洁净环境检测科普|洁净室是什么？

一、术语定义

空气净化技术已成为科学实验和生产活动现代化的标志之一。 在产品生产或科研中，为防止有害因素污染室内工作环境，提高产品合格率或科研成功率，广泛采用空气净化技术。

在中国科协2001年年会上，杨振宁教授对未来30到40年应用研究发展的判断，勾勒出科技发展的三个战略方向：1）芯片的广泛应用， 适用于大大小小的建筑物，房屋，汽车，人体，工厂，商店，几乎所有事物；  2）医学和医学的快速发展；  3）生物工程。

中国建筑科学研究院徐忠林研究员是国内最早从事“空气净化技术”的研究人员之一。 从这个角度看，技术提高了，设备提高了，人们的知识提高了，但只有环境退步了，空气质量退步了，污染增加了。 因此，要在科技的三个战略方向上推进，除了工艺本身，最重要的是挑战洁净度，创造洁净的室内微环境。” 三个战略方向所需的微环境分别是空气净化技术中的工业洁净室、一般生物洁净室和生物安全洁净室。 可见空气净化技术与三大战略方向的关系是多么密切。

近年来，随着人们生活水平的不断提高，洁净室技术逐渐从服务“高端技术和产业”扩展到服务“普通工作和生活”。 商业写字楼、大型数据中心、大型活动场地，甚至美妆等领域都取得了广泛的应用。

洁净室作为空气净化技术的综合体，由国内外相关标准定义。 摘录如下：

1、ISO 14644-1:2015

洁净室的定义在 ISO 14644-1:2015 中的“洁净室和相关受控环境第 1 部分：按粒子浓度分类的空气洁净度”中给出。

洁净室：对悬浮颗粒物计数浓度进行控制和分类的房间。 房间的设计、建造和使用应控制室内样例的引入、生成和保留。

注1：详细说明悬浮颗粒物的浓度水平；

注 2 还应规定和控制其他清洁度特征水平，例如化学、生物活性或空气中的纳米级颗粒浓度，以及表面清洁度颗粒、纳米级、化学和生物活性浓度。

注3：温度、湿度、压力、振动、静电等其他相关物理参数也应按要求进行控制。

• 《洁净厂房设计规范》GB50073-2013

洁净室：控制空气中颗粒物浓度的房间。 它的构造和使用是为了减少室内颗粒的引入、产生和滞留。 其他室内参数如温度、湿度、压力等根据需要进行控制。

3、《洁净室施工及验收规范》GB50591-2010

洁净室和相关受控环境（cleanrooms and associated受控环境）：洁净室及其相关的、辅助的、相关的开放或封闭的内部或周围空间，空间中悬浮颗粒物浓度等参数也受相关标准控制。

可见，洁净室主要是指根据需要控制空气洁净度、温度、湿度、压力、噪音等室内环境参数的气密性良好的空间。

二、洁净室分类

1. 按主要控制对象分类

根据主要控制对象，洁净室可分为工业洁净室和生物洁净室两大类。

1）工业洁净室

以无生命颗粒物污染控制为主要对象，主要控制空气粉尘颗粒对工作对象的污染。 近年来，随着产品精细化要求的提高，工业洁净室空气中的悬浮气体分子越来越受到重视。 工业洁净室主要应用于IC半导体、5G芯片、人工智能、光伏、光电、航空航天、原子能等行业。

2）生物洁净室

以活粒子（细菌、病毒等微生物）的污染控制为主要对象，可分为一般生物洁净室和生物安全洁净室。 由于细菌、病毒等微生物必须附着在尘粒上才能传播，因此生物洁净室在洁净处理方面与工业洁净室相似。 生物洁净室主要用于制药行业、医院（手术室、血液病房、中央供应室、生殖中心等）、食品饮料生产、动物实验室、理化实验室、化妆品、血站等。

表1-1包括主要研究对象、控制方法、控制目标、对生产过程的危害、洁净室建筑材料要求、人员进出控制措施、检测要求七个方面。 主要差异进行了比较和分析。

2. 按气流模式分类

洁净室按气流形式可分为三类：单向流洁净室、乱流（非单向流）洁净室和辐流洁净室。

介绍如下：

1）单向流洁净室

单向气流的净化原理是活塞和挤压原理，将灰尘颗粒从一端挤压到另一端，用干净的气流代替被污染的气流。 单向流洁净室可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室，如图1-2所示。

①垂直单向流是洁净空气以一定速度（0.25m/s~0.5m/s）从顶部流向地面的气流模式。 这种气流产生 100、10、I 或更高的清洁度等级。 但初期投资高，运行成本非常高。 在项目中，面积被压缩到最小，并应用于关键的必用部分。

② 水平单向流是洁净空气以一定速度（0.3m/s~0.5m/s）从送风壁流向对面回风壁的气流形态。 这种气流创造了 100 级的清洁度。其初始投资和运营成本低于垂直单向流动模式。

2）乱流（非单向流）洁净室

乱流（非单流）洁净室的净化原理是稀释原理。 一般为高效过滤器出风口顶部送风：回风类型有下回风、侧下回风和上回风。 不同的通风时间可以达到不同的清洁度等级，不同的清洁度等级的初始投资和运行成本也不同。 湍流洁净室的气流形态又可进一步分为从上到下、从上到下、从上到上等多种气流形态，如图1-3所示

还有一种气流模式在一个洁净室中结合了垂直单向流和非单向流。 有文献将这类洁净室称为混流洁净室，属于湍流洁净室的范畴。 混流洁净室的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流代替大面积单向流，节省初期投资和运行成本。 混合流的流型示意图如图1-4所示。

3）径向流洁净室

径向流洁净室是比湍流洁净室和单向流洁净室晚多年出现的一种具有节能意义的新型洁净室。 它目前在国外使用，但在国内没有应用。 这种洁净室曾被称为“矢流洁净室”，但“矢”的概念根本不能代表其径向流线的含义。 任何流型都可以称为“矢”，故称为“辐流洁净室”（许钟麟，1994）。

辐流洁净室的本质是用扇形、半球形或圆柱形的高效过滤器为端部，形成扇形或半球形、半圆柱形的辐流风口，从顶部从侧面送风 、对面或两侧（当房间宽度满足条件时）下回风，如图1-5所示。 辐流洁净室的原理不仅不同于湍流洁净室的混合稀释作用，也不同于单向流洁净室的“活塞”效应。 它的流线既不是单向的，也不是平行的，和湍流洁净室一样，但不同的是流线不交叉，所以它不依赖于混合作用，但仍然依赖于回撤作用，但它是 不同于单向流的“平推”，而是“斜推”。

三、洁净室与非洁净区的区别

国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073-2013给出了洁净区的定义如下：洁净区（cleanzone）——空气悬浮粒子浓度受控的限定空间。它的建造和使用应减少空间诱入、产生及滞留粒子。空间内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。洁净区可以是开放式或封闭式。

可以看出洁净区的颗粒物浓度、静压差、温湿度等室内环境参数往往是受控的，这是与非洁净区的主要区别。

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