。进口进的机械风淋相对于它的必要性而言,更是设施文化和洁净室的原则题目。
很多微电子和光刻洁净室成功地采用被动气压控制,只有在大门全部打开的情况下,进口处的风量维持在每分钟50到100英尺。一些生物制药企业要求主动压差控制,采用补充新风的方式,自动补足通过门泄漏的空气(当门打开时)。
压差临测器用来完成这个任务,例如HenryG.Dietz公司的产品(长岛市,纽约;www.lowpressure.com)。监视器可能被安装在洁净室外面,而在洁净室内有一个LED的显示器,该显示器带有一个声音报警装置和两个指示器,可以表示气压的正常与否。这种设备在生物制药洁净室中有生物限制要求的区域内通常用来测负压值,而在电子类洁净室内,通常用来检测负压值,而在电子类洁净室内,通常用来检测正压值。它带有数字压差显示器,显示的精确度是0.001in.w.c.,丈量压力值或真空度的%E
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