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　　在潔凈室內(nèi)建造十分完善的系統(tǒng)，可以充分保證生產(chǎn)加工過程中的潔凈度。任何設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的變化，必將對潔凈室的質(zhì)量產(chǎn)生特殊效果。以下這十五個因素將決定一個潔凈室在施工方面的費用。這項花費可能在每平方英尺180美元到2,800美元之間(要看是不是包括工具以及裝配和工藝設(shè)備的費用)。

　　　　愛斯基摩人能夠用很多的詞匯來描繪雪，而我們的工業(yè)對于潔凈只有一個單詞和明確的價格來說明它。我們常常發(fā)現(xiàn)，客戶會支付很高的設(shè)計費用，為了一個超出其工藝要求的潔凈室而支付無謂的費用。

　　　　潔凈室的設(shè)計和施工通常是在非常緊張的時間限定下完成的，可供選擇、改變、和其他可行性改進的機會很少。因此，鼓勵使用“標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)制”(cookie-cutter repeats)來避免新設(shè)計方法中的潛在風(fēng)險。這些標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計方案可能會減輕設(shè)計者的任務(wù)，但不會改進項目的經(jīng)濟性或者降低施工成本。因為每個潔凈室所要求的條件在一些細(xì)微的方面都是不同的，若不是所進行的設(shè)計/施工模型完全相同，那么采用標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計方案是無效的。

　　　　除非業(yè)主對于一個特殊的設(shè)計模型十分有信心，通常工程師都被要求設(shè)計一個比客戶預(yù)期更加嚴(yán)格的潔凈室，這樣即使在某些方面出了差錯，他們至少仍能夠達(dá)到預(yù)期目的。過多的設(shè)計預(yù)算可能會浪費金錢，但是當(dāng)實際需求的預(yù)算還沒有評估出來之前，這樣做是必須的。潔凈室花費的增加與設(shè)計和施工專家、潔凈室開發(fā)者和業(yè)主三者之間的相互信任成反比。

　　　　項目負(fù)責(zé)

　　　　工具動力供應(yīng)與生產(chǎn)設(shè)備的有效連接;維修區(qū)域、管槽、走廊、暖通、動力專業(yè)設(shè)備間和動力站的位置等問題的合理安排，這些是潔凈室設(shè)計經(jīng)濟性的主要方面。在項目剛剛開始時就應(yīng)該考慮到這些因素，并通過由建筑師、工程師、承包商和業(yè)主組成的進行評估。這樣才能確保所有參與者十分了解用戶的生產(chǎn)目標(biāo)和要求，這點是一個設(shè)計施工項目在經(jīng)濟性方面取得成功的關(guān)鍵。

　　　　簡單的說，業(yè)主對于所需潔凈室的類型特征進行恰當(dāng)?shù)倪x擇，會對最終的花費產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。這沒有“數(shù)字猜謎游戲”式的解決方案。業(yè)主、工程師、建筑師、承包商都必須了解規(guī)范或ISO標(biāo)準(zhǔn)中那些不必要的變量/因素對于花費的影響，因此需要評估每一個生產(chǎn)細(xì)節(jié)和生產(chǎn)要求。在開始任何的設(shè)計之前，這個團隊必須要一起工作以確定目標(biāo)、需求和期望。

　　　　個案研究

　　　　為分析潔凈室施工花費與十五個關(guān)鍵設(shè)計因素的關(guān)系，我們將美國二十個潔凈室設(shè)施的數(shù)據(jù)編輯如下：

　　　　在1983年至2003年間，建立的十個微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級是ISO5級和ISO 6級

　　　　在1983年至1996年間，建立的四個制藥和生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級是ISO 5級和ISO 7級。

　　　　在1994年至2003年間，建立瓣十個微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級分別是ISO3級、ISO 5級、ISO7級和ISO 8級。

　　　　在1994至2004年前，建立的八個生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級分別是ISO4級、ISO5級、ISO7級和ISO8級。

　　　　通過對暖通、動力專業(yè)(HVAC，工藝管道)工程費用數(shù)據(jù)的推斷，綜合考慮地點、勞務(wù)費用和通貨膨脹等因素，進行調(diào)整，從而得到一個統(tǒng)一的關(guān)于潔凈室暖通、動力專業(yè)工程費用分類的簡單描述，該分類包括ISO3級、ISO5級、ISO7級和ISO8級每一類的潔凈室。

　　　　本次分析所選擇的潔凈室，設(shè)施面積相差不多，都在40,000到60，000平方英尺之間，并且都有30%到40%的生產(chǎn)窨被不同等級的潔凈室、潔凈室走廊和氣閘占用。使用相同的方法計算暖通、動力專業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)費用，從而得到花費的詳細(xì)統(tǒng)計如表2所示。這種方法統(tǒng)一了暖通、動力專業(yè)工程費用，而沒有區(qū)分微電子潔凈室、制藥和生物制藥潔凈室(計算數(shù)據(jù)如表3、表4、表5、表6和表7所示)。

　　　　基于以上這些表格，以ISO 5級潔凈室暖、動力專業(yè)工程花費為基線繪制了“關(guān)鍵價值因素”圖表(圖1);從而得到花費因素價值數(shù)據(jù)，如表8所示。這些經(jīng)驗變量可以用百分?jǐn)?shù)的形式乘以每平方英尺的工程費用來計算不同類型潔凈室的花費，也能在項目初期幫助進行工程費用評估。

　　　　成功的十五個方法

　　　　利用以下十五個成本因素變量，提供可供選擇的設(shè)計方案動態(tài)數(shù)據(jù)庫，對基本的潔凈室設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)進行改進，盡量滿足工廠的需求，通過這些方法我們應(yīng)能夠減少項目的工程費用。ATI的建筑師和工程師(Danville,Calif.;www.Atlae.com)應(yīng)用這些方法成功地為生物制藥學(xué)、微電子學(xué)和食品加工行業(yè)的潔凈室進行設(shè)計，并實施了施工工程。

　　　　1. 換氣次數(shù)?；ㄙM因素變量：-0。08至0。19

　　　　潔凈室內(nèi)的空氣分配設(shè)備(通常是吊頂過濾器)被設(shè)計成“噴淋式”，用來提供統(tǒng)一的、潔凈的已過濾的空氣。向房間補給的空氣量，讓人想起與普通的淋浴噴頭相反的消防龍頭。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B9920和ISO 標(biāo)準(zhǔn)14644-1的標(biāo)題是：潔凈室外和相關(guān)控制環(huán)境——第一部分：清潔空氣的分級。這些標(biāo)準(zhǔn)提供了潔凈室參數(shù)、分級和檢測方法的指導(dǎo)方針，但并未說明如何經(jīng)濟有效地達(dá)到要求。這是因為每種生產(chǎn)過程和潔凈室外的要求是不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達(dá)到預(yù)期的環(huán)境要求。

　　　　至少有五種不同的“可能”設(shè)計能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計是最佳方案。為項目尋找最佳和最經(jīng)濟的解決方案，是潔凈室外換氣項目的最基本的目標(biāo)理念。

　　　　如表1所示，換氣次數(shù)和再循環(huán)數(shù)量變化對于確定房間的級別是十分重要的。例如，通過300次的換氣次數(shù)能夠達(dá)到M2級潔凈室的要求，但也可能540次的換氣次數(shù)仍不能滿足要求。

　　　　房間內(nèi)污染物的比率和實際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過程中，不對其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除微粒的速度是非常重要的。其他可能影響再循環(huán)空氣數(shù)量的因素是：房間的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的位置、設(shè)備表面溫度、空氣對流、氣流類型(單向通過敏感區(qū)或者通過全空間)、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。

　　　　潔凈室可能需要在靜態(tài)下進行鑒定，在工況下進行鑒定，對生產(chǎn)過程進行確認(rèn)或者cGMP認(rèn)證。由綜合服務(wù)管理部制定的聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209(e)，建議100或90fpm。然而有可能建立一個空氣流動速度較低，但比100級潔凈度更高的潔凈室。實際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動速度是45cfm/平方英尺。

