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在潔凈室內(nèi)建造十分完善的系統(tǒng)，可以充分保證生產(chǎn)加工過(guò)程中的潔凈度。任何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變化，必將對(duì)潔凈室的質(zhì)量產(chǎn)生特殊效果。以下這十五個(gè)因素將決定一個(gè)潔凈室在施工方面的費(fèi)用。這項(xiàng)花費(fèi)可能在每平方英尺180美元到2，800美元之間(要看是不是包括工具以及裝配和工藝設(shè)備的費(fèi)用)。
愛(ài)斯基摩人能夠用很多的詞匯來(lái)描繪雪，而我們的工業(yè)對(duì)于潔凈只有一個(gè)單詞和明確的價(jià)格來(lái)說(shuō)明它。我們常常發(fā)現(xiàn)，客戶會(huì)支付很高的設(shè)計(jì)費(fèi)用，為了一個(gè)超出其工藝要求的潔凈室而支付無(wú)謂的費(fèi)用。
潔凈室的設(shè)計(jì)和施工通常是在非常緊張的時(shí)間限定下完成的，可供選擇、改變、和其他可行性改進(jìn)的機(jī)會(huì)很少。因此，鼓勵(lì)使用“標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)制”(cookie-cutterrepeats)來(lái)避免新設(shè)計(jì)方法中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計(jì)方案可能會(huì)減輕設(shè)計(jì)者的任務(wù)，但不會(huì)改進(jìn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性或者降低施工成本。因?yàn)槊總€(gè)潔凈室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(jìn)行的設(shè)計(jì)/施工模型完全相同，那么采用標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計(jì)方案是無(wú)效的。
除非業(yè)主對(duì)于一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)模型十分有信心，通常工程師都被要求設(shè)計(jì)一個(gè)比客戶預(yù)期更加嚴(yán)格的潔凈室，這樣即使在某些方面出了差錯(cuò)，他們至少仍能夠達(dá)到預(yù)期目的。過(guò)多的設(shè)計(jì)預(yù)算可能會(huì)浪費(fèi)金錢(qián)，但是當(dāng)實(shí)際需求的預(yù)算還沒(méi)有評(píng)估出來(lái)之前，這樣做是必須的。潔凈室花費(fèi)的增加與設(shè)計(jì)和施工專家、潔凈室開(kāi)發(fā)者和業(yè)主三者之間的相互信任成反比。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)
工具動(dòng)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(dòng)力專業(yè)設(shè)備間和動(dòng)力站的位置等問(wèn)題的合理安排，這些是潔凈室設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的主要方面。在項(xiàng)目剛剛開(kāi)始時(shí)就應(yīng)該考慮到這些因素，并通過(guò)由建筑師、工程師、承包商和業(yè)主組成的進(jìn)行評(píng)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(diǎn)是一個(gè)設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)性方面取得成功的關(guān)鍵。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，業(yè)主對(duì)于所需潔凈室的類型特征進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇，會(huì)對(duì)最終的花費(fèi)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。這沒(méi)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(duì)于花費(fèi)的影響，因此需要評(píng)估每一個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)和生產(chǎn)要求。在開(kāi)始任何的設(shè)計(jì)之前，這個(gè)團(tuán)隊(duì)必須要一起工作以確定目標(biāo)、需求和期望。
個(gè)案研究
為分析潔凈室施工花費(fèi)與十五個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素的關(guān)系，我們將美國(guó)二十個(gè)潔凈室設(shè)施的數(shù)據(jù)編輯如下：
在1983年至2003年間，建立的十個(gè)微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)是ISO5級(jí)和ISO6級(jí)
在1983年至1996年間，建立的四個(gè)制藥和生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)是ISO5級(jí)和ISO7級(jí)。
在1994年至2003年間，建立瓣十個(gè)微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)分別是ISO3級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)。
在1994至2004年前，建立的八個(gè)生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)分別是ISO4級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)。
通過(guò)對(duì)暖通、動(dòng)力專業(yè)(HVAC，工藝管道)工程費(fèi)用數(shù)據(jù)的推斷，綜合考慮地點(diǎn)、勞務(wù)費(fèi)用和通貨膨脹等因素，進(jìn)行調(diào)整，從而得到一個(gè)統(tǒng)一的關(guān)于潔凈室暖通、動(dòng)力專業(yè)工程費(fèi)用分類的簡(jiǎn)單描述，該分類包括ISO3級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)每一類的潔凈室。
本次分析所選擇的潔凈室，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(jí)的潔凈室、潔凈室走廊和氣閘占用。使用相同的方法計(jì)算暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)費(fèi)用，從而得到花費(fèi)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)如表2所示。這種方法統(tǒng)一了暖通、動(dòng)力專業(yè)工程費(fèi)用，而沒(méi)有區(qū)分微電子潔凈室、制藥和生物制藥潔凈室(計(jì)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ISO5級(jí)潔凈室暖、動(dòng)力專業(yè)工程花費(fèi)為基線繪制了“關(guān)鍵價(jià)值因素”圖表(圖1)；從而得到花費(fèi)因素價(jià)值數(shù)據(jù)，如表8所示。這些經(jīng)驗(yàn)變量可以用百分?jǐn)?shù)的形式乘以每平方英尺的工程費(fèi)用來(lái)計(jì)算不同類型潔凈室的花費(fèi)，也能在項(xiàng)目初期幫助進(jìn)行工程費(fèi)用評(píng)估。
成功的十五個(gè)方法
利用以下十五個(gè)成本因素變量，提供可供選擇的設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)基本的潔凈室設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，盡量滿足工廠的需求，通過(guò)這些方法我們應(yīng)能夠減少項(xiàng)目的工程費(fèi)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)的潔凈室進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)施了施工工程。
1.換氣次數(shù)?；ㄙM(fèi)因素變量：-0。08至0。19
潔凈室內(nèi)的空氣分配設(shè)備(通常是吊頂過(guò)濾器)被設(shè)計(jì)成“噴淋式”，用來(lái)提供統(tǒng)一的、潔凈的已過(guò)濾的空氣。向房間補(bǔ)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(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E、日本標(biāo)準(zhǔn)JISB9920和ISO標(biāo)準(zhǔn)14644-1的標(biāo)題是：潔凈室外和相關(guān)控制環(huán)境——第一部分：清潔空氣的分級(jí)。這些標(biāo)準(zhǔn)提供了潔凈室參數(shù)、分級(jí)和檢測(cè)方法的指導(dǎo)方針，但并未說(shuō)明如何經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到要求。這是因?yàn)槊糠N生產(chǎn)過(guò)程和潔凈室外的要求是不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達(dá)到預(yù)期的環(huán)境要求。
至少有五種不同的“可能”設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計(jì)是最佳方案。為項(xiàng)目尋找最佳和最經(jīng)濟(jì)的解決方案，是潔凈室外換氣項(xiàng)目的最基本的目標(biāo)理念。
