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文檔簡介
ICS13.040.35
CCSC70
中華人民共和國國家標準
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
潔凈室及相關受控環境第16部分:
提升潔凈室和空氣凈化裝置的能效
Cleanroomsandassociatedcontrolledenvironments—Part16:Energyefficiencyin
cleanroomsandseparativedevices
(ISO14644-16:2019,IDT)
(草案)
XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施
I
GB/T25915—202X/ISO14644-13:2017
II
GB/T25915—202X/ISO14644-13:2017
前言
本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起
草。
本文件是GB/T25915《潔凈室及相關受控環境》的第16部分。GB/T25915已經發布了以下部分:
——第1部分:按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級;
——第2部分:潔凈室空氣粒子濃度的監測;
——第3部分:檢測方法;
——第4部分:設計、建造、啟動;
——第5部分:運行;
——第6部分:詞匯;
——第7部分:隔離裝置(潔凈風罩、手套箱、隔離器、微環境);
——第8部分:按化學物濃度劃分空氣潔凈度(ACC)等級;
——第9部分:按粒子濃度劃分表面潔凈度等級;
——第10部分:按化學物濃度劃分表面潔凈度等級;
——第12部分:監測空氣中納米粒子濃度的技術要求;
——第13部分:達到粒子和化學潔凈度要求的表面清潔;
——第14部分:按粒子濃度評估設備適用性;
——第15部分:按氣態化學物濃度評定設備及材料的適用性;
——第16部分:提升潔凈室和空氣凈化裝置的能效;
——第17部分:顆粒物沉降速率應用
本文件等同采用ISO14644-16:2019《潔凈室及相關受控環境第16部分:提升潔凈室和空氣凈化
裝置的能效》。
請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。
本文件由全國潔凈室及相關受控環境標準化技術委員會(SAC/TC319)提出并歸口。
本文件起草單位:
本文件主要起草人:
III
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
引言
GB/T25915是采用ISO14644系列國際標準,各部分設置與國際標準保持一致,擬由16個部分構
成。
——第1部分:按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級。目的是區分粒子污染程度。
——第2部分:潔凈室空氣粒子濃度的監測。目的是指導監測粒子污染,以避免可能產生的污染風
險。
——第3部分:檢測方法。目的是指導對潔凈室內各種污染和相關環境要素的檢測。
——第4部分:設計、建造、啟動。目的是指導潔凈室的設計、建造、啟動。
——第5部分:運行。目的是指導潔凈室的運行。
——第6部分:詞匯。目的是統一規范技術術語。
——第7部分:隔離裝置(潔凈風罩、手套箱、隔離器、微環境)。目的是提出潔凈室用隔離裝置
的基本要求。
——第8部分:按化學物濃度劃分空氣潔凈度(ACC)等級。目的是區分空氣化學污染程度。
——第9部分:按粒子濃度劃分表面潔凈度等級。目的是區分表面粒子污染程度。
——第10部分:按化學物濃度劃分表面潔凈度等級。目的是區分表面化學污染程度。
——第12部分:監測空氣中納米粒子濃度的技術要求。目的是提出納米級別的粒子污染的檢測要
求。
——第13部分:達到粒子和化學潔凈度要求的表面清潔。目的是提出潔凈室內表面的清潔要求以
避免可能產生的粒子和化學污染的風險。
——第14部分:按粒子濃度評估設備適用性。目的是通過對相關設備可能在潔凈室產生粒子污染
的測試,確定設備的適合性。
——第15部分:按氣態化學物濃度評定設備及材料的適用性。目的是通過對相關設備及材料可能