　　　　2. 單向的、紊流的、垂直或水平氣流。

　　　　花費因素變量：-0.073至0.18

　　　　在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(qū)域內(nèi)使用，并且使用微環(huán)境。污染物的源頭可能存在于手套箱、過濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時才能實現(xiàn)單向氣流。垂直或水平氣流的選擇，取決于房間的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的安放位置，紊流就可以將污染物帶走。

　　　　潔凈室內(nèi)的架空地板是用來掩蓋工具、設(shè)備與動力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來，為了節(jié)約成本，在“bay-and-chase”式的潔凈室結(jié)構(gòu)中，這些架空地板被當(dāng)作從港灣到夾層的回內(nèi)通道。在完全單向氣流的潔凈室內(nèi)，人們希望微粒從工作區(qū)域流到帶小孔的地板下。我們已經(jīng)成功的建立了10級和100級的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且潔凈室的氣流被設(shè)計成紊流。

　　　　另個一種辦法是用薄的空氣噴射裝置隔離超清潔區(qū)域，這種空氣噴射的速度是每分鐘500到800英尺。它的功能類似于塑料門簾。

　　　　3. 空氣過濾?；ㄙM因素變量：-0.032至0.10

　　　　采用未端HEPA過濾器對空氣進行過濾，0.3到0.5微米的去除效率為99.99%,0.12微米的去除效率為99.999%;若使用ULPA過濾器，0.12微米的去除效率為99.99995%。

　　　　根據(jù)潔凈室外的用途，也可以選擇其他的設(shè)備，例如，在循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)處理系統(tǒng)中，使用HEPA過濾器用碳吸附或相似功能的合成過濾器處理VOC，靜電過濾箱，等等。

　　　　在潔凈室市場上，風(fēng)機過濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室提供卓越的、經(jīng)濟的解決方案，尤其是在吊頂高度有限的建筑內(nèi)。已證明降低成本和減小過濾器的壓降(在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級過濾器，長時間采用高壓降方式運轉(zhuǎn)，所帶來的效益并不總是十分明顯)。

　　　　4. 空氣處理器?；ㄙM因素變量：-0.07至0.15

　　　　新風(fēng)處理空調(diào)箱[Make-up AHU s]。典型的新風(fēng)處理空調(diào)箱(初級AHU s)為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(二級AHU s)提供必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機、軸流或plug風(fēng)機加上過濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤管、蒸汽和絕熱加濕器等組成。附件和差異包括靜電空氣混合器、蒸汽預(yù)熱盤管、超聲波加濕器、鹽水、除濕用的直接交換[Dx]或乙二醇低溫冷凍盤管、VOC吸附過濾器、噪聲衰減器，VFP(變頻)驅(qū)動等。

　　　　最近12年，M&I傳熱產(chǎn)品公司(位于米西所加，網(wǎng)址：www.miair.com)成功地研制和生產(chǎn)了非常經(jīng)濟、可靠的風(fēng)機系統(tǒng)。這些系統(tǒng)工作起來非常安靜，并且消耗的能源很低，通常比離心式或plug風(fēng)機系統(tǒng)能耗少20%。

　　　　新風(fēng)處理空調(diào)箱通道是將空氣注入集管，再通過支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱提供新風(fēng)。在初級和二級風(fēng)管上進行空氣測量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機、VFD或進口風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測安裝在各個空調(diào)箱內(nèi)HEPA過濾器布袋過濾器和預(yù)過濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機過濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來的空氣進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱再送出。

　　　　循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(Recirculation AHU s)。典型的循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱由高效離心式風(fēng)機、過濾器和濕熱(干)冷盤管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤管、用于局部濕度控制的蒸汽或超聲波加濕器、風(fēng)量恒定控制箱。這種采用Whisper-Air and Compac Space 風(fēng)機系統(tǒng)的方式提供了一種節(jié)約成本和充分使用能源的選擇。

　　　　多重循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管，再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級為10級和1級的潔凈間的吊頂上，這些過濾器通常是100%覆蓋。垂直單向氣流向下通過潔凈間，穿過帶孔的架空地板磚進入地板下面的回風(fēng)空間，再通過垂直回風(fēng)夾道向上進入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后 ，空氣再次進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱，以上的空氣循環(huán)再次重復(fù)。如果是使用吊頂風(fēng)機過濾器，在風(fēng)機過濾器上面的吊頂空間時，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機盤管實現(xiàn)表面冷卻。

　　　　5. 空氣壓差。花費因素變量：-0.041至0.08

　　　　潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠(yuǎn)離其臨近區(qū)域的污染，控制有害污染物的流向，防止不同區(qū)域間的交叉污染，并幫助保持所要求的溫度和濕度水平。

　　　　潔凈室與相關(guān)走廊、設(shè)施內(nèi)的其他區(qū)域的壓差應(yīng)維持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之間。一般制藥企業(yè)所要求的壓差值比這更高，在不同區(qū)域之間采用層疊壓差來避免交叉污染。在不同的區(qū)域間安裝一系列的層疊式氣閘和允許空氣快速擴散的正壓門，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計中，通常在潔凈室的入口安裝一個半密封的氣閘來使壓差保持在0.02到0。005in.w.g.之間。更衣間和穿衣間用氣閘分離。入口入的機械風(fēng)淋相對于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問題。

　　　　許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動氣壓控制，只有在大門全部打開的情況下，入口處的風(fēng)量維持在每分鐘50到100英尺。一些生物制藥企業(yè)要求主動壓差控制，采用補充新風(fēng)的方式，自動補足通過門泄漏的空氣(當(dāng)門打開時)。

　　　　壓差臨測器用來完成這個任務(wù)，例如Henry G.Dietz公司的產(chǎn)品(長島市，紐約;www.lowpressure.com)。監(jiān)視器可能被安裝在潔凈室外面，而在潔凈室內(nèi)有一個LED的顯示器，該顯示器帶有一個聲音報警裝置和兩個指示器，可以表示氣壓的正常與否。這種設(shè)備在生物制藥潔凈室中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來測負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的精確度是0.001 in.w.c.,測量壓力值或真空度的范圍是0.5 in.w.c。壓差通過閃亮LED和自動報警裝置來表示。當(dāng)打開大門時，設(shè)備內(nèi)部有一個可調(diào)整的延遲報警時間，用來避免啟動聲音報警裝置。

　　　　6. 溫度控制?；ㄙM因素變量：-0.0321至 0.15

　　　　溫度和濕度的變化能夠引起生產(chǎn)設(shè)備的誤差，從而影響生產(chǎn)過程的可重復(fù)性，最終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費。因此，潔凈室對溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見的，這項花費是必須的。

　　　　通常情況下，要求工程師在設(shè)計時降低施工費用，同時要求在很大區(qū)域內(nèi)對溫度進行精確的控制，允許的溫度變化范圍在±4到6華氏度之間(例如使用卷簾門的倉庫)。在沒有硬墻和氣閘裝置時，這將是十分苛刻的要求，并且實際上無法控制濕度的變化。人們通常認(rèn)為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項目的層疊性是非常容易達(dá)到的，并且很容易維持，但需要仔細(xì)的評估這些項目的誤差范圍。

　　　　如果對潔凈室內(nèi)的暖通、動力專業(yè)裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負(fù)0.1華氏度所用花費，可能比基準(zhǔn)點為70華氏度，±2.0度(即標(biāo)準(zhǔn)要求68到72華氏度)的高出20%到50%。

　　　　在每個潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動調(diào)溫器來控制設(shè)計溫度。它能驅(qū)動安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤管工作，來滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機盤管裝置，局部自動調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤管出口空氣的溫度。

