凈化車間,又稱無塵車間、潔凈室,是指將一定空間范圍內空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除,并將室內的溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電等控制在某一需求范圍內,給予特別設計的房間。其原理是一個復雜而精密的系統工程,主要通過以下關鍵技術手段實現對生產環境的嚴格控制:
空氣過濾:這是凈化車間最基礎也最重要的環節。空氣首先經過初效過濾器,去除較大顆粒的塵埃、毛發等雜質,防止其進入后續的凈化設備,保護更精密的過濾器;接著進入中效過濾器,進一步過濾中等粒徑的粒子;最后通過高效過濾器(HEPA)或超高效過濾器(ULPA),這些過濾器能夠捕捉 0.3 微米甚至更小粒徑的微塵粒子,過濾效率可達 99.97% - 99.99995% 以上,確保送入車間的空氣幾乎無塵。
氣流組織:合理的氣流組織對于維持車間內的潔凈度至關重要。常見的氣流組織形式有層流和亂流。層流又分為垂直層流和水平層流,空氣以均勻的速度和方向流動,如同 “活塞” 般將塵埃粒子迅速帶出車間,避免其在室內擴散和積聚,適用于對潔凈度要求極高的區域,如芯片制造車間的核心生產區;亂流則是空氣在室內呈不規則流動狀態,通過不斷稀釋和混合室內空氣,降低塵埃粒子濃度,雖然其潔凈效果不如層流,但結構簡單、成本較低,適用于一些潔凈度要求相對較低的場合 。
溫濕度控制:通過空調系統精確調節車間內的溫度和濕度。溫度一般控制在 20 - 25°C,濕度保持在 45% - 65% RH 之間。合適的溫濕度不僅能保證生產設備的正常運行和產品質量,還能為工作人員提供舒適的工作環境,同時抑制微生物的生長繁殖,因為過高或過低的溫濕度都可能導致產品變形、變質,影響電子元件的性能,為微生物滋生創造條件。
壓力控制:使凈化車間內保持相對正壓或負壓狀態。正壓環境下,車間內的空氣壓力高于外界,防止外界污染空氣進入;負壓環境則相反,主要用于處理有有害氣體、粉塵或微生物的場合,避免污染物擴散到其他區域,如生物安全實驗室、制藥車間的某些特殊工序 。
常見分類方式
按用途:可分為工業凈化車間和生物凈化車間。工業凈化車間主要應用于電子、半導體、光學、精密機械等工業領域,重點控制空氣中的塵埃粒子,確保產品的高精度制造和性能穩定;生物凈化車間則側重于微生物的控制,廣泛應用于醫藥、食品、化妝品、生物工程等行業,保障產品的衛生安全和質量。
按氣流組織形式:分為層流凈化車間和亂流凈化車間。層流凈化車間氣流呈規則、平行的流動狀態,潔凈度高,但建設和運營成本較高;亂流凈化車間氣流不規則,潔凈度相對較低,但成本較低,靈活性較強 。
等級劃分
十級凈化車間:每立方米空氣中≥0.1μm 的粒子數不超過 10 個,是極高潔凈度等級。主要用于對微粒控制極為嚴格的環境,如超大規模集成電路制造中的光刻工序,在這個過程中,微小的塵埃粒子都可能導致芯片線路短路或出現其他性能問題,所以需要如此高潔凈度的環境來保障芯片制造的精度和質量 。
百級凈化車間:每立方米空氣中≥0.5μm 的粒子數≤3520 個。適用于精密儀器制造、手術室、制藥行業的無菌灌裝區等。在手術室中,百級凈化環境能有效降低手術感染風險,保障患者的手術安全;制藥行業的無菌灌裝區,確保藥品在灌裝過程中不受微生物和塵埃粒子污染,保證藥品的質量和療效 。
千級凈化車間:對≥0.5μm 粒子的控制較百級寬松,但仍屬于高潔凈度要求范疇。多用于藥品制劑、醫療器械裝配等領域。例如,在一些高端醫療器械的裝配過程中,千級凈化車間能保證零部件的潔凈度,避免因塵埃粒子造成器械故障或影響其性能 。
萬級凈化車間:允許的粒子濃度進一步增加。適用于大部分藥品生產、電子元器件組裝等環境。在普通藥品生產中,萬級凈化車間能滿足藥品生產對微生物和塵埃粒子的控制要求,確保藥品質量符合標準;電子元器件組裝過程中,萬級凈化環境可防止塵埃粒子對電子元器件造成短路、接觸不良等問題 。
十萬級凈化車間:適用于一般藥品生產、食品加工等工業場所。在食品加工行業,十萬級凈化車間能有效控制空氣中的塵埃粒子和微生物數量,保證食品的衛生安全,延長食品的保質期;一般藥品生產中,也能滿足藥品生產的基本潔凈要求 。