淨化空調係統（tǒng）中的過濾（lǜ）器選擇（zé）原則探討中國電子工程設計院世源科技（jì）工程有限（xiàn）公司 雷虹 中國電子工程設計院世源希達工程技術公（gōng）司 李誌（zhì）華（huá） 摘要：介紹潔淨度級別和（hé）過濾器效率，將淨化廠房（fáng）分為3個級別：100級、10000級、100000級。從兩個方麵分析了空氣淨化係統的過濾器組合對潔淨度和過濾器壽命的影響，針對目前（qián）出現的問題進行了（le）分析，提出了相（xiàng）應的對策。 關鍵詞：過濾器；濾器效率；潔淨度；終阻力；沉降粒子；浮遊粒子
0·引言（yán）隨著大規模、超大規模集成電路集成度的不斷提高，在影響成品率的諸多原因中（zhōng）塵埃（āi）導致的比例不斷增大，同時足以使電路芯片（piàn）短路報廢的塵埃粒子的直徑也必然越來越小。
在（zài）淨化（huà）間的一些技（jì）術（shù）參數如：潔淨度、溫濕度、氣（qì）流（liú）組（zǔ）織、化學汙染的含量、正壓值等中間，空調（diào）係統的（de）過濾器組（zǔ）合與廠房的（de）潔淨度有密切的關係。
選擇合理的空氣過濾器效率級別和空氣（qì）過濾器的組（zǔ）合對保證（zhèng）廠房的潔淨度級別、減少過濾器更換頻度、增加過濾器的壽命、降低運行成本有著重要的意義。本文在分析潔淨度（dù）級別的標準和評價過濾器技術參數的基礎上，對我公司所做工程首鋼前工序百級淨化間的空氣淨化係統（tǒng）的過濾器使用狀況進（jìn）行了分析，並提出相應（yīng）的改進措施。
1·潔淨（jìng）度級別及過濾器（qì）效率 1.1潔淨度級別國（guó）內外有代表性的劃（huá）分潔淨度級別的製度有兩（liǎng）種（zhǒng）：英製和公製。
英（yīng）製有美國聯邦（bāng）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（biāo）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、聯邦德國工程師學會標準VDl2083、日本工業標準JIS、中國標準和國際標準（zhǔn）ISO 14644等。
下麵以（yǐ）有代表性而且為許多國家通（tōng）用的美國聯邦標準FS 209D為例說明： 根據美國聯邦標準FS 209D的規定（見表1），含塵（chén）濃（nóng）度作為評價潔淨度級別的濃度限定值。評價方法是：在潔淨室工（gōng）作區平麵上（shàng）多（duō）點采樣，各點在一段時間內（nèi）連續測得含塵濃度平均值，如果滿足（zú）表1條件，則認為此潔淨室工作區達到（dào）該濃度限定值所對應（yīng）的（de）潔（jié）淨度級（jí）別。
1.2過濾器的主要性能指標（biāo）
式中：A為濾（lǜ）料層結構特性係數；B為過濾器結（jié）構阻力係數；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（lì）（在額定風量下）達到終阻（zǔ）力時，過濾器（qì）所容納（nà）的塵埃質量。
1.3過濾器效率檢測方法和分（fèn）類 （1）效率檢測方（fāng）法常用的效率檢測方法：計重（chóng）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（wù）法（俄羅斯高效）、熒光法（英國高效）、熒光素鈉法（法國高效）、大氣塵計數（shù）法（中國粗、中效）、MPPS法等。
（2）過濾器（qì）效率分類過濾效率是在特定（dìng）測試方法下的測試值，在標記效率值時必須注明相應的測試方（fāng）法，不同的國家有不同的表示方法，見表2。
2 ·現狀分析此項目的潔（jié）淨廠房根據潔（jié）淨度（dù）的（de）不同可以分為三類：100級（jí）、l0000級、100000級。 前工序作業室是（shì）l00級的淨化級別；前工序用力室（shì）和後工序（xù）的中測、組立、封入是l0000級淨化級別；選別和64M車間是l00000級的淨化級別。下麵分別介紹一下不同級（jí）別淨化間的空氣淨化係統流程圖。
