有了新的過濾媒質(zhì)、技術(shù)和氣流設(shè)計(jì)辦法,用戶可以在重要的環(huán)境中,在越來越嚴(yán)格的空氣質(zhì)量要求下,提高過濾效率,有效地控制成本。
過去,如果潔凈室環(huán)境維護(hù)人員要保證工廠里的空氣達(dá)到或超過可接受的潔凈水平,他們的做法就是提高過濾器的過濾效率和增加室內(nèi)換氣量。然而,空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)務(wù)審查結(jié)果卻表明,過高要求過濾器性能或空氣流量是不可取的,因?yàn)樗h(yuǎn)遠(yuǎn)超出高性能潔凈室運(yùn)行所需要的水準(zhǔn)。
到目前為止,空氣處理和調(diào)節(jié)在潔凈室的運(yùn)行成本中占的比例最大。研究人員發(fā)現(xiàn)高達(dá)40%的潔凈室運(yùn)行成本和最初投入成本與單位小時(shí)的室內(nèi)換氣量有關(guān),10~30%的費(fèi)用用于送風(fēng),目的是增加空氣在潔凈室中的“清掃”作用。
對(duì)過濾器來說,過濾效率越高,捕獲粒子就越多,空氣過濾器耗能也就越高。這充分說明了過濾器壓降與粒子清掃效率之間的關(guān)系。最理想的辦法是一方面保持或提高過濾器材料的過濾效率,另一方面減小空氣流動(dòng)的阻力并降低施加在過濾器上的壓降,從而節(jié)約運(yùn)行成本。
在許多應(yīng)用中,過濾器廠商被迫不斷提高過濾效率,使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出合理水平。同時(shí),越來越多的最終用戶開始關(guān)注與運(yùn)行空氣凈化系統(tǒng)有關(guān)的電力成本。所以,找到過濾效率與成本之間的平衡點(diǎn)是當(dāng)務(wù)之急。
1. 重新評(píng)審已有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)
主要針對(duì)流量和換氣量。關(guān)鍵問題是:標(biāo)準(zhǔn)要求端末HEPA過濾器以90FPM的速度運(yùn)行或進(jìn)行測(cè)試是毫無技術(shù)支持的,甚至有害。因?yàn)槭覂?nèi)平均流速太高會(huì)造成紊流并形成渦流,所以在半導(dǎo)體行業(yè)中的ISO1級(jí)或2級(jí)潔凈室基本都使用75FPM的流速。使?jié)崈羰一蜻^濾器流速保持在90FPM不僅會(huì)引起嚴(yán)重的紊流,還會(huì)使污染物揚(yáng)起、散布在整個(gè)清潔室中的可能性提高。
實(shí)際上,過濾速度較低的過濾器的表現(xiàn)要強(qiáng)于速度較高的,過濾器的沿面流速與潔凈室的性能無關(guān)。真正重要的是室內(nèi)的微粒濃度和通過空氣傳播的生物負(fù)荷水平在運(yùn)行過程中保持不變。
另外,設(shè)計(jì)出可以達(dá)到“適當(dāng)”流速和換氣率的系統(tǒng)非常重要。一開始在過濾器上投入比較高成本和長(zhǎng)期的電力運(yùn)行成本同樣重要。許多潔凈室在建造時(shí)根本沒考慮到可能需要更多的電力和因此增加的產(chǎn)品生產(chǎn)成本。一味增加過濾器數(shù)量的后果就是你不得不考慮利潤(rùn)空間是否能夠支撐越來越高的初始成本和更高的運(yùn)行成本。
2.小型化趨勢(shì)
隨著進(jìn)入納米技術(shù)生產(chǎn)階段,生產(chǎn)空間和生產(chǎn)設(shè)備的尺寸越做越小,需要保持清潔的空間也更小更干凈。故可通過各種方法來增加靈活性和節(jié)約成本。
許多公司一方面希望得到更有效的潔凈室,另一方面也在積極尋找通過降低功耗來削減運(yùn)行成本的方法。而正確設(shè)計(jì)空氣流動(dòng)、減少清潔區(qū)域需要的清潔空氣總量,是降低最初成本和運(yùn)行成本的有效方法。隨著HEPA和ULPA的過濾效率不斷提高,用戶對(duì)過濾效率的要求卻在下降。現(xiàn)如今的用戶更注重分析在潔凈室中不同區(qū)域內(nèi)實(shí)際需要的過濾水平。一個(gè)重要的趨勢(shì)就是不再使用大空間潔凈,取而代之的是在工廠中設(shè)置清潔區(qū)域,保證潔凈區(qū)域內(nèi)保持空氣質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良水平。使用這種方法降低了需要過濾的空氣總量,也就降低了運(yùn)行成本。
