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混合流洁净厂房是将非单向流流型和单向流流型在同一洁净室内组合使用,单向流洁净室的设备费和运行费都很高,但在某些实际洁净室工程中往往只是部分区域有严格的洁净度要求,而不是整个洁净室(区);在需要空气洁净度严格的部位采用单向流流型,其他则为非单向流流型;这样既满足了使用要求,也节省了设备投资和运行费用;混合流洁净室的一般形式为整个洁净室为非单向流洁净室,在需要空气洁净度严格的区域上方采用单向流流型的洁净措施,使该区域得到满足要求的单向流流型洁净区,以防止周围相对较差的空气环境影响局部的高洁净度。
混合流的气流流型,形成了洁净室内不同区域有不一样的空气洁净度等级,利用不同的气流流型的特点满足产品生产过程、操作过程对空气洁净度的要求,单向流工作区的范围、宽度可根据产品生产工艺要求或生产工艺设备确定,通常要求空气洁净度严格的生产过程在单向流区完成,人员活动、物料运输和要求不严格的生产操作等可在非单向流区进行。这样既满足产品生产要求,又能使操作人员的活动舒适,维修区或管道间利用回风保持一定的空气洁净度,既减少了污染又使整个洁净室的送风量减少,减少洁净室建造费用,降低能源消耗和运行费用。如果产品生产过程或生产设备要求较多地增大单向流区的宽度,采用层流罩已不能满足需要时,可采用多台风机过滤单元(FFU)构成所需宽度的单向流洁净区,此时为解决风机过滤单元的循环风的冷量平衡,应在FFU的送风静压箱内按计算需要增设干式表冷器对送风进行冷却、调节送风温度。
洁净厂房的压差就是使洁净室与周围的空间必须维持一定的静压差,对厂房外环境、洁净度不同的洁净室之间,或洁净室与一般房间之间保持适当的压差值。其目的是为了保证洁净室在正常工作或空气平衡暂时受到破坏时,洁净室的洁净度免受邻室的污染或污染邻室。洁净室与邻室维持正的静压差是较为常见的情况,实际工程中的工业洁净室和一般生物洁净室都是采用维持正压。但对于使用有毒、有害气体或使用易燃易爆溶剂或有高粉尘操作的洁净室,生产致敏性药物、高活性药物的生物洁净室以及其他有特殊要求的生物洁净室需要维持负的静压差。当不同空气洁净度等级或产品生产工艺性质不同的房间之间按规定维持一定的静压差时,相邻洁净室(区)之间,如果静压差过大或因建造原因带来的缝隙,将会造成不应该出现的空气泄漏,严重时会使洁净室内的气流紊乱,所以洁净室(区)之间的静压差范围应为5-20Pa,并应采取可行的技术措施控制洁净室(区)之间的静压差。
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各类洁净厂房都需要使用不同品质要求的压缩空气,用它作为产品生产过程的动力用气、吹扫气和仪器仪表用气,大多数工业企业不论规模大小都设有容量大小不同的压缩空气机、冷却器、空气装置、缓冲罐(亦称贮气罐)、空气过滤器等,根据各种产品生产工艺对压缩空气供气品质的要求不同,压缩空气供气系统有不同的供气方式。
在高纯气或洁净气体的供气系统中,气体过滤器的选择应根据工业产品生产工艺对气体的洁净程度的要求,控制粒径及允许浓度,除油、除菌的要求,气体的品种流量、压力,供气系统的配置情况以及气体过滤器的透气能力、阻力、过滤精度等因素确定。当气体中含尘量较多,而产品生产工艺要求气体的洁净程度较高时,通常应采用二级以上的气体过滤,即气体先经过滤精度较低气体过滤器去除大部分尘粒后,再由高精度过滤器或除油气体过滤器或除菌气体过滤器过滤到所要求的气体洁净程度。
预过滤器是设在洁净厂房的气体入口室的气体干管上,对气体进行预过滤,以减轻末端气体过滤器的负担,并延长其使用寿命;高精度末端气体过滤器是设在靠近用气设备的气体支管上,其滤材采用高效率纸,醋酸纤维膜,不锈钢金属过滤器等;高精度气体过滤器进气端的容许粒径,应视所要求的精度确定,如生产工艺要求供应气体将尘粒粒径控制在0.01μm时候,则末端气体过滤器进气端的控制粒径应为0.1-0.3μm。
