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無塵車間而支付無謂的費用。

　　無塵車間的設(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)的無塵車間設(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。因為每個無塵車間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)的無塵車間設(shè)計方案是無效的。如何解決無塵車間凈化工程 超出建造預(yù)算成本的十五個因素（上）

　　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)格的無塵車間，這樣即使在某些方面出了差錯，他們至少仍能夠達到預(yù)期目的。過多的設(shè)計預(yù)算可能會浪費**，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。無塵車間花費的增加與設(shè)計和施工專家、無塵車間開發(fā)人和業(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，這些是無塵車間設(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)主對于所需無塵車間的類型特征進行恰當(dāng)?shù)倪x擇，會對*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。

　　個案研究如何解決無塵車間凈化工程 超出建造預(yù)算成本的十五個因素（上）

　　為分析無塵車間施工花費與十五個關(guān)鍵設(shè)計因素的關(guān)系，我們將美國二十個無塵車間設(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，無塵車間的潔凈度等級是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，無塵車間的潔凈度等級是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，無塵車間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，無塵車間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)于無塵車間暖通、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級每一類的無塵車間。

　　本次分析所選擇的無塵車間，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)窨被不同等級的無塵車間、無塵車間走廊和氣閘占用。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)分微電子無塵車間、制藥和生物制藥無塵車間(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級無塵車間暖、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無塵車間的花費，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 如何解決無塵車間凈化工程 超出建造預(yù)算成本的十五個因素（上）

　　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，對基本的無塵車間設(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)的無塵車間進行設(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  如何解決無塵車間凈化工程 超出建造預(yù)算成本的十五個因素（上）

　　無塵車間凈化工程的空氣分配設(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：無塵車間外和相關(guān)控制環(huán)境——**部分：清潔空氣的分級。這些標(biāo)準(zhǔn)提供了無塵車間參數(shù)、分級和檢測方法的指導(dǎo)方針，但并未說明如何經(jīng)濟有效地達到要求。這是因為每種生產(chǎn)過程和無塵車間外的要**不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達到預(yù)期的環(huán)境要求。

　　至少有五種不同的“可能”設(shè)計能夠達到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計是*佳方案。為項目尋找*佳和*經(jīng)濟的解決方案，是無塵車間外換氣項目的*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)能夠達到M2級無塵車間的要求，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，是影響無塵車間空氣換氣次數(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，**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。

　　無塵車間可能需要在靜態(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級潔凈度更高的無塵車間。實際上，已經(jīng)有無塵車間的空氣流動速度是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  如何解決無塵車間凈化工程 超出建造預(yù)算成本的十五個因素（上）

　　在許多案例中，單向氣流只在小空間和無塵車間的敏感區(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)計為整體單向氣流無塵車間外的方案，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。

　　無塵車間凈化工程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”式的無塵車間結(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。在完全單向氣流的無塵車間凈化工程，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級的無塵車間，在這些無塵車間凈化工程沒有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且無塵車間的氣流被設(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)無塵車間外的用途，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。

　　在無塵車間市場上，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無塵車間提供**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(在無塵車間壽命期內(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。

　　*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，將空氣送入無塵車間，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

　　無塵車間增壓是必須的，它的作用是確保無塵車間遠(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。

　　無塵車間與相關(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。好的微電子無塵車間設(shè)計中，通常在無塵車間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)施文化和無塵車間的原則問題。

　　許多微電子和光刻無塵車間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)視器可能被安裝在無塵車間外面，而在無塵車間凈化工程有一個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)備在生物制藥無塵車間中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來測負(fù)壓值，而在電子類無塵車間凈化工程，通常用來檢測負(fù)壓值，而在電子類無塵車間凈化工程，通常用來檢測正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的**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，*終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費。因此，無塵車間對溫度嚴(yán)格控制要**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**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)為無塵車間外的潔凈度、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。

　　如果對無塵車間凈化工程的暖通、動力專業(yè)裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如無塵車間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%。

　　在每個無塵車間區(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

　　每個無塵車間凈化工程的相對濕度，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**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)，并通過無塵車間的結(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*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。

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