在潔凈室產生氣態化學污染的測試,確定設備及材料的適用性。
——第16部分:提升潔凈室和空氣凈化裝置的能效。目的是節約潔凈室運行的能源消耗。
——第17部分:顆粒物沉降速率應。目的是提供評價產品敏感表面顆粒潔凈度的方法,同時給出
表面大顆粒沉降污染相關的分級標準。
潔凈室和相關受控環境廣泛地應用于很多工業中,如生命科學(包括制藥、醫療器械、醫院)、微
電子、航空航天、核工業。其運行面積從幾十到幾千平方米,大多數依據功能而具有獨一無二的設計和
特點。潔凈室已有幾十年的快速發展和進步。從其不斷增加的能源需求也反映了其發展之迅速。本標準
包含了潔凈室設計、運行、維護所積累的經驗和實踐,意在減少其快速增長所帶來的能耗及其在世界上
的影響。
IV
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
讀者還可參照ISO14644-4所詳述的設計工作,該標準目前在修訂中。
雖然潔凈室的功能和大小千差萬別,但其能耗比相似大小的辦公室可高出10倍還多。為達到規定
的潔凈度水平,經過過濾和調節的大量空氣,耗費了相當量的能源,其中風機能耗可占到35%至50%。
這是由于潔凈室系統中高壓差下工作的高效過濾器及其他空氣循環環節所需的功率。產生這類高質量
空氣,可占到一般生產制造設施總能耗的80%。
為潔凈室內的工藝、人員舒適所需的溫濕度以及達到潔凈室空間所需壓力,還有另外的能耗。因此,
不論是對新潔凈室的認真設計,還是對既有設施的更新改造,都有巨大的節能潛力。ISO標準的本部分
列出并解釋了這些可以實施并可應用于從潔凈室到凈化空氣裝置整個潔凈室技術的措施,其中包括ISO
14644-7中所描述的隔離器、手套箱、微環境。本標準依據的是實際的經驗、實踐、測試,并輔以理論
計算,為的是對節能效果做出清楚、科學的說明。
應注意的是,本標準中所用的節能方法和技術都是通用的,適合于各種環境和各種情況。它們并非
是對特定工藝的,且不包含相關的生產工藝,如水處理、爐子、高壓釜、應力循環運行等。需方、供方
和安裝工程師們所商定的潔凈室運行的實際條件,決定這些節能方法的具體應用情況。
在潔凈室壽命周期的每個階段,都存在優化系統性能和節能機會。設計階段采納的節能措施對新潔
凈室是最有效的,但目前在運行的潔凈室也可實現相似的節能效果。根據現場的實際條件,潔凈室即可
單個使用,也可成組使用。
在設計階段,建成后建筑及工藝的信息最少,設計保守可造成系統過大、技術要求過嚴。在此階段
審核這些技術要求和設計要點,對能源效率而言,是很有價值的。
當設置系統使其工作及進行性能測試時,仍有機會調整系統適應空態的實際情況,以便優化系統性
能、使能耗最低。
在潔凈室設施的工作壽命期間,能夠并應該對監測數據進行分析,以對系統進行進一步的優化,使
能耗最少。
V
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
潔凈室及相關受控環境
第16部分:提升潔凈室和空氣凈化裝置的能效
1范圍
本文件給出了在新建和既有的潔凈室、潔凈區、隔離裝置,優化能源使用和維持良好能
效的指導和建議。本標準為潔凈室的設計、建造、調試和運行給出指導。它考慮了所有潔凈
室的特定特點,并可用于不同的區域,以在電子、航空航天、核領域、制藥、醫院、醫療設
施、食品工業及其他潔凈室空氣應用場合優化能源的使用。它還引入了用于潔凈室能源效能
評估和對比的比較概念。
2規范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期
的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括
所有的修改單)適用于本文件。
GB/T25915.1潔凈室及相關受控環境第1部分:按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級
GB/T25915.2潔凈室及相關受控環境第2部分:潔凈室空氣粒子濃度的監測
GB/T25915.3潔凈室及相關受控環境第3部分:檢測方法
GB/T25915.4潔凈室及相關受控環境第4部分:設計、建造、啟動
GB/T25915.5潔凈室及相關受控環境第5部分:運行
3術語和定義
下列術語和定義適用于本部分。
