淨化（huà）空調係統（tǒng）中的過濾器選擇原則探討中國電子工程設計院世（shì）源科技工程有限公司 雷虹（hóng） 中國電子工程設計院世源（yuán）希達工（gōng）程技術公司 李誌華（huá） 摘要：介紹潔淨度級別和過濾器效率，將淨化廠房分為3個級別：100級、10000級、100000級。從兩個方麵分析了（le）空氣淨化係統的過濾（lǜ）器組合對潔淨度和過濾器（qì）壽命的影響，針對目前出現的問題進行了分（fèn）析，提出了相應的對策（cè）。 關鍵詞：過濾器；濾器效率；潔淨度；終（zhōng）阻力；沉降粒子；浮遊粒子
0·引言隨著大規模、超大規模集成電路集成度的不（bú）斷提高（gāo），在影響成品率的諸多原因中塵埃導致的（de）比例（lì）不斷增大，同時足以使電路芯片短路報廢的塵（chén）埃粒子的直徑也必然越來越小。
在（zài）淨化間的一些（xiē）技術參（cān）數（shù）如：潔淨度、溫濕度、氣流組織、化學汙（wū）染的含量、正壓值等（děng）中間，空調係統的（de）過濾器組合（hé）與廠房的潔淨（jìng）度有密切的關係。
選擇合理的空氣過濾器效率級別和（hé）空氣過濾器的組（zǔ）合對保證廠房的潔淨度級別、減少過（guò）濾器（qì）更（gèng）換頻度、增加過濾器的壽命、降低運行成本有著（zhe）重要的（de）意義。本文在分析潔淨度級別的（de）標準和評價過濾器技術參數的基礎上，對我（wǒ）公司（sī）所（suǒ）做工程首鋼前（qián）工序百級淨化間的空氣淨（jìng）化係（xì）統的過濾器使用狀（zhuàng）況進行了（le）分析，並提出相應（yīng）的改進措施。
1·潔淨（jìng）度級別及過濾器效率 1.1潔淨度級別國內外有（yǒu）代表性的劃分潔淨度級別的製度（dù）有兩種：英製和公製。
英製有美國（guó）聯邦標準209、美國（guó）國家航空和宇宙航行局NASA標準、最新美（měi）國聯邦標準FS2 0 9 D。
公製有英國標準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（shī）學會標準VDl2083、日本工業標準JIS、中國（guó）標準和國（guó）際（jì）標準ISO 14644等。
下麵以（yǐ）有代表性而且（qiě）為許多（duō）國（guó）家通用的美國聯邦標準FS 209D為例說（shuō）明： 根據美國聯邦標準FS 209D的規定（見表（biǎo）1），含塵濃度作為（wéi）評價潔淨度（dù）級別的濃度限定值。評價方法是：在潔淨室（shì）工作區平麵（miàn）上多（duō）點采樣，各點在一段時間內連續測得（dé）含塵濃度平均值，如果滿足表1條件，則（zé）認為此（cǐ）潔淨室工作區達到該濃度限定值所對（duì）應的潔（jié）淨度級別。
1.2過濾器的主要性能指標
式中：A為濾料層結構特（tè）性係數；B為過濾器（qì）結構阻力（lì）係數；u為過濾器麵風速，m/s；n為試驗指數。容塵量：當過濾器的阻力（在額定風量（liàng）下）達到終阻力時，過濾器所容納的塵埃質量。
1.3過濾（lǜ）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（粗效）、比色法（Dust-spot）（中效）、鈉（nà）鹽法（SodiumF l a m e）（中國高效）、D O P法（美國高效）、油霧法（俄羅斯高效）、熒光法（英（yīng）國高效）、熒光素鈉（nà）法（fǎ）（法國高效）、大氣塵計數法（中國粗、中效（xiào））、MPPS法等。
（2）過濾器效率（lǜ）分類過濾（lǜ）效率是在特定測試（shì）方法（fǎ）下的測試（shì）值，在標記效率值時必須注明相應的測試方法，不同的國家有不同的（de）表示方法，見表2。