l00級的空氣淨（jìng）化係統：
l00000級的空氣淨化係統：
下麵從兩個方麵分析空氣淨化係統的過濾器組合對潔淨度及過濾器壽命的影響：（1）對潔淨（jìng）度（dù）的影響檢測淨化間的潔淨度的方法一般有以下幾種（以0.3μm、100 class為例）： a）新工程完工後要做高效過（guò）濾器的掃描檢漏標準：0.3μm以上粒子連續增加為0個。 目的：檢查高效過（guò）濾（lǜ）器的安裝及（jí）與淨化間的接縫處，有無破損和裂（liè）縫，有（yǒu）無塵埃泄漏。 檢測器：Lasair-110、測定用的台車等。 試驗條件：動力空（kōng）調係統（tǒng）運行良好，環境滿足淨化要求（qiú）。 測定點：全部（bù）高效過濾器。 測定方法：高效過濾器區（qū）域（作（zuò）業室）。 采樣口與高效過濾器的距離（lí）30 mm，掃描速度50 mm/s。 檢查（chá）高效過濾器的平麵（miàn）及周邊有無（wú）塵埃泄漏（lòu）。
b）沉降（jiàng）粒子標準：粒子總數增加不超過100個，塵埃的增加數<100個，當超出規格時，需再檢一（yī）次（cì）。試驗（yàn）條件：動力空調係（xì）統運行良好，環境滿足淨（jìng）化要求。 測定方法：將符合要求的（de）參考片（要求塵埃（āi）初始值總數<50個）水平放矽片（piàn）盒上；經過24 h後，測定並計算塵埃數之差（chà）。
c）浮遊粒子標準：作業室0.3μm以上粒子（zǐ）<35個/CF，用力室0.5μm以上粒（lì）子<1000個/CF。 測定方法：將激光粒子計數（shù）器的采樣流量調整到1CFM，連續檢測3 min，取平均值，測定高度在工作麵區域約為800 mm~1200 mm。此（cǐ）方法是工程中經常采（cǎi）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（bié），以0.3μm、100級潔淨（jìng）間的（de）空氣淨化係統為例分析，工程實（shí）踐（jiàn）中一般要選擇0.12μm、99.999%的ULPA（U15）。
外（wài）氣經過噴淋（lín）（相當於比色法（fǎ）30%），又經過（guò）高（gāo）效過濾器（HEPA）和超高效過濾器（ULPA）後，檢測淨化（huà）間的塵埃分布為：0.1μm~0.3μm的塵埃為8.76個/ft3；大於等於0.3μm的塵埃為35個/ft3。與表1比較發現可（kě）以滿（mǎn）足淨化間的淨化級別。因此，選擇最末一級（jí）過濾器的過濾效率對滿足淨化間的淨化級別（bié）有重要的意義（yì）。（參考www.rfilter.com）
（2）對過濾器（qì）壽命（mìng）的影（yǐng）響以l00級潔淨間的空氣淨化（huà）係統（tǒng）為例分析： 現在的係統中由於在冬季安裝上化學過濾器後，活性（xìng）炭粒（lì）的發塵量較大致使後（hòu）麵（miàn）的高效過濾器容易（yì）堵塞，阻力增加較快導致更換頻繁。
另外，100級潔淨間的過濾器級別的級（jí）差比較大，例如：粗中效（xiào）和高效（xiào）之間相差（chà）10級，致（zhì）使（shǐ）前一級過濾器不能很好地（dì）保護（hù）高效過濾器，導致高效過濾器壓差經常超標（biāo），更換比較頻繁。1997年10月到1998年3月間前工序空調係（xì）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（guò）濾器在容塵量為1490 g/m2的情況下的預測（cè）壽（shòu）命為100天（tiān），可見過濾器的實際壽命小於預測壽（shòu）命。由於每台高效過濾器價格為1078元/台，經計算僅半年時間（jiān）過濾器由（yóu）於壽命縮短導致增加的費用（yòng）為2.7萬元。
