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行业篇||什么是洁净室呢?

浏览数量: 17     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-09-03      来源: 本站

行业篇||什么是洁净室呢?

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(一)什么叫洁净室

根据“洁净厂房设计规范”GB50073-2013中名词解释,洁净室就是“空气悬浮粒子(灰尘、微生物…)浓度受控的房间。其建造和使用方式使房间内进入的、产生的、滞留的粒子最少,同时,还要按生产工艺的要求对房间内的温度、湿度、压力、静电、振动、噪声等其他相关参数也要受控。”洁净室广泛地应用在电子(微电子、光电子等)、航天、机械、化工、农业、制药、医疗、食品、实验动物饲养、生物安全和生物工程等各行各业。

(二)洁净室四大技术要素

从洁净室的建造、使用和维护而言,洁净室有四大技术要素:

A、洁净室的净化空调系统至少应有初效、中效和高效过滤器三级过滤措施。尤其是在终端应有高效过滤器(HEPA)或超高效过滤器(ULPA)。

B、洁净室送风应有足够的空调(消除室内余热、余湿)和净化(保持洁净度)送风量。其送风量不仅能消除室内的余热和余湿,保证室内的温度和相对湿度,同时还能消除或稀释室内的粒子污染,保证室内的洁净度要求。

C、洁净室必须建立和维持必要的相对压差(正压或负压)。

D、洁净室应有合理的气流流型,以保证其室内的洁净度和温、湿度等参数。

(三)洁净室的分类

洁净室的分类一般按气流流型来分,还可按使用用途和主要控制对象来分。

A、洁净室按气流流型分类

洁净室按气流流型来分类可分为单向流洁净室非单向流洁净室、混合流洁净室和矢流洁净室。

a、单向流洁净室

单向流洁净室的净化原理是活塞挤压原理,是洁净气流将室内产生的粒子由一端向另一端以活塞型式挤压出去,用洁净气流充满洁净室。单向流洁净室又可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。

垂直单向流洁净室是在其吊顶上满布(≥80%)高效空气过滤器(或 FFU),经其过滤的洁净气流从吊顶用活塞型式以一定的速度,把室内的污染粒子向地面挤压,被挤压的污染空气通过地板格栅排出洁净室,这样不断地进行循环运行来实现洁净室的高洁净度。垂直单向流洁净室可创造极高的洁净度(1 级~5 级)但是,它的初投资极高、运行费极高。

水平单向流洁净室是在其一面墙上满布(≥80%)高效空气过滤器,被其过滤的洁净空气以一定的速度用活塞型式将污染粒子挤压到对面的回风墙,由回风墙排出洁净室,这样不断循环来实现高的洁净度等级。水平单向流可创造5级的洁净度等级。其初投资与运行费用也低于垂直单向流洁净室。水平单向流洁净室与垂直单向流洁净室比较,其zui大的区别是垂直单向流气流是由吊顶天花流向地面,所有工作面全部被洁净的气流覆盖。而水平单向流洁净室的气流是由送风墙流向回风墙,因此,气流在首先工作面洁净度极高,后面的工作面的洁净度会越来越差。

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图1单向流洁净室

a、非单向流洁净室

非单向流洁净室的净化原理是稀释原理。是用一定量的洁净空气来充淡稀释室内产生的污染粒子。洁净空气量越多稀释后的洁净度就越高。因此洁净的送风量(换气次数)不同,室内空气的洁净度等级也不相同。在“规范”中规定:6级洁净室的换气次数为 50~60 次/时;7 级洁净室的换气次数为15~25 次/时;8 级和9级洁净室的换气次数为10~15次/时。洁净度级别不同其初投资和运行费也不相同。最常用的非单向流洁净室的气流流型主要有顶送下回、顶送下侧回和顶送顶回。

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图2 非单向流洁净室

a、混合流洁净室

混合流洁净室是将垂直单向流和非单向流两种型式的气流组合在一个洁净室中。混合流洁净室可大大压缩垂直单向流的面积,只将其应用在必要的关键工序和关键部位中,用大面积的非单向流来替代垂直单向流。这样不仅大大地节省建造投资而且也大大地节省了运行费用。这种混合流洁净室目前广泛地应用在微电子(超大规模集成电路)的光电子(液晶显示器LCD、等离子 PDP、发光二极管LED和薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器TFT-LCD)等大面积高洁净度等级的电子工业洁净厂房中。

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图3 混合流洁净室

a、矢流洁净室

矢流洁净室是用圆弧形高效空气过滤器构成的圆弧形送风装置,经圆弧形高效过滤器送出的气流是放射形的洁净气流,流线不产生交叉,灰尘粒子也是被放射形气流带到回风口,回风口设在对面墙的下侧。矢流洁净室可用较少量的洁净送风来实现较高洁净度级别(5级)的洁净室。这种气流流型在美国和日本较多(在日本称为对角流),而我国在工程中应用较少。

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图4 矢流洁净室

B.洁净室按用途和主要控制对象分类

按使用用途和主要控制对象洁净室又可分为工业洁净室、生物洁净室和生物安全实验室。

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全新风保证有足够的新鲜空气量。如事先除去污染粒子和有毒有害气体,在同一单元内再循环空气不超过 50%;并保应有的温、湿度。

