一、空氣潔凈技術(shù)的發(fā)展歷程
空氣潔凈技術(shù)（又稱潔凈技術(shù)或潔凈室技術(shù)）最初是指以控制室內(nèi)空氣中懸浮顆粒物濃度為目標(biāo)的相關(guān)技術(shù)。懸浮顆粒物的濃度用單位體積空氣中大于等于某一粒徑的顆粒物的允許數(shù)量來表示，通常也稱為空氣的潔凈度，并以此來劃分潔凈度等級(jí)。
最初運(yùn)用潔凈技術(shù)是為了提高精密產(chǎn)品（如儀器儀表）的成品率或降低其故障率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種工業(yè)產(chǎn)品特別是微電子產(chǎn)品的精密度越來越高，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求也越來越高，控制的對(duì)象也從單一的懸浮顆粒物擴(kuò)展到有害氣體。潔凈技術(shù)在控制空氣中的懸浮顆粒物的同時(shí)，也有效地控制了空氣中的細(xì)菌和病毒等有害微生物，所以又逐步推廣到醫(yī)療、制藥、生物等領(lǐng)域，形成了當(dāng)前比較完善的潔凈技術(shù)體系。
1.工業(yè)潔凈室的發(fā)展
工業(yè)潔凈室（ICR, Industrial Clean Room）以空氣中的懸浮顆粒物為主要控制對(duì)象，主要為精密機(jī)械和電子產(chǎn)品等行業(yè)提供符合要求的生產(chǎn)環(huán)境。
與其他高科技一樣，潔凈技術(shù)的誕生及最初應(yīng)用是服務(wù)于軍事目的的。第二次世界大戰(zhàn)中一些槍炮、戰(zhàn)車、飛機(jī)等使用的儀器合格率低或經(jīng)常發(fā)生故障。研制者認(rèn)識(shí)到，儀器生產(chǎn)與裝配環(huán)境空氣中的懸浮顆粒物是罪魁禍?zhǔn)?，于是工業(yè)潔凈室誕生了。最初的工業(yè)潔凈室是比較簡(jiǎn)陋的，隨著原子武器研究和生化武器研究的發(fā)展，在20世紀(jì)40年代初高效空氣過濾器研制成功并得到應(yīng)用，20世紀(jì)60年代初又出現(xiàn)了“單向流”潔凈室，這些設(shè)備與技術(shù)的誕生成為潔凈技術(shù)發(fā)展的里程碑，奠定了現(xiàn)代潔凈技術(shù)的基礎(chǔ)。
微電子行業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)潔凈室應(yīng)用的代表。主要產(chǎn)品是大規(guī)模集成電路和平板顯示器。半個(gè)多世紀(jì)以來，集成電路得到迅猛發(fā)展，表1-1是對(duì)其集成度發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。
表1-1集成電路集成度發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)
從表1-1中可以看到，隨著集成度的增加，元件中的線寬不斷縮小，因此對(duì)空氣中懸浮顆粒物的控制粒徑也越來越小，一般認(rèn)為控制粒徑應(yīng)當(dāng)是線寬的1/10~1/3，但從表1--1看，由于線寬越來越小，這一要求也難以達(dá)到了。微電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)的潔凈技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也促進(jìn)了現(xiàn)代潔凈技術(shù)的發(fā)展。
現(xiàn)代工業(yè)潔凈室雖然仍以懸浮顆粒物為主要控制對(duì)象，但在某些工藝過程對(duì)空氣中分子態(tài)污染物（AMC, Airborne molecular Contaminants）也提出了控制要求。因此，空氣凈化技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備也從單一的粒子過濾器發(fā)展到可以吸附有害氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)過濾器。
2.生物潔凈室的發(fā)展
生物潔凈室（BCR, Biological Clean Room）以空氣中的微生物為主要控制對(duì)象，但同時(shí)也對(duì)懸浮顆粒物提出控制指標(biāo)。
生物潔凈室與工業(yè)潔凈室在基本技術(shù)上是一致的，它實(shí)際是先期發(fā)展起來的工業(yè)潔凈室技術(shù)在生物凈化領(lǐng)域的具體應(yīng)用。19世紀(jì)中期，英法科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家針對(duì)手術(shù)過程中的細(xì)菌感染采取了對(duì)創(chuàng)部、處置室、手術(shù)室、室內(nèi)人員、著裝、器械等進(jìn)行消毒的措施，并將經(jīng)過消毒的室內(nèi)空間稱為潔凈室（CR, Clean room），該名詞沿用至今，當(dāng)然其內(nèi)涵已經(jīng)有了很大發(fā)展。20世紀(jì)60年代初，美國工業(yè)潔凈室的發(fā)展進(jìn)入全盛時(shí)期，人們通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)在工業(yè)潔凈室的空氣中微生物含量同樣遠(yuǎn)低于外界，于是開始嘗試?yán)霉I(yè)潔凈室進(jìn)行一些要求無菌環(huán)境的試驗(yàn)，最早的例子是在一間工業(yè)潔凈室中對(duì)進(jìn)入太空的狗進(jìn)行的解剖實(shí)驗(yàn)。細(xì)菌、病毒是依附于空氣中的液滴或灰塵并以此作為生存和傳播媒介的，控制了空氣中的顆粒物也就控制了空氣中的微生物。1966年在美國新墨西哥州建成世界上第一個(gè)“層流式”潔凈手術(shù)室，這是BCR技術(shù)用于醫(yī)療事業(yè)的最早實(shí)例。歐洲大陸最早的層流式”潔凈手術(shù)室于1969年建在奧地利的急救醫(yī)院。日本在1970年建立了第一個(gè)高級(jí)別的“層流式”潔凈手術(shù)室。
