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1、洁净室空气过滤器(Cleanroom Air Filter) 前 言 随着环境污染的日益严重和人们环保意识的日渐加强, 空气质量已成为全世界关注的焦点。而空气过滤系统不仅可以保护产品与生产设备，还可以保障工作人员的健康与安全。因此, 空气过滤器的应用范围越来越广泛。 高新科技的飞速发展、电子产品/半导体/磁头工艺的日趋精密化与微型化必然决定了对空气洁净度的高标准与要求。采用初、中、高效过滤器并用的方法，能够持续有效地去除粒径更小的尘埃粒子，保证洁净室空气浓度控制在一定范围内。 本手册主要介绍空气过滤器的功能与作用、选择原则、检测方法和使用寿命等知识，希望能对大家的洁净工作
2、有所帮助。 目 录 1、什么是空气过滤器 2、空气过滤器的材质 3、空气过滤器应用范围 4、空气过滤的原理 5、空气过滤器的种类 6、空气过滤器的功能和作用 7、空气过滤器检测方法 8、空气过滤器的选择原则与配置： 9、空气过滤器的使用频率及维护： 10、空气过滤器技术参数名词介绍 11、空气过滤器效率分类与对照表 1．什么是空气过滤器 空气过滤器(Air Filter)是指空气过滤装置。空气过滤装置一般用于洁净车间、实验室及洁净手术室。 不洁净空气 有尘污染 有色污染 有毒污染 有菌污染
3、 洁净空气 2．空气过滤器的材质 目前广泛使用的空气过滤器材质主要有： 植物纤维滤料 玻璃纤维滤纸 无纺布滤料 聚丙烯纤维 活性碳滤料 聚酯纤维滤料 公共场所中央空调 高精密电子行业 3．空气过滤器的应用范围 生物实验室及研究机构 LCD、LED、TFT行业 光学、光电、半导体行业 医疗机构及手术室室 表面静电喷涂车间 航天军事行业 食品工业 制药行业 4、空气过滤器的原理 空气中的尘埃粒子随气流做惯
4、性或无规则的运动，在运动中的空气尘粒撞到既能有效拦截尘粒又不对气流形成过大阻力的过滤介质时，过滤介质杂乱交织的纤维便形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。 下面为过滤器具体原理介绍： （为了便于说明，假设灰尘均为球形，并且与过滤器内部纤维接触时会因范德华力粘在纤维上) 惯性效应 较大的灰尘粒子在气流中做惯性运动，较大的灰尘因惯性来不及绕过而直接撞到纤维上。气流速度越高，灰尘粒径越大，纤维越细，纤维数量越多，灰尘因惯性力撞击纤维的可能性越大。 拦截效应 小而轻的灰尘随气流运动，当气流擦到纤维表面的灰尘被拦截下来。拦截效应与气流速度无关。灰
5、尘粒径越大，纤维越细，纤维越密，拦截效应越强。为了获得好的拦截效应，必须增加滤料中的纤维数量。 扩散效应 小于1um的灰尘因受空气分子的撞击，通常做无规则扩散运动，也称“布朗运动”。如果撞到纤维上就会被捕获。灰尘粒径越小，纤维越细，气流速度越小，扩散运动就越剧烈，灰尘撞击纤维的机会越多。 筛滤效应 灰尘的直径如果大于纤维之间的间隙，就会被拦住，要使空气过滤器对小灰尘粒子过滤效果好，其过滤材料中必须含有数量足够多的细纤维。 静电效应 过滤器纤维和空气尘粒由于多种原因可能带上静电，尘粒会吸引到纤维上。纤维很粗的化纤过滤器往往因自带静电而
6、有较高的初始效率，但在实际使用中过滤效果骤减。 随着捕集的灰尘越来越多，滤层的过滤效率也随之下降，阻力也随之增大；当达到一定的阻力值或效率降到某值时，过滤器就需及时更换，以保证高洁净度的要求。 5．空气过滤器的种类 一． 初效空气过滤器 项 目 说 明 材 质 无纺布、玻璃纤维料、尼龙网、活性碳滤材、金属孔网、铝轧网等 性 能 主要用于过滤5μm以上的尘埃粒子，容尘量较大 规 格 分为板式与外框拆卸式两种，可更换过滤材料，重复使用 效 率 分为G3与G4两种,对应记重法90%和比色法40%。 尺 寸 厚度有21mm