2 ·現（xiàn）狀分析此項目的（de）潔淨廠房根據潔（jié）淨度的不（bú）同可以分為三類：100級、l0000級、100000級。 前工序作業室是l00級的淨（jìng）化級別；前工序用力室和後工序的（de）中測、組立、封入是l0000級淨（jìng）化級（jí）別；選別（bié）和64M車間（jiān）是l00000級的淨化（huà）級別。下（xià）麵分別介紹一下不同級別淨化間的空氣淨化係統流程圖。
l00級的空氣淨化（huà）係（xì）統：
l00000級的空（kōng）氣淨（jìng）化係統：
下麵從（cóng）兩個方麵分析空氣淨化係統的過（guò）濾器（qì）組合對潔淨度及過濾器壽（shòu）命的影響：（1）對（duì）潔淨度的影響檢測淨化間的潔淨度的方（fāng）法一般有以下幾種（以0.3μm、100 class為例）： a）新工程完工後要做高效過濾器的（de）掃描檢漏標準：0.3μm以上粒子連續增加為（wéi）0個。 目的：檢查高效（xiào）過濾器的安裝及與（yǔ）淨化間的（de）接（jiē）縫處，有無破（pò）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：動力空調係統運行良（liáng）好，環境滿足淨化要求。 測定點：全部（bù）高效過濾器。 測定方法：高效（xiào）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（sù）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）沉降粒子標準：粒子總數增加不超過（guò）100個，塵埃的（de）增加數<100個，當超出規格時，需再檢一次。試驗條件：動（dòng）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（qiú）塵埃初始值總數<50個（gè））水平放矽片盒上；經（jīng）過24 h後，測定並計算塵埃數之差。
c）浮遊粒子標準：作業室0.3μm以上粒子<35個/CF，用力室0.5μm以上粒子（zǐ）<1000個/CF。 測定方（fāng）法：將激（jī）光粒子計數器（qì）的采樣流量調整到1CFM，連（lián）續檢測3 min，取平均值，測定高（gāo）度在工作麵區域約為800 mm~1200 mm。此方法是工程中經常采用的方法。一般情況下，最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級潔淨間的空氣淨化係統為例分（fèn）析，工程實踐中一般要選擇0.12μm、99.999%的ULPA（U15）。
外氣經過噴淋（相當於比色法30%），又經過高效過（guò）濾（lǜ）器（HEPA）和超高效過濾器（ULPA）後，檢測淨化間的塵埃分布為（wéi）：0.1μm~0.3μm的塵（chén）埃為8.76個（gè）/ft3；大於等（děng）於0.3μm的塵埃為35個/ft3。與表1比（bǐ）較發現可以滿足淨化間的淨化級（jí）別。因（yīn）此，選擇最末一級過濾器的過濾效率對滿足淨化間的淨化級別有（yǒu）重要的意義。（參（cān）考www.rfilter.com）
（2）對過濾器壽命的影響以l00級潔淨間的空氣淨化（huà）係統為例分析： 現在的係統中由於在冬季安裝上化學過濾器後（hòu），活性炭（tàn）粒的發塵量較大致使後麵的高效過濾器容易堵塞（sāi），阻力增加較快導致（zhì）更換頻繁。
另（lìng）外，100級潔淨間的過濾器級別的級差比較大，例如：粗中效（xiào）和（hé）高效之間相差10級（jí），致使前一級過（guò）濾器不能很好（hǎo）地保護高效過濾器，導致高效過濾器壓差經常超標，更換（huàn）比（bǐ）較頻繁。1997年10月到1998年3月間（jiān）前（qián）工序空調係統13台循環風機更換的高效過濾器數量見表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的情況下的預測壽（shòu）命為100天，可見過（guò）濾器的實際壽命小於預測壽命。由於每台高（gāo）效過濾器（qì）價格為1078元/台，經計算（suàn）僅半年時間過濾器由於壽命縮短導致增加的費用（yòng）為2.7萬（wàn）元。