從20世紀(jì)70年代開始，以美國為首的技術(shù)先進(jìn)國家大規(guī)模地將工業(yè)潔凈室技術(shù)引入防止以空氣作為傳播媒介的微生物污染控制領(lǐng)域，誕生了現(xiàn)代意義上的生物潔凈室。
3.相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
美國空軍于1961年頒布的《技術(shù)手冊(cè)（T.O.）00-25-203》是世界上第一個(gè)關(guān)于潔凈室的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它涉及潔凈室的設(shè)計(jì)、懸浮粒子控制標(biāo)準(zhǔn)、人員、服裝、材料等要求，對(duì)潔凈室的設(shè)計(jì)和運(yùn)行產(chǎn)生了巨大影響。
1963年，在美國軍方、政府和行業(yè)的共同努力下，頒布了第一個(gè)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FS-209其名稱是《潔凈室和工作站（受控環(huán)境）技術(shù)條件》。當(dāng)時(shí)剛誕生的光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器可以比較準(zhǔn)確地測(cè)定的最小粒徑為0.5μm,所以標(biāo)準(zhǔn)將其作為劃分潔凈度級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)粒徑。
1966年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改后稱為FS-209A,而后陸續(xù)有B,C,D版，其共同特征是潔凈度級(jí)別采用的是英制單位（立方英尺）。1992年改版為FS-209E,同時(shí)采用了英制和國際單位制（立方米）。由于在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)潔凈技術(shù)行業(yè)都執(zhí)行或參照美國的這一標(biāo)準(zhǔn)體系，所以其分級(jí)方法至今仍在工程界得到應(yīng)用，例如1級(jí)、100級(jí)、100000級(jí)等。
1999年，ISO14644潔凈室國際標(biāo)準(zhǔn)體系頒布，逐漸為世界各國所采用。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50073-2001《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（2001年11月13日頒布）也等同采用了ISO14644-1的潔凈度等級(jí)劃分方法。雖然美國FS-209標(biāo)準(zhǔn)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)為各國引用，已形成習(xí)慣，但FS-209E已于2001年11月29日宣布取消。所以從法規(guī)的角度看，今后工程界都應(yīng)采用國標(biāo)或國際標(biāo)準(zhǔn)來描述潔凈度級(jí)別，但生物潔凈室尚不在此列。
4.我國空氣潔凈技術(shù)發(fā)展的概況
我國的空氣潔凈技術(shù)起始于20世紀(jì)50年代中期，至今大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：
（1）從20世紀(jì)50年代中期到60年代中期，主要借鑒前蘇聯(lián)的技術(shù)，服務(wù)于國防、航天、原子能工業(yè)與科研。與現(xiàn)代潔凈技術(shù)相比，在廠房、設(shè)備、氣流組織等各方面還都比較原始和粗糙，屬于起步階段。
（2）從20世紀(jì)60年代中期到70年代后期，由于國內(nèi)外的種種原因，主要靠自力更生發(fā)展。當(dāng)時(shí)參照了美國和日本的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，逐步研制成高效過濾器和鈉焰法試驗(yàn)臺(tái)（1965年）、潔凈工作臺(tái)（1967年）、粒子計(jì)數(shù)器（1974年）、裝配式潔凈室（1976年）及其他潔凈室附屬設(shè)備（風(fēng)淋室、傳遞窗、余壓閥等），編制了“空氣潔凈技術(shù)措施”，奠定了我國潔凈技術(shù)的基礎(chǔ)。
（3）從20世紀(jì)70年代末到80年代末，由于實(shí)行了改革開放的國策，發(fā)達(dá)國家的技術(shù)與設(shè)備開始進(jìn)入我國市場(chǎng)，現(xiàn)代潔凈技術(shù)在我國的大規(guī)模集成電路、光導(dǎo)纖維、彩色顯像管、液晶顯示屏等工業(yè)潔凈領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，裝備0.1μm高效過濾器的10級(jí)潔凈小室（1986年）和無隔板過濾器（1989年）研制成功。同時(shí)在醫(yī)療、制藥、生物、化妝品與食品行業(yè)生物潔凈室也得到應(yīng)用，一些制藥廠對(duì)原有空調(diào)系統(tǒng)的改造中開始采用生物潔凈技術(shù)（1978年），簡(jiǎn)易的水平“單向流”潔凈室和裝配式無菌病房用于醫(yī)院（1980年），生物安全工作臺(tái)（1981年）和細(xì)菌采樣儀（1982年）研制成功。1982年我國醫(yī)藥行業(yè)GMP公布，1983年中國電子學(xué)會(huì)潔凈技術(shù)分會(huì)成立，1985年GB73-1984《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布，我國的潔凈技術(shù)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。
