潔凈室定義
TECHNOLOGICAL
01
術語定義
空氣潔凈技術已成為科學實驗和生產活動現代化的標志之一。在產品生產或科學研究中，為了防止有害因素對室內工作環境的污染，提高產品的合格率或科學研究的成功率，空氣潔凈技術被廣泛應用。
在2001年中國科協學術年會上，楊振寧教授對今后三四十年間應用研究的發展所作的判斷，為我們勾畫出了科學技術發展的三大戰略方向：1）芯片的廣泛應用，應用到大小建筑、家庭、汽車、人體、工廠、商店，到幾乎一切地方；2）醫學與藥物的高速發展；3）生物工程。
中國建筑科學研究院許鐘麟研究員是國內最早一批從事“空氣潔凈技術”研究人員中的佼佼者，在其專著《空氣潔凈技術原理（第三版）》的前言中指出“就今天人類發展的水平來看，技術進步了，設備進步了，人的知識水平提高了，但是唯獨環境退步了，空氣質量退步了，污染加重了。所以，為了向三大科技戰略方向進軍，除了工藝本身以外，最主要的是要向潔凈挑戰，創造一個潔凈的室內微環境”。三大戰略方向需要的微環境正是空氣潔凈技術中的工業潔凈室、一般生物潔凈室和生物安全潔凈室，可見空氣潔凈技術和三大戰略方向有著何等密切的關系。
近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，潔凈室技術也從服務“技術與產業高端”，逐漸向服務“普通工作和生活領域”擴展，在食品生產和流通各環節、高端裝備制造、高端商業寫字樓、大型數據中心、大型活動場所，甚至美容化妝等領域都取得了廣泛的應用。
潔凈室作為空氣潔凈技術的集成體，國內外相關標準對其進行了定義，摘錄如下：
1. ISO 14644-1:2015
《潔凈室及相關受控環境第一部分：根據粒子濃度劃分空氣潔凈度等級》ISO 14644-1:2015給出了潔凈室的定義。
潔凈室：懸浮顆粒物計數濃度受控和被分級的房間，房間的設計、建設和使用需控制室內例子的引入、產生和滯留。
注1：詳述懸浮顆粒物濃度等級；
注2：潔凈度的其它特征水平也應詳述和受控，如化學性、生物活性或空氣中納米級粒子濃度，又如表面潔凈度之粒子、納米級、化學性和生物活性濃度。
注3：其他相關物理參數也應按照要求受控，如溫度、濕度、壓力、振動和靜電。
2. 《潔凈廠房設計規范》GB50073-2013
潔凈室（clean room）:空氣懸浮粒子濃度受控的房間。它的建造和使用應減少室內誘入、產生及滯留的粒子。室內其他有關參數如溫度、濕度、壓力等按要求進行控制。
3. 《潔凈室施工及驗收規范》GB50591-2010
潔凈室及相關受控環境（cleanrooms and associated controlled environment）:潔凈室及其附屬的、輔助的、相聯系的開放或封閉的內部或周邊空間，該空間的懸浮微粒濃度等參數也受到符合相關標準的控制。
可以看出潔凈室主要指對空氣潔凈度、溫度、濕度、壓力、噪聲等室內環境參數根據需要進行控制的密閉性良好的空間。
02
潔凈室分類
1. 按主要控制對象分類
按主要控制對象的不同，潔凈室可分為工業潔凈室、生物潔凈室兩大類。
1）工業潔凈室
以無生命微粒的污染控制為主要對象，主要控制空氣塵埃顆粒物對工作對象的污染。近年來隨著產品精細化要求的提高，工業潔凈室中空氣的懸浮氣體分子也越來越受到重視。工業潔凈室主要適用于IC半導體、5G芯片、人工智能、光伏、光電、宇航、原子能行業等。
2) 生物潔凈室
