7 空气净化和空调通风设计
7．1 一般规定

7．1．3 洁净厂房中净化空调系统的划分原则，本条推荐6种情况宜采用“分开设置”。研究分析净化空调系统“分开设置”的依据，大体可归纳为：电子产品生产工艺特点或要求，方便运行管理，减少能量消耗，防止交叉污染和由此带来的影响产品质量或工作人员健康或影响运行安全等多项因素。本条中的第1、3、4款，主要是为方便运行管理、减少能量消耗作出的规定。第2款是为防止交叉污染，确保电子产品质量和保护工作人员健康以及安全运行作出的规定。第5款是为了方便运行管理、减少设备投资和方便安装调试等作出的规定。第6款是为了方便运行管理、减少风管尺寸等因素作出的规定。

7．1．5 洁净室(区)内的新鲜空气量，应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6．1．5条的规定。

7．1．6、7．1．7 洁净室(区)与周围的空间必须保持一定的静压差，这是为了确保洁净室(区)的正常工作状态或空气平衡暂时受到破坏时，空气流只能从空气洁净度等级高的房间或区域流向空气洁净度等级低的房间或区域，使洁净室(区)内的空气洁净度不会受到污染空气的干扰。
由于电子产品生产工艺各不相同，因此各类洁净室(区)所要求的空气洁净度不同；各个房间或区域散发的污染物种类、发尘量不同，所以各类洁净室(区)之间的静压差只能随产品生产工艺要求确定。
静压差值的大小应选择适当。若压差值选择过小，洁净室的压差很容易被破坏，洁净室(区)的洁净度就会受到影响。若压差值选择过大，就会使净化空调系统的新风量增大，空调负荷增加，同时使中效、高效过滤器使用寿命缩短，故很不经济。另外，当室内静压差值高于50Pa时，门的开关就会受到影响。
国际上现行的洁净室标准中都明确地规定，为了保持洁净室(区)的空气洁净度等级免受外界的干扰，对于不同等级的洁净室之间、洁净室与相邻的无洁净度级别的房间之间都必须维持一定的静压差。虽然各个国家规定的最小压差值不尽相同，但最小压差值都在5Pa以上。
试验研究的结果表明，洁净室内正压值受室外风速的影响，室内正压值要高于室外风速产生的风压力。当室外风速大于3m／s时，产生的风压力接近5Pa；若洁净室内正压值等于或小于5Pa时，室外的污染空气就有可能渗漏到室内。因此，洁净室与室外相邻时其最小的静压差值应该大于5Pa，所以规定洁净室与室外的最小压差为10Pa。

7．1．8 洁净室(区)的送风、回风和排风系统的启闭联锁、控制要求，应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6．2 4条的规定。

7．2 气流流型和送风量

7．2．1 气流流型的确定应充分考虑的因素有：满足空气洁净度等级要求、一次建设投资、运行维护费、空气过滤器等更换方便等。
本条推荐的洁净室(区)内气流流型的设计要求，是基于数十年电子工厂洁净厂房工作实践的经验总结，并结合国际标准化组织ISO／TC 209技术委员会已经颁布、实施的《洁净室及相关受控环境标准》IS0 14644—1、IS0 14644-4中有关气流流型的要求和近年来国内建成投产的电子工业洁净厂房所采用的气流流型的实际状况制定的。图4是IS0 14644-4中对洁净室气流流型的图示。表19是一些电子工业洁净厂房的气流流型。上述情况表明：空气洁净度等级为1～5级时，基本上采用单向流或混合流，空气洁净度等级为6～9级时，基本上采用非单向流，且混合流流型可应用于所有各种空气洁净度等级的洁净室。

7．2．2 洁净室的送风量是保证空气洁净度等级的送风量，应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6．3．2的规定。