　　　　7. 溫度控制?；ㄙM因素變量：-0.034至0.19

　　　　每個潔凈室內(nèi)的相對濕度，通過局部濕度調(diào)節(jié)器來進行控制。如果窨內(nèi)的相對濕度較高，恒濕器通過降低冷凍盤管流出空氣的溫度來加強除濕。同時，再熱盤管提供熱量來保持窨的溫度。任何一個潔凈間的相對濕度超出了設(shè)計范圍，局部恒濕器將啟動安裝在風(fēng)管上的局部濕度調(diào)節(jié)器。當(dāng)必須滿足精確的濕度控制時，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來實現(xiàn)，并通過潔凈室的結(jié)^***來維持。

　　　　濕度水平的局部變動可以通過超聲波濕度調(diào)節(jié)器進行控制，該調(diào)節(jié)器位于最終過濾前的風(fēng)管靜壓箱內(nèi)。用水水質(zhì)為RO/DI，水電陰率在3到5mgm之間。如果相對濕度低于設(shè)計范圍，恒濕器將啟動濕度調(diào)節(jié)器來增加新風(fēng)的水分含量。如果相對濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤管流出空氣的^***溫度，從而加強除濕效果。

　　　　8. 排風(fēng)系統(tǒng)?；ㄙM因素變量：-0.031至0.16

　　　　典型的工藝排風(fēng)系統(tǒng)包括：酸、溶劑和VOC、毒性物質(zhì)、熱和一般的房間排風(fēng)。如果廢氣中有氨氣出現(xiàn)，一些廠家會選擇使用分開的風(fēng)管系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。使用最多、最普遍的酸消除方法，是水平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運用就地或當(dāng)場高溫破壞的方法。需要認(rèn)真選擇支隊的方式及必須支隊的廢氣流量。

　　　　優(yōu)質(zhì)的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至最低，因此，在實施過程中可降低工程費用和能源浪費。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟價值之間的平衡是十分重要的。通常情況下，考慮到潔凈室將來的擴展，當(dāng)其它動力設(shè)備和暖通、動力專業(yè)系統(tǒng)(例如新風(fēng)和冷卻)不能滿足這種擴充的需求時，超大的昂貴的、不銹鋼襯里的或FRP排風(fēng)系統(tǒng)就已經(jīng)建立了。沒有考慮將來的需求而建立的酸排隊系統(tǒng)也是十分普遍的。增加風(fēng)量和新的風(fēng)管支管，，就會使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速超過每分鐘4000英尺。這樣的系統(tǒng)保持平衡是十分困難的或不可能的，并且運行的費用昂貴。

　　　　9. 振動和噪聲控制?；ㄙM因素變量：-0.027至0.10

　　　　設(shè)備的大小和重量影響振動的傳播及控制。潔凈室地板下面的“華夫(waffle)”混凝土板層，能夠很好地避免將設(shè)備的振動傳送到其他生產(chǎn)區(qū)域或度量衡工具上。即使為了安裝管道而在潔凈室的地面上鉆洞，Waffle混凝土板層仍能保持其風(fēng)性。因為地板的強度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會對振動因素有任何副作用。

　　　　所有的暖通、動力專業(yè)設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動的方式，將振動效應(yīng)降到最低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機和馬達(dá)，可以用來維持潔凈室NC水平。振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來領(lǐng)袖用于振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來核實用于振動和噪聲控制中的機械和建筑學(xué)原理。完工后的再處理可能是十分昂貴的。如果建筑師、暖通、動力專業(yè)工程師、業(yè)主和顧問從設(shè)計的開始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測，或用更經(jīng)濟的辦法取代。

　　　　10. 磁通量和電磁通量。花費因素變量：0.037至0.15

　　　　磁通量被認(rèn)為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認(rèn)為是自然界的電磁循環(huán)。“通量”這個詞代表流量，我們可以認(rèn)為磁力線就象某種液體流動的路線那樣穿過一個假想的表面。磁場的大小代表流動的速度，它的方向就是流動的方向。磁通量就是流過這個表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認(rèn)為磁通量就是穿過這個表面的磁力線的數(shù)量。

　　　　對于給定的速度，當(dāng)微粒移動的方向垂直于磁場方向時，磁力是最大的，當(dāng)與磁場方向平等運動時，磁場力為零。

　　　　在大多數(shù)基本水平，移動電荷之間的相互作用產(chǎn)生磁力，就象靜電產(chǎn)生于導(dǎo)電電荷與其他導(dǎo)電電荷(不論他們是否運動)之間的相互作用。

　　　　通過對行星的拍照研究表明，由于地球的放置和它熔化的金屬內(nèi)核使得它有一個強大的磁場。磁通量的密度(替代“牛頓的每安培米”)有它自己的單位---特斯拉。地球表面的磁場近似代表值是二分之一高斯，大約是200,000特斯拉。在對公眾開放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場強度不能大于5個高斯。

　　　　潔凈室的磁場防護是十分昂貴的。例如，潔凈室使用4到5毫米厚的磁性(鐵--硅)鋼板(M15型)作為屏蔽材料仍不能滿足要求。當(dāng)前的半導(dǎo)體、度量衡和通訊實驗室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強度限制在0.05高斯或更低。

　　　　曾經(jīng)有一個非常昂貴的潔凈室在建成后不久就關(guān)閉了，因為它所在的位置有很高的磁通量。另一個潔凈室失敗因為安的生產(chǎn)地板下面埋了幾英尺的一條高容量的高壓電纜。再一次強調(diào)，如果在項目的開始對這些因素進行評估，可能會找到解決措施并且節(jié)約時間和成本。事實上，磁場屏蔽的成本也是應(yīng)該考慮的。

　　　　11. 空氣和物體表面的靜電荷。花費因素變量：0.0327至0.12

　　　　“靜電”是由于兩個獨立的表面相互接觸而產(chǎn)生的。不同表面產(chǎn)生的電荷，如果不能以足夠快的速度傳導(dǎo)到地面，那么它們會聚集并散布在材料的表面----這就是“靜電”。

　　　　工業(yè)范圍很多區(qū)域內(nèi)殘余的靜電荷，會造成危險并引發(fā)問題。它能引起易燃?xì)怏w的燃燒和人體觸電。它能使薄的薄膜和輕纖維粘連、吸附空氣中的塵埃和碎片、損害半導(dǎo)體設(shè)備和干擾微電子設(shè)備的運行。

　　　　關(guān)于易燃?xì)怏w、水蒸汽和粉塵的危險與兩方面的因素有關(guān)，其一是與電容儲存能量相關(guān)，涉及到最小起爆能;另一方面是與最小間距的破壞電壓相關(guān)，這可以引發(fā)著火。

　　　　典型的，一般碳?xì)浠衔餁怏w或空氣混合物的最小起爆能是0.2 毫焦耳，并產(chǎn)生至少幾千伏的擊穿電壓。對于粉塵，最小起爆能是幾毫焦耳。

　　　　靜電荷放電引起的震動大約在1毫焦耳時是可以辨別的，當(dāng)震動在10到100毫焦耳范圍內(nèi)時很可能使人感覺不舒服。1焦耳以上的能量將引起人體主要肌肉的收縮。當(dāng)靜電作用力與重力或其他約束力相當(dāng)時，將產(chǎn)生機械操作難題。這與局部電場的引力有關(guān)，因此，絕緣體與表面電荷密度有關(guān)。

　　　　一般情況下，靜電作用力是微弱的，但是當(dāng)電荷密度小于幾毫焦耳10-7/㎡時，灰塵就將被吸附在它的表面。人們進行正常的活動時會產(chǎn)生靜電，例如在地毯上行走、從椅子上站起、磨擦衣服的表面等。在濕度較低的環(huán)境和廣泛使用人造纖維的環(huán)境，產(chǎn)生靜電荷更高。身體電壓可高達(dá)到15千伏。

　　　　通過帶電織物、帶電體、手持金屬物體等可進行靜電放電。這些靜電放電可能產(chǎn)生高電壓，能夠越過設(shè)備外包裝內(nèi)的幾毫米空隙直接進入內(nèi)部電路。放電可產(chǎn)生幾安培的電流，使頻率上升到幾百兆赫---特別是金屬導(dǎo)體充當(dāng)放電源時。