3.1通用
3.1.1
空氣處理機air-handlingunit;AHU
由風機、過濾、供暖、冷卻、新回風混合等功能段組成、向潔凈室或潔凈設施輸送經過
調節的空氣的機組或設備。
3.1.2
分級classification
按技術要求評定潔凈室或潔凈區潔凈度水平的方法。
注:潔凈度水平應以ISO等級濃度來描述,它代表單位容積空氣內最大允許粒子濃度。
[來源:GB/T25915.1—2021,3.1.4]
3.1.3
1
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
空氣凈化裝置cleanairdevice
對空氣進行凈化處理及分配、使環境達到規定條件的獨立設備。
注:空氣潔凈裝置包括GB/T25915.7中定義的某些隔離裝置,例如潔凈工作臺、隔離箱、
手套箱、隔離器、微環境。
[來源:GB/T25915.4—2010,3.2]
3.1.4
潔凈室cleanroom
空氣懸浮粒子濃度受控并分級的房間,其設計、建造到運行均使進入、產生、滯留于房
間的粒子受控。
注1:規定了按空氣懸浮粒子濃度劃分的級別。
注2:也可對影響潔凈度等級的其他因素,如空氣中化學物、微生物或納米尺度粒子濃度等,
以及影響表面潔凈度等級的其他因素,如粒子、納米粒子、化學物或微生物濃度等,
作出規定并進行控制。
注3:溫度、濕度、壓力、振動和靜電等相關的物理參數,也可按要求受控。
[來源:GB/T25915.1—2021,3.1.1]
3.1.5
潔凈區cleanzone
空氣懸浮粒子濃度受控并分級的限定空間,其建造和運行使進入、產生和滯留于空間的
粒子受控。
注1:空氣懸浮粒子濃度的級別已確定。
注2:也可對影響潔凈度等級的其他因素,如空氣中化學物、微生物或納米尺度粒子的濃度
等,以及影響表面潔凈度等級的其他因素,如粒子、納米粒子、化學物或微生物濃度
等,作出規定并進行控制。
注3:潔凈區可以是限定于潔凈室內的空間,也可用隔離裝置實現。隔離裝置既可設在潔凈
室內也可在潔凈室外。
注4:溫度、濕度、壓力、振動和靜電等相關的物理參數,也可按要求受控。
[來源:GB/T25915.1—2021,3.1.2]
3.1.6
預過濾器pre-filter
為減輕某過濾器的負荷而另裝在其上風向的空氣過濾器。
[來源:GB/T25915.4—2010,3.8]
3.1.7
隔離裝置separativedevice
采用構造和動力學方法在確定容積內外創建可靠隔離水平的設備。
注1:此設備可作為潔凈區使用。
2
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
注2:各種行業用的隔離裝置有:潔凈工作臺、隔離箱、手套箱、隔離器、微環境。
[來源:GB/T25915.7—2010,3.17]
3.2設施
3.2.1
自適應控制adaptivecontrol
系統在全年運行模式中,自動調整運行參數實現最好性能的能力。
3.2.2
換氣次數airexchangerate
單位時間的換氣值,以單位時間送入的空氣體積除以該空間的體積計算。
[來源:GB/T25915.3—2010,3.4.1]
3.2.3
散流器diffuser
位于送風末端,改進送風與室內空氣混合的裝置。
注:格柵或帶孔板不屬于散流器。
3.2.4
非單向流non-unidirectionalairflow;non-UDAF
送入潔凈區的空氣以誘導方式與區內空氣混合的一種氣流分布。
[來源:GB/T25915.4—2010,3.6]
3.2.5
污染物去除率contaminantremovaleffectiveness;CRE
排風、回風中測得的粒子濃度與室內平均粒子濃度之比(送風中所含粒子忽略不計)。
3.2.6
風量airvolumeflowrate;supplyairflowrate
單位時間內從末端過濾器或風管送入設施的體積空氣量。
[來源:GB/T25915.3—2010,3.4.5]
3.2.7
換氣效力airchangeeffectiveness;ACE
潔凈室內某個或多個位置的自凈率與潔凈室發生污染事件后的總自凈率之比。
注:自凈率按GB/T25915.3予以定義和測量。
3.2.8
低速turn-down
3