7、46mm和96mm三种，常见边框高和宽的优先选用尺寸为595mm 适用范围 简单空调净化系统、通风系统及含尘浓度不高的场所 二． 中效空气过滤器 项 目 说 明 材 质 优质化纤无纺滤料、可清洗无纺布 性 能 拉力强、阻力小、风量大、过滤面积大等 结 构 外框采用专用铝型材或镀锌板框，便于完全回收利用；优质U型铝合金压条，使滤袋结构阻力低，使用寿命长。 效 率 G3、G4------F5、F6、F7、F8、F9 尺 寸 常见的有610*610mm和592*592mm两种型号 适用范围 空调净化系统的
8、中级过滤及含尘浓度较高的场所 三．隔板高效过滤器 项 目 说 明 材 质 采用玻璃纤维纸作滤料，胶版纸或铝箔作分隔板，与木框或镀锌框胶合而成 性 能 过滤面积较大，但作为终端过滤装置效率不高 效 率 一般为F6-F9 尺 寸 常见的有外框高和宽484mm、630mm、 610mm，过滤器厚度有292mm、220mm、150mm三种 适用范围 Class10000- Class100000级洁净室及要求不高的洁净室终端过滤 四、塑框组合式高效过滤器 项 目 说 明 材 质 聚丙烯滤纸和玻璃纤维滤
9、纸作滤料，热熔胶和丝线作分隔物，外框塑胶和镀锌框胶合成 性 能 过滤面积大，阻力低，额定风量较大，使用寿命长，但容尘量较低 效 率 99.97%-99.99% 尺 寸 常用的有610*610mm和592*592mm两种，过滤器厚度为292mm 适用范围 Class10000- Class100000级洁净室终端过滤 五.无隔板高效过滤器 特点 功 能 材 质 采用超细玻璃纤维做滤料，热熔胶做分隔物、金属网护面网与铝型材外框装配而成 性能特点 具有较高的过滤效率 效率规格 HEPA过滤器效率为≥99。97%（0
10、3μm粒子） ULPA过滤器效率为≥99。999%（0.1μm--0.2μm粒子） 尺寸 常见的有610*610MM，1200*610 MM，过滤器厚度只有60-90MM 适用范围 可作为 Class10- Class1000级洁净室及洁净度要求高的洁净室的终端过滤装置， 6．各类空气过滤器的功能与作用 每种过滤器都具有一定的功能，其功能决定了它的作用和使用范围。因此，对其正确选用并合理使用，它们就会充分发挥功能。其功能与作用如下:： 种 类 功 能 作 用 ●初效过滤器 去除≥5μm的尘埃粒子 ，初阻力≤50Pa 在空调净化系统中作为预过
11、滤器保护中效和高效过滤器和空调箱内的其他配件以延长它们的使用寿命。 ●中效过滤器 去除≥1.0μm的尘埃粒子，初阻力≤80Pa 在空调净化系统中作为中间过滤器 减少高效过滤器的负荷，延长高效和空调箱内配件的使用寿命。 ●亚高效过滤器 去除≥0.5μm的尘埃粒子，初阻力≤120Pa 在空调净化系统中作中间过滤器 在低级净化系统中可做终端过滤器使用 ●高效过滤器 去除≥0.3μm的尘埃粒子，初阻力≤220Pa 在空调净化系统中的终端过滤器 高级别洁净室中（0.3μm洁净室）必须使用的终端净化设备 ● 超高效过滤器 去除≥0.1μm的尘埃粒子，初阻力≤280 在空调净
12、化系统中的终端过滤器 高级别洁净室中（0.1μm洁净室）必须使用的终端净化设备。 7.空气过滤器检测试验方法 国内外常用的空气过滤器的检测试验方法有： 大气尘计数法 计重法 比重法 计数法 比色法 计数扫描法 光度扫描法 钠焰法 油雾法 荧光法 DOP法 空气过滤器测试 (1) 计重法 用于初效、中效空气过滤器效率检测。 测试原理:过滤器安装在标准试验风洞内,上风端连续发尘,每隔一段时间,测量穿过过滤器的粉尘质量,由此得到过滤器在该阶段粉尘质量计算的过滤效率，测试粉尘
