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决议干净室价钱的十五个首要身分

2017-06-15 点击数:

操纵以下十五个本钱身分变量,供给可供挑选的设想打算静态数据库,对根基的干净室设想和规范停止改良,尽可以或许或许或许或许或许或许知足工场的必要,经由进程这些体例咱们应可以或许或许或许或许或许或许或许削减名目的工程用度。ATI的修建师和工程师操纵这些体例胜利地为生物制药学、微电子学和食物加工行业的干净室停止设想,并实行了施工工程。

1. 换气次数。破费身分变量:-0。08至0。19

  干净室内的氛围分派装备(凡是是吊顶过滤器)被设想成“喷淋式”,用来供给同一的、干净的已过滤的氛围。向房间补给的氛围量,让人想起与通俗的淋浴喷头相反的消防龙头。美国联邦规范209E、日本规范JIS B9920和ISO 规范14644-1的标题是:干净室外和相干节制情况——第一部分:干净氛围的分级。这些规范供给了干净室参数、分级和检测体例的指点方针,但并未申明若何经济有用地到达请求。这是由于每种出产进程和干净室外的请求是差别的,是以,可以或许或许或许或许或许或许接纳差别的再轮回氛围量,到达预期的情况请求。

  最少有五种差别的“可以或许或许或许或许或许或许”设想可以或许或许或许或许或许或许或许到达预期的成果,可是只要一种设想是最好打算。为名目寻觅最好和最经济的处置打算,是干净室外换气名目的最根基的方针理念。

  如表1所示,换气次数和再轮回数目变更对肯定房间的级别长短常首要的。比方,经由进程300次的换气次数可以或许或许或许或许或许或许或许到达M2级干净室的请求,但也可以或许或许或许或许或许或许540次的换气次数仍不能知足请求。

  房间内污染物的比率和现实微粒发生情况,是影响干净室氛围换气次数的首要身分。在出产进程中,错误其余身分发生任何影响的情况下,断根微粒的速率长短常首要的。其余可以或许或许或许或许或许或许影响再轮回氛围数目的身分是:房间的布局、装备的地位、装备外表温度、氛围对流、气流范例(单向经由进程敏感区或经由进程全空间)、操纵空间和规章、操纵的资料和化学药品等。

  干净室可以或许或许或许或许或许或许必要在静态下停止判定,在工况下停止判定,对出产进程停止确认或cGMP认证。由综合办事办理部拟定的联邦规范209(e),倡议100或90fpm。可是有可以或许或许或许或许或许或许成立一个氛围勾当速率较低,但比100级干净度更高的干净室。现实上,已有干净室的氛围勾当速率是45cfm/平方英尺。

2. 单向的、紊流的、垂直或程度气流。

 

  破费身分变量:-0.073至0.18

  在良多案例中,单向气流只在小空间和干净室的敏感地区内操纵,并且操纵微情况。污染物的泉源可以或许或许或许或许或许或许存在于手套箱、过滤模块等处所。大都设想为全体单向气流干净室外的打算,只要在这些地区中不功课者、出产装备和排风装配时能力完成单向气流。垂直或程度气流的挑选,取决于房间的布局和装备的安顿地位,紊流便可以或许或许或许或许或许或许将污染物带走。

  干净室内的排挤地板是用来袒护东西、装备与能源装备之间的电线、通信电缆、水电、管道的毗连的。厥后,为了节俭本钱,在“bay-and-chase”式的干净室布局中,这些排挤地板被看成从港湾到夹层的回内通道。在完整单向气流的干净室内,人们但愿微粒从使命地区流到带小孔的地板下。咱们已胜利的成立了10级和100级的干净室,在这些干净室内不排挤地板,接纳墙下部回风体系,并且干净室的气流被设想成紊流。

  另个一种体例是用薄的氛围放射装配断绝超干净地区,这类氛围放射的速率是每分钟500到800英尺。它的功效类似于塑料门帘。

 

3. 氛围过滤。破费身分变量:-0.032至0.10

  接纳未端HEPA过滤器对氛围停止过滤,0.3到0.5微米的去除效力为99.99%,0.12微米的去除效力为99.999%;若操纵ULPA过滤器,0.12微米的去除效力为99.99995%。