以有生命微粒（細菌、病毒等微生物）的污染控制為主要對象，又可分為一般生物潔凈室與生物安全潔凈室。由于細菌、病毒等微生物必須依附于塵埃顆粒物進行傳播，因此生物潔凈室在潔凈處理上與工業潔凈室存在相似之處。生物潔凈室主要適用于制藥工業、醫院（手術室、血液病房、中心供應室、生殖中心等）、食品飲料生產、動物實驗室、理化檢驗室、化妝品、血站等。
表1-1從主要研究對象、控制方法、控制目標、對生產工藝的危害、對潔凈室建筑材料的要求、對人物進出控制措施、檢測要求共7個方面，對工業潔凈室與生物潔凈室的主要區別進行了對比分析。
1. 按氣流流型分類
潔凈室按氣流流型可劃分為單向流潔凈室、亂流（非單向流）潔凈室和輻流潔凈室三大類。
簡介如下：
1）單向流潔凈室
單向流氣流的凈化原理是活塞和擠壓原理，把塵埃粒子從一端向另一端擠壓出去，用潔凈氣流置換污染氣流。單向流潔凈室又可分為垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室，如圖1-2所示。
1垂直單向流是潔凈的氣流以一定的速度（0.25m/s~0.5m/s）從頂部流向地面的氣流流型。這種氣流能創造100級、10級、I級或更高潔凈度級別。但其初投資很高、運行費很高，工程中盡量將其面積壓縮到最小，應用到關鍵的必須用的部位。
2水平單向流是潔凈的氣流以一定的速度（0.3m/s~0.5m/s）從送風墻流向對面的回風墻的氣流流型。該氣流可創造100級的潔凈度級別。其初投資和運行費低于垂直單向流流型。
2）亂流（非單向流）潔凈室
亂流（非單流）潔凈室的凈化原理是稀釋原理。一般型式為高效過濾器送風口頂部送風：回風的型式有下部回風、側下部回風和頂部回風等。用不同送風換氣次數，可實現不同的潔凈度級別，其初投資和運行費用對于不同的潔凈度級別也不相同。亂流潔凈室的氣流流型又可分為頂送下回、頂送下側回、頂送頂回等氣流流型，如圖1-3所示
還有一種將垂直單向流和非單向流兩種氣流組合在一個潔凈室中構成的氣流流型，這類潔凈室有的文獻稱作混合流潔凈室，屬于亂流潔凈室范疇。混合流潔凈室的特點是將垂直單向流面積壓縮到最小，用大面積非單向流代替大面積單向流以利節省初投資和運行費。混合流氣流流型示意圖如圖1-4所示。
3）輻流潔凈室
輻流潔凈室是晚于亂流潔凈室和單向流潔凈室多年后出現的具有節能意義的新型潔凈室，目前在國外有所應用，而國內應用不多。這種潔凈室曾被稱為“矢流潔凈室”，但“矢”的概念完全不能代表其輻射狀流線的意義，任何流型都可以稱為“矢”，故取其名為“輻流潔凈室”（許鐘麟，1994）。
輻流潔凈室的是實質是要用扇形、半球形或按圓柱型高效過濾器作為末端形成扇形或半球、半圓柱形輻流風口，從上部從側面送風，對側或兩側（當室寬合乎條件時）下回風，如圖1-5所示。輻流潔凈室原理既不同于亂流潔凈室的混摻稀釋作用，也不同于單向流潔凈室的“活塞”作用。它的流線既不單向也不平行，這一點和亂流潔凈室相同，但不同的是流線不發生交叉，因此不是靠混摻作用，仍然靠退出作用，只是不同于單向流的“平推”，而是“斜推”。
03
潔凈室與非潔凈區的區別
國家標準《潔凈廠房設計規范》GB 50073-2013給出了潔凈區的定義如下：潔凈區（cleanzone）——空氣懸浮粒子濃度受控的限定空間。它的建造和使用應減少空間誘入、產生及滯留粒子。空間內其他有關參數如溫度、濕度、壓力等按要求進行控制。潔凈區可以是開放式或封閉式。
可以看出潔凈區的顆粒物濃度、靜壓差、溫濕度等室內環境參數往往是受控的，這是與非潔凈區的主要區別。