如表1所示，換氣次數(shù)和再循環(huán)數(shù)量變化對(duì)于確定房間的級(jí)別是十分重要的。例如，通過(guò)300次的換氣次數(shù)能夠達(dá)到M2級(jí)潔凈室的要求，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(shí)際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過(guò)程中，不對(duì)其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除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(duì)流、氣流類型(單向通過(guò)敏感區(qū)或者通過(guò)全空間)、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。
潔凈室可能需要在靜態(tài)下進(jìn)行鑒定，在工況下進(jìn)行鑒定，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(gè)空氣流動(dòng)速度較低，但比100級(jí)潔凈度更高的潔凈室。實(shí)際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動(dòng)速度是45cfm/平方英尺。
2.單向的、紊流的、垂直或水平氣流。
花費(fèi)因素變量：-0.073至0.18
在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(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(guò)濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計(jì)為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒(méi)有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時(shí)才能實(shí)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。
潔凈室內(nèi)的架空地板是用來(lái)掩蓋工具、設(shè)備與動(dòng)力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來(lái)，為了節(jié)約成本，在“bay-and-chase”式的潔凈室結(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。在完全單向氣流的潔凈室內(nèi)，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(jí)和100級(jí)的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒(méi)有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且潔凈室的氣流被設(shè)計(jì)成紊流。
另個(gè)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(mén)簾。
3.空氣過(guò)濾。花費(fèi)因素變量：-0.032至0.10
采用未端HEPA過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)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(guò)濾器，0.12微米的去除效率為99.99995%。
根據(jù)潔凈室外的用途，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(guò)濾器用碳吸附或相似功能的合成過(guò)濾器處理VOC，靜電過(guò)濾箱，等等。
在潔凈室市場(chǎng)上，風(fēng)機(jī)過(guò)濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室提供卓越的、經(jīng)濟(jì)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(guò)濾器的壓降(在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級(jí)過(guò)濾器，長(zhǎng)時(shí)間采用高壓降方式運(yùn)轉(zhuǎn)，所帶來(lái)的效益并不總是十分明顯)。
4.空氣處理器?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.07至0.15
新風(fēng)處理空調(diào)箱[Make-upAHUs]。典型的新風(fēng)處理空調(diào)箱(初級(jí)AHUs)為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(二級(jí)AHUs)提供必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機(jī)、軸流或plug風(fēng)機(jī)加上過(guò)濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤(pán)管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤(pán)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(pán)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(pán)管、VOC吸附過(guò)濾器、噪聲衰減器，VFP(變頻)驅(qū)動(dòng)等。
最近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(jì)、可靠的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)工作起來(lái)非常安靜，并且消耗的能源很低，通常比離心式或plug風(fēng)機(jī)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(guò)支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱提供新風(fēng)。在初級(jí)和二級(jí)風(fēng)管上進(jìn)行空氣測(cè)量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)、VFD或進(jìn)口風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測(cè)安裝在各個(gè)空調(diào)箱內(nèi)HEPA過(guò)濾器布袋過(guò)濾器和預(yù)過(guò)濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機(jī)過(guò)濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來(lái)的空氣進(jìn)入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱再送出。
循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(RecirculationAHUs)。典型的循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱由高效離心式風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器和濕熱(干)冷盤(pán)管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤(pán)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-AirandCompacSpace風(fēng)機(jī)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(guò)送風(fēng)管，再經(jīng)過(guò)ULPA過(guò)濾器或HEPA過(guò)濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級(jí)為10級(jí)和1級(jí)的潔凈間的吊頂上，這些過(guò)濾器通常是100%覆蓋。垂直單向氣流向下通過(guò)潔凈間，穿過(guò)帶孔的架空地板磚進(jìn)入地板下面的回風(fēng)空間，再通過(guò)垂直回風(fēng)夾道向上進(jìn)入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后，空氣再次進(jìn)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(jī)過(guò)濾器，在風(fēng)機(jī)過(guò)濾器上面的吊頂空間時(shí)，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機(jī)盤(pán)管實(shí)現(xiàn)表面冷卻。
5.空氣壓差?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.041至0.08
潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠(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。
潔凈室與相關(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(lái)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(kuò)散的正壓門(mén)，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計(jì)中，通常在潔凈室的入口安裝一個(gè)半密封的氣閘來(lái)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(jī)械風(fēng)淋相對(duì)于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問(wèn)題。
許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動(dòng)氣壓控制，只有在大門(mén)全部打開(kāi)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(dòng)壓差控制，采用補(bǔ)充新風(fēng)的方式，自動(dòng)補(bǔ)足通過(guò)門(mén)泄漏的空氣(當(dāng)門(mén)打開(kāi)時(shí))。