13、粒径范围≥5μm。 (2) 比色法 用于中效过滤器的效率检测。 测试原理:在过滤器前后采样,含尘空气经过滤纸,将污染的滤纸放在光源下照射,再用光电管比色计(光电密度计)测出过滤器前后滤纸的透光度;在粉尘的成份、大小和分布相同的条件下,利用光密度与积尘量成正比的关系,计算出过滤器效率，这种方法主要针对粒径≥1μm颗粒的粉尘。 (3) 粒子计数器法 用于洁净室、高效过滤器的检测试验,在洁净空调工程中广泛应用。 测试原理:将含尘气流以很小的流速通过强光照明区,被测空气中的尘粒依次通过时,每个尘粒将产生一次光散射,形成一个光脉冲信号,根据光脉冲信号幅度的大小与粒子表面的大小成正比的关系,由
14、光电倍增管测得粒子数及亮度,确定其过滤效率。 (4) DOP(邻苯二甲二辛酯)法 用于高效过滤器的效率检测。 测试原理:将试验粉尘为0.3μm单分散相的DOP液滴加热成蒸气,在特定条件下冷凝成微小液滴,去掉过大和过小的液滴后留下0.3μm左右的颗粒,雾状DOP进入风道,然后测量过滤器前后气样的浊度,由此判断过滤器对0.3μm的粉尘的过滤效率。 （5) 计数扫描法 目前国际上高效过滤器的主流试验方法。 主要测量仪为大流量激光粒子计数器（CNC）。用计数器对过滤器的整个出风面进行扫描检验，计数器给出每一点粉尘的个数和粒径。这种方法不仅能测量过滤器的平均效率，还可以比较各点的局部效率。
15、 （6) 钠焰法 测试原理：试验尘源为单分散相氯化钠盐雾，“量”为含盐雾时氢气火焰的亮度，主要仪器为火焰光度计。盐水在压缩空气的搅动下飞溅，经干燥形成微小盐雾并进入风道。在过滤器前后分别采样，含盐雾气样使氢气火焰的颜色变蓝、亮度增加。以火焰亮度来判断空气的盐雾浓度，并以此确定过滤器对盐雾的过滤效率。 8．洁净室空气过滤器的选择原则与配置： 原则二：根据室内要求的洁净净化标准，确定最末级的空气过滤器的效率，合理地选择空气过滤器的组合级数和各级的效率。 原则二：正确确定过滤器特征。（过滤器的特征是：过滤效率、阻力、穿透率、容尘量、过滤风速及处理风量等）
16、 原则四：分析含尘气体的性质。（含尘气体的性质主要是：温度、湿度、含酸碱及有机溶剂的数量） 原则三：正确测定室外空气的含尘量和尘粒特征。 选择初效过滤器时要将使用环境、备件费用、运行能耗、维护与供货等因素综合考虑后决定。 在选用和配置空气过滤器时，初效、中效过滤器的迎面风速不应大于2.5m/s，亚高效过滤器和高效过滤器不应大于1.5m/s，这样有利于保证过滤器的效率，也能延长过滤器使用寿命，节约成本。 对于小型的净化设备,如洁净工作台、风淋室、层流罩等,由于处理的风量小,一般新风进风面采用粗效过滤器或中效
17、过滤器,送风末端必须选用高效过滤器或超高效过滤器; 对于净化空调系统中空气过滤器的选用与配置,一般根据洁净室的空气洁净度级别和生产工艺的特殊要求,进行合理化选用与配置。 A.对于Class1000--- Class100000级的洁净室净化系统,通常采用三级空气过滤形式,即初效、中效和高效过滤器;一般放在空气处理装置中,且将中效过滤器放在正压段,亚高效或高效过滤器一般位于净化空调系统的末端。 B.对于Class10--- Class1000级的净化空调系统,通常在新风处理装置中设置粗效、中效、亚高效过滤器,在洁净室循环风系统中,还要设置高效过滤器或超高效过滤器;