　　　　靜電對于半導(dǎo)體設(shè)備的危害取決于設(shè)備的類型和設(shè)計方案。互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)設(shè)備和精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)特別容易受影響。盡管損害很可能與放電能量和電壓有關(guān)，但風(fēng)險的表示方式與“人體模型”放電電壓有關(guān)。經(jīng)驗表明大約在50伏特時，損害的靈敏度降低。微電子系統(tǒng)混亂所產(chǎn)生的問題通常也被表示成與人體模型放電有關(guān)。系統(tǒng)必須能經(jīng)受幾千伏特的電壓(不受控制的環(huán)境應(yīng)在15千伏特以上)，因為在正常工作環(huán)境中，人們在地板上走動等活動能很輕易的產(chǎn)生高電壓。

　　　　為了減少風(fēng)險，避免潛在的問題，必須確保能夠比產(chǎn)生靜電荷更快的速度將其驅(qū)散。對醞標(biāo)準(zhǔn)的手工操作和人體活動，電荷的衰減時間必須是0.25秒或者更少。與風(fēng)險控制有關(guān)的新觀念是，如果靜電荷遇到高電容的某種材料，那么表面電壓就會降低，于是潛在的問題和損害就可以防范。許多公司已經(jīng)采取一些措施來預(yù)防靜電，例如安裝導(dǎo)電地板或?qū)щ姷拇觼韮Υ婧蛡魉土悴考?/P>

　　　　避免因靜電放電對微電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響的最基本的方法是，將設(shè)備安放在良好的靜電和磁場屏蔽場所內(nèi)，恰當(dāng)減少所有的輸入和輸出連接。

　　　　12. 能源和生產(chǎn)費用?；ㄙM因素變量：-0.017至0.15

　　　　如表2所示，再循環(huán)AHU風(fēng)機和冷卻空氣的DX裝置產(chǎn)生的成本是引人關(guān)注的，大約是全部HVAC生產(chǎn)成本的35%。使用最新設(shè)計的裝置能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，例如風(fēng)機過濾VFD驅(qū)動、高效率馬達(dá)、帶有冷卻塔的冷卻系統(tǒng)、局部熱水再熱循環(huán)、絕熱加濕。

　　　　潔凈室的嚴(yán)格清潔要求與它固有的高生產(chǎn)成本相關(guān)。然而，如果事先計劃好，可以大大降低成本：

　　　　l 精確定義潔凈室級別，滿足工藝要求。

　　　　l 精確定義潔凈室空氣溫度和濕度，滿足工藝要求。

　　　　l 潔凈室外的排風(fēng)量應(yīng)滿足工藝的最低要求，一開始就進行排風(fēng)管理程序。在設(shè)計開始，就在所有的排氣支管和工藝設(shè)備上提供氣流和壓差的批示儀器。

　　　　l 通過確定設(shè)備風(fēng)速的最大值和最小值，來降低風(fēng)管和管道的壓降，在施工整個過程中貫徹這些指導(dǎo)方針。

　　　　l 使用微環(huán)境、手套箱、真空室和模塊式圍擋;減少大窨的需求，從而降低生產(chǎn)成本。

　　　　l 使用帶VFD(變頻)驅(qū)動的高效率馬達(dá)。

　　　　l 使用補充循環(huán)和排風(fēng)系統(tǒng)來減少壓降并節(jié)約空間。

　　　　13. 形式和功能。花費因素變量：-0.038至0.16

　　　　一般而言，20,000到30,000平方英尺的潔凈室面積需要60,000到90,000平方英尺的建筑面積。為了在高度方面有大約10英尺的間隙空間，建筑高度必須要在大約21到26英尺。另外應(yīng)在潔凈室外層上面或下面另有12到16英尺的空間用于安裝暖通、動力專業(yè)設(shè)備。

　　　　為了有最大限度的靈活性，潔凈室內(nèi)部不應(yīng)有任何的柱子。屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)有最小深度，并且能夠隨每平方英尺100至200磅的負(fù)荷，以便安裝那些懸掛在上部結(jié)構(gòu)的水管、風(fēng)管和空氣處理裝置。

　　　　通常情況下，間隙空間被用來作為回風(fēng)靜壓箱。因此，這些個空間和建筑物應(yīng)用陰燃材料建造。間隙空間，也就是吊頂下面的空間，應(yīng)該有噴淋裝置。

　　　　應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的國家防火協(xié)會(NFPA)法規(guī)，連同當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)一起執(zhí)行。獲得施工許可證(生產(chǎn)許可證)可能是長期的、昂貴的，如果不執(zhí)行全部建筑和防火安全法規(guī)將是無效的。同樣的，所有豁免和條款解釋需要有文件證明，并事先通過官方的批準(zhǔn)。

　　　　潔凈室的外面如果有足夠的窨 用來安裝暖通、動力和工藝設(shè)備，例如，冷凍機、熱交換器、泵、DI水設(shè)備、儲液槽等，那么潔凈間可沿著潔凈室的內(nèi)墻建立。理想的情況是，在設(shè)計者和業(yè)主確定處理管路溝槽的要求，和對振動敏感的設(shè)備的安裝位置以前，潔凈室不應(yīng)該灌注水泥地板。地下室或次地下室空間對于工藝和動力管道系統(tǒng)、工具和生產(chǎn)設(shè)備的電纜分布、排風(fēng)和回風(fēng)管道系統(tǒng)來講是必需的。

　　　　通常需要有非常大的占有足夠空間電器設(shè)備。在這種情況下，必須確認(rèn)有足夠的動力供應(yīng)。與半導(dǎo)體和藥品生產(chǎn)相關(guān)的高用水量，要求廢話水處理的容量和下水管線足夠大，以便對預(yù)其的污水進行處理。目標(biāo)永遠(yuǎn)是排放最水的廢水。今天，零排放的設(shè)備是十分普遍的，它不再是目前發(fā)展水平的特點。

　　　　一個有經(jīng)驗的建筑師對潔凈室設(shè)備輸入能量的設(shè)計不能被夸大或忽略。這對于設(shè)備的品質(zhì)和成本效率有巨大的影響。應(yīng)對高科技設(shè)備的功能進行全面了解，從而確定是否采用該設(shè)備。潔凈室外的細(xì)節(jié)決定了設(shè)備的建筑方案，就象速度的要求決定了賽車的大小和形狀。

　　　　對設(shè)備作用及現(xiàn)在和將來的需求有充分認(rèn)識的潔凈室建筑師，配合合格的潔凈室暖通、動力專業(yè)設(shè)計工程師、結(jié)構(gòu)和電氣專家和業(yè)主組成團隊，是每個成功設(shè)計的必需。

　　　　14. 微粒。花費因素變量：-0.040至0.15

　　　　15. 工藝管道系統(tǒng)。花費因素變量：-0.021至0.20

　　　　不應(yīng)取消這些因素(14和15)對于成本影響的討論，同時，因為這些變量對于每個工廠都是獨特的，最好不要對它進行綜合評論。不過，它們會在內(nèi)部表格內(nèi)提及。

　　　　只有時間能夠告訴我們……

　　　　潔凈室設(shè)施的設(shè)計過程是動態(tài)的，并具有創(chuàng)造性的。我所說的內(nèi)容不會一成不變，法凈室可能發(fā)展成與我們今天所了解的完全不同的潔凈室。

　　　　微環(huán)境、屏蔽技術(shù)、手套箱和自動控制已經(jīng)改變了潔凈室的外觀和運行。但是，與今天的潔凈室在幾十年前還是聞所未聞一樣，明天生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)將勿庸置疑地向我們展現(xiàn)出非凡的驚喜，并向我們今天的所有發(fā)出挑戰(zhàn)。