壓差臨測(cè)器用來(lái)完成這個(gè)任務(wù)，例如HenryG.Dietz公司的產(chǎn)品(長(zhǎng)島市，紐約；www.lowpressure.com)。監(jiān)視器可能被安裝在潔凈室外面，而在潔凈室內(nèi)有一個(gè)LED的顯示器，該顯示器帶有一個(gè)聲音報(bào)警裝置和兩個(gè)指示器，可以表示氣壓的正常與否。這種設(shè)備在生物制藥潔凈室中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來(lái)測(cè)負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的精確度是0.001in.w.c.，測(cè)量壓力值或真空度的范圍是0.5in.w.c。壓差通過(guò)閃亮LED和自動(dòng)報(bào)警裝置來(lái)表示。當(dāng)打開(kāi)大門(mén)時(shí)，設(shè)備內(nèi)部有一個(gè)可調(diào)整的延遲報(bào)警時(shí)間，用來(lái)避免啟動(dòng)聲音報(bào)警裝置。
6.溫度控制。花費(fèi)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(guò)程的可重復(fù)性，最終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費(fèi)。因此，潔凈室對(duì)溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見(jiàn)的，這項(xiàng)花費(fèi)是必須的。
通常情況下，要求工程師在設(shè)計(jì)時(shí)降低施工費(fèi)用，同時(shí)要求在很大區(qū)域內(nèi)對(duì)溫度進(jìn)行精確的控制，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(mén)的倉(cāng)庫(kù))。在沒(méi)有硬墻和氣閘裝置時(shí)，這將是十分苛刻的要求，并且實(shí)際上無(wú)法控制濕度的變化。人們通常認(rèn)為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項(xiàng)目的層疊性是非常容易達(dá)到的，并且很容易維持，但需要仔細(xì)的評(píng)估這些項(xiàng)目的誤差范圍。
如果對(duì)潔凈室內(nèi)的暖通、動(dòng)力專業(yè)裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負(fù)0.1華氏度所用花費(fèi)，可能比基準(zhǔn)點(diǎn)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(gè)潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動(dòng)調(diào)溫器來(lái)控制設(shè)計(jì)溫度。它能驅(qū)動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤(pán)管工作，來(lái)滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管裝置，局部自動(dòng)調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤(pán)管出口空氣的溫度。
7.溫度控制。花費(fèi)因素變量：-0.034至0.19
每個(gè)潔凈室內(nèi)的相對(duì)濕度，通過(guò)局部濕度調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行控制。如果窨?jī)?nèi)的相對(duì)濕度較高，恒濕器通過(guò)降低冷凍盤(pán)管流出空氣的溫度來(lái)加強(qiáng)除濕。同時(shí)，再熱盤(pán)管提供熱量來(lái)保持窨的溫度。任何一個(gè)潔凈間的相對(duì)濕度超出了設(shè)計(jì)范圍，局部恒濕器將啟動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部濕度調(diào)節(jié)器。當(dāng)必須滿足精確的濕度控制時(shí)，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來(lái)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)潔凈室的結(jié)^***來(lái)維持。
濕度水平的局部變動(dòng)可以通過(guò)超聲波濕度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，該調(diào)節(jié)器位于最終過(guò)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(duì)濕度低于設(shè)計(jì)范圍，恒濕器將啟動(dòng)濕度調(diào)節(jié)器來(lái)增加新風(fēng)的水分含量。如果相對(duì)濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤(pán)管流出空氣的^***溫度，從而加強(qiáng)除濕效果。
8.排風(fēng)系統(tǒng)。花費(fèi)因素變量：-0.031至0.16
典型的工藝排風(fēng)系統(tǒng)包括：酸、溶劑和VOC、毒性物質(zhì)、熱和一般的房間排風(fēng)。如果廢氣中有氨氣出現(xiàn)，一些廠家會(huì)選擇使用分開(kāi)的風(fēng)管系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。使用最多、最普遍的酸消除方法，是水平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運(yùn)用就地或當(dāng)場(chǎng)高溫破壞的方法。需要認(rèn)真選擇支隊(duì)的方式及必須支隊(duì)的廢氣流量。
優(yōu)質(zhì)的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至最低，因此，在實(shí)施過(guò)程中可降低工程費(fèi)用和能源浪費(fèi)。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴(kuò)大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟(jì)價(jià)值之間的平衡是十分重要的。通常情況下，考慮到潔凈室將來(lái)的擴(kuò)展，當(dāng)其它動(dòng)力設(shè)備和暖通、動(dòng)力專業(yè)系統(tǒng)(例如新風(fēng)和冷卻)不能滿足這種擴(kuò)充的需求時(shí)，超大的昂貴的、不銹鋼襯里的或FRP排風(fēng)系統(tǒng)就已經(jīng)建立了。沒(méi)有考慮將來(lái)的需求而建立的酸排隊(duì)系統(tǒng)也是十分普遍的。增加風(fēng)量和新的風(fēng)管支管，，就會(huì)使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速超過(guò)每分鐘4000英尺。這樣的系統(tǒng)保持平衡是十分困難的或不可能的，并且運(yùn)行的費(fèi)用昂貴。
9.振動(dòng)和噪聲控制。花費(fèi)因素變量：-0.027至0.10
設(shè)備的大小和重量影響振動(dòng)的傳播及控制。潔凈室地板下面的“華夫(waffle)”混凝土板層，能夠很好地避免將設(shè)備的振動(dòng)傳送到其他生產(chǎn)區(qū)域或度量衡工具上。即使為了安裝管道而在潔凈室的地面上鉆洞，Waffle混凝土板層仍能保持其風(fēng)性。因?yàn)榈匕宓膹?qiáng)度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進(jìn)行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會(huì)對(duì)振動(dòng)因素有任何副作用。
所有的暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動(dòng)的方式，將振動(dòng)效應(yīng)降到最低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機(jī)和馬達(dá)，可以用來(lái)維持潔凈室NC水平。振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)領(lǐng)袖用于振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)核實(shí)用于振動(dòng)和噪聲控制中的機(jī)械和建筑學(xué)原理。完工后的再處理可能是十分昂貴的。如果建筑師、暖通、動(dòng)力專業(yè)工程師、業(yè)主和顧問(wèn)從設(shè)計(jì)的開(kāi)始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測(cè)，或用更經(jīng)濟(jì)的辦法取代。
10.磁通量和電磁通量。花費(fèi)因素變量：0.037至0.15
磁通量被認(rèn)為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認(rèn)為是自然界的電磁循環(huán)?！巴俊边@個(gè)詞代表流量，我們可以認(rèn)為磁力線就象某種液體流動(dòng)的路線那樣穿過(guò)一個(gè)假想的表面。磁場(chǎng)的大小代表流動(dòng)的速度，它的方向就是流動(dòng)的方向。磁通量就是流過(guò)這個(gè)表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認(rèn)為磁通量就是穿過(guò)這個(gè)表面的磁力線的數(shù)量。
對(duì)于給定的速度，當(dāng)微粒移動(dòng)的方向垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，磁力是最大的，當(dāng)與磁場(chǎng)方向平等運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力為零。
在大多數(shù)基本水平，移動(dòng)電荷之間的相互作用產(chǎn)生磁力，就象靜電產(chǎn)生于導(dǎo)電電荷與其他導(dǎo)電電荷(不論他們是否運(yùn)動(dòng))之間的相互作用。
通過(guò)對(duì)行星的拍照研究表明，由于地球的放置和它熔化的金屬內(nèi)核使得它有一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。磁通量的密度(替代“牛頓的每安培米”)有它自己的單位---特斯拉。地球表面的磁場(chǎng)近似代表值是二分之一高斯，大約是200，000特斯拉。在對(duì)公眾開(kāi)放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場(chǎng)強(qiáng)度不能大于5個(gè)高斯。