18、以确保所需的空气洁净度级别要求。 9、空气过滤器的更换频率及维护 种 类 更换频率 说 明 初效过滤器 一般4—8周更换一次 当压差值大于250Pa时，必须加以更换 中效过滤器 一般7—9周更换一次 压差大于330Pa时，必须加以更换 亚高效过滤器 一般5--6个月更换一次 当压差值大于400Pa时，必须加以更换 高效过滤器 1—2年更换一次 当阻力值大于450Pa或出风面气流速度降到最低限度时必须更换 超高效过滤器 使用者通过测试洁净室洁净度来确定更换频率 备注： 同时可通过
19、仪器检测滤器面风速、观察滤料颜色、记录更换时间情况，总结更换周期来综合评估更换频率。 空气过滤器的维护应注意以下原则： 原则1 定时查看空气过滤器 原则2 定时检测空气过滤器 原则3 定时更换空气过滤器 原则4 勤换初、中效过滤器，保护高效过滤器 10、空气过滤器技术参数介绍 1、过滤器效率 空气过滤器的过滤效率是被捕捉的粉尘量与原空气含尘量之比： 过滤效率 =过滤器捕集粉尘量/上游空气含尘量= 1 -下游空气含尘量/上游空气含尘量 过滤器效率只能通过相关检测才能得知，亚高效、高效必须经过逐
20、台检测，合格品才能使用。 2、过滤器的阻力 过滤器的阻力是当过滤材质过滤掉污染物时对产生气流力量，当阻力增加时，容尘量变小 ，使用时间也相应减少，终阻力达到某规定值时过滤器报废，所以终阻力直接关系到过滤器的效率变化、过滤器使用寿命、系统送风量变化范围、系统能耗等。 3、过滤器的额定风量 额定风量是在过滤器达到设计效率时的最大风量。过滤器不同使用风量下有不同的阻力， 在选择过滤器要小于额定风量，这样可以保证其过滤效率的稳定。 4、容尘量 容尘量是并非过滤器报废时容纳大气粉尘的重量，它是过滤器在特定试验条件下容纳特定
21、试验粉尘的重量，容尘量与过滤器实际容纳粉尘重量没有直接对应关系。 5、面速度（面风速）和过滤速度 速度指迎风截面上通过气流的速度，一般以m/s表示； 面速度=风量÷迎风截面积 过滤速度指过滤材料上通过气流的速度，一般以cm/s表示； 过滤速度=风量÷过滤面积 过滤面积指所用的过滤材料的面积，只有当过滤材料为平面状垂直于气流方向时，该过滤 器的迎风截面积和过滤面积是一样的，而装在吸尘器中的滤材往往都是打折成形的。 国外也用英制风速单位表示：fpm(foot per minut
22、e) 英尺/分钟，1000 fpm≈5.08m/s 11、空气过滤器效率分类和对照表 美国防火等级 ●过滤器结构与防火分类，美国环境科学院IES-RP-CC001.3-1993 一类（Grade 1）： 不燃结构，能承受恶劣的环境，结构坚固。主要用于军事、原子能、重要工业。 满足美国军用标准MIL-F-51058。 二类（Grade 2）： 阻燃结构，经耐水试验、耐低温试验、以及
23、军用标准MIL-F-51058中的部分试验。满足美国UL-586标准的试验（火焰试验）。 三类（Grade 3）： 遇明火不燃烧，仅散发微量烟雾。符合UL-900标准中的Class1。 四类（Grade 4）： 遇明火轻微燃烧，或散发有限烟雾。符合UL-900标准中的Class2。 五类（Grade 5）： 阻燃材料结构，无助燃物质，遇火仅产生少量烟雾或不产生烟雾。用于洁净室顶送风或侧送风处的空气过滤。 六类（Grade 6）： 用于无特殊防火要求和不十分重要的场所。 ●过滤器的燃烧性与发烟性等级，美国UL实验室，UL-900-1996 一级（Class 1）： 过滤器（干净时）遇明火不燃烧，仅散发极微量的烟雾。 二级（Class 2）： 过滤器（干净时）遇明火轻微燃烧，或散发有限的烟雾，或两者同时发生。
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