7．2．3 制定本条的依据是：
1 表20是根据国际标准化组织ISO／TC 209技术委员会编写、发布的《洁净室及相关受控环境标准》ISO 14644—4《洁净室的设计、建造和试运行》中的表B．2微电子洁净室的实例，列出了空气洁净度等级为2～8级的气流流型、洁净送风量的数据。

注：在制定最佳设计条件前，应该详细规定并商定与ISO等级有关的占用状况。
表列的气流形式表示该等级洁净室的气流特性U为单向流，N为非单向流，M为混合气流(U和N组合)。平均气流速度是通常规定洁净室内单向流的方法。对单向流速度的要求取决于局部的参数，如几何图形和热参数。不一定是过滤器的面速度。每小时换气次数是规定非单向流和混合气流的方法。建议的换气次数是指3.0m的室高度。应考虑不透水的屏障技术。污染源和待保护的区域要有效地分隔开，可以用物理或气流屏障。
2 近年来，一些8″、12″集成电路芯片生产用洁净厂房中主要生产设备配置微环境装置时，洁净室采用Ballroom＋微环境时，其洁净厂房内洁净区的空气洁净度等级为5级或6级，气流流型为非单向流，洁净生产区送风一般选用FFU，吊顶上FFU的满布率为25％左右；微环境内的空气洁净度等级为2～4级。
3 单向流洁净室的平均风速下限值，在自动化、机械化程度很高的洁净室(区)内基本无人的情况下，有的洁净室(区)仅采用0．11m／s。 

7．3 净化空调系统

7．3．1 电子工业洁净厂房中的净化空调系统的主要形式为集中式和分散式，图5是几种分散式净化空调系统的典型图示。从图中可见，各种形式各具特点和适用性，在实际应用中，应根据具体工程项目的洁净室规模、空气洁净度等级和电子产品生产工艺特点及其要求确定，同时考虑运行经济和降低能量消耗。

7．3．2 电子工业洁净厂房，尤其在规模较大的集成电路芯片生产和TFT-LCD生产用洁净厂房的送风方式有集中送风、隧道送风和风机过滤机组送风等类型，各种送风方式各具特点和适用性，图6是各种送风方式的示意图。图6中：(a)集中送风系统(CentralSystem)，室外新风经新风处理装置(MAU)后，与经表冷器降温和风机增压后的回风混合，通过高效过滤器送至洁净生产层。(b)隧道送风系统(Tunnel System)，洁净区的回风经维修区与新风处理(MAU)后的新风混合后，由循环空气处理装置送入送风静压箱，通过空气过滤器送入洁净区。(c)FFU系统，洁净区回风经表冷器降温后与处理后新风混合，通过FFU增压、过滤送入洁净区。三个系统各有利弊，其选择主要与电子产品生产工艺、能量消耗、建设投资等有关，有时也与业主的意愿有关，但近年来在集成电路洁净厂房中，采用FFU系统者日益增多。

7．3．3 在一些电子产品生产过程中，需使用各种不同的可燃、有毒气体或化学品，使用这些物质的生产设备或储存、分配设施都将设置必要的排风装置，为此，在这类电子产品生产用洁净厂房的净化空调系统的新鲜空气吸入口，必须远离上述排气口，以确保洁净室(区)的安全运行和工作人员身体健康。
美国消防协会发布的NFPA318((洁净室消防标准》的第3．1．1条规定，洁净室的室外空气吸入口的位置必须避免吸入本建筑或装置产生的可燃气体或有毒化学品。

7．3．4 近年在电子工业洁净厂房中，当设有多套净化空调系统或洁净厂房规模较大时，常常采用新风集中处理的方式，采用这种方式的特点或优越性主要有：
1 将送入洁净室的空气净化与热湿处理分离，有利于降低能源消耗；
2 有利于消除冷热抵消；
3 有利于强化对室外新风的处理，在微电子、光电子用洁净室的送风中，不仅要求控制微粒、温度、相对湿度等，还要求去除影响产品质量或降低成品率的分子态化学污染物，如Na、SOx、NOx、Cl、B等，这些污染物主要来自室外大气中。为此，对于此类洁净厂房需对室外吸入新鲜空气进行严格处理，常常可以采用淋水法去除大气中的SOx、NOx和Cl；采用化学过滤器和活性炭过滤器，利用物理吸附和化学吸附的原理，将低浓度的分子态化学污染物去除到规定的浓度要求。图7是某微电子工业洁净厂房的新风处理装置示意图，采用了11个功能段——两级加热、两级表冷、两级淋水、四级过滤和一级加湿。

