作為潔凈室顧問(wèn)，我們?cè)诳蛻舻脑O(shè)施中花費(fèi)了大量時(shí)間，建立現(xiàn)行條件的文檔，觀測(cè)操作。有一次，潔凈室中一條ISO 7級(jí)醫(yī)療設(shè)備包裝線產(chǎn)生超過(guò)要求的微粒數(shù)，要求我們對(duì)潔凈室設(shè)計(jì)進(jìn)行糾正。我們?cè)谡{(diào)查中發(fā)現(xiàn)潔凈室設(shè)計(jì)正確，設(shè)備安裝也合適；但是，有一天我們?cè)跐崈羰彝膺叞l(fā)現(xiàn)真正的問(wèn)題是客戶的污染控制。我們觀察到一位潔凈室技術(shù)人員從更衣室走出來(lái)，穿著工作服從大廳走到一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)買了一塊糖又轉(zhuǎn)回潔凈室。后來(lái)我們?cè)L問(wèn)潔凈室工作人員，很清楚，他們有操作規(guī)程，但是從未執(zhí)行過(guò)。
與此形成鮮明的對(duì)照的是，一些公司只有我們稱為“非常基本”的潔凈室，卻取得了異常低的微粒數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原設(shè)計(jì)潔凈水平。在這些例子中，每個(gè)潔凈室都嚴(yán)格地按照確定的規(guī)程操作，每天都使用真空吸塵器打掃和清洗。所有潔凈室員工都盡職盡責(zé)，包括保持他們的工作環(huán)境的清潔水平。
一家潔凈室給予負(fù)責(zé)日常潔凈室維修的人員權(quán)利，不遵守規(guī)程或不穿適當(dāng)工作服的人員不得進(jìn)入潔凈室。一位被稱為“潔凈室將軍”的工作人員，他常引以自豪的是一次他阻止公司總裁進(jìn)入潔凈室，讓他返回更衣室戴上口罩，這是對(duì)所有留有胡須的人員的規(guī)定。因此，該公司的產(chǎn)品廢品率非常低是不足為怪的。保持潔凈一定會(huì)得到好的結(jié)果的。
納米技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用
隨著納米技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和在越來(lái)越多的工業(yè)和學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用，ISO 7級(jí)潔凈室（ISO 8和 ISO 9）越來(lái)越普遍。原來(lái)只在集成電路組裝、試驗(yàn)室和制藥廠中應(yīng)用，現(xiàn)在在生物化學(xué)、生物技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備、汽車、先進(jìn)材料、冶金和光學(xué)器件等工業(yè)部門中，ISO 7級(jí)潔凈室已非常普遍。大專院校也增加了ISO 7潔凈室，以支持在化學(xué)、生物、生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用科學(xué)中的研究計(jì)劃。
圖1. 適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣菆?zhí)行潔凈室規(guī)程第一步。照片由Facility Planning & Resources股份有限公司提供。
潔凈室進(jìn)口和出口
在ISO7潔凈室中，兩項(xiàng)常見的錯(cuò)誤是更衣室尺寸不足和缺乏中間支持潔凈空間。潔凈室工作人員應(yīng)通過(guò)更衣室進(jìn)入潔凈室，更衣室應(yīng)有足夠大的空間，應(yīng)能供進(jìn)入人員的進(jìn)入、更衣和準(zhǔn)備，以及出來(lái)人員的出來(lái)和更衣同時(shí)進(jìn)行。在潔凈室和更衣室之間應(yīng)設(shè)置氣閘室，作為防止微粒進(jìn)入受控空間的最后措施。風(fēng)淋室應(yīng)提供高速空氣流（6,000fpm+），沖刷進(jìn)入潔凈室人員的衣服。人流多時(shí)，可采用風(fēng)淋通道以適應(yīng)一群人而不是一次一人進(jìn)行風(fēng)淋。對(duì)離開潔凈室的人員，應(yīng)提供單獨(dú)的門通向更衣室，因?yàn)闅忾l室只供進(jìn)入潔凈室時(shí)使用。