潔凈室的磁場(chǎng)防護(hù)是十分昂貴的。例如，潔凈室使用4到5毫米厚的磁性(鐵--硅)鋼板(M15型)作為屏蔽材料仍不能滿足要求。當(dāng)前的半導(dǎo)體、度量衡和通訊實(shí)驗(yàn)室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強(qiáng)度限制在0.05高斯或更低。
曾經(jīng)有一個(gè)非常昂貴的潔凈室在建成后不久就關(guān)閉了，因?yàn)樗诘奈恢糜泻芨叩拇磐?。另一個(gè)潔凈室失敗因?yàn)榘驳纳a(chǎn)地板下面埋了幾英尺的一條高容量的高壓電纜。再一次強(qiáng)調(diào)，如果在項(xiàng)目的開(kāi)始對(duì)這些因素進(jìn)行評(píng)估，可能會(huì)找到解決措施并且節(jié)約時(shí)間和成本。事實(shí)上，磁場(chǎng)屏蔽的成本也是應(yīng)該考慮的。
11.空氣和物體表面的靜電荷?；ㄙM(fèi)因素變量：0.0327至0.12
“靜電”是由于兩個(gè)獨(dú)立的表面相互接觸而產(chǎn)生的。不同表面產(chǎn)生的電荷，如果不能以足夠快的速度傳導(dǎo)到地面，那么它們會(huì)聚集并散布在材料的表面----這就是“靜電”。
工業(yè)范圍很多區(qū)域內(nèi)殘余的靜電荷，會(huì)造成危險(xiǎn)并引發(fā)問(wèn)題。它能引起易燃?xì)怏w的燃燒和人體觸電。它能使薄的薄膜和輕纖維粘連、吸附空氣中的塵埃和碎片、損害半導(dǎo)體設(shè)備和干擾微電子設(shè)備的運(yùn)行。
關(guān)于易燃?xì)怏w、水蒸汽和粉塵的危險(xiǎn)與兩方面的因素有關(guān)，其一是與電容儲(chǔ)存能量相關(guān)，涉及到最小起爆能；另一方面是與最小間距的破壞電壓相關(guān)，這可以引發(fā)著火。
典型的，一般碳?xì)浠衔餁怏w或空氣混合物的最小起爆能是0.2毫焦耳，并產(chǎn)生至少幾千伏的擊穿電壓。對(duì)于粉塵，最小起爆能是幾毫焦耳。
靜電荷放電引起的震動(dòng)大約在1毫焦耳時(shí)是可以辨別的，當(dāng)震動(dòng)在10到100毫焦耳范圍內(nèi)時(shí)很可能使人感覺(jué)不舒服。1焦耳以上的能量將引起人體主要肌肉的收縮。當(dāng)靜電作用力與重力或其他約束力相當(dāng)時(shí)，將產(chǎn)生機(jī)械操作難題。這與局部電場(chǎng)的引力有關(guān)，因此，絕緣體與表面電荷密度有關(guān)。
一般情況下，靜電作用力是微弱的，但是當(dāng)電荷密度小于幾毫焦耳10-7/㎡時(shí)，灰塵就將被吸附在它的表面。人們進(jìn)行正常的活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電，例如在地毯上行走、從椅子上站起、磨擦衣服的表面等。在濕度較低的環(huán)境和廣泛使用人造纖維的環(huán)境，產(chǎn)生靜電荷更高。身體電壓可高達(dá)到15千伏。
通過(guò)帶電織物、帶電體、手持金屬物體等可進(jìn)行靜電放電。這些靜電放電可能產(chǎn)生高電壓，能夠越過(guò)設(shè)備外包裝內(nèi)的幾毫米空隙直接進(jìn)入內(nèi)部電路。放電可產(chǎn)生幾安培的電流，使頻率上升到幾百兆赫---特別是金屬導(dǎo)體充當(dāng)放電源時(shí)。
靜電對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備的危害取決于設(shè)備的類型和設(shè)計(jì)方案?；パa(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)設(shè)備和精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)特別容易受影響。盡管損害很可能與放電能量和電壓有關(guān)，但風(fēng)險(xiǎn)的表示方式與“人體模型”放電電壓有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)表明大約在50伏特時(shí)，損害的靈敏度降低。微電子系統(tǒng)混亂所產(chǎn)生的問(wèn)題通常也被表示成與人體模型放電有關(guān)。系統(tǒng)必須能經(jīng)受幾千伏特的電壓(不受控制的環(huán)境應(yīng)在15千伏特以上)，因?yàn)樵谡９ぷ鳝h(huán)境中，人們?cè)诘匕迳献邉?dòng)等活動(dòng)能很輕易的產(chǎn)生高電壓。
為了減少風(fēng)險(xiǎn)，避免潛在的問(wèn)題，必須確保能夠比產(chǎn)生靜電荷更快的速度將其驅(qū)散。對(duì)醞標(biāo)準(zhǔn)的手工操作和人體活動(dòng)，電荷的衰減時(shí)間必須是0.25秒或者更少。與風(fēng)險(xiǎn)控制有關(guān)的新觀念是，如果靜電荷遇到高電容的某種材料，那么表面電壓就會(huì)降低，于是潛在的問(wèn)題和損害就可以防范。許多公司已經(jīng)采取一些措施來(lái)預(yù)防靜電，例如安裝導(dǎo)電地板或?qū)щ姷拇觼?lái)儲(chǔ)存和傳送零部件。
避免因靜電放電對(duì)微電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響的最基本的方法是，將設(shè)備安放在良好的靜電和磁場(chǎng)屏蔽場(chǎng)所內(nèi)，恰當(dāng)減少所有的輸入和輸出連接。
12.能源和生產(chǎn)費(fèi)用?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.017至0.15
如表2所示，再循環(huán)AHU風(fēng)機(jī)和冷卻空氣的DX裝置產(chǎn)生的成本是引人關(guān)注的，大約是全部HVAC生產(chǎn)成本的35%。使用最新設(shè)計(jì)的裝置能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，例如風(fēng)機(jī)過(guò)濾VFD驅(qū)動(dòng)、高效率馬達(dá)、帶有冷卻塔的冷卻系統(tǒng)、局部熱水再熱循環(huán)、絕熱加濕。
潔凈室的嚴(yán)格清潔要求與它固有的高生產(chǎn)成本相關(guān)。然而，如果事先計(jì)劃好，可以大大降低成本：
l精確定義潔凈室級(jí)別，滿足工藝要求。
l精確定義潔凈室空氣溫度和濕度，滿足工藝要求。
l潔凈室外的排風(fēng)量應(yīng)滿足工藝的最低要求，一開(kāi)始就進(jìn)行排風(fēng)管理程序。在設(shè)計(jì)開(kāi)始，就在所有的排氣支管和工藝設(shè)備上提供氣流和壓差的批示儀器。
l通過(guò)確定設(shè)備風(fēng)速的最大值和最小值，來(lái)降低風(fēng)管和管道的壓降，在施工整個(gè)過(guò)程中貫徹這些指導(dǎo)方針。
l使用微環(huán)境、手套箱、真空室和模塊式圍擋；減少大窨的需求，從而降低生產(chǎn)成本。
l使用帶VFD(變頻)驅(qū)動(dòng)的高效率馬達(dá)。
l使用補(bǔ)充循環(huán)和排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)減少壓降并節(jié)約空間。
13.形式和功能?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.038至0.16
一般而言，20，000到30，000平方英尺的潔凈室面積需要60，000到90，000平方英尺的建筑面積。為了在高度方面有大約10英尺的間隙空間，建筑高度必須要在大約21到26英尺。另外應(yīng)在潔凈室外層上面或下面另有12到16英尺的空間用于安裝暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備。
為了有最大限度的靈活性，潔凈室內(nèi)部不應(yīng)有任何的柱子。屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)有最小深度，并且能夠隨每平方英尺100至200磅的負(fù)荷，以便安裝那些懸掛在上部結(jié)構(gòu)的水管、風(fēng)管和空氣處理裝置。
通常情況下，間隙空間被用來(lái)作為回風(fēng)靜壓箱。因此，這些個(gè)空間和建筑物應(yīng)用陰燃材料建造。間隙空間，也就是吊頂下面的空間，應(yīng)該有噴淋裝置。
應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)法規(guī)，連同當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)一起執(zhí)行。獲得施工許可證(生產(chǎn)許可證)可能是長(zhǎng)期的、昂貴的，如果不執(zhí)行全部建筑和防火安全法規(guī)將是無(wú)效的。同樣的，所有豁免和條款解釋需要有文件證明，并事先通過(guò)官方的批準(zhǔn)。
潔凈室的外面如果有足夠的窨用來(lái)安裝暖通、動(dòng)力和工藝設(shè)備，例如，冷凍機(jī)、熱交換器、泵、DI水設(shè)備、儲(chǔ)液槽等，那么潔凈間可沿著潔凈室的內(nèi)墻建立。理想的情況是，在設(shè)計(jì)者和業(yè)主確定處理管路溝槽的要求，和對(duì)振動(dòng)敏感的設(shè)備的安裝位置以前，潔凈室不應(yīng)該灌注水泥地板。地下室或次地下室空間對(duì)于工藝和動(dòng)力管道系統(tǒng)、工具和生產(chǎn)設(shè)備的電纜分布、排風(fēng)和回風(fēng)管道系統(tǒng)來(lái)講是必需的。
通常需要有非常大的占有足夠空間電器設(shè)備。在這種情況下，必須確認(rèn)有足夠的動(dòng)力供應(yīng)。與半導(dǎo)體和藥品生產(chǎn)相關(guān)的高用水量，要求廢話水處理的容量和下水管線足夠大，以便對(duì)預(yù)其的污水進(jìn)行處理。目標(biāo)永遠(yuǎn)是排放最水的廢水。今天，零排放的設(shè)備是十分普遍的，它不再是目前發(fā)展水平的特點(diǎn)。
一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的建筑師對(duì)潔凈室設(shè)備輸入能量的設(shè)計(jì)不能被夸大或忽略。這對(duì)于設(shè)備的品質(zhì)和成本效率有巨大的影響。應(yīng)對(duì)高科技設(shè)備的功能進(jìn)行全面了解，從而確定是否采用該設(shè)備。潔凈室外的細(xì)節(jié)決定了設(shè)備的建筑方案，就象速度的要求決定了賽車的大小和形狀。
對(duì)設(shè)備作用及現(xiàn)在和將來(lái)的需求有充分認(rèn)識(shí)的潔凈室建筑師，配合合格的潔凈室暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)計(jì)工程師、結(jié)構(gòu)和電氣專家和業(yè)主組成團(tuán)隊(duì)，是每個(gè)成功設(shè)計(jì)的必需。