7．3．5 洁净厂房净化空调系统的设计，若能在满足工作人员必须的新鲜空气量的前提下将洁净室的回风基本得到合理利用，是最佳的运行方式，这样可以大大降低新风处理所需加热、冷却用能量和输送用能量，是洁净室设计中最佳节能措施。所以本条规定除了三种情况不得回风外，其余均应合理利用回风。

7．4 空气净化设备

7．4．1 电子工业洁净厂房的净化空调系统的核心设备之一的空气过滤器的正确选用和合理布置，是至关重要的。首先，应遵循我国的相关国家标准、行业标准合理选用空气过滤器，包括空气过滤器的处理风量、效率、阻力、材质和检测方法(含检漏方法)等。其次，根据具体工程项目的产品生产要求和净化空调系统设计，合理安排各类空气过滤器的位置，在空调箱中，中效(高中效)空气过滤器常安装在正压段，但近年来为了保持表冷器表面清洁，减少尘粒沉积，已有许多设计中在风机前安装中效空气过滤器，图7便是一例。鉴于目前我国的相关标准中还没有去除化学污染物的空气过滤器或其他去除装置的标准，只能参照相关国际标准进行选用和布置。

7．4．2 风机过滤机组(FFU)是将风机与高效过滤器(HEPA)或超高效过滤器(ULPA)组合在一起，构成自身可提供推动力的末端空气净化装置。它由风机、过滤器、机壳和电器控制等部分组成。FFU的主要技术性能包括风量(一般以断面风速表示)、余压、能耗、效率、噪声和控制方式等。目前国内电子工业洁净室应用FFU越来越多，不仅在大面积、空气洁净度要求严格的单向流或混合流洁净室(区)采用，而且在各种用途的、面积不是很大的单向流或混合流洁净室(区)中也有应用。目前在应用中受到各方面关注的主要是FFU装置的经济性(投资、运行费)、风量和余压、噪声、能耗等性能参数，表21是对国内市场的几个制造厂家生产的FFU装置的实测性能参数。

从表21中数据可见，4种同样风速、风量下的FFU装置，余压、能耗相差较大；单台噪声均在60dB(A)以下，但是数十台、数百台甚至上千台FFU装置安装后的叠加噪声将是不同的。据初步估算，为了达到本规范规定的单向流、混合流洁净室噪声不超过65dB(A)(空态)的要求，FFU在断面风速为0．45m／s的条件下，其余压大于100Pa时，单台FFU装置的噪声应为50dB(A)左右。
基于上述情况，本条对电子工业洁净厂房中FFU装置的设置，提出了5款基本要求。

7．4．5 干表冷器是以中温水为冷媒的空气换热设备，其功能只要求空气降温，不需去湿，即无凝结水析出。在与FFU联合使用时，干表冷器设置在FFU回风的通道上，其冷媒的进水温度应计算确定；通过的风速不宜过高，一般应小于2m／s，干表冷器的风阻力不应太大，应在30～40Pa左右。在正常运行时虽无凝结水析出，但是为了安全，最好还应设置滴水盘或其他排水措施。