  按照干净室外的用处,也可以或许或许或许或许或许或许挑选其余的装备,比方,在轮回风加新风处置体系中,操纵HEPA过滤器用碳吸附或类似功效的分解过滤器处置VOC,静电过滤箱,等等。

  在干净室市场上,风机过滤不再是新产物,准确的操纵它可以或许或许或许或许或许或许为良多高程度干净室供给出色的、经济的处置打算,出格是在吊顶高度无限的修建内。已证实下降本钱和减小过滤器的压降(在干净室寿命期内,操纵高品级过滤器,长时候接纳高压降体例运转,所带来的效益并不总长短常较着)。

 

4. 氛围处置器。破费身分变量:-0.07至0.15

  新风处置空调箱[Make-up AHU s]。典范的新风处置空调箱(低级AHU s)为轮回风空调箱(二级AHU s)供给必需的新风。新风由离心排风机、轴流或plug风机加上过滤器、预热和再热用热水盘管、冷却和除湿操纵的冷冻水盘管、蒸汽和绝热加湿器等构成。附件和差别包含静电氛围夹杂器、蒸汽预热盘管、超声波加湿器、盐水、除湿用的间接互换[Dx]或乙二醇低温冷冻盘管、VOC吸附过滤器、噪声衰减器,VFP(变频)驱动等。

  比来12年,M&I传热产物公司(位于米西所加,网址:www.miair.com)胜利地研制和出产了很是经济、靠得住的风机体系。这些体系使命起来很是宁静,并且耗损的能源很低,凡是比离心式或plug风机体系能耗少20%。

  新风处置空调箱通道是将氛围注入集管,再经由进程支管体系给轮回风空调箱供给新风。在低级和二级风管上停止氛围丈量,并调理送风机、VFD或进口风阀以便恒定风量。Magnahelic讲量器临测装配在各个空调箱内HEPA过滤器布袋过滤器和预过滤器的荷载。有吊迎风机过滤器的情况下,新风处置空调箱出来的氛围进入轮回风空调箱再送出。

  轮回风空调箱(Recirculation AHU s)。典范的轮回风空调箱由高效离心式风机、过滤器和干冷(干)冷盘管构成。附加和差别包含用于部分温度节制的再热盘管、用于部分湿度节制的蒸汽或超声波加湿器、风量恒定节制箱。这类接纳Whisper-Air and Compac Space 风机体系的体例供给了一种节俭本钱和充实操纵能源的挑选。

  多重轮回风空调箱经由进程送风管,再颠末ULPA过滤器或HEPA过滤器,将氛围送入干净室,在干净度品级为10级和1级的干净间的吊顶上,这些过滤器凡是是100%笼盖。垂直单向气流向下经由进程干净间,穿过带孔的排挤地板砖进上天板上面的回风空间,再经由进程垂直回风夹道向长进入吊顶回风止压箱。而后,氛围再次进入轮回风空调箱,以上的氛围轮回再次反复。若是是操纵吊迎风机过滤器,在风机过滤器上面的吊顶空间时,可以或许或许或许或许或许或许装配水或间接互换冷却[DX-cooled]风机盘管完成外表冷却。

 

5. 氛围压差。破费身分变量:-0.041至0.08

  干净室增压是必须的,它的感化是确保干净室阔别其邻近地区的污染,节制无害污染物的流向,防止差别地区间的穿插污染,并赞助坚持所请求的温度和湿度程度。

  干净室与相干走廊、举措办法内的其余地区的压差应坚持在0.25到0.005英寸水柱(in.w.g.)之间。普通制药企业所请求的压差值比这更高,在差别地区之间接纳层叠压差来防止穿插污染。在差别的地区间装配一系列的层叠式气闸和允许氛围疾速分散的正压门,从而发生压差。好的微电子干净室设想中,凡是在干净室的进口装配一个半密封的气闸来使压差坚持在0.02到0。005in.w.g.之间。换衣间和穿衣间用气闸分手。进口入的机器风淋绝对它的必要性而言,更是举措办法文明和干净室的准绳题目。