　　　　在潔凈室內(nèi)建造十分完善的系統(tǒng)，可以充分保證生產(chǎn)加工過程中的潔凈度。任何設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的變化，必將對潔凈室的質(zhì)量產(chǎn)生特殊效果。以下這十五個因素將決定一個潔凈室在施工方面的費用。這項花費可能在每平方英尺180美元到2,800美元之間(要看是不是包括工具以及裝配和工藝設(shè)備的費用)。

　　　　愛斯基摩人能夠用很多的詞匯來描繪雪，而我們的工業(yè)對于潔凈只有一個單詞和明確的價格來說明它。我們常常發(fā)現(xiàn)，客戶會支付很高的設(shè)計費用，為了一個超出其工藝要求的潔凈室而支付無謂的費用。

　　　　潔凈室的設(shè)計和施工通常是在非常緊張的時間限定下完成的，可供選擇、改變、和其他可行性改進的機會很少。因此，鼓勵使用“標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)制”(cookie-cutter repeats)來避免新設(shè)計方法中的潛在風(fēng)險。這些標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計方案可能會減輕設(shè)計者的任務(wù)，但不會改進項目的經(jīng)濟性或者降低施工成本。因為每個潔凈室所要求的條件在一些細(xì)微的方面都是不同的，若不是所進行的設(shè)計/施工模型完全相同，那么采用標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計方案是無效的。

　　　　除非業(yè)主對于一個特殊的設(shè)計模型十分有信心，通常工程師都被要求設(shè)計一個比客戶預(yù)期更加嚴(yán)格的潔凈室，這樣即使在某些方面出了差錯，他們至少仍能夠達(dá)到預(yù)期目的。過多的設(shè)計預(yù)算可能會浪費金錢，但是當(dāng)實際需求的預(yù)算還沒有評估出來之前，這樣做是必須的。潔凈室花費的增加與設(shè)計和施工專家、潔凈室開發(fā)者和業(yè)主三者之間的相互信任成反比。

　　　　項目負(fù)責(zé)

　　　　工具動力供應(yīng)與生產(chǎn)設(shè)備的有效連接;維修區(qū)域、管槽、走廊、暖通、動力專業(yè)設(shè)備間和動力站的位置等問題的合理安排，這些是潔凈室設(shè)計經(jīng)濟性的主要方面。在項目剛剛開始時就應(yīng)該考慮到這些因素，并通過由建筑師、工程師、承包商和業(yè)主組成的進行評估。這樣才能確保所有參與者十分了解用戶的生產(chǎn)目標(biāo)和要求，這點是一個設(shè)計施工項目在經(jīng)濟性方面取得成功的關(guān)鍵。

　　　　簡單的說，業(yè)主對于所需潔凈室的類型特征進行恰當(dāng)?shù)倪x擇，會對最終的花費產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。這沒有“數(shù)字猜謎游戲”式的解決方案。業(yè)主、工程師、建筑師、承包商都必須了解規(guī)范或ISO標(biāo)準(zhǔn)中那些不必要的變量/因素對于花費的影響，因此需要評估每一個生產(chǎn)細(xì)節(jié)和生產(chǎn)要求。在開始任何的設(shè)計之前，這個團隊必須要一起工作以確定目標(biāo)、需求和期望。

　　　　個案研究

　　　　為分析潔凈室施工花費與十五個關(guān)鍵設(shè)計因素的關(guān)系，我們將美國二十個潔凈室設(shè)施的數(shù)據(jù)編輯如下：

　　　　在1983年至2003年間，建立的十個微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級是ISO5級和ISO 6級

　　　　在1983年至1996年間，建立的四個制藥和生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級是ISO 5級和ISO 7級。

　　　　在1994年至2003年間，建立瓣十個微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級分別是ISO3級、ISO 5級、ISO7級和ISO 8級。

　　　　在1994至2004年前，建立的八個生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級分別是ISO4級、ISO5級、ISO7級和ISO8級。

　　　　通過對暖通、動力專業(yè)(HVAC，工藝管道)工程費用數(shù)據(jù)的推斷，綜合考慮地點、勞務(wù)費用和通貨膨脹等因素，進行調(diào)整，從而得到一個統(tǒng)一的關(guān)于潔凈室暖通、動力專業(yè)工程費用分類的簡單描述，該分類包括ISO3級、ISO5級、ISO7級和ISO8級每一類的潔凈室。

　　　　本次分析所選擇的潔凈室，設(shè)施面積相差不多，都在40,000到60，000平方英尺之間，并且都有30%到40%的生產(chǎn)窨被不同等級的潔凈室、潔凈室走廊和氣閘占用。使用相同的方法計算暖通、動力專業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)費用，從而得到花費的詳細(xì)統(tǒng)計如表2所示。這種方法統(tǒng)一了暖通、動力專業(yè)工程費用，而沒有區(qū)分微電子潔凈室、制藥和生物制藥潔凈室(計算數(shù)據(jù)如表3、表4、表5、表6和表7所示)。

　　　　基于以上這些表格，以ISO 5級潔凈室暖、動力專業(yè)工程花費為基線繪制了“關(guān)鍵價值因素”圖表(圖1);從而得到花費因素價值數(shù)據(jù)，如表8所示。這些經(jīng)驗變量可以用百分?jǐn)?shù)的形式乘以每平方英尺的工程費用來計算不同類型潔凈室的花費，也能在項目初期幫助進行工程費用評估。

　　　　成功的十五個方法

　　　　利用以下十五個成本因素變量，提供可供選擇的設(shè)計方案動態(tài)數(shù)據(jù)庫，對基本的潔凈室設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)進行改進，盡量滿足工廠的需求，通過這些方法我們應(yīng)能夠減少項目的工程費用。ATI的建筑師和工程師(Danville,Calif.;www.Atlae.com)應(yīng)用這些方法成功地為生物制藥學(xué)、微電子學(xué)和食品加工行業(yè)的潔凈室進行設(shè)計，并實施了施工工程。

　　　　1. 換氣次數(shù)?；ㄙM因素變量：-0。08至0。19

　　　　潔凈室內(nèi)的空氣分配設(shè)備(通常是吊頂過濾器)被設(shè)計成“噴淋式”，用來提供統(tǒng)一的、潔凈的已過濾的空氣。向房間補給的空氣量，讓人想起與普通的淋浴噴頭相反的消防龍頭。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B9920和ISO 標(biāo)準(zhǔn)14644-1的標(biāo)題是：潔凈室外和相關(guān)控制環(huán)境——第一部分：清潔空氣的分級。這些標(biāo)準(zhǔn)提供了潔凈室參數(shù)、分級和檢測方法的指導(dǎo)方針，但并未說明如何經(jīng)濟有效地達(dá)到要求。這是因為每種生產(chǎn)過程和潔凈室外的要求是不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達(dá)到預(yù)期的環(huán)境要求。

　　　　至少有五種不同的“可能”設(shè)計能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計是最佳方案。為項目尋找最佳和最經(jīng)濟的解決方案，是潔凈室外換氣項目的最基本的目標(biāo)理念。

　　　　如表1所示，換氣次數(shù)和再循環(huán)數(shù)量變化對于確定房間的級別是十分重要的。例如，通過300次的換氣次數(shù)能夠達(dá)到M2級潔凈室的要求，但也可能540次的換氣次數(shù)仍不能滿足要求。

　　　　房間內(nèi)污染物的比率和實際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過程中，不對其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除微粒的速度是非常重要的。其他可能影響再循環(huán)空氣數(shù)量的因素是：房間的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的位置、設(shè)備表面溫度、空氣對流、氣流類型(單向通過敏感區(qū)或者通過全空間)、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。

　　　　潔凈室可能需要在靜態(tài)下進行鑒定，在工況下進行鑒定，對生產(chǎn)過程進行確認(rèn)或者cGMP認(rèn)證。由綜合服務(wù)管理部制定的聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209(e)，建議100或90fpm。然而有可能建立一個空氣流動速度較低，但比100級潔凈度更高的潔凈室。實際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動速度是45cfm/平方英尺。