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
為節約能源,潔凈室未運行期間單向流潔凈室及空氣凈化裝置的風速或非單向流潔凈
室的風量受控的風機降速運行。
3.2.9
單向流unidirectionalairflow;UDAF
通過潔凈區整個斷面、風速穩定、大致平行的受控氣流。
注:這種氣流可定向清除潔凈區的粒子。
[來源:GB/T25915.4—2010,3.11]
3.2.10
散發emission
從物體散發到潔凈室空氣中的污染物總量。
3.2.11
源強sourcestrength
單位時間內從某物體散發出來的粒子或微生物的數量。
注:人、設備、物體均可為源。
3.2.12
帶微生物粒子microbe-carryingparticle
攜有微生物的粒子,一般是帶有皮膚微生物的皮膚細胞、皮膚細胞碎片,并由人員散發
到室內空氣中。
3.3能源效率
3.3.1
比對benchmarking
相似運行情況的對比評估和(或)分析。
3.3.2
能耗成本energycost
所消耗能量的財務總成本,它與受關注的面積有關。
3.3.3
功率power
單位時間內的做功或能源轉換。
注:功率的公制單位是瓦(W)或焦耳每秒(J/s)
3.5縮略語
下列縮略語適用于本文件。
4
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CFD(ComputationFluidDynamics)計算流體力學
EMS(EnvironmentalManagementSystem)環境管理體系
FFU(FanFilterUnit)風機過濾器機組
HSE(Health,SafetyandEnvironment)健康、安全、環境
HVAC(Heating,VentilationandAirConditioning)暖通空調
RH(RelativeHumidity)相對濕度
SEU(Significantenergyuse)高能耗
SFP(SpecificFanPower)比風機功率
URS(UserRequirementSpecification)用戶技術要求
VE(VentilationEffectiveness)通風效率
4節能評估和實施程序
4.1說明
降低潔凈室、潔凈區、隔離裝置的能耗應遵循圖1的程序、按4.2到4.13實施。
圖1總結了可用于圖2那樣的一般氣流圖的步驟。它包括運行中的潔凈室、改造中的潔
凈室、還處于設計階段的新建潔凈室。
5
GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
4.2
4.1介紹/開始是新建的還是現新建
有的潔凈室?
現有的
4.3能源性能比較
4.3.1
比較類似潔凈室性能
4.3.34.3.2
繼續監測是否存在足夠的
否
能源性能性能差距證明節
能目標合理性
是
4.4
否是
潔凈室改造
4.5既有潔凈室程序4.6新建和改造潔凈室程序
4.5.14.6.1
選擇項目團隊審核項目范圍和
用戶技術要求
4.5.2
審核項目范圍
4.6.2
和用戶技術要求
審核能源設計
4.5.3
收集潔凈室關鍵性
能指標方面的信息
4.7
比較和審核潔凈室環境性能
4.8
確定節能項目
4.9
評估節能項目的影響
4.10
選擇可落實的節能項目
4.11
實施
4.124.13
監測、審核、反饋廢棄
圖1系統性節能方式——項目流程圖
6
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4.2新建潔凈室或既有潔凈室
因為起點以及現有數據不同,新建潔凈室和既有潔凈室節能的程序各異。新設計的潔凈
室和改建潔凈室,均應遵循4.5和4.6的建議。如計劃改造潔凈室,則宜關注其中的節能機
會。
4.3能源效能比較
4.3.1概況
潔凈室的節能改造需時間周期和多方面的投入。因此,重要的是明確潔凈室的高能耗
(SEU)來證明節能努力是合理的(見ISO50001)。
4.3.2能源效能對比
評估當前潔凈室的能源效能并與適當的對照物比較。對照物可以是其他相似的潔凈室、
經過優化的能效數據、依據經驗計算出的優化結果等。能源效能比對指南見附錄D。
4.3.3確定業務情況
確定當前潔凈室的能耗和成本與對照物的差異是否顯著,以證明對時間和資源的進一
步投入是合理的。