  良多微电子和光刻干净室胜利地接纳主动气压节制,只要在大门全数翻开的情况下,进口处的风量坚持在每分钟50到100英尺。一些生物制药企业请求主动压差节制,接纳补充新风的体例,主动补足经由进程门泄露的氛围(当门翻开时)。

  压差临测器用来完成这个使命,比方Henry G.Dietz公司的产物(长岛市,纽约;www.lowpressure.com)。监督器可以或许或许或许或许或许或许被装配在干净室里面,而在干净室内有一个LED的显现器,该显现器带有一个声响报警装配和两个唆使器,可以或许或许或许或许或许或许表现气压的普通与否。这类装备在生物制药干净室中有生物限定请求的地区内凡是用来测负压值,而在电子类干净室内,凡是用来检测负压值,而在电子类干净室内,凡是用来检测正压值。它带稀有字压差显现器,显现的切确度是0.001 in.w.c.,丈量压力值或真空度的规模是0.5 in.w.c。压差经由进程闪亮LED和主动报警装配来表现。当翻开大门时,装备外部有一个可调剂的提早报警时候,用来防止启动声响报警装配。

 

6. 温度节制。破费身分变量:-0.0321至 0.15

  温度和湿度的变更可以或许或许或许或许或许或许或许激收回产装备的偏差,从而影响出产进程的可反复性,终究致使产物及格率下降、增添华侈。是以,干净室对温度严酷节制请求是不言而喻的,这项破费是必须的。

  凡是情况下,请求工程师在设想时下降施工用度,同时请求在很大地区内对温度停止切确的节制,允许的温度变更规模在±4到6华氏度之间(比方操纵卷帘门的堆栈)。在不硬墙和蔼闸装配时,这将长短常刻薄的请求,并且现实上没法节制湿度的变更。人们凡是以为干净室外的干净度、温度、湿度和蔼压等名目的层叠性长短常等闲到达的,并且很等闲坚持,但必要细心的评价这些名目的偏差规模。

  若是对干净室内的暖通、能源专业装配和节制体系有严酷请求,比方干净室的温度节制请求为正负0.1华氏度所用破费,可以或许或许或许或许或许或许比基准点为70华氏度,±2.0度(即规范请求68到72华氏度)的超越跨越20%到50%。

  在每一个干净室地区内,有部分主动调温器来节制设想温度。它能驱动装配在风管上的部分再热或再冷盘管使命,来知足房间内的干冷的请求。若是操纵风机盘管装配,部分主动调温器节制本地区内盘管出口氛围的温度。

 

7. 温度节制。破费身分变量:-0.034至0.19

  每一个干净室内的绝对湿度,经由进程部分湿度调理器来停止节制。若是窨内的绝对湿度较高,恒湿器经由进程下降冷冻盘管流出氛围的温度来增强除湿。同时,再热盘管供给热量来坚持窨的温度。任何一个干净间的绝对湿度超越了设想规模,部分恒湿器将启动装配在风管上的部分湿度调理器。当必须知足切确的湿度节制时,凡是操纵空调箱中的新风的绝热增湿结果来完成,并经由进程干净室的结^***来坚持。

  湿度程度的部分变化可以或许或许或许或许或许或许经由进程超声波湿度调理器停止节制,该调理器位于终究过滤前的风管静压箱内。用水水质为RO/DI,水电阴率在3到5mgm之间。若是绝对湿度低于设想规模,恒湿器将启动湿度调理器来增添新风的水份含量。若是绝对湿度较高,恒湿器将下降新风节制冷冻盘管流出氛围的^***温度,从而增强除湿结果。

 

8. 排风体系。破费身分变量:-0.031至0.16

  典范的工艺排风体系包含:酸、溶剂和VOC、毒性物资、热和普通的房间排风。若是废气中有氨气呈现,一些厂家会挑选操纵分隔的风管体系和处置体系。操纵最多、最遍及的酸消弭体例,是程度或垂直气体洗濯塔。溶剂和VOC的去除凡是利用就地或就地低温粉碎的体例。必要当真挑选支队的体例及必须支队的废气流量。

