信凯北京—洁净室建设与施工

洁净室建设与施工

1.引言

洁净室设计是洁净技术的重要组成部分，国内外的洁净技术的发展都是随着科学技术的发展、工业产品的日新月异，特别是军事工业、航天、电子和生物医药等工业的发展而不断发展。现代工业产品生产和现代化科学实验活动要求微型化、精密化、高纯度、高质量和高可靠性。微型化的产品如电子计算机，从当初的要在数间房间内配置数台设备组合发展到现在的笔记本电脑，它所使用的电子元器件从电子管到半导体分离器件到集成电路再到超大规模集成电路，仅集成电路的线宽已从几微米发展到现今的0.1μm左右。以集成电路的微型化为例，它对空气中受控粒子粒径从0.3~0.5μm的要求发展到空气中受控粒子的粒子尺寸要求控制在0.05μm甚至更小，可见各类工业产品的微型化正不断对洁净技术提出更严格的要求。高纯度的产品，如生产集成电路所需单晶硅材料，生产光纤所需四氯化硅、四氯化锗材料等已由过去的所谓高纯进入“电子纯”、“超纯”，只有达到如此高的纯度才能达到现代集成电路、电子元器件、光纤产品所需的技术特性。要生产如此高纯度的产品，就必须达到相应的受控生产环境的空气洁净度等级和具有相应高纯度的与产品直接接触的超纯水、超纯气体、超纯试剂等。对于现今以“微型电脑”为手段的电子信息时代，产品的高质量、高可靠性的重要意义是不言而喻的；对于确保人身安全的灭菌操作以及对于现代基因工程和基因芯片的制作也具有特殊的意义。基于这种趋势，洁净技术的发展已成为现代工业生产和科学实验活动不可缺少的重要标志之一。

2.洁净室建设

2.1洁净室建筑设计的特点

在洁净室的设计中，建筑设计是一个重要的组成部分。洁净室建筑设计要综合考虑产品生产工艺要求及生产设备特点、净化空调系统和室内气流流型以及各类管线系统安排等因素，进行建筑物的平面和剖面设计。在满足工艺流程要求的基础上，恰当地处理洁净用房和非洁净用房以及不同洁净等级用房之间的相互关系，创造最优综合效果的建筑空间环境。洁净室建筑设计的主要特点如下：

①洁净室建筑设计所依据的洁净技术是一门多学科的综合性较强的技术领域。应该对洁净厂房所涉及的各类产品生产工艺的技术特点、厂房建造的各种技术要求、产品生产过程特征等进行了解；对洁净室的微污染控制机理，污染物的产生、滞留、积存过程进行研究，将涉及物理、化学和生物学等基础学科；对洁净室的空气净化和水、气、化学品的纯化技术，各类高纯介质储运技术进行了解，涉及的技术学科也十分广泛；洁净室的防微振、噪声治理、防静电和防电磁波干扰等都将涉及多种学科，这样才能较好地解决在工程设计中遇到的各种各样的、具体的技术问题，所以说“洁净技术”确是一门多学科的综合性的技术。

②洁净室建筑设计具有很强的综合性。它与一般的工业厂房建筑设计不同的是要着重解决为实现产品生产所要求的洁净环境，统筹安排好各专业技术在平面和空间布局上出现的矛盾；以合适的造价，获得最好的空间与平面的综合效果，并较好地满足产品生产所需要的洁净生产环境。这里特别要综合处理好洁净室的建筑设计与洁净室工艺设计、空气净化设计之间相互协调问题，诸如顺应生产工艺流程、安排好人流与物流，洁净室的气流组织、建筑的气密性和建筑装饰的适用性等。

③洁净厂房内通常除了设有洁净房间之外，还应配置产品生产所需的生产辅助房间，人员净化和物料净化用房间、公用动力设施用房等，因此洁净室建筑设计必须协调好、安排好洁净建筑内各类房间的平面、空间布置，尽量做到对最大限度的平面、空间的利用。

洁净室通常为无窗厂房或设有少量的固定密闭窗；洁净室内为防止污染或交叉污染，设有必要的人净、物净设施和房间，一般平面布置曲折，增加了疏散的距离，因此，洁净室建筑设计必须严格遵守相关的标准、规范中有关防火、疏散等方面的规定。

④洁净室内的生产设备一般价格昂贵；洁净室建筑造价也较高，并且建筑装饰复杂、要求严密性好，对选用的建筑材料和构造节点都有一定的要求或有严格要求。

2.2洁净厂房的组成

洁净厂房一般包括洁净生产区、洁净辅助间(包括人员净化用室、物料净化用室和部分生活用室等）、管理区(包括办公、值班、管理和休息室等)、设备区(包括净化空调系统用房间、电气用房、高纯水和高纯气用房、冷热设备用房等)。四类房间中后三类用房都是为洁净生产区服务的设施，可用图3-1示意。

图3-1  洁净厂房的主要组成示意图

①洁净生产区，这是洁净厂房的主要部分，洁净生产区的空气洁净度等级应根据产品生产工艺要求确定，这是洁净建筑设计的主要依据，为做好洁净生产区的建筑设计还应了解该产品生产的各种设计条件，如温度、湿度要求，气流流型要求，生产所需的原辅料性质和水、电、气的要求，对噪声、振动、静电等环境条件和要求等。

②洁净辅助间，这是洁净厂房不可缺少的必备房间，这些房间的空气洁净度等级除了业主有特殊要求外，都应按《洁净厂房设计规范》GB50073一2001中的规定进行设计。洁净辅助间对洁净厂房的平面关系密切，在进行洁净厂房建筑设计

