洁净室的设计需遵循严格的标准和规范,以确保环境满足特定行业的生产或科研要求。以下是国内外主要的洁净室设计标准体系及其核心要求:
一、国际标准
ISO 14644 系列
ISO 14644-1:洁净室及相关受控环境的空气洁净度分级(如 Class 1 至 Class 9,对应每立方米空气中≥0.1μm 的粒子数量)。
ISO 14644-2:洁净室的建造与验收,规定测试方法(如粒子计数、风速、压差等)。
ISO 14644-3:检测方法,包括洁净度、温度、湿度等参数的测量。
ISO 14644-4:设计、建造与启动,指导洁净室的规划与施工。
美国联邦标准
FS 209E(已被 ISO 14644 取代):曾是全球广泛使用的洁净度分级标准,如 Class 100(对应 ISO Class 5)。
欧盟 GMP(药品生产质量管理规范)
EU GMP Annex 1:制药行业洁净室设计标准,规定不同生产阶段的洁净度要求(如 A 级、B 级、C 级、D 级)。
二、中国标准
GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》
空气洁净度分级:参考 ISO 14644,分为 1 级至 9 级。
温湿度控制:如电子厂房温度 22±2℃,相对湿度 45%-65%。
适用范围:电子、医药、食品等行业洁净厂房的设计。
核心要求:
GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》
手术区洁净度:百级(局部)、千级、万级、三十万级。
新风量:≥40m³/h・人,保证室内空气清新。
噪声:≤50dB (A),避免影响手术操作。
适用范围:医院手术室、ICU 等医疗环境。
核心要求:
GB 50591-2010《洁净室施工及验收规范》
适用范围:洁净室的施工、检测与验收。
检测项目:洁净度、风速、压差、温湿度、噪声、照度等。
GB 19489-2008《实验室生物安全通用要求》
负压控制:如 BSL-3 实验室相对负压≥-30Pa。
气流组织:从清洁区→半污染区→污染区,避免交叉污染。
适用范围:生物安全实验室(BSL-1 至 BSL-4 级)。
核心要求:
三、行业特定标准
电子行业
SEMI S2:半导体制造设备的安全标准。
SEMI F20:洁净室的化学污染物控制。
制药行业
中国《药品生产质量管理规范》(GMP):规定药品生产环境的洁净度要求。
FDA 21 CFR Part 11:电子记录与签名的合规性。
食品行业
GB 14881-2013《食品生产通用卫生规范》:食品加工环境的洁净要求。
医疗器械行业
YY 0033-2000《无菌医疗器具生产管理规范》:医疗器械洁净生产环境标准。
四、核心设计参数
空气洁净度
ISO Class 5(百级):手术区、高精密电子制造。
ISO Class 7(万级):制药车间、医疗器械组装。
ISO Class 8(十万级):食品加工、普通电子装配。
分级依据:单位体积空气中≥0.1μm、≥0.2μm 等粒径的粒子数量。
典型应用:
温湿度控制
电子行业:温度 22±1℃,湿度 45%-60%(防止静电)。
制药行业:温度 18-26℃,湿度 45%-65%(保证药品稳定性)。
手术室:温度 22-25℃,湿度 40%-60%(兼顾人员舒适与细菌控制)。
压差控制
正压洁净室:防止外部污染进入,如普通洁净车间。
负压洁净室:防止内部污染物外泄,如生物安全实验室、传染病房。
换气次数
百级洁净室:≥50 次 /h(单向流)。
万级洁净室:15-25 次 /h(非单向流)。
十万级洁净室:10-15 次 /h。
噪声与照度
噪声:≤65dB (A)(动态),确保人员沟通和设备运行正常。
照度:≥300lx(一般区域),≥500lx(精细操作区)。
五、设计要点
气流组织
单向流(层流):垂直或水平层流,用于高洁净度区域(如百级手术室)。
非单向流(乱流):混合流,用于较低洁净度区域(如十万级车间)。
材料选择
墙面与吊顶:彩钢板、电解钢板(耐腐蚀、易清洁)。
地面:PVC 卷材、环氧树脂(无缝、防静电)。
门窗:气密门、双层玻璃窗(减少泄漏)。
空调系统
三级过滤:初效 + 中效 + 高效(HEPA)过滤器,确保空气洁净。
独立系统:不同功能区设置独立空调系统,避免交叉污染。
电气与自控
双电源:确保断电时关键设备(如风机、照明)正常运行。
智能化监控:实时监测温湿度、压差、洁净度等参数。
六、设计流程
需求分析:明确行业类型、产品特性、生产工艺对环境的要求。
区域划分:根据洁净度等级划分功能区(如洁净生产区、缓冲区、辅助区)。
参数确定:设定温湿度、压差、换气次数等关键指标。
系统设计:空调、电气、给排水等系统的详细设计。
施工图纸:平面图、剖面图、节点详图等。
模拟验证:通过 CFD 模拟气流组织,优化设计方案。
总结:洁净室设计需结合国际标准(如 ISO 14644)和行业规范(如 GMP、SEMI),根据具体应用场景确定核心参数(洁净度、温湿度、压差等),并通过合理的气流组织、材料选择和系统配置实现。设计过程中需注重防止交叉污染、便于清洁维护和长期运行稳定性。