  优良的氛围处置装备可以或许或许或许或许或许或许或许将废宇量降至最低,是以,在实行进程中可下降工程用度和能源华侈。坚持排风量增添的潜伏必要、扩大出产和装配这些备用品所需的经济代价之间的均衡长短常首要的。凡是情况下,斟酌到干净室未来的扩大,当别的能源装备暖和通、能源专业体系(比方新风和冷却)不能知足这类扩大的必要时,超大的高贵的、不锈钢衬里的或FRP排风体系就已成立了。不斟酌未来的必要而成立的酸列队体系也长短常遍及的。增添风量和新的风管支管,,就会使风管体系中的风速跨越每分钟4000英尺。如许的体系坚持均衡长短常坚苦的或不可以或许或许或许或许或许或许的,并且运转的用度高贵。

 

9. 振动和噪声节制。破费身分变量:-0.027至0.10

  装备的巨细和分量影响振动的传布及节制。干净室地板上面的“华夫(waffle)”混凝土板层,可以或许或许或许或许或许或许或许很好地防止将装备的振动传递到其余出产地区或怀抱衡东西上。即便为了装配管道而在干净室的空中上钻洞,Waffle混凝土板层仍能坚持其风性。由于地板的强度在于它的栅格体系,并可停止从头清算。是以可在地板上冲压额定的孔洞,而不会对振动身分有任何副感化。

  一切的暖通、能源专业装备应操纵弹簧、软件接和断绝装配等隔断振动的体例,将振动效应降到最低。低乐音的节能风机和马达,可以或许或许或许或许或许或许用来坚持干净室NC程度。振动和噪声方面的专家应是评价小组的成员,他们来魁首用于振动和噪声方面的专家应是评价小组的成员,他们来核适用于振动和噪声节制中的机器和修建学道理。落成后的再处置可以或许或许或许或许或许或许长短常高贵的。若是修建师、暖通、能源专业工程师、业主和参谋从设想的起头就斟酌这些身分,可以或许或许或许或许或许或许免除良多潜伏的高贵的检测,或用更经济的体例代替。

 

10. 磁通量和电磁通量。破费身分变量:0.037至0.15

  磁通量被以为是天河系中陆地微粒背景的流量。天河系的安排也被以为是天然界的电磁轮回。“通量”这个词代表流量,咱们可以或许或许或许或许或许或许以为磁力线就象某种液体勾当的线路那样穿过一个设想的外表。磁场的巨细代表勾当的速率,它的标的目的便是勾当的标的目的。磁通量便是流过这个外表的一切的容量。为了更好地懂得,咱们可以或许或许或许或许或许或许以为磁通量便是穿过这个外表的磁力线的数目。

  对给定的速率,当微粒挪动的标的目的垂直于磁场标的目的时,磁力是最大的,当与磁场标的目的同等勾当时,磁场力为零。

  在大大都根基程度,挪动电荷之间的彼此感化发生磁力,就象静电发生于导电电荷与其余导电电荷(不管他们是不是勾当)之间的彼此感化。

  经由进程对行星的摄影研讨标明,由于地球的安排和它融化的金属内核使得它有一个壮大的磁场。磁通量的密度(替换“牛顿的每安培米”)有它本身的单元---特斯拉。地球外表的磁场类似代表值是二分之一高斯,约莫是200,000特斯拉。在对公家开放的地区内,职业宁静和安康请求磁场强度不能大于5个高斯。

  干净室的磁场防护长短常高贵的。比方,干净室操纵4到5毫米厚的磁性(铁--硅)钢板(M15型)作为屏障资料仍不能知足请求。以后的半导体、怀抱衡和通信尝试室地区内请求磁通量的强度限定在0.05高斯或更低。

  曾有一个很是高贵的干净室在建成后未几就封闭了,由于它地点的地位有很高的磁通量。别的一个干净室失利由于安的出产地板上面埋了几英尺的一条高容量的高压电缆。再一次强调,若是在名目的起头对这些身分停止评价,可以或许或许或许或许或许或许会找到处置办法并且节俭时候和本钱。现实上,磁场屏障的本钱也是应当斟酌的。

 