此外，從以上（shàng）空氣淨化係統的流程圖（tú）中還可以看出，10000級潔淨室的（de）空氣過濾係統中兩級中效過濾器效率之間（jiān）沒有級差，使前一級過濾器沒有起（qǐ）到保護後一級過濾器的作用。
使用過濾器的“終阻力”作為判斷過濾器失效的標（biāo）準，在實（shí）際（jì）運行中存在許（xǔ）多（duō）問題：由於終阻（zǔ）力值與通過過濾器（qì）的風量密切相關（guān），當風量發生變化時終阻力值也應相應發生變化。
而在（zài）實際（jì）中保證過濾器的通風量不變是很難（nán）做到的，顯然根據過濾器的壓差是否超過終阻力值來判斷是否需要更換過濾器是（shì）不合理的。在實際運行中還需要根據淨化間的溫濕度、正壓值（zhí）來判斷是否需要更換過濾器（qì）。當淨化間正壓（yā）下降時表示進入房間的新風量減少了，如果在係（xì）統設備運行正常的情況下，一般是由於過濾器堵塞，阻力增加導致係（xì）統風（fēng）量減（jiǎn）少所導致。
3·問題的對策 3.1選擇合理的過濾器組合和過濾器效率一般情況下，最（zuì）末一級過濾器和房間的換氣次數對淨化間的空氣潔淨度起決定作用（yòng），上風段的各級過濾器起到保護作用以延長末端高效過濾器的使（shǐ）用壽命或保護空調係統的（de）設（shè）備，如避免盤管集塵，換熱係數降低，以（yǐ）確保（bǎo）其正常（cháng）工作。
如果相連的兩級效率特（tè）別接近，則後一級負擔（dān）太小；如果級別相差太大，則後一級過（guò）濾器（qì）不能（néng）得到有效的保護。我公司的100級淨化間的空氣過濾係統中由於化學過濾器有發塵，導致其後麵的高（gāo）效過濾器更換頻繁（詳見（jiàn）表3），所以我們采取了在化（huà）學過濾器和高效過（guò）濾器（qì）之間加裝一級過濾器的（de）方法使後一級過濾器的壽命得到延長，具體可以采取以下的空（kōng）調係統：
通過采取以上（shàng）的措施，雖然亞高（gāo）效過濾器的更換頻度增加了，但是由於其成本低（dī）（200元/台），隻是高效過濾器（qì）成本的1/5，所以最終還是達到了降低成本的目的。
此外，為解（jiě）決由於（yú）通過各個高效過濾器的風量不同（tóng）而引（yǐn）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）風機中加裝化學過（guò）濾器和亞高效過（guò）濾器，將新風集中處理而不是將新風送到各循環風機中再進行處理，以減少由於各個（gè）循環風機風量的不同而增加的更換量。此問題已經在我公司的（de）新工程中得到了改（gǎi）善。在201#棟的新工程中新風空調機組采取的（de）新流程如圖1所示。
3.2選擇（zé）合（hé）理（lǐ）的終阻力值終阻力是當過濾器失效時即達到額定（dìng）容塵量時的過濾器阻力值。終阻力值的選擇直接決定過濾器（qì）的使用壽命（mìng）、空調係（xì）統風量變化範圍（wéi）、係統能耗。一般情況下，終阻力值是初阻力值的2~3倍，而且與（yǔ）通過過濾器的風量有關，關係如圖2所示。
實際運行管理中可以根據過濾器廠家提供的風（fēng）量―阻力曲線，查出在實際（jì）運行中通（tōng）過過濾器的風量下所對應的初阻力（lì），然後根據（jù）初阻力計算出終阻（zǔ）力值，並（bìng）依據實際運行中的情況對終阻力值進行修正（zhèng），作為更換過濾器的標（biāo）準。
總之，在淨化空調係統的運行維護中，過濾器作為易耗品占總運行成本的1/3，所以研（yán）究過濾器（qì）的使用情況降低更換頻度，對降低運行成本有（yǒu）十（shí）分重要的意義。
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