14.微粒?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.040至0.15
15.工藝管道系統(tǒng)?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.021至0.20
不應(yīng)取消這些因素(14和15)對(duì)于成本影響的討論，同時(shí)，因?yàn)檫@些變量對(duì)于每個(gè)工廠都是獨(dú)特的，最好不要對(duì)它進(jìn)行綜合評(píng)論。不過(guò)，它們會(huì)在內(nèi)部表格內(nèi)提及。
只有時(shí)間能夠告訴我們……
潔凈室設(shè)施的設(shè)計(jì)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，并具有創(chuàng)造性的。我所說(shuō)的內(nèi)容不會(huì)一成不變，法凈室可能發(fā)展成與我們今天所了解的完全不同的潔凈室。
微環(huán)境、屏蔽技術(shù)、手套箱和自動(dòng)控制已經(jīng)改變了潔凈室的外觀和運(yùn)行。但是，與今天的潔凈室在幾十年前還是聞所未聞一樣，明天生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)將勿庸置疑地向我們展現(xiàn)出非凡的驚喜，并向我們今天的所有發(fā)出挑戰(zhàn)。
在潔凈室內(nèi)建造十分完善的系統(tǒng)，可以充分保證生產(chǎn)加工過(guò)程中的潔凈度。任何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變化，必將對(duì)潔凈室的質(zhì)量產(chǎn)生特殊效果。以下這十五個(gè)因素將決定一個(gè)潔凈室在施工方面的費(fèi)用。這項(xiàng)花費(fèi)可能在每平方英尺180美元到2，800美元之間(要看是不是包括工具以及裝配和工藝設(shè)備的費(fèi)用)。
愛(ài)斯基摩人能夠用很多的詞匯來(lái)描繪雪，而我們的工業(yè)對(duì)于潔凈只有一個(gè)單詞和明確的價(jià)格來(lái)說(shuō)明它。我們常常發(fā)現(xiàn)，客戶會(huì)支付很高的設(shè)計(jì)費(fèi)用，為了一個(gè)超出其工藝要求的潔凈室而支付無(wú)謂的費(fèi)用。
潔凈室的設(shè)計(jì)和施工通常是在非常緊張的時(shí)間限定下完成的，可供選擇、改變、和其他可行性改進(jìn)的機(jī)會(huì)很少。因此，鼓勵(lì)使用“標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)制”(cookie-cutterrepeats)來(lái)避免新設(shè)計(jì)方法中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計(jì)方案可能會(huì)減輕設(shè)計(jì)者的任務(wù)，但不會(huì)改進(jìn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性或者降低施工成本。因?yàn)槊總€(gè)潔凈室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(jìn)行的設(shè)計(jì)/施工模型完全相同，那么采用標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室設(shè)計(jì)方案是無(wú)效的。
除非業(yè)主對(duì)于一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)模型十分有信心，通常工程師都被要求設(shè)計(jì)一個(gè)比客戶預(yù)期更加嚴(yán)格的潔凈室，這樣即使在某些方面出了差錯(cuò)，他們至少仍能夠達(dá)到預(yù)期目的。過(guò)多的設(shè)計(jì)預(yù)算可能會(huì)浪費(fèi)金錢(qián)，但是當(dāng)實(shí)際需求的預(yù)算還沒(méi)有評(píng)估出來(lái)之前，這樣做是必須的。潔凈室花費(fèi)的增加與設(shè)計(jì)和施工專家、潔凈室開(kāi)發(fā)者和業(yè)主三者之間的相互信任成反比。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)
工具動(dòng)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(dòng)力專業(yè)設(shè)備間和動(dòng)力站的位置等問(wèn)題的合理安排，這些是潔凈室設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的主要方面。在項(xiàng)目剛剛開(kāi)始時(shí)就應(yīng)該考慮到這些因素，并通過(guò)由建筑師、工程師、承包商和業(yè)主組成的進(jìn)行評(píng)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(diǎn)是一個(gè)設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)性方面取得成功的關(guān)鍵。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，業(yè)主對(duì)于所需潔凈室的類型特征進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇，會(huì)對(duì)最終的花費(fèi)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。這沒(méi)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(duì)于花費(fèi)的影響，因此需要評(píng)估每一個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)和生產(chǎn)要求。在開(kāi)始任何的設(shè)計(jì)之前，這個(gè)團(tuán)隊(duì)必須要一起工作以確定目標(biāo)、需求和期望。
個(gè)案研究
為分析潔凈室施工花費(fèi)與十五個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素的關(guān)系，我們將美國(guó)二十個(gè)潔凈室設(shè)施的數(shù)據(jù)編輯如下：
在1983年至2003年間，建立的十個(gè)微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)是ISO5級(jí)和ISO6級(jí)
在1983年至1996年間，建立的四個(gè)制藥和生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)是ISO5級(jí)和ISO7級(jí)。
在1994年至2003年間，建立瓣十個(gè)微電子生產(chǎn)工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)分別是ISO3級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)。
在1994至2004年前，建立的八個(gè)生物制藥工廠，潔凈室的潔凈度等級(jí)分別是ISO4級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)。
通過(guò)對(duì)暖通、動(dòng)力專業(yè)(HVAC，工藝管道)工程費(fèi)用數(shù)據(jù)的推斷，綜合考慮地點(diǎn)、勞務(wù)費(fèi)用和通貨膨脹等因素，進(jìn)行調(diào)整，從而得到一個(gè)統(tǒng)一的關(guān)于潔凈室暖通、動(dòng)力專業(yè)工程費(fèi)用分類的簡(jiǎn)單描述，該分類包括ISO3級(jí)、ISO5級(jí)、ISO7級(jí)和ISO8級(jí)每一類的潔凈室。
本次分析所選擇的潔凈室，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(jí)的潔凈室、潔凈室走廊和氣閘占用。使用相同的方法計(jì)算暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)費(fèi)用，從而得到花費(fèi)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)如表2所示。這種方法統(tǒng)一了暖通、動(dòng)力專業(yè)工程費(fèi)用，而沒(méi)有區(qū)分微電子潔凈室、制藥和生物制藥潔凈室(計(jì)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ISO5級(jí)潔凈室暖、動(dòng)力專業(yè)工程花費(fèi)為基線繪制了“關(guān)鍵價(jià)值因素”圖表(圖1)；從而得到花費(fèi)因素價(jià)值數(shù)據(jù)，如表8所示。這些經(jīng)驗(yàn)變量可以用百分?jǐn)?shù)的形式乘以每平方英尺的工程費(fèi)用來(lái)計(jì)算不同類型潔凈室的花費(fèi)，也能在項(xiàng)目初期幫助進(jìn)行工程費(fèi)用評(píng)估。
成功的十五個(gè)方法
利用以下十五個(gè)成本因素變量，提供可供選擇的設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)基本的潔凈室設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，盡量滿足工廠的需求，通過(guò)這些方法我們應(yīng)能夠減少項(xiàng)目的工程費(fèi)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)的潔凈室進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)施了施工工程。
1.換氣次數(shù)?；ㄙM(fèi)因素變量：-0。08至0。19
潔凈室內(nèi)的空氣分配設(shè)備(通常是吊頂過(guò)濾器)被設(shè)計(jì)成“噴淋式”，用來(lái)提供統(tǒng)一的、潔凈的已過(guò)濾的空氣。向房間補(bǔ)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(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E、日本標(biāo)準(zhǔn)JISB9920和ISO標(biāo)準(zhǔn)14644-1的標(biāo)題是：潔凈室外和相關(guān)控制環(huán)境——第一部分：清潔空氣的分級(jí)。這些標(biāo)準(zhǔn)提供了潔凈室參數(shù)、分級(jí)和檢測(cè)方法的指導(dǎo)方針，但并未說(shuō)明如何經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到要求。這是因?yàn)槊糠N生產(chǎn)過(guò)程和潔凈室外的要求是不同的，因此，可以采用不同的再循環(huán)空氣量，達(dá)到預(yù)期的環(huán)境要求。