　　　　2. 單向的、紊流的、垂直或水平氣流。

　　　　花費因素變量：-0.073至0.18

　　　　在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(qū)域內(nèi)使用，并且使用微環(huán)境。污染物的源頭可能存在于手套箱、過濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時才能實現(xiàn)單向氣流。垂直或水平氣流的選擇，取決于房間的結(jié)構(gòu)和設(shè)備的安放位置，紊流就可以將污染物帶走。

　　　　潔凈室內(nèi)的架空地板是用來掩蓋工具、設(shè)備與動力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來，為了節(jié)約成本，在“bay-and-chase”式的潔凈室結(jié)構(gòu)中，這些架空地板被當(dāng)作從港灣到夾層的回內(nèi)通道。在完全單向氣流的潔凈室內(nèi)，人們希望微粒從工作區(qū)域流到帶小孔的地板下。我們已經(jīng)成功的建立了10級和100級的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且潔凈室的氣流被設(shè)計成紊流。

　　　　另個一種辦法是用薄的空氣噴射裝置隔離超清潔區(qū)域，這種空氣噴射的速度是每分鐘500到800英尺。它的功能類似于塑料門簾。

　　　　3. 空氣過濾?；ㄙM因素變量：-0.032至0.10

　　　　采用未端HEPA過濾器對空氣進行過濾，0.3到0.5微米的去除效率為99.99%,0.12微米的去除效率為99.999%;若使用ULPA過濾器，0.12微米的去除效率為99.99995%。

　　　　根據(jù)潔凈室外的用途，也可以選擇其他的設(shè)備，例如，在循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)處理系統(tǒng)中，使用HEPA過濾器用碳吸附或相似功能的合成過濾器處理VOC，靜電過濾箱，等等。

　　　　在潔凈室市場上，風(fēng)機過濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室提供卓越的、經(jīng)濟的解決方案，尤其是在吊頂高度有限的建筑內(nèi)。已證明降低成本和減小過濾器的壓降(在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級過濾器，長時間采用高壓降方式運轉(zhuǎn)，所帶來的效益并不總是十分明顯)。

　　　　4. 空氣處理器?；ㄙM因素變量：-0.07至0.15

　　　　新風(fēng)處理空調(diào)箱[Make-up AHU s]。典型的新風(fēng)處理空調(diào)箱(初級AHU s)為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(二級AHU s)提供必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機、軸流或plug風(fēng)機加上過濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤管、蒸汽和絕熱加濕器等組成。附件和差異包括靜電空氣混合器、蒸汽預(yù)熱盤管、超聲波加濕器、鹽水、除濕用的直接交換[Dx]或乙二醇低溫冷凍盤管、VOC吸附過濾器、噪聲衰減器，VFP(變頻)驅(qū)動等。

　　　　最近12年，M&I傳熱產(chǎn)品公司(位于米西所加，網(wǎng)址：www.miair.com)成功地研制和生產(chǎn)了非常經(jīng)濟、可靠的風(fēng)機系統(tǒng)。這些系統(tǒng)工作起來非常安靜，并且消耗的能源很低，通常比離心式或plug風(fēng)機系統(tǒng)能耗少20%。

　　　　新風(fēng)處理空調(diào)箱通道是將空氣注入集管，再通過支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱提供新風(fēng)。在初級和二級風(fēng)管上進行空氣測量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機、VFD或進口風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測安裝在各個空調(diào)箱內(nèi)HEPA過濾器布袋過濾器和預(yù)過濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機過濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來的空氣進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱再送出。

　　　　循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(Recirculation AHU s)。典型的循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱由高效離心式風(fēng)機、過濾器和濕熱(干)冷盤管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤管、用于局部濕度控制的蒸汽或超聲波加濕器、風(fēng)量恒定控制箱。這種采用Whisper-Air and Compac Space 風(fēng)機系統(tǒng)的方式提供了一種節(jié)約成本和充分使用能源的選擇。

　　　　多重循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管，再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級為10級和1級的潔凈間的吊頂上，這些過濾器通常是100%覆蓋。垂直單向氣流向下通過潔凈間，穿過帶孔的架空地板磚進入地板下面的回風(fēng)空間，再通過垂直回風(fēng)夾道向上進入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后 ，空氣再次進入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱，以上的空氣循環(huán)再次重復(fù)。如果是使用吊頂風(fēng)機過濾器，在風(fēng)機過濾器上面的吊頂空間時，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機盤管實現(xiàn)表面冷卻。

　　　　5. 空氣壓差?；ㄙM因素變量：-0.041至0.08

　　　　潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠(yuǎn)離其臨近區(qū)域的污染，控制有害污染物的流向，防止不同區(qū)域間的交叉污染，并幫助保持所要求的溫度和濕度水平。

　　　　潔凈室與相關(guān)走廊、設(shè)施內(nèi)的其他區(qū)域的壓差應(yīng)維持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之間。一般制藥企業(yè)所要求的壓差值比這更高，在不同區(qū)域之間采用層疊壓差來避免交叉污染。在不同的區(qū)域間安裝一系列的層疊式氣閘和允許空氣快速擴散的正壓門，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計中，通常在潔凈室的入口安裝一個半密封的氣閘來使壓差保持在0.02到0。005in.w.g.之間。更衣間和穿衣間用氣閘分離。入口入的機械風(fēng)淋相對于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問題。

　　　　許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動氣壓控制，只有在大門全部打開的情況下，入口處的風(fēng)量維持在每分鐘50到100英尺。一些生物制藥企業(yè)要求主動壓差控制，采用補充新風(fēng)的方式，自動補足通過門泄漏的空氣(當(dāng)門打開時)。

　　　　壓差臨測器用來完成這個任務(wù)，例如Henry G.Dietz公司的產(chǎn)品(長島市，紐約;www.lowpressure.com)。監(jiān)視器可能被安裝在潔凈室外面，而在潔凈室內(nèi)有一個LED的顯示器，該顯示器帶有一個聲音報警裝置和兩個指示器，可以表示氣壓的正常與否。這種設(shè)備在生物制藥潔凈室中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來測負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來檢測正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的精確度是0.001 in.w.c.,測量壓力值或真空度的范圍是0.5 in.w.c。壓差通過閃亮LED和自動報警裝置來表示。當(dāng)打開大門時，設(shè)備內(nèi)部有一個可調(diào)整的延遲報警時間，用來避免啟動聲音報警裝置。

　　　　6. 溫度控制。花費因素變量：-0.0321至 0.15

　　　　溫度和濕度的變化能夠引起生產(chǎn)設(shè)備的誤差，從而影響生產(chǎn)過程的可重復(fù)性，最終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費。因此，潔凈室對溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見的，這項花費是必須的。

　　　　通常情況下，要求工程師在設(shè)計時降低施工費用，同時要求在很大區(qū)域內(nèi)對溫度進行精確的控制，允許的溫度變化范圍在±4到6華氏度之間(例如使用卷簾門的倉庫)。在沒有硬墻和氣閘裝置時，這將是十分苛刻的要求，并且實際上無法控制濕度的變化。人們通常認(rèn)為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項目的層疊性是非常容易達(dá)到的，并且很容易維持，但需要仔細(xì)的評估這些項目的誤差范圍。

　　　　如果對潔凈室內(nèi)的暖通、動力專業(yè)裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負(fù)0.1華氏度所用花費，可能比基準(zhǔn)點為70華氏度，±2.0度(即標(biāo)準(zhǔn)要求68到72華氏度)的高出20%到50%。

　　　　在每個潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動調(diào)溫器來控制設(shè)計溫度。它能驅(qū)動安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤管工作，來滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機盤管裝置，局部自動調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤管出口空氣的溫度。