11. 氛围和物体外表的静电荷。破费身分变量:0.0327至0.12

  “静电”是由于两个自力的外表彼此打仗而发生的。差别外表发生的电荷,若是不能以充足快的速率传导到空中,那末它们集聚集并漫衍在资料的外表----这便是“静电”。

  产业规模良多地区内剩余的静电荷,会形成危险并激发题目。它能激发易燃气体的熄灭和人体触电。它能使薄的薄膜和轻纤维粘连、吸附氛围中的尘埃和碎片、侵害半导体装备和搅扰微电子装备的运转。

  对易燃气体、水蒸汽和粉尘的危险与两方面的身分有关,其一是与电容贮存能量相干,触及到最小起爆能;别的一方面是与最小间距的粉碎电压相干,这可以或许或许或许或许或许或许激发着火。

  典范的,普通碳氢化合物气体或氛围夹杂物的最小起爆能是0.2 毫焦耳,并发生最少几千伏的击穿电压。对粉尘,最小起爆能是几毫焦耳。

  静电荷放电激发的震撼约莫在1毫焦耳时是可以或许或许或许或许或许或许区分的,当震撼在10到100毫焦耳规模内时很可以或许或许或许或许或许或许令人感受不舒畅。1焦耳以上的能量将激发人体首要肌肉的缩短。当静电感化力与重力或其余束缚力相称时,将发生机器操纵困难。这与部分电场的引力有关,是以,绝缘体与外表电荷密度有关。

  普通情况下,静电感化力是微小的,可是当电荷密度小于几毫焦耳10-7/㎡时,尘埃就将被吸附在它的外表。人们停止普通的勾当时会发生静电,比方在地毯下行走、从椅子上站起、摩擦衣服的外表等。在湿度较低的情况和遍及操纵天然纤维的情况,发生静电荷更高。身材电压可高到达15千伏。

  经由进程带电织物、带电体、手持金属物体等可停止静电放电。这些静电放电可以或许或许或许或许或许或许发生高电压,可以或许或许或许或许或许或许或许超出装备外包装内的几毫米空地间接进入外部电路。放电可发生几安培的电流,使频次回升到几百兆赫---出格是金属导体充任放电源时。

  静电对半导体装备的危险取决于装备的范例和设想打算。互补金属氧化物半导体(CMOS)装备和邃密多少布局出格等闲受影响。虽然侵害很可以或许或许或许或许或许或许与放电能量和电压有关,但危险的表现体例与“人体模子”放电电压有关。经历标明约莫在50伏特时,侵害的活络度下降。微电子体系紊乱所发生的题目凡是也被表现成与人体模子放电有关。体系必须能承受几千伏特的电压(不受节制的情况应在15千伏特以上),由于在普通使命情况中,人们在地板上走动等勾当能很等闲的发生高电压。

  为了削减危险,防止潜伏的题目,必须确保可以或许或许或许或许或许或许或许比发生静电荷更快的速率将其遣散。对酝规范的手工操纵和人体勾当,电荷的衰减时候必须是0.25秒或更少。与危险节制有关的新看法是,若是静电荷碰到高电容的某种资料,那末外表电压就会下降,因而潜伏的题目和侵害便可以或许或许或许或许或许或许提防。良多公司已接纳一些办法来防备静电,比方装配导电地板或导电的袋子来贮存和传递零部件。

  防止因静电放电对微电子体系发生影响的最根基的体例是,将装备安顿在杰出的静电和磁场屏障场合内,得当削减一切的输出和输出毗连。

 

12. 能源和出产用度。破费身分变量:-0.017至0.15

  如表2所示,再轮回AHU风机和冷却氛围的DX装配发生的本钱是惹人存眷的,约莫是全数HVAC出产本钱的35%。操纵最新设想的装配可以或许或许或许或许或许或许或许节俭出产本钱,比方风机过滤VFD驱动、高效力马达、带有冷却塔的冷却体系、部分热水再热轮回、绝热加湿。