至少有五種不同的“可能”設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，然而只有一種設(shè)計(jì)是最佳方案。為項(xiàng)目尋找最佳和最經(jīng)濟(jì)的解決方案，是潔凈室外換氣項(xiàng)目的最基本的目標(biāo)理念。
如表1所示，換氣次數(shù)和再循環(huán)數(shù)量變化對(duì)于確定房間的級(jí)別是十分重要的。例如，通過(guò)300次的換氣次數(shù)能夠達(dá)到M2級(jí)潔凈室的要求，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(shí)際微粒產(chǎn)生情況，是影響潔凈室空氣換氣次數(shù)的主要因素。在生產(chǎn)過(guò)程中，不對(duì)其他因素產(chǎn)生任何影響的情況下，清除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(duì)流、氣流類型(單向通過(guò)敏感區(qū)或者通過(guò)全空間)、操作空間和規(guī)章、使用的材料和化學(xué)藥品等。
潔凈室可能需要在靜態(tài)下進(jìn)行鑒定，在工況下進(jìn)行鑒定，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(gè)空氣流動(dòng)速度較低，但比100級(jí)潔凈度更高的潔凈室。實(shí)際上，已經(jīng)有潔凈室的空氣流動(dòng)速度是45cfm/平方英尺。
2.單向的、紊流的、垂直或水平氣流。
花費(fèi)因素變量：-0.073至0.18
在許多案例中，單向氣流只在小空間和潔凈室的敏感區(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(guò)濾模塊等地方。多數(shù)設(shè)計(jì)為整體單向氣流潔凈室外的方案，只有在這些區(qū)域中沒(méi)有作業(yè)者、生產(chǎn)設(shè)備和排風(fēng)裝置時(shí)才能實(shí)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。
潔凈室內(nèi)的架空地板是用來(lái)掩蓋工具、設(shè)備與動(dòng)力設(shè)備之間的電線、通訊電纜、水電、管道的連接的。后來(lái)，為了節(jié)約成本，在“bay-and-chase”式的潔凈室結(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。在完全單向氣流的潔凈室內(nèi)，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(jí)和100級(jí)的潔凈室，在這些潔凈室內(nèi)沒(méi)有架空地板，采用墻下部回風(fēng)系統(tǒng)，而且潔凈室的氣流被設(shè)計(jì)成紊流。
另個(gè)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(mén)簾。
3.空氣過(guò)濾?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.032至0.10
采用未端HEPA過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)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(guò)濾器，0.12微米的去除效率為99.99995%。
根據(jù)潔凈室外的用途，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(guò)濾器用碳吸附或相似功能的合成過(guò)濾器處理VOC，靜電過(guò)濾箱，等等。
在潔凈室市場(chǎng)上，風(fēng)機(jī)過(guò)濾不再是新產(chǎn)品，正確的應(yīng)用它可以為許多高水平潔凈室提供卓越的、經(jīng)濟(jì)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(guò)濾器的壓降(在潔凈室壽命期內(nèi)，使用低等級(jí)過(guò)濾器，長(zhǎng)時(shí)間采用高壓降方式運(yùn)轉(zhuǎn)，所帶來(lái)的效益并不總是十分明顯)。
4.空氣處理器。花費(fèi)因素變量：-0.07至0.15
新風(fēng)處理空調(diào)箱[Make-upAHUs]。典型的新風(fēng)處理空調(diào)箱(初級(jí)AHUs)為循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(二級(jí)AHUs)提供必需的新風(fēng)。新風(fēng)由離心排風(fēng)機(jī)、軸流或plug風(fēng)機(jī)加上過(guò)濾器、預(yù)熱和再熱用熱水盤(pán)管、冷卻和除濕使用的冷凍水盤(pán)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(pán)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(pán)管、VOC吸附過(guò)濾器、噪聲衰減器，VFP(變頻)驅(qū)動(dòng)等。
最近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(jì)、可靠的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)工作起來(lái)非常安靜，并且消耗的能源很低，通常比離心式或plug風(fēng)機(jī)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(guò)支管系統(tǒng)給循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱提供新風(fēng)。在初級(jí)和二級(jí)風(fēng)管上進(jìn)行空氣測(cè)量，并調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)、VFD或進(jìn)口風(fēng)閥以便恒定風(fēng)量。Magnahelic講量器臨測(cè)安裝在各個(gè)空調(diào)箱內(nèi)HEPA過(guò)濾器布袋過(guò)濾器和預(yù)過(guò)濾器的荷載。有吊頂風(fēng)機(jī)過(guò)濾器的情況下，新風(fēng)處理空調(diào)箱出來(lái)的空氣進(jìn)入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱再送出。
循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱(RecirculationAHUs)。典型的循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱由高效離心式風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器和濕熱(干)冷盤(pán)管組成。附加和差異包括用于局部溫度控制的再熱盤(pán)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-AirandCompacSpace風(fēng)機(jī)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(guò)送風(fēng)管，再經(jīng)過(guò)ULPA過(guò)濾器或HEPA過(guò)濾器，將空氣送入潔凈室，在潔凈度等級(jí)為10級(jí)和1級(jí)的潔凈間的吊頂上，這些過(guò)濾器通常是100%覆蓋。垂直單向氣流向下通過(guò)潔凈間，穿過(guò)帶孔的架空地板磚進(jìn)入地板下面的回風(fēng)空間，再通過(guò)垂直回風(fēng)夾道向上進(jìn)入吊頂回風(fēng)靜壓箱。然后，空氣再次進(jìn)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(jī)過(guò)濾器，在風(fēng)機(jī)過(guò)濾器上面的吊頂空間時(shí)，可以安裝水或直接交換冷卻[DX-cooled]風(fēng)機(jī)盤(pán)管實(shí)現(xiàn)表面冷卻。
5.空氣壓差?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.041至0.08
潔凈室增壓是必須的，它的作用是確保潔凈室遠(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。
潔凈室與相關(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(lái)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(kuò)散的正壓門(mén)，從而產(chǎn)生壓差。好的微電子潔凈室設(shè)計(jì)中，通常在潔凈室的入口安裝一個(gè)半密封的氣閘來(lái)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(jī)械風(fēng)淋相對(duì)于它的必要性而言，更是設(shè)施文化和潔凈室的原則問(wèn)題。
許多微電子和光刻潔凈室成功地采用被動(dòng)氣壓控制，只有在大門(mén)全部打開(kāi)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(dòng)壓差控制，采用補(bǔ)充新風(fēng)的方式，自動(dòng)補(bǔ)足通過(guò)門(mén)泄漏的空氣(當(dāng)門(mén)打開(kāi)時(shí))。
壓差臨測(cè)器用來(lái)完成這個(gè)任務(wù)，例如HenryG.Dietz公司的產(chǎn)品(長(zhǎng)島市，紐約；www.lowpressure.com)。監(jiān)視器可能被安裝在潔凈室外面，而在潔凈室內(nèi)有一個(gè)LED的顯示器，該顯示器帶有一個(gè)聲音報(bào)警裝置和兩個(gè)指示器，可以表示氣壓的正常與否。這種設(shè)備在生物制藥潔凈室中有生物限制要求的區(qū)域內(nèi)通常用來(lái)測(cè)負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)負(fù)壓值，而在電子類潔凈室內(nèi)，通常用來(lái)檢測(cè)正壓值。它帶有數(shù)字壓差顯示器，顯示的精確度是0.001in.w.c.，測(cè)量壓力值或真空度的范圍是0.5in.w.c。壓差通過(guò)閃亮LED和自動(dòng)報(bào)警裝置來(lái)表示。當(dāng)打開(kāi)大門(mén)時(shí)，設(shè)備內(nèi)部有一個(gè)可調(diào)整的延遲報(bào)警時(shí)間，用來(lái)避免啟動(dòng)聲音報(bào)警裝置。