此外，從以上空氣淨化係統的流程（chéng）圖（tú）中還可以看出，10000級潔淨室的空氣過濾（lǜ）係（xì）統中（zhōng）兩（liǎng）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到保護後（hòu）一級過濾器的作用。
使用過濾器（qì）的“終阻力”作為判斷過濾器失效的標準，在實際運行（háng）中存在許多（duō）問題：由於（yú）終（zhōng）阻力值與通過過濾器的風量密切相關，當風量發生變化時終（zhōng）阻力值也應相應發生變化。
而在實際（jì）中保證過濾器的通風（fēng）量不變是（shì）很難做到的，顯然根（gēn）據過濾器的壓差是否超過終阻力值來判斷（duàn）是否需要更換過濾器是不合理的。在實際（jì）運行中還需要根據淨化間的（de）溫濕度、正（zhèng）壓值來判斷是否需要更（gèng）換（huàn）過濾器。當淨化（huà）間正壓下降時表示進入房間的（de）新風量減少了，如果在係統設備運行正常的情況下，一般是由於過濾器堵塞，阻力增加導致係統風（fēng）量減少所導致。
3·問題的對策 3.1選擇合理的過濾器組（zǔ）合和過（guò）濾器效率一般情況下，最末一（yī）級過濾器和房間的換氣（qì）次數對淨（jìng）化間的空氣潔淨度起決定作用，上風段的各級過濾器起到保護作用以延長末端高（gāo）效過濾器的使用壽命或保護空調係統的設備，如避免盤管集塵，換熱係數降低，以確保其正常工作。
如果（guǒ）相連的（de）兩級效率特別接近，則後一級負擔太小；如果級別相差太大（dà），則後一級（jí）過濾器不（bú）能得到有效的保護。我公司的100級淨化間的空氣過濾係統中由於化學過濾器（qì）有發塵，導致其後（hòu）麵（miàn）的高效（xiào）過濾器更換頻繁（fán）（詳見表3），所以我們采取了（le）在（zài）化學過濾器和高效過濾器之間加裝一（yī）級過濾器（qì）的（de）方法使後一級過濾器（qì）的（de）壽命（mìng）得到延長，具（jù）體（tǐ）可以（yǐ）采取以下的（de）空調係統：
通過采取以上的措施，雖（suī）然亞高效過濾器的更（gèng）換頻（pín）度增加了，但是由於其（qí）成本低（200元/台），隻是高效過濾器成本的（de）1/5，所以最終還是（shì）達到了降低成本的目的。
此外，為解決由於通過各個高效過濾（lǜ）器的風量（liàng）不同而（ér）引起的個別循（xún）環空調機中的高效過濾器更換的頻度高的問題，可以在新風（fēng）機中加裝化學過濾（lǜ）器和亞高效過濾（lǜ）器，將新風集中處理而不是將新風送到各循環風機中（zhōng）再進行處理，以減少由於各個循環風（fēng）機風量的不同而增加（jiā）的更換量。此問題已經在我公司的（de）新工（gōng）程中得到了改善（shàn）。在201#棟的新工程中新（xīn）風空調機組采取的新流程如圖1所（suǒ）示。
3.2選擇合理的終阻力值終阻力是當過濾器（qì）失效時即達到額定容塵量時的過濾器阻力值。終（zhōng）阻力（lì）值的選擇直接決定過濾（lǜ）器的使用（yòng）壽命（mìng）、空調係（xì）統風量（liàng）變化（huà）範圍（wéi）、係統（tǒng）能耗。一般情（qíng）況下，終阻力值（zhí）是（shì）初阻（zǔ）力值（zhí）的2~3倍，而且與通過過濾器的風量有關，關係如（rú）圖2所示。
實際（jì）運行管理（lǐ）中可以根據（jù）過濾器廠家提供的風量―阻力曲線（xiàn），查出在實際運行（háng）中通過過濾器的風（fēng）量下所對應的初阻力，然（rán）後根據（jù）初阻力計算（suàn）出終阻力值，並依據實際運行中的情況對終阻力值進行修正，作為更換過（guò）濾器的標準。
總之，在淨化空調係統的運行（háng）維護中，過濾（lǜ）器作為易耗品占總（zǒng）運行成（chéng）本的1/3，所以研究過濾器的使用情況降低更換頻度，對降低運行成本有十分重要的意義。
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