此外,設(shè)備和過濾器廠商正在努力研制性能更強(qiáng)、更省電而且體積更小的送風(fēng)機(jī)。氣流通過過濾器進(jìn)入房間時(shí)形成壓降,這必須靠送風(fēng)機(jī)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備來恢復(fù)。只要稍微降低壓降就可減少一部分電費(fèi)開支,特別是用于風(fēng)機(jī)的電費(fèi)開支,而這正是大部分潔凈室運(yùn)營(yíng)商的主要支出。
在選擇過濾器時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇滿足過濾效率要求和壓降最小的過濾器。在衡量過濾器的價(jià)格和性能時(shí),效率和壓降是關(guān)鍵。其它因素決定整個(gè)HEPA和ULPA過濾器的采集效率。其中包括空氣過濾、速度、微粒牲和過濾器媒質(zhì)特征??偟恼f來,采集效率會(huì)隨著過濾速度的降低和微粒尺寸的增大而提高。此外,采集效率會(huì)隨著過濾器的灰塊的百度和密度的增加而提高。
3. 延長(zhǎng)過濾器壽命
從多方面來講,延長(zhǎng)過濾器的壽命都是人們考慮的重點(diǎn)。靜電充電是現(xiàn)在過濾器媒質(zhì)使用的一種技術(shù),它可以提高微粒過濾器的容量和壽命。它的優(yōu)勢(shì)在于可以在特定的產(chǎn)品中在HEPA過濾器上進(jìn)行靜電充電,通過一些顯著的、可以統(tǒng)計(jì)數(shù)量的辦法來降低成本、增強(qiáng)性能,而過濾器廠商除了增強(qiáng)性能成本之外還需要提供關(guān)于實(shí)際運(yùn)行成本的數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上有許多靜電過濾器系統(tǒng),它們采用柵格而不是直接攔截的辦法通過過濾器媒質(zhì)來捕獲空氣微粒,但在潔凈室行業(yè)中,由于開放柵格技術(shù)的緣故,它們主要還只是作預(yù)過濾器系統(tǒng)使用。還可以使用更加有效的空氣預(yù)過濾技術(shù)來充分發(fā)揮它的作用,這既不會(huì)增加空氣靜壓,也不會(huì)增加電費(fèi)支出,也就是說靜電作用不會(huì)顯著增加電費(fèi)上的開支。
不僅含塵量增加,不斷完善的靜電沉積技術(shù)還能延長(zhǎng)過濾器壽命并且減少過濾器維護(hù)。這是一個(gè)重要的收獲,特別是對(duì)制藥、醫(yī)療設(shè)備和其它受管制的公司來說,只要HEPA過濾器的荷載量和氣流限制在他們的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)之下,他們就不用更換HEPA過濾器。因?yàn)楦鼡Q過濾器不僅會(huì)增加成本,而且會(huì)中斷生產(chǎn),需要預(yù)先安排好停工時(shí)間,進(jìn)行重新清潔、重新認(rèn)證和重新確認(rèn)。
在過濾器媒質(zhì)、過濾器組裝件、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)甚至包括全套潔凈室等供應(yīng)商多方共同努力下,過濾技術(shù)和設(shè)計(jì)取得許多新的進(jìn)展。近幾年技術(shù)和設(shè)計(jì)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在提供有效的“適當(dāng)”的空氣管理辦法,以適應(yīng)不斷上升的能源價(jià)格和更嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。續(xù)編的潔凈室經(jīng)營(yíng)者和其它制造領(lǐng)域充分認(rèn)識(shí)到使用知覺的空氣過濾就可以達(dá)到盈利的要求。
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