时应予十分重视，常常会因为这部分房间的布置合适与否，对洁净厂房的建造带来影响和投产后能否满足产品生产的需要以及能否可靠地防止生产过程的污染或交叉污染。

③管理区，这是洁净厂房内的产品生产过程的生产管理、技术管理用房和必要的操作人员的休息、福利用房，通常应与业主共同协商确定。

④设备区，即净化空调系统、公用动力系统等用房，这部分房间是洁净厂房的重要组成部分，在具体洁净室工程中应在洁净厂房中设置那些房间，面积多少等都与该洁净厂房的产品生产有关，对于生产微电子产品或药品生产用洁净室的设备区用房差异很大；在洁净厂房设置那些设备用房与具体工程的总体规划有关，但是目前在洁净厂房设计中常常将净化空调设备、供冷供热（不含锅炉房)设备和水、电设施布置在洁净厂房中，这样做既方便管理，又可减少管线长度等。

在具体的洁净工程的设计中，根据产品生产用原辅料的性质、数量和成品的情况，有时将仓储用房与洁净室及辅助用房组合为一幢建筑，统一进行布置。

2.3洁净室建筑设计要点

（1）满足生产工艺对建筑设计的要求，实现高性能的制造空间与设施

l 在对工业洁净厂房进行总图设计、平面布置、剖面设计时，必须充分考虑场地的合理利用和满足工艺生产的要求。

l 在对洁净室的建筑进行设计时，必须处理好洁净区域与其相关的辅助区的关系。

（2）实现能够经济运行的设施，节约能源、易于维护、降低造价

l 在对洁净室的建筑进行设计时，必须对用于生产工艺、净化空调以及公用动力设施的空间组成进行有效利用，做到面积省、减少能量消耗和防止污染或交叉污染等。

l 清净室建筑设计，必须确保洁净室内清洁、易清扫，防止内外污染，防止微粒产生、滞留和积存。

（3）应使用可靠性高的运行设施

l 沿净室建筑设计，应确保建筑设备的安全运行，当一旦出现事故后，确保人员、财产安全。

l 主体结构应具备同洁净室内的工艺装备水平，建筑处理和装饰水平相适应的等级水平，洁净厂房的耐久性，耐火能力、装修应与装备水平相互协调，使投资长期发挥作用。

（4)应实现能够适应将来变化的设施

l 洁净厂房的建筑平面和空间布局应具有灵活性，为生产工艺的调整创造条件。

l 主体结构宜采用大空间及大跨度柱网，不应采用内墙承重体系。这样在不增加面积、高度的情况下，就可进行工艺和生产设备调整。

3. 洁净室施工安装

3.1洁净室的主要施工程序

洁净室的施工需各专业、多工种根据洁净室的特点，结合具体工程项目的实际情况，遵守相关的标准、规范，按具体洁净厂房工程设计图纸要求密切配合，制定具体洁净室工程的施工程序和计划进度，按部就班、循序渐进地在保证洁净室建造质量和满足业主的进度要求的情况下，顺利完成洁净室的施工建造。下面介绍洁净厂房的主要施工程序供参考。

①制冷机、空调机等应安装完成，并进行了单机试车。

②空吹前，洁净室所有公用动力设施、管线均已安装完毕，并已进行过单机试车，条件许可时，洁净室内的生产工艺设备也安装完毕部分设备，处于待用状态。

3.2洁净室施工内容

由于各类洁净室的用途不同，洁净室内生产的产品品种不同，要求的空气洁净度等级不同，所以各种洁净室的工程施工内容存在一定的差异。对微电子产品生产用洁净室来说，其洁净室的施工内容（不包括厂房主体结构施工，下同）主要有：洁净室建筑装饰（含回风地板等）施工，净化空调系统及其风管、过滤器的施工安装，高纯水系统及其管线的安装，高纯气体系统（含特种气体供应等）及其管线安装；化学品供应系统及其管线的安装，各种排风和排气系统及其处理设备的安装，消防安全报警系统及其控制设备的安装，变配电、电气系统及其桥架、配管配线的安装，照明系统及灯具的安装，防微振装置的安装，生产工艺设备及其配管、配线的安装等。对于医药产品用洁净室的施工内容主要有：洁净室建筑装饰施工，净化空调系统及其风管、过滤器等的安装，配管系统(含纯水、注射水等）的安装，变配电、电气系统及其桥架、配管配线的安装，各种排风、排气系统及其处理设备的安装，消防安全报警系统及控制设备的安装，照明系统及灯具的安装，生产工艺设备及其配管、配线的安装等。对精密机械、电子元件生产用洁净室的施工内容主要有：洁净室建筑装饰施工，净化空调系统及其风管、过滤器的安装，配管系统（一般供水等)的安装，变配电，电气系统及其桥架、配管配线的安装等。从上述介绍可以看出各类洁净室的基本施工内容如洁净室建筑装饰、净化空调系统、电气照明系统、消防安全报警系统等是基本相同的，所不同的是因产品生产过程的不同需要，增加的相应技术措施、供应系统等。由于洁净室空气洁净度等级的不同，实际上各个系统的施工内容差异还很大，如ISO4级及更严要求的洁净室，要求控制微粒粒径为0.1μm和分子级化学污染物，其净化空调系统为单向流气流流型，送风量很大，并要求装设多级空气过滤器和化学过滤器；洁净室建筑装饰的施工内容也差异很大，如要求安装回风地板等。总之，洁净室的施工内容是随其用途、产品品种、空气洁净度等级以及科学技术的发展而有所不同，在具体工程项目的实际施工中应按设计图纸的要求和业主、设计方、设备供应商提供的技术资料，在认真消化的基础上，结合国际、国内的相关标准、规范，确定其施工内容，制定切合具体工程项目的洁净室施工程序和建造质量标准，顺利完成洁净室的施工建造。