中間支持空間包括傳遞窗和清洗室。傳遞窗安在墻壁上將潔凈室與非受控空間分開，用于將器材、化學(xué)品和^***物品送入潔凈室，而不是通過(guò)更衣室。同樣，將成品和廢品送出潔凈室時(shí)使用的傳遞窗要分開。這兩種傳遞窗應(yīng)有連鎖門以防止兩個(gè)門同時(shí)打開。氣閘室的尺寸的大小可以變化，從高寬深12英寸變到大到可以容納實(shí)驗(yàn)室推車。應(yīng)制定通過(guò)傳遞窗進(jìn)入潔凈室的物品的準(zhǔn)備和控制的專門規(guī)程。
表 1. 空氣流指南 需要設(shè)備和器材開箱和清洗用的清洗室，因?yàn)樵O(shè)備和器材經(jīng)常進(jìn)入潔凈室。雖然這樣的空間看起來(lái)有些奢侈，但是他們的使用常常可以防止?jié)崈羰椅廴尽氐浊逑春椭匦路旨?jí)。我們上個(gè)月把工作原理描述為“清潔島”。不管多高的清潔等級(jí)，如果遵循和保持這種原則，污染控制成功的機(jī)會(huì)就非常高。 我們了解一下ISO 7潔凈室一些基本的物理組成：墻壁、天花板、地板、氣流結(jié)構(gòu)和照明。 潔凈室墻壁和天花板 10,000級(jí)潔凈室墻壁系統(tǒng)采用鋼質(zhì)龍骨加乙烯樹脂覆面的石膏構(gòu)成的墻板，這種墻壁已經(jīng)使用了多年，由于成本較低，將會(huì)繼續(xù)受到歡迎。然而，由于面板本身的組成問(wèn)題，在需要重構(gòu)或經(jīng)常更換設(shè)備或設(shè)施時(shí)，不會(huì)推薦使用它們。這種墻壁系統(tǒng)的許多制造廠家都非常自豪地稱它們的面板符合聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209D，該標(biāo)準(zhǔn)在過(guò)去20年中已經(jīng)修訂過(guò)兩次。 在 ISO 5級(jí)和以上的潔凈室，粉末涂敷的蜂巢鋁板墻壁系統(tǒng)作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)幾十年了；這種墻壁防靜電，不脫落微粒，不釋放氣體。^***優(yōu)點(diǎn)包括：不可燃、輕便和容易遷移。在上述因素重要時(shí)，用它們可以為ISO 7潔凈室構(gòu)造極好的墻壁系統(tǒng)。 生命科學(xué)和醫(yī)藥部門通常需要經(jīng)常徹底清洗墻壁系統(tǒng)。因此，完工表面必須能經(jīng)受住用抗真菌和抗微生物生長(zhǎng)的各種化學(xué)品清洗和衛(wèi)生處理。用于生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的墻壁系統(tǒng)需要考慮的另一種因素是墻壁和地板相接處要有弧度。這里要遵循現(xiàn)行良好的制造慣例要求，以保持無(wú)病菌和/或無(wú)菌環(huán)境條件。 對(duì)于ISO 7潔凈室，有各種復(fù)合墻壁系統(tǒng)可供選擇。壁板可為鋁蜂窩、紙蜂窩、發(fā)泡聚苯乙烯或者異氰脲酸酯絕緣內(nèi)核。除粉末涂敷鋁表面外，許多潔凈室墻壁制造廠家還提供高壓層板、甲醛塑料、乙烯樹脂、不銹鋼和聚氯乙烯。建議潔凈室天花板與壁板采用相同的工藝。天花板或者吊頂系統(tǒng)需要能支持消防噴水系統(tǒng)。這么多選擇中，重要的是選擇的墻壁和天花板能支持操作，并符合聯(lián)邦的規(guī)章和^***要求。 窗戶是潔凈室墻壁系統(tǒng)的另一個(gè)考慮因素。窗戶的凈側(cè)應(yīng)與墻壁齊平以防止微粒積累。提供有與墻壁兩側(cè)平齊的窗戶設(shè)計(jì)，這對(duì)于相鄰潔凈空間之間的窗子是非常有用的特性。不管是公司的、研究所的，還是學(xué)院的潔凈室，窗子安置對(duì)于視覺安全、從外側(cè)監(jiān)督都是非常重要的。窗子對(duì)于支持銷售觀摩也是非常重要 要的，因?yàn)樗鼈儾豢杀苊獾匾^察潔凈室。 地板表面 地板常常采用合適的混凝土表面覆蓋高固態(tài)環(huán)氧樹脂。根據(jù)應(yīng)用，還可使用具有標(biāo)準(zhǔn)的、靜電耗散或者導(dǎo)電特性的乙烯基樹脂地磚和乙烯薄板。