单廊时必须保证饲育室和实验室的压力极高。

此处动物实验设备系指动物饲养和实验时,保障动物所处的局部环境应达到本环境指标的设备。前面有关实验动物的饲养、繁殖、生产的环境指标均摘自我国国家标准GB14925-2010《实验动物环境及设施》。

(a) 食品行业

食品卫生和食品生产的无菌洁净环境现已提到议事日程,其生产操作环境要求如下:

食品工厂的空气洁净环境

操作区域

空气洁净度等级(级)

沉降菌数

沉降真菌数

操作内容

洁净操作区

6~7

<30 个

<10 个

放冷、调装、包装等

准洁净操作区

8

<50 个

/

加工、加热处理

非洁净操作区

8.3

<100  个

/

下处理、原料保管污物处理等

(b) 医院洁净手术部

医院洁净手术部包括洁净区和非洁净区,在洁净区内又分有洁净手术室和洁净辅助用房。其环境要求如下:下表摘自《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013,3.0.2规定如下:

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4.0.1 洁净手术部用房主要技术指标:

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a、生物安全实验室

生物安全实验室是研究对人、动物、环境等有害感染性的微生物、病菌、病毒等的特殊环境条件。因此,生物安全实验室,必须作到jue对安全,不仅要保护实验研究对象,使实验得到真实可靠的实验数据和结果,而更重要的是保护实验操作人员和周围的环境,使实验人员和周围环境都能得到可靠的安全保障。根据世界卫生组织(WHO)的标准,可将感染微生物 的危险度等级依它们的危险程度不同划分为 4个不同的级别。而且不同危险度等级的生物安全实验室也要有相对应的生物安全水平。

(A)根据我国农业部“兽医实验室生物安全技术管理规范”规定:Ⅲ级生物安全实验室的污染区、半污染区采用负压定向流全新风净化空调系统。不允许安装暖气、分体空调和电风扇。其室内温度为23±2℃,相对湿度为 40%~70%,噪声小于60dB(A),相对大气压清洁区为0Pa,半污染区为-25±10Pa,污染区为-50±10Pa。送风要经过高效过滤器,排风要经过两级高效过滤器过滤。洁净度要高于10000 级,采用顶送对面墙下回的气流组织,保证定向流,消除死角,并设有Ⅱ级或Ⅲ级生物安全柜。Ⅳ级生物安全实验室要进行500Pa正压密封试验,泄露<10%。

(B)根据我国国家标准“生物安全实验室建筑技术规范”规定:

生物安全实验室的主要技术指标


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三级、四级生物安全实验室辅助用房的主要技术指标

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(C)下表列出感染性微生物的危险等级和与微生物危险等级相对应的生物安全实验室的生物安全水平:

感染性微生物的危险等级

危险度等级

危险程度

P1 级

不太可能引起人和动物致病的微生物,对个体和群体没有(或有极低的)。

P2 级

病原体能够对人和动物致病,但对实验室工作人员、社区、牲畜或环境不易导致严重的危害,但实验室暴露也会引起严重感染,但是,有效的预防和治疗措施,且疾病传播的危险度有限。对个体有中度危险,对群体有低度危险。

P3 级

病体通常能引起人或动物的严重疾病,但一般不会发生感染的个体向其他个体的传播。并且有有效的预防和治疗措施,对个体有高度危险,对群体有中度或低度危险。

P4 级

病原体通常能引起人和动物的严重疾病。并且很容易发生个体之间的直接或间接的传播,对感染一般没有有效的预防和治疗措施,对个体和群体都有高度的。

与微生物危险等级相对应的实验室的生物安全水平

危险度等级

生物安全水平

实验室类型

实验室操作

安全设施

P1 级

基础实验室一级生物安全水平

基础教学研究

GMT(微生物学操作 技术规范)

不需要,开放实验台

P2 级

基础实验室二级生物安全水 平

初级卫生服务诊断、研究

GMT加防护服和生物危险标志

开放实验台,此外还需要GSC(生物安全柜)用于防护可能生成的气溶胶

P3 级

防护实验室

三级生物安全水平

特殊的诊断、研究

在二级生物安全防护的水平上增加特殊的防护服,进入制度和定向气流

需要BSC  和其他所有实验室工作所需的基本设备

p4 级

极高防护实验室四级生物安全水平

危险病原体的研究

在三级生物安全防护的水平上增加气锁入口, 出口淋浴,污染物的特殊处理

Ⅲ级  BSC 或Ⅱ级 BSC 并穿正压服,双开门高压灭菌器(穿过墙体)、无菌的空气。

不同生物安全水平对应的防护要求的防护措施

防护要求和防护措施

生物安全水平

一级

二级

三级

四级

实验室隔离 ①

×

×

房间能密闭消毒

×

×

通风

气流向内流动(负压)

×

突出有

建筑通风设备

×

突出有

HEPA 过滤排风

×

突出有

√②

入口缓冲间(双门)