4.3.4監測與審核
如現階段無法證明節能目標的合理性,則繼續對能源效能進行定期監測,并與對照物對
比重新評定能源效能。未來下列情況可能會改變評定結果:
——潔凈室能源效能會下降;
——能源的單位成本與項目實施成本的變化,改變項目的經濟性;
——新技術或更可行的技術。
4.4潔凈室更新改造
對潔凈室更新改造設計應進行審核,確保在設計中考慮了能源效率的問題。下圖是一般
潔凈室的氣流圖。
7
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熱水/冷水
ENERGY新風MakeupControler,控制器、風機、加濕fan,humidifier,
T
溫濕度External室外空氣air器、除濕器、過濾器、dehumidifier,filters,
能源性能PERFOR機組airRHheatexchanger,…
MANCES熱交換器…
handler
Airflow風管ductsTechnical
Management
leaks(泄漏、隔熱),insulation
Turn管理down/技
turnoff
控制器、風機、加濕術
Recirculationarea
低速運行Freecooling/關機器、除濕器、過濾器、Controler,fan,humidifier,
夾
air循環風機組dehumidifier,熱交換器、設備filters,
Reduceheatexchanger,équipements
(FFU…)等
external自然冷卻airhandler(FilterFanUnit,,…),…層
Recirculation
降低室外空氣Airflow風管ducts
(泄漏、隔熱)leaks,insulation
終端過濾器
再循環Terminalfilters
Recirculation循環(高效或超高效)(HEPAorULPA)
Monitoring/
Maintenance
Filters
VisualLighting照明
監測/維護
inspectionsCLEANROOM潔凈室ISOX級PROCESS工藝區Zone
ISOISOX-1X-級或1orX--2級
Cleaning過濾器ISOX
Leaks泄漏
Small目檢repairDesignairflowMini潔凈室內的微環境或-environmentsor
設計氣流cleanroom潔凈間inthecleanroom
Worndown建造
清潔Constructionheat熱損耗losses,
Exhaust排風air
Supervisionleaks泄漏、門、隔熱、加壓,doors,insulation,contaminationfromprocess
小修與人員和工藝的隔離
pressurizationandpersons
監管
圖2典型潔凈室空氣處理及氣流組織示意圖
設計中應包含未來對潔凈室能源效能的調整和優化,如:采用變速風機。
4.5既有潔凈室適用程序
4.5.1選擇項目團隊
團隊應具備專業能力并提供下列專業知識:潔凈室的設施設備、工程和維護、能耗、產品質
量、設備和工藝驗證、生產運行、健康與安全。團隊成員的數量不限。
4.5.2審核用戶要求和項目范圍
項目團隊應了解潔凈室的運行,并將節能項目涉及的范圍記入文件,可包括:
——潔凈室的整體目標;
——潔凈室內需保障的關鍵工藝參數,例如:溫濕度范圍、潔凈度要求、自凈時間、毗鄰的
不同潔凈度房間之間的壓差等。
4.5.3潔凈室性能標準信息整理
包括圖紙、技術要求以及規定潔凈室性能指標在內的各類文件應進行整理:
8
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a)確定影響性能的指標,考慮節能措施可能帶來的直接和間接影響。
b)確定滿足工藝、產品、人員舒適性要求的潔凈室性能指標。
c)建立能耗資料,應包括照明、空氣處理、舒適供暖和供冷及其他大宗能源用量。若
資料不足,則使用專業的估算量。
d)明確當前的潔凈狀況,包括來自分級和監測的粒子、各類化學物質、微生物。
e)核定風量、風速、加壓狀態。
f)確定與現場運行有關的事項,如可靠性和控制要求、平面配置、年限、條件、功能、
維護。
g)確定新設計與實際最佳能耗和成本的比對結果。
h)可行時,核定與優化壽命周期成本。
