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空气净化与成本控制

2016-06-04

有了新的过滤媒质、技术和气流设计办法，用户可以在重要的环境中，在越来越严格的空气质量要求下，提高过滤效率，有效地控制成本。

过去，如果洁净室环境维护人员要保证工厂里的空气达到或超过可接受的洁净水平，他们的做法就是提高过滤器的过滤效率和增加室内换气量。然而，空气质量标准和实务审查结果却表明，过高要求过滤器性能或空气流量是不可取的，因为它远远超出高性能洁净室运行所需要的水准。
到目前为止，空气处理和调节在洁净室的运行成本中占的比例最大。研究人员发现高达40%的洁净室运行成本和最初投入成本与单位小时的室内换气量有关，10~30%的费用用于送风，目的是增加空气在洁净室中的“清扫”作用。
对过滤器来说，过滤效率越高，捕获粒子就越多，空气过滤器耗能也就越高。这充分说明了过滤器压降与粒子清扫效率之间的关系。最理想的办法是一方面保持或提高过滤器材料的过滤效率，另一方面减小空气流动的阻力并降低施加在过滤器上的压降，从而节约运行成本。
在许多应用中，过滤器厂商被迫不断提高过滤效率，使其远远超出合理水平。同时，越来越多的最终用户开始关注与运行空气净化系统有关的电力成本。所以，找到过滤效率与成本之间的平衡点是当务之急。
1. 重新评审已有的行业标准和监管标准
主要针对流量和换气量。关键问题是：标准要求端末HEPA过滤器以90FPM的速度运行或进行测试是毫无技术支持的，甚至有害。因为室内平均流速太高会造成紊流并形成涡流，所以在半导体行业中的ISO1级或2级洁净室基本都使用75FPM的流速。使洁净室或过滤器流速保持在90FPM不仅会引起严重的紊流，还会使污染物扬起、散布在整个清洁室中的可能性提高。
实际上，过滤速度较低的过滤器的表现要强于速度较高的，过滤器的沿面流速与洁净室的性能无关。真正重要的是室内的微粒浓度和通过空气传播的生物负荷水平在运行过程中保持不变。
另外，设计出可以达到“适当”流速和换气率的系统非常重要。一开始在过滤器上投入比较高成本和长期的电力运行成本同样重要。许多洁净室在建造时根本没考虑到可能需要更多的电力和因此增加的产品生产成本。一味增加过滤器数量的后果就是你不得不考虑利润空间是否能够支撑越来越高的初始成本和更高的运行成本。
2.小型化趋势
随着进入纳米技术生产阶段，生产空间和生产设备的尺寸越做越小，需要保持清洁的空间也更小更干净。故可通过各种方法来增加灵活性和节约成本。
许多公司一方面希望得到更有效的洁净室，另一方面也在积极寻找通过降低功耗来削减运行成本的方法。而正确设计空气流动、减少清洁区域需要的清洁空气总量，是降低最初成本和运行成本的有效方法。随着HEPA和ULPA的过滤效率不断提高，用户对过滤效率的要求却在下降。现如今的用户更注重分析在洁净室中不同区域内实际需要的过滤水平。一个重要的趋势就是不再使用大空间洁净，取而代之的是在工厂中设置清洁区域，保证洁净区域内保持空气质量达到优良水平。使用这种方法降低了需要过滤的空气总量，也就降低了运行成本。
此外，设备和过滤器厂商正在努力研制性能更强、更省电而且体积更小的送风机。气流通过过滤器进入房间时形成压降，这必须靠送风机和空气调节设备来恢复。只要稍微降低压降就可减少一部分电费开支，特别是用于风机的电费开支，而这正是大部分洁净室运营商的主要支出。
在选择过滤器时应优先选择满足过滤效率要求和压降最小的过滤器。在衡量过滤器的价格和性能时，效率和压降是关键。其它因素决定整个HEPA和ULPA过滤器的采集效率。其中包括空气过滤、速度、微粒牲和过滤器媒质特征。总的说来，采集效率会随着过滤速度的降低和微粒尺寸的增大而提高。此外，采集效率会随着过滤器的灰块的百度和密度的增加而提高。
3. 延长过滤器寿命
从多方面来讲，延长过滤器的寿命都是人们考虑的重点。静电充电是现在过滤器媒质使用的一种技术，它可以提高微粒过滤器的容量和寿命。它的优势在于可以在特定的产品中在HEPA过滤器上进行静电充电，通过一些显著的、可以统计数量的办法来降低成本、增强性能，而过滤器厂商除了增强性能成本之外还需要提供关于实际运行成本的数据。目前市场上有许多静电过滤器系统，它们采用栅格而不是直接拦截的办法通过过滤器媒质来捕获空气微粒，但在洁净室行业中，由于开放栅格技术的缘故，它们主要还只是作预过滤器系统使用。还可以使用更加有效的空气预过滤技术来充分发挥它的作用，这既不会增加空气静压，也不会增加电费支出，也就是说静电作用不会显著增加电费上的开支。
不仅含尘量增加，不断完善的静电沉积技术还能延长过滤器寿命并且减少过滤器维护。这是一个重要的收获，特别是对制药、医疗设备和其它受管制的公司来说，只要HEPA过滤器的荷载量和气流限制在他们的运行标准之下，他们就不用更换HEPA过滤器。因为更换过滤器不仅会增加成本，而且会中断生产，需要预先安排好停工时间，进行重新清洁、重新认证和重新确认。
在过滤器媒质、过滤器组装件、空气调节系统甚至包括全套洁净室等供应商多方共同努力下，过滤技术和设计取得许多新的进展。近几年技术和设计的进步主要体现在提供有效的“适当”的空气管理办法，以适应不断上升的能源价格和更严格的空气质量标准。续编的洁净室经营者和其它制造领域充分认识到使用知觉的空气过滤就可以达到盈利的要求。
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