7．4．6 空气处理机组是电子工业洁净厂房净化空调系统的关键设备，它与舒适性空调系统中的空气处理机组相比，首先应做到气密性好，既应减少系统中的空气往外泄漏，使能量消耗增加，又要防止“机组”周围相对脏的空气渗入“机组”，增大各级过滤器的负荷，所以本条规定机组的漏风率不得大于1％。第二，为了做到空气处理机组在运行维护中，不易渗漏、散发微粒和便于擦拭、清洁，不仅整体结构应耐压具有足够强度和刚度，而且内表面应乎整、光滑，并应具有较好的保温和防冷桥的性能。第三，洁净室设计经验表明，洁净厂房能量消耗大，其中净化空调系统及其冷热源设备又是能量消耗大户。送风量大是能量消耗大的主要源头，降低送风量有多项技术措施，在净化空调系统已经确定送风量的情况下，随着电子产品生产过程中生产工艺设备开启数量和负荷率的变化，室内外温湿度的变化等因素的变化，都可能需要调节送风量，另外，净化空调系统中的初、中、高效过滤器的阻力是不断变化的，为此送风机采取变频变速措施，可调节风机转数，调节送风量，减少电能消耗，是洁净厂房的重要节能措施之一。但是送风机的变频变速措施的设置，一定要结合具体工程项目的实际情况，合理进行选择。

7．5 采暖、通风

7．5．1 为使洁净室(区)内严格做到不产生或少产生尘粒、不滞留或少滞留尘粒，若洁净室(1X)需设置采暖设施时，不应采用散热器采暖。据调查了解，目前电子产品生产用洁净室(区)内大多不采用散热器采暖，为此本条作了严格规定，并为强制性条文。

7．5．2 为确保局部排风系统的安全、稳定运行，电子工业洁净厂房内局部排风系统单独设置的要求，应符合现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073—2001中第6．5．3条规定。

7．5．3 一些电子工业洁净厂房内使用各类品种、一定数量的可燃、易爆和有毒物质，其中以集成电路芯片制造工厂为最多，为确保电子产品生产的安全、可靠运行，通常在使用这些物质的生产设备均设有局部排风系统。在芯片制造用洁净厂房中的可燃、有毒或有害物质主要有：酸碱类：HF、HCl、H2SO4、HN03、NH3等；有机类：IPA(异丙醇)、CHCl3、NBA、HMDS、丙酮等；特种气体：AsH3、SiH4、PH3、B2H6、HCl、NF3、WF6、SiHCl3、CF4、SF6、N20等。这些物质大部分对人类生存环境具有巨大的危害性，为此，电子工业洁净厂房设计中必须采取必要的技术措施，将危害性减少到最小；同时，还应采取技术措施，防止这些物质的排气系统对所在厂房的安全、卫生造成威胁或危害。本条的各项要求以此为出发点作出相应的规定。现对一些规定说明如下：
1 排气系统中，含有水蒸气或凝结物质时，若不能排除系统中的凝结液，将使排气系统不能正常运行或造成安全事故或影响洁净室(区)的空气洁净度，为此本条规定：此类排风系统应设坡度及排放口，以便及时排出凝结物质。
2 排气介质中含有剧毒物质时，该排风系统在运行过程中是不能停止运转的，一旦停机，将对洁净室工作人员和洁净厂房周围环境带来致命的或巨大的危害，为此本条规定：此类排风系统的排风机和处理设备应设备用，并设置应急电源。
排风介质中含易燃、易爆等危险物质或工艺可靠性要求较高时，为确保安全运行，排风系统也不能停止运转，为此本条规定：此类系统的排风机应设备用，并应设应急电源。
3 现将美国消防协会(NFPA)的NFPA 318《洁净室消防标准》中的相关条文摘录如下，供参考：第3．5．1条，排风系统必须设有自动应急电源。第3．5．2条，应急电源工作时，必须达到不低于排气系统50％的容量。第8 8节，使用可燃或易燃化学品的设备，必须具有可燃或易燃气体或蒸气浓度降低至爆炸下限20％以下的排气系统。