4.6新建或改造潔凈室的設計、建造程序
4.6.1審核用戶要求和項目范圍
確定滿足工藝、產品、人員舒適性要求的潔凈室性能指標。見附錄C。
4.6.2進行能源效能設計審核
審核潔凈室的設計,確保包括下列能源效能內容:
a)設計性能,包括粒子濃度及其他潔凈性能指標。
b)比對結果,應確認新設計在能耗和成本上與實際最佳能耗和成本相符。
設計審核應專門針對潔凈室的能源效能以及對計劃中的能源使用的最好估計,其中應包括
照明、空氣處理、舒適供暖和供冷及其他大宗能源用量,特別是微環境。
4.7潔凈室環境性能對比審核
應進行對比審核,將新建或改建潔凈室的環境性能設計與工藝、產品、人員舒適性等要
求進行比較,避免潔凈度等級過嚴、潔凈空間過大等過度設計。
4.8確定節能機會
項目團隊應分析對比審核的結果,確定潛在的節能機會,并進行預選??墒褂酶戒汢進
行這項工作。
預選后,記錄選擇或放棄項目的理由。對所選項目進行評定,并記錄決策過程。
應對節能項目的生命周期成本進行評估和分析。
4.9評定所選節能機會的影響
已確定的節能機會,應進行初選。應編寫一份詳細的評估報告,宜包含確定的所有可能
的節能機會,并考慮附錄B中給出的相應建議,以及以下要點:
9
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——可行性;
——工藝相容性和產品質量要求;
——安全和法規;
——成本;
——投資回報;
——激勵(如政府推動);
——實施時間表或實施計劃;
——實施資源;
——業務連續性。
4.10選擇可落實的節能機會
4.9中的評估報告要辨別出可行性較低或較難實施的節能機會,并排在實施簡單且有效
的機會之后。確定最終的優先順序和落實計劃。
對采納的節能機會,應規定技術要求和工作范圍。應識別建議中某個特定節能措施與相
關標準或規定的性能要求相沖突的所有情況。
注:此類性能要求可包括空氣質量(粒子濃度及其他潔凈性能指標)、過濾器效率、單向
流風速、風量、自凈時間、溫濕度、毗鄰不同潔凈度房間的壓差。
識別出這些情況后,應準備詳細報告,證明所建議的措施不會影響產品質量,并在實施
前獲得批準。
4.11實施
應準備一個包含相應工作內容的詳細實施計劃,其中應包括對所選擇項目預期的結果。
4.12監測、審核、反饋
項目完成后,應定期對所選的實施計劃中規定的每個分項目結果是否符合預期進行監
測和審核,以確保在改造后依然有效。對相關的節能效果應進行監測、記錄、分析。所收集
的信息應作為反饋,用于繼續改進提高。
4.13廢棄
潔凈室達到其使用壽命不再需要時,應在拆除前將其置于閑置狀態或關機,以盡量減少
能耗。潔凈室置于閑置狀態前,應進行影響評估,不用的房間關閉前,先確定其對毗鄰或相
關房間的影響。
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5用戶技術要求對能耗的影響
5.1說明
用戶技術要求是潔凈室項目文件的關鍵部分,在最初階段就設定了新建或改建設施的
基本要求。應認真考慮納入文件中的信息。
潔凈室科學和潔凈室功能已有長足進步,對某特定潔凈室而言,技術要求已遠超換氣次
數的單一技術指標。
用戶技術要求應說明潔凈室內人員的一般數量及一次允許的最大數量,并應說明工藝
設備的預期熱負荷。應指明該區域外部溫濕度的預期范圍,與預期的外部要求相關聯的內部
溫濕度的允許范圍,特別是一年中特定時間段對設施整體能耗的顯著影響。應考慮人員需求
和舒適性。有條件時,宜對包括未來氣候變化在內的該區域外部溫濕度預期范圍進行研究。
設施整體面積的考慮也很重要。如選址或平面布置未定,保證標準空間要求的前提下,
宜盡量減少設施整體面積,適當時采用隔離技術。
還可增加其他要求,其中包括預期的源強、隔溫要求、最大風機效率或其他具體的節能
設備或方法。
設計應保留靈活性,為將來進一步提高能效或提高產品質量留有改造余地。
本文件附錄中包含有更多的節能機會信息,可列入用戶技術要求中。
5.2服裝水平
因潔凈服在控制粒子方面的關鍵作用,用戶技術要求中還應指明所需潔凈服的水平。依
據服裝和皮膚被覆蓋住的面積,是否使用口罩、鞋套以及手套類型等,不同類型的潔凈服阻
擋人員散發粒子的水平有很大差異。在考慮降低風量時,這些服裝的水平連同其特性、質量、
清洗頻度等,都要給予認真審核。強化的服裝也有助于降低送風量(見附錄A),但在實際