　　　　7. 溫度控制。花費因素變量：-0.034至0.19

　　　　每個潔凈室內(nèi)的相對濕度，通過局部濕度調(diào)節(jié)器來進行控制。如果窨內(nèi)的相對濕度較高，恒濕器通過降低冷凍盤管流出空氣的溫度來加強除濕。同時，再熱盤管提供熱量來保持窨的溫度。任何一個潔凈間的相對濕度超出了設(shè)計范圍，局部恒濕器將啟動安裝在風(fēng)管上的局部濕度調(diào)節(jié)器。當(dāng)必須滿足精確的濕度控制時，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來實現(xiàn)，并通過潔凈室的結(jié)^***來維持。

　　　　濕度水平的局部變動可以通過超聲波濕度調(diào)節(jié)器進行控制，該調(diào)節(jié)器位于最終過濾前的風(fēng)管靜壓箱內(nèi)。用水水質(zhì)為RO/DI，水電陰率在3到5mgm之間。如果相對濕度低于設(shè)計范圍，恒濕器將啟動濕度調(diào)節(jié)器來增加新風(fēng)的水分含量。如果相對濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤管流出空氣的^***溫度，從而加強除濕效果。

　　　　8. 排風(fēng)系統(tǒng)。花費因素變量：-0.031至0.16

　　　　典型的工藝排風(fēng)系統(tǒng)包括：酸、溶劑和VOC、毒性物質(zhì)、熱和一般的房間排風(fēng)。如果廢氣中有氨氣出現(xiàn)，一些廠家會選擇使用分開的風(fēng)管系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。使用最多、最普遍的酸消除方法，是水平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運用就地或當(dāng)場高溫破壞的方法。需要認(rèn)真選擇支隊的方式及必須支隊的廢氣流量。

　　　　優(yōu)質(zhì)的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至最低，因此，在實施過程中可降低工程費用和能源浪費。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟價值之間的平衡是十分重要的。通常情況下，考慮到潔凈室將來的擴展，當(dāng)其它動力設(shè)備和暖通、動力專業(yè)系統(tǒng)(例如新風(fēng)和冷卻)不能滿足這種擴充的需求時，超大的昂貴的、不銹鋼襯里的或FRP排風(fēng)系統(tǒng)就已經(jīng)建立了。沒有考慮將來的需求而建立的酸排隊系統(tǒng)也是十分普遍的。增加風(fēng)量和新的風(fēng)管支管，，就會使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速超過每分鐘4000英尺。這樣的系統(tǒng)保持平衡是十分困難的或不可能的，并且運行的費用昂貴。

　　　　9. 振動和噪聲控制?；ㄙM因素變量：-0.027至0.10

　　　　設(shè)備的大小和重量影響振動的傳播及控制。潔凈室地板下面的“華夫(waffle)”混凝土板層，能夠很好地避免將設(shè)備的振動傳送到其他生產(chǎn)區(qū)域或度量衡工具上。即使為了安裝管道而在潔凈室的地面上鉆洞，Waffle混凝土板層仍能保持其風(fēng)性。因為地板的強度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會對振動因素有任何副作用。

　　　　所有的暖通、動力專業(yè)設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動的方式，將振動效應(yīng)降到最低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機和馬達(dá)，可以用來維持潔凈室NC水平。振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來領(lǐng)袖用于振動和噪聲方面的專家應(yīng)是評估小組的成員，他們來核實用于振動和噪聲控制中的機械和建筑學(xué)原理。完工后的再處理可能是十分昂貴的。如果建筑師、暖通、動力專業(yè)工程師、業(yè)主和顧問從設(shè)計的開始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測，或用更經(jīng)濟的辦法取代。

　　　　10. 磁通量和電磁通量。花費因素變量：0.037至0.15

　　　　磁通量被認(rèn)為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認(rèn)為是自然界的電磁循環(huán)?！巴俊边@個詞代表流量，我們可以認(rèn)為磁力線就象某種液體流動的路線那樣穿過一個假想的表面。磁場的大小代表流動的速度，它的方向就是流動的方向。磁通量就是流過這個表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認(rèn)為磁通量就是穿過這個表面的磁力線的數(shù)量。

　　　　對于給定的速度，當(dāng)微粒移動的方向垂直于磁場方向時，磁力是最大的，當(dāng)與磁場方向平等運動時，磁場力為零。

　　　　在大多數(shù)基本水平，移動電荷之間的相互作用產(chǎn)生磁力，就象靜電產(chǎn)生于導(dǎo)電電荷與其他導(dǎo)電電荷(不論他們是否運動)之間的相互作用。

　　　　通過對行星的拍照研究表明，由于地球的放置和它熔化的金屬內(nèi)核使得它有一個強大的磁場。磁通量的密度(替代“牛頓的每安培米”)有它自己的單位---特斯拉。地球表面的磁場近似代表值是二分之一高斯，大約是200,000特斯拉。在對公眾開放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場強度不能大于5個高斯。

　　　　潔凈室的磁場防護是十分昂貴的。例如，潔凈室使用4到5毫米厚的磁性(鐵--硅)鋼板(M15型)作為屏蔽材料仍不能滿足要求。當(dāng)前的半導(dǎo)體、度量衡和通訊實驗室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強度限制在0.05高斯或更低。

　　　　曾經(jīng)有一個非常昂貴的潔凈室在建成后不久就關(guān)閉了，因為它所在的位置有很高的磁通量。另一個潔凈室失敗因為安的生產(chǎn)地板下面埋了幾英尺的一條高容量的高壓電纜。再一次強調(diào)，如果在項目的開始對這些因素進行評估，可能會找到解決措施并且節(jié)約時間和成本。事實上，磁場屏蔽的成本也是應(yīng)該考慮的。

　　　　11. 空氣和物體表面的靜電荷?；ㄙM因素變量：0.0327至0.12

　　　　“靜電”是由于兩個獨立的表面相互接觸而產(chǎn)生的。不同表面產(chǎn)生的電荷，如果不能以足夠快的速度傳導(dǎo)到地面，那么它們會聚集并散布在材料的表面----這就是“靜電”。

　　　　工業(yè)范圍很多區(qū)域內(nèi)殘余的靜電荷，會造成危險并引發(fā)問題。它能引起易燃?xì)怏w的燃燒和人體觸電。它能使薄的薄膜和輕纖維粘連、吸附空氣中的塵埃和碎片、損害半導(dǎo)體設(shè)備和干擾微電子設(shè)備的運行。

　　　　關(guān)于易燃?xì)怏w、水蒸汽和粉塵的危險與兩方面的因素有關(guān)，其一是與電容儲存能量相關(guān)，涉及到最小起爆能;另一方面是與最小間距的破壞電壓相關(guān)，這可以引發(fā)著火。

　　　　典型的，一般碳?xì)浠衔餁怏w或空氣混合物的最小起爆能是0.2 毫焦耳，并產(chǎn)生至少幾千伏的擊穿電壓。對于粉塵，最小起爆能是幾毫焦耳。

　　　　靜電荷放電引起的震動大約在1毫焦耳時是可以辨別的，當(dāng)震動在10到100毫焦耳范圍內(nèi)時很可能使人感覺不舒服。1焦耳以上的能量將引起人體主要肌肉的收縮。當(dāng)靜電作用力與重力或其他約束力相當(dāng)時，將產(chǎn)生機械操作難題。這與局部電場的引力有關(guān)，因此，絕緣體與表面電荷密度有關(guān)。

　　　　一般情況下，靜電作用力是微弱的，但是當(dāng)電荷密度小于幾毫焦耳10-7/㎡時，灰塵就將被吸附在它的表面。人們進行正常的活動時會產(chǎn)生靜電，例如在地毯上行走、從椅子上站起、磨擦衣服的表面等。在濕度較低的環(huán)境和廣泛使用人造纖維的環(huán)境，產(chǎn)生靜電荷更高。身體電壓可高達(dá)到15千伏。

