无尘室（洁净室）工程全流程设计施工规范与质量管控体系

2025-11-07 15:24 昆山清阳净化系统工程有限公司

无尘室工程作为精密制造与生物医药等领域的核心基础设施，其设计施工需构建“污染源阻断-洁净度维持-全周期管控”的闭环体系，严格遵循ISO 14644与GB 50073-2013标准，通过科学设计、精准施工与系统验证，实现微米级乃至纳米级的环境控制。以下从技术框架到实施细节展开系统说明。

 

一、设计逻辑与核心参数体系

 

1. 洁净度分级与工艺适配

 

依据ISO 14644-1标准，无尘室洁净度从ISO 1级（最高）到ISO 9级（最低），核心参数为单位体积内≥0.5μm粒子浓度。不同行业需求差异显著：

 

- 半导体行业：晶圆制造（14nm及以下）需ISO 3级（≥0.5μm粒子≤35个/m³），封装测试可放宽至ISO 6级（≤35,200个/m³）。

- 医药行业：无菌灌装区需符合GMP A级（等同ISO 5级，≤3,520个/m³），非无菌制剂区为D级（等同ISO 8级）。

- 电子组装：SMT贴片车间通常采用ISO 7级（≤352,000个/m³），确保01005元件贴装精度。

 

2. 气流组织与压力梯度设计

 

- 单向流系统（高洁净区）：

- 垂直层流：通过顶棚满布HEPA/ULPA过滤器，气流以0.36-0.54m/s均匀下送，经地面回风口排出，形成“活塞效应”，适用于ISO 3-5级区域（如光刻室、无菌灌装线）。

- 水平层流：气流沿水平方向平行流动，风速0.3-0.5m/s，多用于局部操作区（如洁净工作台）。

- 非单向流系统（中低洁净区）：

采用散流器或孔板送风，依赖换气次数稀释污染物：ISO 6级需≥100次/h，ISO 7级50-60次/h，ISO 8级20-30次/h，确保空气循环净化效率。

- 压力控制策略：

按“洁净区→缓冲区→非洁净区→室外”设置梯度压差，相邻区域压差≥5Pa（核心区对缓冲区≥10Pa），通过变频风机与风阀联动维持，防止低洁净区空气倒灌。

 

3. 环境参数协同控制

 

- 温湿度：电子行业（22±1℃，45-55%RH），避免芯片热胀冷缩；医药行业（18-26℃，45-65%RH），抑制微生物繁殖；精度均需达到±1℃/±5%RH。

- 防静电：地面、墙面电阻控制在10⁶-10⁹Ω，设备、工作台通过独立接地极（电阻≤1Ω）连接，人员配备防静电腕带（实时监测电阻750kΩ-35MΩ）。

 

二、施工流程与关键技术管控

 

1. 施工阶段划分与洁净控制

 

- 前期准备：

- 现场勘测：核实建筑承重（≥500kg/㎡，满足设备安装）、楼板厚度（≥150mm，减少振动传递），绘制管线综合图（避免交叉冲突）。

- 基层处理：地面做防潮层（环氧树脂+玻璃纤维布），平整度误差≤3mm/2m；墙面、顶棚修补裂缝，铲除浮灰，确保基层强度≥C25。

- 结构施工（分区域洁净管理）：

1. 龙骨安装：采用304不锈钢龙骨（间距≤1200mm），与墙体连接点打胶密封，水平度误差≤2mm/3m，确保承重稳定。

2. 围护结构：彩钢板（50mm厚，岩棉芯材）采用企口式拼接，接缝处连续施打防霉密封胶（宽度≥5mm），阴阳角圆弧过渡（R≥50mm），避免积尘。

3. 地面施工：

- 环氧自流平：厚度2-3mm，消泡后镘刮平整，表面电阻10⁶-10⁹Ω，平整度≤2mm/2m，养护期≥7天。

- 防静电PVC：热熔焊接接缝（宽度≥10mm），铜箔接地网格间距1.5m×1.5m，与接地极可靠连接。

 

2. 空气净化系统安装

 