6.溫度控制。花費(fèi)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(guò)程的可重復(fù)性，最終導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低、增加浪費(fèi)。因此，潔凈室對(duì)溫度嚴(yán)格控制要求是顯而易見(jiàn)的，這項(xiàng)花費(fèi)是必須的。
通常情況下，要求工程師在設(shè)計(jì)時(shí)降低施工費(fèi)用，同時(shí)要求在很大區(qū)域內(nèi)對(duì)溫度進(jìn)行精確的控制，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(mén)的倉(cāng)庫(kù))。在沒(méi)有硬墻和氣閘裝置時(shí)，這將是十分苛刻的要求，并且實(shí)際上無(wú)法控制濕度的變化。人們通常認(rèn)為潔凈室外的潔凈度、溫度、濕度和氣壓等項(xiàng)目的層疊性是非常容易達(dá)到的，并且很容易維持，但需要仔細(xì)的評(píng)估這些項(xiàng)目的誤差范圍。
如果對(duì)潔凈室內(nèi)的暖通、動(dòng)力專業(yè)裝置和控制系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，例如潔凈室的溫度控制要求為正負(fù)0.1華氏度所用花費(fèi)，可能比基準(zhǔn)點(diǎn)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(gè)潔凈室區(qū)域內(nèi)，有局部自動(dòng)調(diào)溫器來(lái)控制設(shè)計(jì)溫度。它能驅(qū)動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部再熱或再冷盤(pán)管工作，來(lái)滿足房間內(nèi)的濕熱的要求。如果使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管裝置，局部自動(dòng)調(diào)溫器控制本區(qū)域內(nèi)盤(pán)管出口空氣的溫度。
7.溫度控制?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.034至0.19
每個(gè)潔凈室內(nèi)的相對(duì)濕度，通過(guò)局部濕度調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行控制。如果窨?jī)?nèi)的相對(duì)濕度較高，恒濕器通過(guò)降低冷凍盤(pán)管流出空氣的溫度來(lái)加強(qiáng)除濕。同時(shí)，再熱盤(pán)管提供熱量來(lái)保持窨的溫度。任何一個(gè)潔凈間的相對(duì)濕度超出了設(shè)計(jì)范圍，局部恒濕器將啟動(dòng)安裝在風(fēng)管上的局部濕度調(diào)節(jié)器。當(dāng)必須滿足精確的濕度控制時(shí)，通常利用空調(diào)箱中的新風(fēng)的絕熱增濕效果來(lái)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)潔凈室的結(jié)^***來(lái)維持。
濕度水平的局部變動(dòng)可以通過(guò)超聲波濕度調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，該調(diào)節(jié)器位于最終過(guò)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(duì)濕度低于設(shè)計(jì)范圍，恒濕器將啟動(dòng)濕度調(diào)節(jié)器來(lái)增加新風(fēng)的水分含量。如果相對(duì)濕度較高，恒濕器將降低新風(fēng)控制冷凍盤(pán)管流出空氣的^***溫度，從而加強(qiáng)除濕效果。
8.排風(fēng)系統(tǒng)。花費(fèi)因素變量：-0.031至0.16
典型的工藝排風(fēng)系統(tǒng)包括：酸、溶劑和VOC、毒性物質(zhì)、熱和一般的房間排風(fēng)。如果廢氣中有氨氣出現(xiàn)，一些廠家會(huì)選擇使用分開(kāi)的風(fēng)管系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。使用最多、最普遍的酸消除方法，是水平或垂直氣體洗滌塔。溶劑和VOC的去除通常運(yùn)用就地或當(dāng)場(chǎng)高溫破壞的方法。需要認(rèn)真選擇支隊(duì)的方式及必須支隊(duì)的廢氣流量。
優(yōu)質(zhì)的空氣處理設(shè)備能夠?qū)U氣量降至最低，因此，在實(shí)施過(guò)程中可降低工程費(fèi)用和能源浪費(fèi)。保持排風(fēng)量增加的潛在需求、擴(kuò)大生產(chǎn)和安裝這些備用品所需的經(jīng)濟(jì)價(jià)值之間的平衡是十分重要的。通常情況下，考慮到潔凈室將來(lái)的擴(kuò)展，當(dāng)其它動(dòng)力設(shè)備和暖通、動(dòng)力專業(yè)系統(tǒng)(例如新風(fēng)和冷卻)不能滿足這種擴(kuò)充的需求時(shí)，超大的昂貴的、不銹鋼襯里的或FRP排風(fēng)系統(tǒng)就已經(jīng)建立了。沒(méi)有考慮將來(lái)的需求而建立的酸排隊(duì)系統(tǒng)也是十分普遍的。增加風(fēng)量和新的風(fēng)管支管，，就會(huì)使風(fēng)管系統(tǒng)中的風(fēng)速超過(guò)每分鐘4000英尺。這樣的系統(tǒng)保持平衡是十分困難的或不可能的，并且運(yùn)行的費(fèi)用昂貴。
9.振動(dòng)和噪聲控制?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.027至0.10
設(shè)備的大小和重量影響振動(dòng)的傳播及控制。潔凈室地板下面的“華夫(waffle)”混凝土板層，能夠很好地避免將設(shè)備的振動(dòng)傳送到其他生產(chǎn)區(qū)域或度量衡工具上。即使為了安裝管道而在潔凈室的地面上鉆洞，Waffle混凝土板層仍能保持其風(fēng)性。因?yàn)榈匕宓膹?qiáng)度在于它的柵格系統(tǒng)，并可進(jìn)行重新整理。因此可在地板上沖壓額外的孔洞，而不會(huì)對(duì)振動(dòng)因素有任何副作用。
所有的暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備應(yīng)使用彈簧、軟件接和隔離安裝等隔絕振動(dòng)的方式，將振動(dòng)效應(yīng)降到最低。低噪音的節(jié)能風(fēng)機(jī)和馬達(dá)，可以用來(lái)維持潔凈室NC水平。振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)領(lǐng)袖用于振動(dòng)和噪聲方面的專家應(yīng)是評(píng)估小組的成員，他們來(lái)核實(shí)用于振動(dòng)和噪聲控制中的機(jī)械和建筑學(xué)原理。完工后的再處理可能是十分昂貴的。如果建筑師、暖通、動(dòng)力專業(yè)工程師、業(yè)主和顧問(wèn)從設(shè)計(jì)的開(kāi)始就考慮這些因素，可以免去許多潛在的昂貴的檢測(cè)，或用更經(jīng)濟(jì)的辦法取代。
10.磁通量和電磁通量。花費(fèi)因素變量：0.037至0.15
磁通量被認(rèn)為是銀河系中海洋微粒背景的流量。銀河系的放置也被認(rèn)為是自然界的電磁循環(huán)?！巴俊边@個(gè)詞代表流量，我們可以認(rèn)為磁力線就象某種液體流動(dòng)的路線那樣穿過(guò)一個(gè)假想的表面。磁場(chǎng)的大小代表流動(dòng)的速度，它的方向就是流動(dòng)的方向。磁通量就是流過(guò)這個(gè)表面的所有的容量。為了更好地理解，我們可以認(rèn)為磁通量就是穿過(guò)這個(gè)表面的磁力線的數(shù)量。
對(duì)于給定的速度，當(dāng)微粒移動(dòng)的方向垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，磁力是最大的，當(dāng)與磁場(chǎng)方向平等運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力為零。
在大多數(shù)基本水平，移動(dòng)電荷之間的相互作用產(chǎn)生磁力，就象靜電產(chǎn)生于導(dǎo)電電荷與其他導(dǎo)電電荷(不論他們是否運(yùn)動(dòng))之間的相互作用。
通過(guò)對(duì)行星的拍照研究表明，由于地球的放置和它熔化的金屬內(nèi)核使得它有一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。磁通量的密度(替代“牛頓的每安培米”)有它自己的單位---特斯拉。地球表面的磁場(chǎng)近似代表值是二分之一高斯，大約是200，000特斯拉。在對(duì)公眾開(kāi)放的區(qū)域內(nèi)，職業(yè)安全和健康要求磁場(chǎng)強(qiáng)度不能大于5個(gè)高斯。
潔凈室的磁場(chǎng)防護(hù)是十分昂貴的。例如，潔凈室使用4到5毫米厚的磁性(鐵--硅)鋼板(M15型)作為屏蔽材料仍不能滿足要求。當(dāng)前的半導(dǎo)體、度量衡和通訊實(shí)驗(yàn)室區(qū)域內(nèi)要求磁通量的強(qiáng)度限制在0.05高斯或更低。
曾經(jīng)有一個(gè)非常昂貴的潔凈室在建成后不久就關(guān)閉了，因?yàn)樗诘奈恢糜泻芨叩拇磐?。另一個(gè)潔凈室失敗因?yàn)榘驳纳a(chǎn)地板下面埋了幾英尺的一條高容量的高壓電纜。再一次強(qiáng)調(diào)，如果在項(xiàng)目的開(kāi)始對(duì)這些因素進(jìn)行評(píng)估，可能會(huì)找到解決措施并且節(jié)約時(shí)間和成本。事實(shí)上，磁場(chǎng)屏蔽的成本也是應(yīng)該考慮的。
11.空氣和物體表面的靜電荷?；ㄙM(fèi)因素變量：0.0327至0.12
“靜電”是由于兩個(gè)獨(dú)立的表面相互接觸而產(chǎn)生的。不同表面產(chǎn)生的電荷，如果不能以足夠快的速度傳導(dǎo)到地面，那么它們會(huì)聚集并散布在材料的表面----這就是“靜電”。