（4）從20世紀(jì)80年代末至今，在大規(guī)模集成電路領(lǐng)域全面引進(jìn)境外資金、技術(shù)與設(shè)備，形成一批知名的國際品牌企業(yè)，潔凈室的規(guī)模越來越大，風(fēng)機(jī)過濾器機(jī)組（FFU,Fan Filter Unit）和微環(huán)境技術(shù)得到應(yīng)用和推廣。在醫(yī)療和制藥領(lǐng)域潔凈技術(shù)趨向成熟與規(guī)范，生物安全技術(shù)發(fā)展迅速。包括微環(huán)境、密褶型無隔板高效過濾器（HEPA）、微計(jì)算機(jī)控制過濾器性能測(cè)試臺(tái)等潔凈技術(shù)相關(guān)的技術(shù)設(shè)備基本可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，同時(shí)還開始了0.1pm光刻機(jī)及相關(guān)環(huán)境的研制。1999年ISO14644-1潔凈室國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，我國等同采用此國際標(biāo)準(zhǔn)的GB50073—2001《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布，此后一系列有關(guān)醫(yī)藥、醫(yī)療和生物安全實(shí)驗(yàn)室的國家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)頒布或正在修訂和制定中。
我國的空氣潔凈技術(shù)經(jīng)歷了50多年的發(fā)展，已經(jīng)形成相當(dāng)完整的技術(shù)體系和廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，但還必須看到，由于種種原因，在潔凈技術(shù)的高端領(lǐng)域和市場(chǎng)，我國還存在差距、缺少話語權(quán)，還需要科技和工程技術(shù)人員的不斷努力。
二、潔凈空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
潔凈空調(diào)技術(shù)在世界上已經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，隨著科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍愈加廣泛，而且技術(shù)要求也更為復(fù)雜。目前它的代表性應(yīng)用主要是在微電子工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及食品工業(yè)等。
1.微電子工業(yè)
微電子工業(yè)對(duì)潔凈室要求最高。大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI,UISI）以及液晶顯示器（LCD）的生產(chǎn)與發(fā)展對(duì)潔凈度的要求越來越高。集成電路制造工藝中，集成度越大，則圖形尺寸（以線寬為代表）越細(xì)，允許顆粒物濃度也越低。此外，現(xiàn)代工業(yè)中的液晶、光纖等的生產(chǎn)，同樣均有很高的潔凈度要求。
2.醫(yī)藥工業(yè)和醫(yī)療事業(yè)
（1）藥品生產(chǎn)。制藥廠的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)藥品的生產(chǎn)質(zhì)量、人體健康有重大關(guān)系。我國《藥品生產(chǎn)管理規(guī)范》（即GMP）早已在全國范圍內(nèi)實(shí)施，根據(jù)不同的工藝過程對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出了不同的潔凈度級(jí)別要求。對(duì)于原料藥、粉劑、針劑、片劑、大輸液的生產(chǎn)、灌裝等工藝，均已制定了潔凈區(qū)和控制區(qū)的潔凈標(biāo)準(zhǔn)。作為生物潔凈室，除對(duì)生物粒子（細(xì)菌數(shù)）有明確的限制條件之外，還限定空氣中塵埃粒子的含量。
（2）醫(yī)院。白血病的治療室、燒傷病房、急性傳染病的預(yù)防病房、外科手術(shù)室，也必須根據(jù)具體條件采用潔凈技術(shù)，以防止空氣中細(xì)菌感染，對(duì)治療起到環(huán)境的保障作用。
（3）醫(yī)學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)、遺傳工程等實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)科學(xué)過程，也需配備潔凈環(huán)境，才能取得有效的成果。為此，以潔凈技術(shù)為重要手段的生物安全技術(shù)也得到迅速的發(fā)展。
3.食品工業(yè)
食品的無菌包裝（如軟包裝鮮果汁、牛乳等），在保持食品色、香、味、營養(yǎng)等方面大大優(yōu)于用高溫殺菌的罐裝食品。所謂無菌包裝，就是在潔凈環(huán)境中完成包裝工藝。我國已開始在某些食品行業(yè)內(nèi)引人并推進(jìn)“危害分析和臨界控制點(diǎn)（ HACCP）”，其內(nèi)容也與生產(chǎn)過程中潔凈控制有關(guān)。
4.其他行業(yè)
航空航天、精密機(jī)械、儀器儀表、精細(xì)化學(xué)及日用化工等行業(yè)均廣泛地應(yīng)用到潔凈技術(shù)。