7．5．4 为了避免含有毒性、爆炸危险性物质的排气管路向沿程或路由区域泄漏，形成安全事故的发生，本条规定：此类排气管路内压力应低于路由区域内的压力，即保持一定的负压值。
美国消防协会的NFPA 318《洁净室消防标准》中第3．2．3条规定：含有有毒化学物质的排气系统压力，必须低于通过建筑区域的正常压力。

7．5．6 制定本条的主要依据有：
1 按现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003中第5．4．3条制定本条第1款规定。
2 根据现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003中第5．4．6条规定本条第2款明确规定在洁净室(区)和洁净室(区)外设手动控制开关；为运行安全和管理要求，并规定应设自动控制开关。
3 参照美国消防标准NFPA 318《洁净室消防标准》中第3．5．1条“排气通风系统应设置应急电源”。为确保事故排风系统及时投入运行，不会因停电无法运行而诱发事故的发生，制定本条第3款的规定。

7．6 排 烟

7．6．1 电子工业洁净厂房中，不论在上技术夹层或下技术夹层或技术夹道中各种管线均较多，如果再安排机械排烟管道较困难，为了确保洁净厂房安全和一旦出现火情后，有能力及时疏散生产厂房中的工作人员，所以本条规定洁净厂房的疏散走廊，应设置机械排烟设施。本条是强制性条文，所有电子工业洁净厂房设计、建造时均应认真执行。
这里需要说明的是：本条的规定并不是说所有电子工业洁净厂房都仅仅在疏散走廊设置机械排烟设施，如果一个具体工程项目，在洁净厂房的技术夹层等的管线布置安排中确有可能布置机械排烟管道，并且工程项目的业主希望洁净厂房设置机械排烟设施时，工程设计单位应密切配合，妥善进行各种管线的安排，做好机械排烟系统的设计。

7．6．2 本条规定了电子工业洁净厂房应按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的要求设置排烟设施。但由于以集成电路、光电器件生产为代表的高新科技洁净室(区)具有大体量、大面积、人员密度小以及厂房构造、关键工艺生产设备设有安全设施等特点，且此类洁净厂房内各种公用动力、净化空调、高纯物质供应设施、管线较多，布置复杂，使机械排烟管线的布置比较困难，为此本条又规定：“当同一防火分区的丙类洁净室(区)内人员密度小于0．02人／m2，且安全疏散距离小于80m时，洁净室(区)可不设置机械排烟设施。”

7．6．3 机械排烟系统设计(风量、排烟口位置、风机等的选择)应满足现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016—2001中第9．4．4条等的有关规定。

7．7 风管、附件

7．7．2 鉴于含有易燃、有毒气体或化学品的排风管道在出现火情后，为确保人员的安全疏散，应首先将系统、设备和管道中的有害气体排出，达到安全规定后，才能关断，所以本条规定“不得设置熔片式防火阀”。

7．7．3 电子工业洁净厂房中的净化空调系统的风管和调节阀、高效空气过滤器的保护网、孔板等附件的制作材料和涂料的选择，不仅应根据输送空气的洁净度要求确定，还应充分考虑这些材料的应用，是否会释放对电子产品有影响的物质，比如集成电路芯片生产中，如果净化空气中含有Na、B等物质时，将会使产品质量降低或成品率降低，严重时不能制造出所需要的成品，为此本条规定“不得采用释放对电子产品有影响物质的材料”。

7．7．4 由于洁净室(区)内排风系统有多种类型，各个排风系统含有各类化学物质，因此选用排风系统的风管、阀门、附件的制作材料和涂料时，应认真分析、对比所选材质与所在排风系统内物质的物化性质及其所处的环境参数，以不得发生化学反应和引起安全事故为前提选用合适的材质。

7．7．7 制定本条的主要依据是：
1 根据现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003中第5．8．10条和第7．9．3条第4款的规定。
2 美国消防标准NFPA 318《洁净室消防标准》中第3 3．5条规定：“排风管道应采用不燃材料制造”。
鉴于上述规定和电子工业洁净厂房的特点，作了本条规定，且第2款、第3款为强制性条文。