　　　　通過帶電織物、帶電體、手持金屬物體等可進行靜電放電。這些靜電放電可能產(chǎn)生高電壓，能夠越過設(shè)備外包裝內(nèi)的幾毫米空隙直接進入內(nèi)部電路。放電可產(chǎn)生幾安培的電流，使頻率上升到幾百兆赫---特別是金屬導(dǎo)體充當(dāng)放電源時。

　　　　靜電對于半導(dǎo)體設(shè)備的危害取決于設(shè)備的類型和設(shè)計方案?；パa金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)設(shè)備和精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)特別容易受影響。盡管損害很可能與放電能量和電壓有關(guān)，但風(fēng)險的表示方式與“人體模型”放電電壓有關(guān)。經(jīng)驗表明大約在50伏特時，損害的靈敏度降低。微電子系統(tǒng)混亂所產(chǎn)生的問題通常也被表示成與人體模型放電有關(guān)。系統(tǒng)必須能經(jīng)受幾千伏特的電壓(不受控制的環(huán)境應(yīng)在15千伏特以上)，因為在正常工作環(huán)境中，人們在地板上走動等活動能很輕易的產(chǎn)生高電壓。

　　　　為了減少風(fēng)險，避免潛在的問題，必須確保能夠比產(chǎn)生靜電荷更快的速度將其驅(qū)散。對醞標(biāo)準(zhǔn)的手工操作和人體活動，電荷的衰減時間必須是0.25秒或者更少。與風(fēng)險控制有關(guān)的新觀念是，如果靜電荷遇到高電容的某種材料，那么表面電壓就會降低，于是潛在的問題和損害就可以防范。許多公司已經(jīng)采取一些措施來預(yù)防靜電，例如安裝導(dǎo)電地板或?qū)щ姷拇觼韮Υ婧蛡魉土悴考?/P>

　　　　避免因靜電放電對微電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響的最基本的方法是，將設(shè)備安放在良好的靜電和磁場屏蔽場所內(nèi)，恰當(dāng)減少所有的輸入和輸出連接。

　　　　12. 能源和生產(chǎn)費用?；ㄙM因素變量：-0.017至0.15

　　　　如表2所示，再循環(huán)AHU風(fēng)機和冷卻空氣的DX裝置產(chǎn)生的成本是引人關(guān)注的，大約是全部HVAC生產(chǎn)成本的35%。使用最新設(shè)計的裝置能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，例如風(fēng)機過濾VFD驅(qū)動、高效率馬達(dá)、帶有冷卻塔的冷卻系統(tǒng)、局部熱水再熱循環(huán)、絕熱加濕。

　　　　潔凈室的嚴(yán)格清潔要求與它固有的高生產(chǎn)成本相關(guān)。然而，如果事先計劃好，可以大大降低成本：

　　　　l 精確定義潔凈室級別，滿足工藝要求。

　　　　l 精確定義潔凈室空氣溫度和濕度，滿足工藝要求。

　　　　l 潔凈室外的排風(fēng)量應(yīng)滿足工藝的最低要求，一開始就進行排風(fēng)管理程序。在設(shè)計開始，就在所有的排氣支管和工藝設(shè)備上提供氣流和壓差的批示儀器。

　　　　l 通過確定設(shè)備風(fēng)速的最大值和最小值，來降低風(fēng)管和管道的壓降，在施工整個過程中貫徹這些指導(dǎo)方針。

　　　　l 使用微環(huán)境、手套箱、真空室和模塊式圍擋;減少大窨的需求，從而降低生產(chǎn)成本。

　　　　l 使用帶VFD(變頻)驅(qū)動的高效率馬達(dá)。

　　　　l 使用補充循環(huán)和排風(fēng)系統(tǒng)來減少壓降并節(jié)約空間。

　　　　13. 形式和功能。花費因素變量：-0.038至0.16

　　　　一般而言，20,000到30,000平方英尺的潔凈室面積需要60,000到90,000平方英尺的建筑面積。為了在高度方面有大約10英尺的間隙空間，建筑高度必須要在大約21到26英尺。另外應(yīng)在潔凈室外層上面或下面另有12到16英尺的空間用于安裝暖通、動力專業(yè)設(shè)備。

　　　　為了有最大限度的靈活性，潔凈室內(nèi)部不應(yīng)有任何的柱子。屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)有最小深度，并且能夠隨每平方英尺100至200磅的負(fù)荷，以便安裝那些懸掛在上部結(jié)構(gòu)的水管、風(fēng)管和空氣處理裝置。

　　　　通常情況下，間隙空間被用來作為回風(fēng)靜壓箱。因此，這些個空間和建筑物應(yīng)用陰燃材料建造。間隙空間，也就是吊頂下面的空間，應(yīng)該有噴淋裝置。

　　　　應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的國家防火協(xié)會(NFPA)法規(guī)，連同當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)一起執(zhí)行。獲得施工許可證(生產(chǎn)許可證)可能是長期的、昂貴的，如果不執(zhí)行全部建筑和防火安全法規(guī)將是無效的。同樣的，所有豁免和條款解釋需要有文件證明，并事先通過官方的批準(zhǔn)。

　　　　潔凈室的外面如果有足夠的窨 用來安裝暖通、動力和工藝設(shè)備，例如，冷凍機、熱交換器、泵、DI水設(shè)備、儲液槽等，那么潔凈間可沿著潔凈室的內(nèi)墻建立。理想的情況是，在設(shè)計者和業(yè)主確定處理管路溝槽的要求，和對振動敏感的設(shè)備的安裝位置以前，潔凈室不應(yīng)該灌注水泥地板。地下室或次地下室空間對于工藝和動力管道系統(tǒng)、工具和生產(chǎn)設(shè)備的電纜分布、排風(fēng)和回風(fēng)管道系統(tǒng)來講是必需的。

　　　　通常需要有非常大的占有足夠空間電器設(shè)備。在這種情況下，必須確認(rèn)有足夠的動力供應(yīng)。與半導(dǎo)體和藥品生產(chǎn)相關(guān)的高用水量，要求廢話水處理的容量和下水管線足夠大，以便對預(yù)其的污水進行處理。目標(biāo)永遠(yuǎn)是排放最水的廢水。今天，零排放的設(shè)備是十分普遍的，它不再是目前發(fā)展水平的特點。

　　　　一個有經(jīng)驗的建筑師對潔凈室設(shè)備輸入能量的設(shè)計不能被夸大或忽略。這對于設(shè)備的品質(zhì)和成本效率有巨大的影響。應(yīng)對高科技設(shè)備的功能進行全面了解，從而確定是否采用該設(shè)備。潔凈室外的細(xì)節(jié)決定了設(shè)備的建筑方案，就象速度的要求決定了賽車的大小和形狀。

　　　　對設(shè)備作用及現(xiàn)在和將來的需求有充分認(rèn)識的潔凈室建筑師，配合合格的潔凈室暖通、動力專業(yè)設(shè)計工程師、結(jié)構(gòu)和電氣專家和業(yè)主組成團隊，是每個成功設(shè)計的必需。

　　　　14. 微粒?；ㄙM因素變量：-0.040至0.15

　　　　15. 工藝管道系統(tǒng)?；ㄙM因素變量：-0.021至0.20

　　　　不應(yīng)取消這些因素(14和15)對于成本影響的討論，同時，因為這些變量對于每個工廠都是獨特的，最好不要對它進行綜合評論。不過，它們會在內(nèi)部表格內(nèi)提及。

　　　　只有時間能夠告訴我們……

　　　　潔凈室設(shè)施的設(shè)計過程是動態(tài)的，并具有創(chuàng)造性的。我所說的內(nèi)容不會一成不變，法凈室可能發(fā)展成與我們今天所了解的完全不同的潔凈室。

　　微環(huán)境、屏蔽技術(shù)、手套箱和自動控制已經(jīng)改變了潔凈室的外觀和運行。但是，與今天的潔凈室在幾十年前還是聞所未聞一樣，明天生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)將勿庸置疑地向我們展現(xiàn)出非凡的驚喜，并向我們今天的所有發(fā)出挑戰(zhàn)。