  干净室的严酷干净请求与它固有的超越跨越产本钱相干。可是,若是事前打算好,可以或许或许或许或许或许或许大大下降本钱:

l 精肯界说干净室级别,知足工艺请求。

l 精肯界说干净室氛围温度和湿度,知足工艺请求。

l 干净室外的排风量应知足工艺的最低请求,一路头就停止排风办理法式。在设想起头,就在一切的排气支管和工艺装备上供给气流和压差的指示仪器。

l 经由进程肯定装备风速的最大值和最小值,来下降风管和管道的压降,在施工致个进程中贯彻这些指点方针。

l 操纵微情况、手套箱、真空室和模块式围挡;削减大窨的必要,从而下降出产本钱。

l 操纵带VFD(变频)驱动的高效力马达。

l 操纵补充轮回和排风体系来削减压降并节俭空间。

13. 情势和功效。破费身分变量:-0.038至0.16

  普通而言,20,000到30,000平方英尺的干净室面积必要60,000到90,000平方英尺的修建面积。为了在高度方面有约莫10英尺的空隙空间,修建高度必必要在约莫21到26英尺。别的应在干净室外层上面或上面还有12到16英尺的空间用于装配暖通、能源专业装备。

  为了有最大限制的矫捷性,干净室外部不应有任何的柱子。屋顶布局应有最小深度,并且可以或许或许或许或许或许或许或许随每平方英尺100至200磅的负荷,以便装配那些吊挂在上部布局的水管、风管和氛围处置装配。

  凡是情况下,空隙空间被用来作为回风止压箱。是以,这些个空间和修建物操纵阴燃资料制作。空隙空间,也便是吊顶上面的空间,应当有喷淋装配。

  应严酷履行现行的国度防火协会(NFPA)律例,连同本地宁静律例一路履行。取得施工允许证(出产允许证)可以或许或许或许或许或许或许是持久的、高贵的,若是不履行全数修建和防火宁静律例将是有效的。一样的,一切宽免和条目诠释必要有文件证实,并事前经由进程官方的核准。

  干净室的里面若是有充足的窨用来装配暖通、能源和工艺装备,比方,冷冻机、热互换器、泵、DI水装备、储液槽等,那末干净间可沿着干净室的内墙成立。抱负的情况是,在设想者和业主肯定处置管路沟槽的请求,和对振动敏感的装备的装配地位之前,干净室不应当贯注水泥地板。公开室或次公开室空间对工艺和能源管道体系、东西和出产装备的电缆散布、排风和回风管道体系来说是必需的。

  凡是必要有很是大的据有充足空间电器装备。在这类情况下,必须确认有充足的能源供给。与半导体和药品出产相干的高用水量,请求空话水处置的容量和下水管线充足大,以便对预其的污水停止处置。方针永久是排放最水的废水。明天,零排放的装备长短常遍及的,它不再是今朝成长程度的特色。

  一个有经历的修建师对干净室装备输出能量的设想不能被强调或疏忽。这对装备的品德和本钱效力有庞大的影响。应答高科技装备的功效停止周全领会,从而肯定是不是接纳该装备。干净室外的细节决议了装备的修建打算,就象速率的请求决议了赛车的巨细和外形。

  对装备感化及此刻和未来的必要有充实熟悉的干净室修建师,共同及格的干净室暖通、能源专业设想工程师、布局和电气专家和业主构成团队,是每一个胜利设想的必需。

14. 微粒。破费身分变量:-0.040至0.15

15. 工艺管道体系。破费身分变量:-0.021至0.20

  不应打消这些身分(14和15)对本钱影响的会商,同时,由于这些变量对每一个工场都是怪异的,最好不要对它停止综合批评。不过,它们会在外部表格内说起。

  只要时候可以或许或许或许或许或许或许或许告知咱们……

  干净室举措办法的设想进程是静态的,并具备缔造性的。我所说的内容不会一成稳定,法净室可以或许或许或许或许或许或许成长成与咱们明天所领会的完整差别的干净室。

微情况、屏障手艺、手套箱和主动节制已转变了干净室的表面和运转。可是,与明天的干净室在几十年前仍是不足为奇一样,明天出产装备的手艺将勿庸置疑地向咱们揭示出不凡的欣喜,并向咱们明天的一切收回挑衅。
文章来历《干净手艺与操纵》

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