无尘室测量流程.docx
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无尘室测量流程
這裡說明NEBB所要求無塵室性能測試的各項測試程序,當然這些程序是NEBB所認定的基本要求,業主可視狀況自行修改。
NEBB唯一的要求是,若是修改後的程序比較寬鬆,就不能說是符合NEBB標準。
2.1氣流量測
無塵室內的氣流控制,是維持潔淨度的關鍵,因此高效濾網〈HEPAFilter〉的出口速度控制,是非常重要的課題。
由於濾網速度關係著空氣流場型態、微粒控制能力、換氣量與平行度等,因此無塵室的氣流量測,是無塵室認證的第一步。
經由數據分析,可察覺問題所在,再對無塵室做細微的調整,使性能達到要求。
本章說明無塵室氣流量測的步驟,分為速度與均勻度量測,風量與均勻度量測,平行度量測等三部份。
量測程序與數據分析,都是依照NEBB的標準。
一、濾網速度與均勻度量測
1‧測試目的
氣流是控制潔淨度與溫溼度的最主要因素,它對噪音也有一些影響。
因此風速量測,都是放在無塵室測試的第一步。
風速量測的目的,是確認濾網送出的氣流滿足設計規範,其次是確認氣流的均勻度。
在某些場合可能因現場的限制,室內換氣量還必須用風速乘以出口面積來換算。
單一流向型無塵室,很多都是設計成垂直層流,因此風速均勻度非常重要,只有均勻的垂直層流,才能有效排除微粒污染。
非單一流向型無塵室,由於微粒控制的觀念是稀釋,不是立即排除,一般而言其換氣量遠比風速重要,因此多只需要量測風量。
在單一流向型無塵室,風速量測的位置可由業主指定,一般是在濾網表面或是工作高度。
但是需註明是濾網風速量測(濾網表面)或是無塵室室內風速量測(工作高度)。
2‧使用儀器
無塵室裡面使用的HEPA/ULPA濾網,其送出氣流的速度多半都控制在0.5m/s以內,因此所使用的風速計必須屬於低速型。
濾網風速量測可使用單點式風速計如電子式壓力計配合皮氏管、熱線式風速計。
也可以使用多點式風速計如ShortridgeVelgrid16點風速計。
輪葉式風速計因使用範圍不同,通常不在無塵室內使用。
熱線式風速計(HotWire)雖然高頻響應良好,但是低速時〈0.5m/s以下〉準確性很低,因此不很適用,一般熱反應風速計常用的是Thermeister式風速計。
轉輪式風速計由於本身重量問題,也不適用低速。
NEBB的要求是在50fpm到120fpm之間〈0.25m/s到0.6m/s〉,要有〝±5percentofthereading〞的精確度。
檢驗儀器須經校正合格,且仍在有效期限內。
於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格的校正文件。
3‧測試步驟
(1) 在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。
(2) 取樣點位於濾網下方75-150mm處。
(3) 每一個濾網下,若是使用單點式風速計,則每1平方英尺取一點;若是使用多點式風速計,則每4平方英尺取一點。
以600㎜×1200㎜濾網為例,單點式風速計要量8點;多點式風速計要量2點。
(4) 每量測點必須取5秒的平均。
(5) 依驗收標準分析所有風速,計算平均值、標準差、相對標準差,並標明不合格測試點。
(6) 記錄所有原始數值,以及分析後的數值。
風速量測的測試步驟,在單一流向型或非單一流向型無塵室都相同。
重要的是在非單一流向型無塵室測試時,特別注意取樣時風速計不可受到干擾,以免影響準確度。
4‧數據分析
風速量測很簡單,但是均勻度必須由數據分析來判定。
均勻度是由相對標準差來代表,其計算步驟如下。
1. 平均值:
將所有風速量測值取算數平均
VAM=(V1+V2+…+VN)/N
2. 標準差:
計算所有風速量測值的標準差
3. 相對標準差:
相對標準差是一個百分比,將標準差除以平均值,再乘以100得到百分比
RSD=SDV/VAM×100
風速量測很簡單,但是均勻度必須由數據分析來判定。
均勻度是由相對標準差來代表,其計算步驟如下。
由以上說明可看出,相對標準差其實只是把標準差去單位化,其物理意義與標準差一樣,都是數據偏離平均值的程度。
因此,相對標準差愈高,代表這一群數據愈不均勻,在垂直層流場合,當然希望相對標準差愈低愈好。
5‧驗收標準
驗收基準必須是由業主訂定,設計團隊依照業主要求設計空調系統,測試單位則依規範測試,提供給業主作為允收依據。
一般而言,允收條件有以下三種。
1. 相鄰兩點之風速值,差距不可大於20﹪
2. 量測之平均風速,應在設計規格之5﹪以內
3. 相對標準差應在15%以內
關於第一鞗的規定,差距大於20﹪表示這一區已經有足夠條件產生區域亂流,必須加以調整。
關於第二條,無塵室裡面,單一的濾網平均風速,通常會定在設計規格10﹪以內,總量才是5﹪以內。
一般空調則是個別出風口20﹪以內,總量10﹪以內。
二、濾網風量與均勻度量測
1‧說明
風量量測的目的通常是用來計算換氣量,一般是在非單一流向型無塵室,或是量測空調系統中各式各樣的出風口、回風口、排氣口等的風量時使用。
只有在無法使用氣罩的場合(氣罩體積較大,有時會受限制),才能使用風速乘以面積等於風量的方式,用風速來換算風量。
使用風速換算風量時,須注意出風口之有效面積以及修正係數的取得。