應用中,要為房間內的工作人員建立舒適的溫濕度平衡。
6風量與補償因數
6.1新風
新風應進行處理。新風處理通常比回風成本更高。應考慮外部環境的污染程度。
6.2風量
風量是潔凈室能耗的重要因素,降低風量對整體能耗具有顯著影響。非單向流(稀釋)
的風量和單向流(置換)的風速較高可使空氣污染水平降低[見下文a)和b)]。單向流潔凈
室的風量顯著高于相同尺寸的非單向流潔凈室。法規和規范(預期實踐)規定的兩種類型潔
凈室風量在某些情況下過大。更好地把握潔凈室設計及室內污染產生的方式,可提供在仍保
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GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
持可接受的粒子濃度的同時降低風量的機會。
a)粒子置換
ISO5級及更優潔凈度的潔凈室采用單向流,將粒子吹離關鍵區,且與風速有關。天花
板上滿布送風高效或超高效過濾器,室內空氣從高架地板或側下回風口排出。氣流方向可垂
直向下或水平。
b)粒子稀釋
ISO6級及潔凈度更差的潔凈區所用的紊流送風,用過濾空氣稀釋粒子,并將其從關鍵
區移除。通常采用側下回風提高換氣效率。對于這些潔凈室,送風量及相應的換氣次數,只
需有效地將源強稀釋到可接受的濃度。
對于單向流和非單向流潔凈室,動態和靜態的送風要求都應予以考慮。潔凈室限制期間
低速運行,可顯著節能(見第7章)。
6.3非單向流潔凈室源強與風量計算
6.3.1確定風量
根據人員的數量、所用的潔凈服及工藝設備情況,可使用參考文獻[7][8][9]中給出的散
發量數據估計污染源強度D??捎霉紸.1估計所需的最小風量。計算僅作為指導,并應包
括補償系數。設計者應根據既有潔凈室當前空氣污染水平,估計新建潔凈室可能估計新建潔
凈室可能危及工藝的所有潛在排放。設計中應融入充分的可調節性,可如圖3所示對風量進
行漸進調節。
生成的數據不應取代潔凈室客戶要求的或商定的合約風量或換氣次數。
注:如有合同要求,公式A.2可用于計算換氣次數。在GB/T25915.1中,換氣次數(ACR)
與空間分級沒有直接和獨立的關聯。特定房間所需的風量不是由房間容積決定,而是由房間內的
工作特點及氣流組織系統決定。換氣次數是有用且重要的因數之一。
不能將換氣次數作為潔凈室獨立的基本驗收標準使用,因為它不能說明粒子產生量及其
他控制因素。例如,兩間潔凈室有同樣的作業和相同數量的人員,但其中一間的層高是另一
間的2倍,而兩間潔凈室的粒子釋放量相近。所以,兩間潔凈室的風量相近,不必考慮其容
積。
6.3.2通風有效性指標
風量的計算應包括適當的污染物去除率(CRE)或換氣效率,以確保潔凈室在大多數預
期的源強變化過程中,仍維持所需要的條件。其解釋說明見附錄A,應用示例見圖3(如式
A.1中所示)。
計算流體力學(CFD)是通風有效性改變時預測不同潔凈室設計效果的合適工具。使用
時,應作為標準計算的補充,并應考慮所用計算模型的適用性。
6.3.3補償系數
補償系數允許在設計階段將可變冗余元素包含在風量的計算結果。請注意,它們僅用作
計算的輔助工具。它們具有不確定性,應由專業的潔凈室工程師對每種應用場合進行估算。
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GB/T25915.16—202X/ISO14644-16:2019
補償系數通??捎靡韵路绞奖硎?,以補償數據的不確定性:
a)作為粒子濃度限值警報級別的余量。例如,ISO7級≥0.5μm粒子的限值Cclass是
333
352000個/m,但因工藝要求,其警報限值Clim可選為100000個/m甚至50000個/m。
b)作為粒子去除效果的余量,如果認為氣流組織不夠好,則將預測的污染物去除率或
換氣效率的值降低到小于1.0。
設計—測試—運行
規定:
第1階段1)粒子產生
人員
-確定
設計-設備
Q1
2)粒子濃度警報限值Clim
3)補償因素
第2階段
對不同的Q值進行
測試規定測試測試確定不同的實找到在潔凈度
(考慮占用狀態)的順序水平的
Q驗N的粒子濃度Q2<Q1
第3階段
運行監測并確認Q2的
在Q2或Q3時Clim≤Cclass
注:Q——風量,單位為m3/s。