- 风管与过滤器：

- 风管采用镀锌钢板（厚度≥0.8mm），内壁电解抛光（Ra≤1.6μm），弯头曲率半径≥1.5倍管径，减少气流阻力。

- 过滤器安装：初效（G4）设于新风段，中效（F8）在空调箱内，高效（H13/H14）靠近洁净区，ULPA（H15）用于ISO 3-4级区，安装后需通过PAO检漏（泄漏率≤0.01%）。

- 空调机组配置：

组合式空调箱集成表冷、加热、加湿（湿膜/干蒸汽）、除湿功能，配合风管式温湿度传感器（精度±0.3℃/±2%RH），实现PID自动调节。

 

3. 辅助系统集成

 

- 洁净设备安装：

- 风淋室：风速≥22m/s，吹淋时间15-30秒，配备HEPA过滤器与离子风嘴，确保人员表面除尘≥99%。

- 传递窗：双扉互锁（响应时间≤0.5s），内置紫外灯（照度≥70μW/cm²），传递物料时紫外线消毒15分钟。

- 电气与监控：

灯具采用洁净LED平板灯（IP65防护，照度≥500lux），与顶棚平齐安装；设置粒子计数器、压差变送器、温湿度传感器，数据实时上传至中控系统，超标时声光报警。

 

三、材料选择与环保标准

 

1. 核心材料性能要求

 

材料类型 选用标准 适用区域

围护板材 50mm彩钢板（玻镁芯，防火A级） 所有洁净区

密封材料 硅酮密封胶（耐温-30~80℃，防霉0级） 板缝、门窗密封

地面材料 环氧自流平（耐磨≥300mg/1000转） ISO 5级及以上区域

风管材料 镀锌钢板（厚度≥0.8mm，内壁光滑） 送风/回风系统

 

2. 环保与安全要求

 

- 材料需符合RoHS指令（电子行业）、USP <88>（医药行业），VOCs含量≤50g/L。

- 消防系统：电子车间采用七氟丙烷气体灭火（不损伤设备），医药车间配置预作用喷淋，烟感响应时间≤10秒。

 

四、质量控制与验收体系

 

1. 施工过程管控

 

- 分阶段验收：

- 隐蔽工程：管线打压试验（压力保持≥0.8MPa/30分钟无泄漏）、接地电阻测试（≤1Ω）。

- 结构工程：彩钢板平整度（≤3mm/2m）、接缝密封性（烟雾测试无泄漏）。

- 洁净度测试：

施工完成后进行静态测试（空态/静态），采用激光粒子计数器检测≥0.5μm、≥5μm粒子浓度，连续3次达标（每次间隔1小时）。

 

2. 验收关键指标

 

- 气流速度：单向流区0.36-0.54m/s（偏差≤10%），非单向流区换气次数达标。

- 压差：相邻区域≥5Pa，连续24小时监测无超标。

- 微生物：医药行业沉降菌（A级区≤1CFU/皿，4小时），浮游菌≤1CFU/m³。

 

五、行业特殊需求与维护策略

 

1. 分行业定制方案

 

- 半导体行业：

- 防微振：光刻机区域采用独立地基（振动速度≤0.1μm/s），设备安装空气弹簧减震器。

- 防电磁干扰：敏感区设置电磁屏蔽室（屏蔽效能≥80dB@1GHz）。

- 医药行业：

- 无菌控制：A级区配置隔离器（ISO 5级），采用VHP过氧化氢灭菌（浓度500ppm，灭菌时间1小时）。

- 物料传递：双扉灭菌柜（121℃蒸汽灭菌30分钟），确保内包材无菌。

 

2. 全生命周期维护

 

- 过滤器更换：初效（3-6个月）、中效（6-12个月）、高效（1-2年，阻力达初值1.5倍时），更换后重新检漏。

- 定期检测：每月校准温湿度/压差传感器，每季度第三方检测洁净度，每年进行气流流型验证。

- 清洁规范：用超细纤维无尘布蘸75%酒精擦拭表面，地面用专用清洁剂（防静电型）湿拖，避免产尘。

 

 

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