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洁净室气流方式有哪些
[2025-07-15]

洁净室的气流方式是维持其洁净度的核心要素之一,直接影响空气中悬浮粒子的控制效率、区域压差稳定性及温湿度均匀性。不同气流方式适用于不同洁净度等级和工艺需求,以下是常见的气流方式分类及特点:


模块化洁净室


一、按气流组织形式分类

1. 单向流(Unidirectional Flow)

又称 “层流”,气流以单一方向(垂直或水平)、稳定速度流经洁净区域,能有效将粒子 “推” 出工作区,避免交叉污染,是高洁净度等级(如 ISO 5 级 / A 级)的核心气流方式。


  • 垂直单向流
    • 气流路径:空气从顶部高效过滤器(HEPA/ULPA)垂直向下送风,经地面回风口或格栅回风。

    • 特点:

      • 洁净度极高,可快速清除工作区产生的粒子,形成 “无菌屏障”;

      • 送风均匀性好,能覆盖较大区域,但顶部需满布过滤器,成本较高;

      • 适用于:无菌灌装区、半导体光刻区、生物安全柜操作区等对微粒敏感的场景。

  • 水平单向流
    • 气流路径:空气从一侧墙满布的过滤器水平送风,经对侧墙回风口回风。

    • 特点:

      • 气流沿水平方向推进,适用于狭长型洁净室(如工作台生产线);

      • 需注意气流方向与操作人员站位的配合(避免人员位于气流上游),否则易污染工作区;

      • 适用于:电子元件装配线、精密仪器检测区等。

2. 非单向流(Non-unidirectional Flow)

又称 “乱流”,气流在洁净室内呈不规则扩散、混合状态,通过稀释作用降低空气中粒子浓度,适用于中低洁净度等级(如 ISO 6-9 级 / B-D 级)。


  • 气流路径:空气经顶部或侧部的高效过滤器送风,在室内扩散混合后,从下部或侧部回风口排出。

  • 特点:

    • 依赖 “换气次数” 控制洁净度(通常 10-60 次 / 小时),换气次数越高,洁净度相对越好;

    • 成本较低,施工简便,适合大面积洁净室(如食品加工车间、医疗器械组装区);

    • 局限性:粒子易在局部区域积聚,洁净度均匀性较差,无法完全避免交叉污染。

3. 混合流(Mixed Flow)

结合单向流和非单向流的优势,在核心工作区采用单向流保证高洁净度,周边区域采用非单向流维持整体洁净环境。


  • 典型场景:

    • 洁净室中央为垂直单向流工作台,周边区域采用顶部乱流送风;

    • 适用于 “局部高洁净 + 整体中洁净” 的需求(如实验室精密仪器区与辅助区结合)。


二、按送风 / 回风方式分类

除上述核心气流形式外,送风与回风的布局细节也会影响气流效率,常见组合包括:


  • 顶送下回:顶部送风、地面回风(垂直单向流常用),适合大面积高洁净区;

  • 顶送侧回:顶部送风、侧墙下部回风(非单向流常用),节省地面空间;

  • 侧送侧回:单侧墙送风、对侧墙回风(水平单向流或狭长区域常用);

  • 局部送风:通过 FFU(风机过滤器单元)、洁净工作台等设备,仅对特定区域送风,针对性控制局部洁净度(如小型实验台、维修工位)。


三、气流方式选择的核心依据

  1. 洁净度等级:A 级 / ISO 5 级及以上必须用单向流;B-D 级 / ISO 6-9 级可采用非单向流或混合流。

  2. 工艺需求

    • 若需避免粒子沉降(如半导体晶圆、无菌药品),优先单向流;

    • 若仅需控制整体微粒浓度(如食品包装),非单向流更经济。

  3. 空间限制:狭长区域适合水平单向流,层高有限时可采用局部 FFU 送风。

  4. 成本预算:单向流因过滤器用量大、风机功率高,初期投入和运行成本显著高于非单向流。


总结

洁净室气流方式的本质是 “通过气流运动控制粒子的分布与排出”,高洁净度依赖单向流的 “排除效应”,中低洁净度依赖非单向流的 “稀释效应”。实际设计中需结合工艺、成本和合规性(如 GMP、ISO 标准)综合选择,必要时通过 CFD(计算流体动力学)模拟优化气流路径,确保洁净效果稳定可靠。


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