圖3粒子濃度受控時確定風量的步驟順序
6.4非單向流潔凈室風量預估方法
6.4.1概述
應遵循6.4.2至6.4.4中規定的程序(原則請參照參考文獻[10])。
由于在設計階段只有粒子產生的近似數據,因此6.4中建議的風量估算程序具有靈活
性。該程序通過圖3所示的流程圖逐步提高估算的準確性。隨著每個階段的完成,即可獲得
更多可用數據。
6.4.2設計階段
為潔凈室規定低于潔凈室等級限值Cclass的粒子濃度警報限值Clim。使用用戶技術要求
初始數據中的下列數據:
a)所需潔凈度等級;
b)潔凈室容積(用戶要求的換氣量);
c)人員數量、設備類型、潔凈服類型。
估計潔凈室內粒子產生情況D,單位為個/s(見6.3.1)。
確認設計研究中預測的污染物去除率或換氣效率有效性,?(見6.3.2)。
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按6.2.3,商定合適的補償系數Clim。
3
用公式A.1計算風量Q1,單位為m/s。
按6.4.3測試設計中的預估風量。
6.4.3測試階段
節能測試的目的是確定Q1的適合性,并找到更準確的風量,其中Q2<Q1。
這是GB/T25915.1、GB/T25915.2、GB/T25915.3的額外測試,以確認在潔凈度要求下,
潔凈室使用較低風量Q2、以較低的警報限值(Clim<Cclass)運行的能力。
可按規定在靜態和(或)動態進行不同風量的測試。測試需不止1次。
風量的降低不應影響潔凈室性能要求,如粒子濃度、壓力、溫濕度或其他控制指標等。
6.4.4運行階段
在此階段,Q2應同降低風量運行的要求都納入運行,包括第12章和第14章中所述的
培訓、運行、維護。
為說明如何將這些公式和數據用于量化和評估風量優化的有效性,附錄A給出了該程
序的典型工作示例。另參閱參考文獻[10]。
污染控制的統計方法(如工藝能力分析)也可確認風量。
6.5單向流系統的風速降低
單向流系統不適用6.4所述的計算方法。應考慮A.5中所述的參數以及速度和相關項目
來降低能耗。已證明低至0.35m/s的風速能使單向流潔凈室在正常占用狀態和工作水平時
實現低濃度空氣污染。
7電源管理——低速運行、關機、復原
7.1低速運行
一項應予評估的基本節能方法是,當潔凈室或空氣凈化裝置處于靜態或空態時,降低風
量,溫度和相對濕度的范圍可相應擴大。應盡可能使用變速風機來控制風速并降低能耗。
注1:風量與風機功率的立方成正比,風管尺寸不變時,風量減半可將風機功率降至1/8。
所有新建單向流和非單向流潔凈室,都應能夠在非運行期間降低風速或風量。風管的主
要分路上應安裝電動調節閥與風機變流器相連,便于在非運行時間低速運行,或在潔凈室未
占用期間降低壓差。
注2:在低速運行,即無人且非運行時,受控空間的污染源強度及熱增益顯著低于運行狀態。
對這些情況,可在設計階段估計運行條件,并在調試或認證期間進行確認。
當降低性能參數時,包括物理屏障或潔凈室正壓等隔離措施應予維持,以防污染物從周
圍區域進入潔凈室或潔凈區。處于低速運行狀態的區域應有顯著標識,包括維護人員和警衛
在內的所有人員應接受應接受低速運行期間工作和活動的培訓。
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低速運行期間通道與入口應關閉,以防未經許可進入該區域而造成污染。
當該區域重新全速運轉時,過濾器不應開到最大,而應逐漸加大。當從低速運行狀態重
新啟動時,應使用受控程序逐步提升空氣處理系統。
在開始或重新開始正常運行前,應重新確定規定的運行條件。所有低速運行調節項目都
應按調試期間商定并驗證的低速運行持續時間進行測量和控制。除包括粒子計數的所有標
準測試,可視化氣流流形在驗證過程中也很重要。
7.2關機
作為商定的能源管理計劃的組成部分,關機時,應按照組織標準操作程序的詳細要求,
記錄詳細的工藝影響評估。
注:潔凈室的配置對可關閉的系統有重要影響,例如:關閉潔凈度較低的潔凈室內的單向流空氣凈化
裝置,或關閉使用多個模塊的大型潔凈室內的某些風機過濾單元。這可以包括供暖和冷卻系統,同時維持
正常或調低的風量。
為評估產品質量是否可允許關機,應考慮下列
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