潔凈室是否采用活動(dòng)地板，取決于循環(huán)空氣流量、地板下設(shè)施或排氣裝置的需求和定期清洗的重要程度。 空氣流量 空氣流指南表（表1）指出了潔凈等級(jí)與換氣率范圍的關(guān)系，這種關(guān)系隨著ISO潔凈度等級(jí)的增加越來(lái)越重要。該表提供了值的范圍，強(qiáng)調(diào)這種觀念并不是精確的科學(xué)。空氣每小時(shí)的換氣率的最終選擇依據(jù)是需保護(hù)的工藝、潔凈室內(nèi)工作的人數(shù)、他們的行為和動(dòng)作，以及合格成品的比率。
圖2. 地面回風(fēng)應(yīng)直接放置在主要設(shè)備附近。照片由Facility Planning & Resources股份有限公司提供。
注意，對(duì)于ISO 7潔凈室，表中的兩個(gè)變量是空氣流速和每小時(shí)的換氣次數(shù)。需要考慮的^***因素是室內(nèi)空氣流模型的均勻性和潔凈室本身的構(gòu)造。因此，雖然ISO 7的高效微粒空氣過(guò)濾器覆蓋率推薦值是20%，但要提供令人滿意的ISO 7清潔度，過(guò)濾器覆蓋率是可以變化的。重要的是要記住提供的數(shù)值是推薦值，并非嚴(yán)格的規(guī)定。我們成功地建造過(guò)具有各種百分比過(guò)濾面積的ISO 7潔凈室。
應(yīng)注意空氣流模型的設(shè)計(jì)依賴于過(guò)濾器在天花板中的仔細(xì)安排以及空氣回風(fēng)在潔凈室地面上的仔細(xì)安排。重要的是潔凈室設(shè)計(jì)者應(yīng)完全明白在潔凈室內(nèi)的工藝過(guò)程，保證以最低的成本實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。
溫度
在潔凈室內(nèi)要保持的溫度取決于舒適程度或工藝的要求。在ISO 7潔凈室內(nèi)的舒適度一般可將溫度保持在72oF（±2o）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這時(shí)穿實(shí)驗(yàn)室外套或者工作服、鞋套、發(fā)帽（hair bouffants）即可。在更嚴(yán)格的ISO 7潔凈室中，需要整套“連身（bunny）”服。在這些情況下，將溫度保持在68oF（±2o），就可以使人感到舒適。前邊，我們提到關(guān)于IS0 7潔凈室通過(guò)連續(xù)保持低的微粒數(shù)取得成功的一些經(jīng)驗(yàn)。其中在一些潔凈室中，工作人員就是要穿整套連身服的。
在規(guī)定溫度值和容差時(shí)應(yīng)當(dāng)小心，因?yàn)槭枪に嚫惺苄孕枰慕Y(jié)果。保持高或者低的溫度值都需要昂貴的花費(fèi)。保持嚴(yán)格的但不必要的容差，花費(fèi)更大。±1oF容差要比±2oF容差花費(fèi)大得多。±0.5oF的容差的花費(fèi)呈指數(shù)增加。如果室外空氣條件波動(dòng)巨大，工藝設(shè)備還在發(fā)熱，一天24小時(shí)，一年四季要在整個(gè)潔凈室內(nèi)保持高的容差，花費(fèi)更大的情況就會(huì)更明顯。 這樣會(huì)產(chǎn)生高的原始成本、高的運(yùn)營(yíng)成本和很多“不合格”周期。
一些潔凈室管理者常見的錯(cuò)誤觀念是溫度始終可通過(guò)改變空氣流來(lái)控制，這不總是準(zhǔn)確的。當(dāng)空氣流量增加時(shí)，在空間內(nèi)的負(fù)載的影響在減少。但是，送風(fēng)溫度變化的影響增加了。
濕度
許多關(guān)于溫度控制的評(píng)論也適用于濕度控制。選擇的值和容差對(duì)應(yīng)用應(yīng)是現(xiàn)實(shí)的。如果將溫度保持在舒適的水平，在百分之三十到六十五相對(duì)濕度范圍內(nèi)也可實(shí)現(xiàn)舒適水平。唯一需要嚴(yán)格容差的原因是工藝需要。多數(shù)區(qū)域內(nèi)，如果需要正負(fù)百分之五的相對(duì)濕度容差，機(jī)械系統(tǒng)中必須采用加濕和去濕設(shè)備。如果需要正負(fù)百分之二相對(duì)濕度容差，應(yīng)特別注意控制系統(tǒng)以及增加和減少空氣中的水分。