×

×

气锁

×

×

×

带淋浴设施的气锁

×

×

×

通过间

×

×

/

带淋浴设施的通过间

×

×

×√ ③

×

污水处理

×

×

×√ ③

高压 灭菌器

现场

×

突出有

实验室的

×

×

突出有

双门

×

×

突出有

生物安全柜

×

突出有

人员安全监控条件如:观察窗、闭路电视、双向通讯设备等

×

×

突出有

注:

a.在环境与功能上与普通流动环境隔离。

b.取决于排风位置。

c.取决于实验室中所用的微生物因子。

d.×为不需要,√为需要。

生物安全最重要的工作是对微生物危险度的评价,对微生物危险度的评价最关键的是列出微生物的危险度等级,但这还不够,还要考虑其他一些因素,其中包括:

a,微生物的致病性和感染数量。

b,微生物暴露的潜在后果。

c,自然感染的途径。

d,实验室操作所造成的其他感染途径(非消化道途径,空气传播,食入)。

e,微生物在环境中的稳定性。

f,所操作微生物的浓度和浓缩标本的容量。

g,适宜的宿主(人或动物)的存在。

h,从动物研究的实验室感染报告或临床报告中获得的信息。

i,计划进行的实验室操作(如:超声处理、气溶胶化、离心处理等)。

j,可能会扩大微生物宿主范围或改变微生物对已知有效治疗方案敏感性的所有基因技术。

k,当地是否能进行有效的预防和治疗干预。由上述信息将可确定所计划开展的研究工作的生物安全水平的级别,选择由合适的个体防护设备,并结合其他安全措施来制定标准的操作规范,以确保在最安全的水平下开始实验研究工作。

(D)生物安全水平等级不同的生物安全实验室,应针对危险度不同的微生物应具备zui低的必要的安全防护措施和行为操作规范。根据世界卫生组织(WHO)的标准,将生物安全实验室的生物安全水平划分为四级。

生物安全实验室的生物安全水平级别

生物安全实验室的级别

生物安全实验室的名称

生物安全水平级别

P1(BSL  1)

基础实验室

一级生物安全水平

P2(BSL  2)

基础实验室

二级生物安全水平

P3(BSL  3)

防护实验室

三级生物安全水平

P4(BSL  4)

极高防护实验室

四级生物安全水平

3、洁净室与一般空调的差别

比较项目

一般空调

净化空调

原理

送风和室内空气充分混合以达到室内温湿度均匀。

乱流为稀释原理,层流为活塞原理,送出的洁净室空气先达工作区,罩笼洁净工作区。

目的

为了控制温度、湿度、风速和空气成份的目的。

除了一般空调的目的之外,更重要的是控制粒子的浓度。

手段

粗、中效过滤加热湿交换。

除空调手段外还要加高效、超高效过滤器,对微生物还要有灭菌措施。

送风量(次/h)

一般降温空调 8~10 次/h

一般恒温空调 10~15 次/h

单向流 400~600 次/h

非单向流 15~60 次/h

初投资(元

/m2)

一般降温500元/m2,一般恒温 800 元~1000 元/m2

单向流 5000~15000 元/m2,非单向流 1500~3000元/m2

运行耗电

( Kw/m2)

一般降温 0.04~0.06 Kw/m2

一般恒温 0.08~0.10 Kw/m2

单向流 0.9~1.35 Kw/m2

非单向流 0.13~0.33 Kw/m2

冷量指

标( W/m2)

一般降温 150~200 W/m2

一般恒温 200~250 W/m2

单向流 800~1500 W/m2

非单向流 350~700 W/m2

4、工业洁净室与生物洁净室的差别表

比较项目

工业洁净室

生物洁净室

研究对象(主要)

灰尘、粒子只有一次污染。

微生物、病菌等活的粒子不断生长繁殖,

会诱发二次污染(代谢物、粪便)。

控制方法净化措施

主要是采取过滤方法。粗、中、高三级过滤,粗、中、高、超高四级过滤和化学过滤器等。

主要是采取:铲除微生物生长的条件,控制微生物的孳生、繁殖和切断微生物的传播途径。过滤和灭菌等。

控制目标

控制有害粒径粒子浓度。

控制微生物的产生、繁殖和传播,同时控制其代谢物。

对生产工艺的危害

关键部位只要一颗灰尘就能造成产品的极大危害。

有害的微生物达到一定的浓度以后才能够成危害。

对洁净室建 筑材料的要求

所有材料(墙、顶、地等)不产 尘、不积尘、耐磨擦

所有材料应耐水、耐腐且不能提供微生物 孳生繁殖条件。

对人和物进 入的控制

人进入要换鞋、更衣、吹淋。物

进入要清洗、擦拭。人和物要分流,洁污要分流。

人进入要换鞋、更衣、淋浴、灭菌;物进入要擦拭、清洗、灭菌;空气送入要过滤、灭菌,人物分流,洁污分流。

检测

灰尘粒子可用粒子计数器检测瞬时粒子浓度并显示和打印。

微生物检测不能测瞬时值,须经48小时培养才能读出菌落数量。

新力环境科技(山东)有限公司

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