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洁净厂房的建筑是相对封闭的,工程建设投资较大,其生产的产品一般为高技术、高精密的产品,产品的生产成本高。为此洁净厂房的配电除对供电电源要求可靠外,同时要满足供电质量的要求。洁净厂房的用电负荷等级和供电要求,应根据现行国家标准和生产工艺的要求确定。厂房内低压配电方式经常采用如下两种方式:采用电缆桥架敷设至配电箱、配电箱至用电设备的配电方式;采用封闭式母线槽十播接箱,插孔不用时封堵,由插接箱至生产设备包括生产线的电控箱,母线槽在生产线上方贯通布置。后一种配电方式在对洁净度要求不高的现代化的电子、通信、电工器件及其整机厂房中被广泛采用,它给那些生产产品多变,生产流水线革新,生产设备移位、增减带来较大方便既不需要对车间配电设备、干线作改造,只要将母线插接箱移位或利用备用插接箱引出电源线缆即可。
吊顶内敷设有空调通风管道、气体动力、给水管道、电气和通信强弱电管线及桥架、母线等,有些厂房管道纵横交错,十分复杂。设计时需进行综合规划,制定“交通规则”,画出管道综合剖面图,使各种管道布置井然有序,方便施工维修。当然绘制三维立体图较为直观,不同颜色代表各种不同的管线,绘在一张图上进行管道综合是避免管道打架的很好办法。在通常情况下,强电电缆桥架耍避连空通风管,其他管线要避让封闭式母线。
洁净度要求严格的洁净厂房,洁净室的上下部设置技术夹层,此时下部技术夹层可用作回风静压室,有的工程在洁净室贴邻的下方还设有化学品、纯水、气体动力管道的输送层。根据工程设计需要,电气管线、电缆桥架和封闭式母线可以敷设在回风静压室内。低压配电方式与前述两种方式没有多大差异,只是回风静压室是净化系统的组成部分,敷设在静压室内的管线、电缆、母线安装敷设前要事**行清洁处理,并便于日常清洁。下夹层电气配线方式送电至洁净室的用电设备,具有输送距离短,洁净室内电气管线少或没有明敷管线,对提高洁净度有益。洁净厂房内大型配电屏、电箱一般不应设在洁净区内,而安装在技术夹层或技术夹道内,电气线路的接线盒或拉线盒应安装在洁净室毗邻的对洁净度无要求或要求相对较低的区域。洁净厂房的电源进线不包括消防用电应设置切断装置,为便于管理,气短装置宜设在洁净区外便于管理的地方。
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气体管道是直径较小的压力金属管,一般不设坡度,通常可以同水系统的压力管道共用支架,但是须与电气线路有一定的隔离;在洁净厂房内,由于环境的净化要求,即便使用高纯气瓶,也不允许直接放在洁净室内生产设备近处,而应设置集中供气气源室以减少搬运以及对洁净室的污染和减少污染,从厂房内的气体入口室或气体纯化站送出的气体系统的干管,进入所需房间顶棚以上空间或者经过竖井进入所在多层厂房各层洁净室顶棚以上的空间进行布线,再分支向下送到用气点或者用气点附近的过滤装置。
动力配电箱是将来自低压配电室的电源分配送给车间内各项用电设备的枢纽,虽然箱体不大,但设备较重,往往落地放置,可以根据用电设备的位置把配电箱布置在负荷中心,使线路尽量短直,减少线材与电耗,水平布设的电缆采用电缆桥架敷设,这些桥架可以沿墙固定、可以悬吊,也可以自带小柱。车间照明电源用导线,从厂房的低压配电室引出后先送至照明箱,这一段干线的材料与敷设基本同动力布线,从照明配电箱引出的支线再去连通开关及灯具;照明配电箱由于灯具的所在位置而往往设在顶棚以上的技术夹层或技术夹道内,箱体的尺寸不大,通常挂墙固定,设在顶棚以上夹层容易接近负荷中心,水平布线简短,利于隐蔽。
电力、自控、照明等布线可以在顶棚以上统一安排,为了避免干扰,当电线无屏蔽时,弱电布线须与强电隔开一定距离;在水平布线中,一般敷设在其他管道特别是水管的上方较为安全,防止水管漏水造成漏电;无论蒸气管道与电气线路的相对位置关系如何,都要求蒸气管道有良好的保温和防漏措施,以免造成电线温升影响其载流量;在水平管线的综合布置中,虽然理论上宜将电气部分敷设在上部位,但往往因风管断面较大,为了便利导线的维修只得敷设在风管的下方。
位于车间上下夹层内的水平管线,都要转向为竖向管线才能送至送回风口或使用点。这些竖向管线中,部分电气线路可以敷设在套管中暗埋的墙体内,其余的气体管、水管、风管由于断面太大或安全方面的因素以及大部分管线出于适应工艺变动的灵活性要求等,都需要明敷在隐蔽在空间中。由于洁净室与各辅助机房在位置上的组合不同,街景社区生产特点和工艺设备位置也各不一样,因而竖向管线的隐蔽方式虽然总的来说都是以垂直构件分隔构成的技术夹道或竖井,仅技术夹道来说,在具体工程中都会出现多种多样的建筑方案。
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