在回風口和排氣口,使用換算法的準確度非常差,應儘量避免。
同樣氣罩通常可以量測送風與回風,正值代表送風,負值代表回風或排氣。
須注意的是反向量測時,其量測範圍通常會降低。
2‧測試儀器:
風量量測應當使用氣罩(FlowMeasuringHood),氣罩的量測範圍是15~2500cfm,精確度要求為讀數的±3%。
由於氣罩本身會產生壓損,因此其形狀很重要,應盡量使用原廠氣罩。
若有必要自行製造罩子,應注意氣流順暢並且做詳細比對。
氣罩的校正非常重要,必須主機連同罩子一起校正,才能得到準確校正值。
檢驗時必須使用校正合格且仍在有效期限的儀器,於正式檢測前及繳交報告時均須檢附合格之校正文件。
3‧測試步驟:
(1)在圖面上記錄濾網尺寸、數量並編號。
(2)使用恰當尺寸氣罩將出風口完全罩住,然後量測與計錄。
(3) 依驗收標準分析所有風量,計算平均值、標準差、相對標準差,並標明不合格測試點。
(4)記錄所有原始數值,以及分析後的數值。
4‧數據分析:
風量均勻度的計算與風速向同,都是由相對標準差來代表,其計算步驟如下。
1. 平均值:
將所有風量量測值取算數平均
QAM=(Q1+Q2+…+QN)/N
2. 標準差:
計算所有風量量測值的標準差
3. 相對標準差:
相對標準差是一個百分比,將標準差除以平均值,再乘以100得到百分比
RSD=SDQ/QAM×100
如前述在垂直層流場合,當然希望相對標準差愈低愈好。
但是氣罩一般適用在非單一流向型無塵室,其濾網覆蓋率並非100﹪,因此計算相對標準差就沒意義。
在一般空調更是不需計算相對標準差。
5‧驗收標準:
驗收基準必須是由業主訂定,一般可接受範圍與風速相同,條列如下。
1. 相鄰兩點之風量值,差距不可大於20﹪
2. 量測之平均風量,應在設計規格之5﹪以內
3. 相對標準差應在15%以內
三、氣流平行度量測
1‧測試目的
平行度量測的目的,是觀察在工作區域裡面氣流的運動模式,同時也可以觀察儀器設備對氣流的影響。
平行度量測應該在氣流的風速與均勻度都測試完畢且通過之後進行,過早進行可能得不到正確的數據,結果是重測。
2‧測試方法
一般而言平行度的量測,是由肉眼觀察所決定。
使用的工具包括煙霧、水霧、PFA、和輕質棉線。
在無塵室裡面一般不使用煙霧,因為煙霧所含微粒太多,恐怕會造成污染。
乾冰加熱水可以製造水霧,水霧對半導體是無污染,但是在製藥廠或生化無塵室,又怕細菌會粘著,因此也有缺點。
PFA是polyfunctionalalcohol(多功能酒精?
),是一種水性溶液,基本上是水加染料,然後用超音波打成水霧,釋放出之後就形成可見霧氣。
煙霧或水霧的共同優點是只要粒子夠小,煙霧可隨風飄揚,可正確的反映氣流運動模式。
但是其共同問題是滯空性不足,觀測時間太短。
量測平行度需要花一些時間,因此需要大量煙霧或水霧,對無塵室可能造成污染。
另一種方式是使用輕質細線,讓細線隨風飄舞,然後測量氣流平行度。
在早期由於棉線比較重,因此只有在風速很強的地方才能使用。
無塵室的風速較低,恐怕吹不動棉線,平行度根本無法量測。
在無塵室內普遍使用新的高分子材料Flo-Viz,是用尼龍抽成單絲所製成,由於質量很輕因此適合作無塵室平行度量測。
測量平行度的方法是立一根鉛垂線,然後在濾網下方施放煙霧或是安放細線,之後觀察所施放煙霧與鉛垂線的夾角,或是量測細線與鉛垂線的夾角,就可決定氣流的平行度。
3‧測試儀器
1. 支架
2. 鉛垂線
3. Flo-Viz細線
4‧測試步驟
1. 用支架設立垂線作為基準線。
2. 將細線在室內懸吊,使其自然下垂,細線會隨空氣流向飄移。
3. 在離地2135mm處將鉛垂線與懸吊相交作為量測起點。
4. 在離地915mm處量測懸吊線偏移鉛垂線的量(mm)。
5. 偏移角=tan-1(懸吊線徧移量/1220)。
6. 每3m×3m區域量1點。
偏移角θ=
若是使用煙霧,其方式很類似,就是在濾網下施放煙霧,然後將鉛垂線的上端點移動到與煙霧相接觸,之後如上圖所示,將紅線當成煙霧,再計算夾角就可以了。
5‧使用三維超音波風速計
三維超音波風速計是實驗適用的精密量測儀器,拿進半導體廠內量測氣流平行度的機會不多,當然由於其客觀性十足,準確度自然較高。
如果非用不可,其測試方式是把風速計架好,校準水平與方位,將探頭高度調整到1525mm,然後測量三維風速。
三維風速的合量與垂直線的夾角,就是氣流的平行度。
6‧驗收標準
驗收標準當然由設計規範決定,一般都是14度。
7‧測試報告
測試報告需包括:
1.所有的量測位置
2.垂直水平方向位移量或風速
3.偏移角
4.與允收基準的比較
濾網面速量測實例
Airflowvelocityandairflowvolumereadings
Row
1
2
3
4
A
720
96
725
97
730
97
740
99
B
700
93
720
96
720
96
725
97
C
670
89
715
95
725
97
730
97
D
690
92
710
95
720
96
760
101
E
710
95
720
96
720
96
740
99
F
700
93
720
96
725
97
730
97
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