壓力控制
受控潔凈空間和非受控空間之間的壓差是潔凈室管理中另一項(xiàng)重要因素。一般，控制最嚴(yán)格的空間的壓力是最高的。保持潔凈空間的空氣壓力比相鄰的控制嚴(yán)格程度較低的空間高0.02英寸水柱（in.w.c.）或比相鄰的非額定空間高0.05in.w.c。更高的壓差也行；但是，如果壓差太高，就會(huì)產(chǎn)生噪音問(wèn)題，難于將門打開或保持門的關(guān)閉。同時(shí)也會(huì)使運(yùn)營(yíng)成本升高。
圖3. 潔凈室在建造的最后的階段期間應(yīng)每天清洗。照片由Facility Planning & Resources股份有限公司提供。
使用風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組
我們注意到幾年來(lái)，企業(yè)大多數(shù)采用在現(xiàn)有建筑里構(gòu)建ISO 7潔凈室。這對(duì)于工業(yè)或者生產(chǎn)設(shè)施來(lái)說(shuō)，通常帶來(lái)問(wèn)題少。但在學(xué)校的研究潔凈室方面卻有很多限制。許多情況下，從地板到下層地板結(jié)構(gòu)的可用空間大于或約13英尺，甚至凈高大于15英尺。新風(fēng)管和空氣循環(huán)裝置要求的空間比可用的空間更大。這樣大的空間需要使用風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組代替空氣再循環(huán)裝置、風(fēng)管或送風(fēng)靜壓箱。
但是，使用風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組來(lái)代替過(guò)濾的再循環(huán)空氣并不總是因?yàn)楦叨认拗啤８鶕?jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，低于20臺(tái)過(guò)濾器時(shí)，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高效微粒空氣過(guò)濾器（FFU）設(shè)計(jì)的成本要低于傳統(tǒng)風(fēng)管系統(tǒng)。利用一定的送風(fēng)靜壓箱和風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模組允許使用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成空調(diào)設(shè)備和常規(guī)的風(fēng)管系統(tǒng)，無(wú)需采用密封進(jìn)行壓力控制，從而降低了制造和安裝成本。
照明
由于在潔凈室內(nèi)要進(jìn)行精細(xì)的工作，現(xiàn)在趨勢(shì)是采用高照明度（即100燭光，即1000勒克斯），結(jié)果帶來(lái)高能量輸入，需要高能量來(lái)冷卻負(fù)載。如對(duì)精細(xì)工作采用工作崗位照明，一般只需要70到80基本燭光，從而降低了冷負(fù)荷，通過(guò)降低照明器具的數(shù)量也降低了成本。我們發(fā)現(xiàn)在ISO 7潔凈室中，天花板系統(tǒng)采用T-5燈向吊頂龍骨系統(tǒng)中照明，可提供足夠大的均勻的照明和高技術(shù)圖像，支持潔凈室業(yè)主的市場(chǎng)部分。
本篇文章的全部以及以前的文章大部分是關(guān)于ISO 7和ISO 5潔凈室的論述，也適用于^***污染控制。重要的是什么樣的潔凈室用途，用于生產(chǎn)還是研究，這是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且極力說(shuō)明隨著時(shí)間的推移，工藝是可能改變的。
Thomas E. Hansz是Facility Planning & Resources股份有限公司的創(chuàng)始人，F(xiàn)lad & Associates公司的高級(jí)技術(shù)工程主任，潔凈室編輯咨詢委員會(huì)成員。
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