工業(yè)范圍很多區(qū)域內(nèi)殘余的靜電荷，會(huì)造成危險(xiǎn)并引發(fā)問(wèn)題。它能引起易燃?xì)怏w的燃燒和人體觸電。它能使薄的薄膜和輕纖維粘連、吸附空氣中的塵埃和碎片、損害半導(dǎo)體設(shè)備和干擾微電子設(shè)備的運(yùn)行。
關(guān)于易燃?xì)怏w、水蒸汽和粉塵的危險(xiǎn)與兩方面的因素有關(guān)，其一是與電容儲(chǔ)存能量相關(guān)，涉及到最小起爆能；另一方面是與最小間距的破壞電壓相關(guān)，這可以引發(fā)著火。
典型的，一般碳?xì)浠衔餁怏w或空氣混合物的最小起爆能是0.2毫焦耳，并產(chǎn)生至少幾千伏的擊穿電壓。對(duì)于粉塵，最小起爆能是幾毫焦耳。
靜電荷放電引起的震動(dòng)大約在1毫焦耳時(shí)是可以辨別的，當(dāng)震動(dòng)在10到100毫焦耳范圍內(nèi)時(shí)很可能使人感覺(jué)不舒服。1焦耳以上的能量將引起人體主要肌肉的收縮。當(dāng)靜電作用力與重力或其他約束力相當(dāng)時(shí)，將產(chǎn)生機(jī)械操作難題。這與局部電場(chǎng)的引力有關(guān)，因此，絕緣體與表面電荷密度有關(guān)。
一般情況下，靜電作用力是微弱的，但是當(dāng)電荷密度小于幾毫焦耳10-7/㎡時(shí)，灰塵就將被吸附在它的表面。人們進(jìn)行正常的活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電，例如在地毯上行走、從椅子上站起、磨擦衣服的表面等。在濕度較低的環(huán)境和廣泛使用人造纖維的環(huán)境，產(chǎn)生靜電荷更高。身體電壓可高達(dá)到15千伏。
通過(guò)帶電織物、帶電體、手持金屬物體等可進(jìn)行靜電放電。這些靜電放電可能產(chǎn)生高電壓，能夠越過(guò)設(shè)備外包裝內(nèi)的幾毫米空隙直接進(jìn)入內(nèi)部電路。放電可產(chǎn)生幾安培的電流，使頻率上升到幾百兆赫---特別是金屬導(dǎo)體充當(dāng)放電源時(shí)。
靜電對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備的危害取決于設(shè)備的類型和設(shè)計(jì)方案?；パa(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)設(shè)備和精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)特別容易受影響。盡管損害很可能與放電能量和電壓有關(guān)，但風(fēng)險(xiǎn)的表示方式與“人體模型”放電電壓有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)表明大約在50伏特時(shí)，損害的靈敏度降低。微電子系統(tǒng)混亂所產(chǎn)生的問(wèn)題通常也被表示成與人體模型放電有關(guān)。系統(tǒng)必須能經(jīng)受幾千伏特的電壓(不受控制的環(huán)境應(yīng)在15千伏特以上)，因?yàn)樵谡９ぷ鳝h(huán)境中，人們?cè)诘匕迳献邉?dòng)等活動(dòng)能很輕易的產(chǎn)生高電壓。
為了減少風(fēng)險(xiǎn)，避免潛在的問(wèn)題，必須確保能夠比產(chǎn)生靜電荷更快的速度將其驅(qū)散。對(duì)醞標(biāo)準(zhǔn)的手工操作和人體活動(dòng)，電荷的衰減時(shí)間必須是0.25秒或者更少。與風(fēng)險(xiǎn)控制有關(guān)的新觀念是，如果靜電荷遇到高電容的某種材料，那么表面電壓就會(huì)降低，于是潛在的問(wèn)題和損害就可以防范。許多公司已經(jīng)采取一些措施來(lái)預(yù)防靜電，例如安裝導(dǎo)電地板或?qū)щ姷拇觼?lái)儲(chǔ)存和傳送零部件。
避免因靜電放電對(duì)微電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響的最基本的方法是，將設(shè)備安放在良好的靜電和磁場(chǎng)屏蔽場(chǎng)所內(nèi)，恰當(dāng)減少所有的輸入和輸出連接。
12.能源和生產(chǎn)費(fèi)用?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.017至0.15
如表2所示，再循環(huán)AHU風(fēng)機(jī)和冷卻空氣的DX裝置產(chǎn)生的成本是引人關(guān)注的，大約是全部HVAC生產(chǎn)成本的35%。使用最新設(shè)計(jì)的裝置能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，例如風(fēng)機(jī)過(guò)濾VFD驅(qū)動(dòng)、高效率馬達(dá)、帶有冷卻塔的冷卻系統(tǒng)、局部熱水再熱循環(huán)、絕熱加濕。
潔凈室的嚴(yán)格清潔要求與它固有的高生產(chǎn)成本相關(guān)。然而，如果事先計(jì)劃好，可以大大降低成本：
l精確定義潔凈室級(jí)別，滿足工藝要求。
l精確定義潔凈室空氣溫度和濕度，滿足工藝要求。
l潔凈室外的排風(fēng)量應(yīng)滿足工藝的最低要求，一開(kāi)始就進(jìn)行排風(fēng)管理程序。在設(shè)計(jì)開(kāi)始，就在所有的排氣支管和工藝設(shè)備上提供氣流和壓差的批示儀器。
l通過(guò)確定設(shè)備風(fēng)速的最大值和最小值，來(lái)降低風(fēng)管和管道的壓降，在施工整個(gè)過(guò)程中貫徹這些指導(dǎo)方針。
l使用微環(huán)境、手套箱、真空室和模塊式圍擋；減少大窨的需求，從而降低生產(chǎn)成本。
l使用帶VFD(變頻)驅(qū)動(dòng)的高效率馬達(dá)。
l使用補(bǔ)充循環(huán)和排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)減少壓降并節(jié)約空間。
13.形式和功能。花費(fèi)因素變量：-0.038至0.16
一般而言，20，000到30，000平方英尺的潔凈室面積需要60，000到90，000平方英尺的建筑面積。為了在高度方面有大約10英尺的間隙空間，建筑高度必須要在大約21到26英尺。另外應(yīng)在潔凈室外層上面或下面另有12到16英尺的空間用于安裝暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)備。
為了有最大限度的靈活性，潔凈室內(nèi)部不應(yīng)有任何的柱子。屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)有最小深度，并且能夠隨每平方英尺100至200磅的負(fù)荷，以便安裝那些懸掛在上部結(jié)構(gòu)的水管、風(fēng)管和空氣處理裝置。
通常情況下，間隙空間被用來(lái)作為回風(fēng)靜壓箱。因此，這些個(gè)空間和建筑物應(yīng)用陰燃材料建造。間隙空間，也就是吊頂下面的空間，應(yīng)該有噴淋裝置。
應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)法規(guī)，連同當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)一起執(zhí)行。獲得施工許可證(生產(chǎn)許可證)可能是長(zhǎng)期的、昂貴的，如果不執(zhí)行全部建筑和防火安全法規(guī)將是無(wú)效的。同樣的，所有豁免和條款解釋需要有文件證明，并事先通過(guò)官方的批準(zhǔn)。
潔凈室的外面如果有足夠的窨用來(lái)安裝暖通、動(dòng)力和工藝設(shè)備，例如，冷凍機(jī)、熱交換器、泵、DI水設(shè)備、儲(chǔ)液槽等，那么潔凈間可沿著潔凈室的內(nèi)墻建立。理想的情況是，在設(shè)計(jì)者和業(yè)主確定處理管路溝槽的要求，和對(duì)振動(dòng)敏感的設(shè)備的安裝位置以前，潔凈室不應(yīng)該灌注水泥地板。地下室或次地下室空間對(duì)于工藝和動(dòng)力管道系統(tǒng)、工具和生產(chǎn)設(shè)備的電纜分布、排風(fēng)和回風(fēng)管道系統(tǒng)來(lái)講是必需的。
通常需要有非常大的占有足夠空間電器設(shè)備。在這種情況下，必須確認(rèn)有足夠的動(dòng)力供應(yīng)。與半導(dǎo)體和藥品生產(chǎn)相關(guān)的高用水量，要求廢話水處理的容量和下水管線足夠大，以便對(duì)預(yù)其的污水進(jìn)行處理。目標(biāo)永遠(yuǎn)是排放最水的廢水。今天，零排放的設(shè)備是十分普遍的，它不再是目前發(fā)展水平的特點(diǎn)。
一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的建筑師對(duì)潔凈室設(shè)備輸入能量的設(shè)計(jì)不能被夸大或忽略。這對(duì)于設(shè)備的品質(zhì)和成本效率有巨大的影響。應(yīng)對(duì)高科技設(shè)備的功能進(jìn)行全面了解，從而確定是否采用該設(shè)備。潔凈室外的細(xì)節(jié)決定了設(shè)備的建筑方案，就象速度的要求決定了賽車的大小和形狀。
對(duì)設(shè)備作用及現(xiàn)在和將來(lái)的需求有充分認(rèn)識(shí)的潔凈室建筑師，配合合格的潔凈室暖通、動(dòng)力專業(yè)設(shè)計(jì)工程師、結(jié)構(gòu)和電氣專家和業(yè)主組成團(tuán)隊(duì)，是每個(gè)成功設(shè)計(jì)的必需。
14.微粒?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.040至0.15
15.工藝管道系統(tǒng)?；ㄙM(fèi)因素變量：-0.021至0.20
不應(yīng)取消這些因素(14和15)對(duì)于成本影響的討論，同時(shí)，因?yàn)檫@些變量對(duì)于每個(gè)工廠都是獨(dú)特的，最好不要對(duì)它進(jìn)行綜合評(píng)論。不過(guò)，它們會(huì)在內(nèi)部表格內(nèi)提及。
只有時(shí)間能夠告訴我們……
潔凈室設(shè)施的設(shè)計(jì)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，并具有創(chuàng)造性的。我所說(shuō)的內(nèi)容不會(huì)一成不變，法凈室可能發(fā)展成與我們今天所了解的完全不同的潔凈室。
微環(huán)境、屏蔽技術(shù)、手套箱和自動(dòng)控制已經(jīng)改變了潔凈室的外觀和運(yùn)行。但是，與今天的潔凈室在幾十年前還是聞所未聞一樣，明天生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)將勿庸置疑地向我們展現(xiàn)出非凡的驚喜，并向我們今天的所有發(fā)出挑戰(zhàn)。
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