Чисте приміщення (clea nr oom) - це приміщення, в якому контролюється концентрація зважених у повітрі частинок, побудоване і використовуване так, щоб звести до мінімуму надходження, виділення та утримання частинок всередині приміщення, і що дозволяє, при необхідності, контролювати інші параметри, наприклад, температуру, вологість та тиск.
У таких приміщеннях утримання забруднюючих речовин у повітрі, на поверхнях стін та стелі має підтримуватись на мінімальному рівні.
Вказаними частинкамиможуть бути такі матеріали, як пил, відпрацьовані гази анестезії, а також мікроорганізми.
Надзвичайно чистого повітря в приміщенні можна досягти тільки при видаленні внутрішнього повітря і подачею відфільтрованого витісняючого кондиціонованого повітря.
Крім того, як і в класичній системі, повинні контролюватись параметри комфортних умов, такі як температура, відносна вологість, рівень шуму, тиск і швидкість руху повітря, а також мінімальна витрата зовнішнього повітря.
Технологія чистих приміщеньслужить виконанню наступних завдань:
- захист продуктів від забруднення;
- захист довкіллявід забруднення;
- створення захисного середовища для людей, які перебувають у приміщенні;
- захист людей, що у приміщенні, від мікробів, переносимих людьми;
- захист довкілля від небезпечних продуктів;
- захист навколишнього середовища від мікробів, які переносяться людьми.
Чисте приміщення передбачає наявність чистої атмосфери , чистого газу, чистих поверхонь, чистого обладнання, чистої продукції та чистої технології.
Жодні проекти та інвестиції не повинні виконуватися до визначення гігієнічних вимог до чистого приміщення.
Необхідно забезпечити гарантовану гігієнічну якість та підтримання необхідного ступеня чистоти повітря у приміщенні (не обов'язково максимально можливої).
Висока гігієнічна якість може бути забезпечена за допомогою реалізації дорогого проекту захисту.
Основний підхід повинен передбачати задоволення гігієнічних вимог, де це необхідно, найбільш недорогими способамиі з максимальною ефективністю, але тільки в тій мірі, якою це необхідно для конкретного приміщення.
Параметри, що впливають на реалізацію необхідних умов, можуть бути розділені на дві групи: параметри забезпечення комфорту та гігієни.
Критеріями комфортних параметрів повітря є:
- прийнятний температурний діапазон;
- прийнятний вміст вологи;
- необхідна витрата повітря, що подається (л/с);
- допустимий рівеньшуму.
Ці параметри важливі для асиміляції тепловиділень від зовнішніх і внутрішніх джерел, а також компенсації тепловтрат і забезпечення комфортних умов у приміщенні.
Критерії гігієнічних параметрів повітря:
- забезпечення концентрації мікроорганізмів у заданих межах;
- видалення з приміщення забруднюючих речовин, таких як газів, що виділяються;
- контролювання руху повітря у приміщенні.
Параметрами підтримки гігієнічних умов є концентрація мікробів та забруднюючих газів, а також рух повітря між приміщеннями.
У зв'язку з цим концентрація забруднюючих речовин має перебувати на мінімально необхідному рівні, рух повітря між приміщеннями має контролюватись.
Проте під час проектування має проводитися розгляд цих параметрів у їх сукупності. Для асиміляції теплонадлишків, що забезпечує необхідна якістьповітря, слід перевіряти кількість кондиціонованого повітря, як і кількість витісняючого повітря, необхідне підтримки концентрації мікроорганізмів у приміщенні нижче певного рівня.
Області застосування чистих приміщень
Чисті приміщення застосовуються в таких галузях, як медицина, мікроелектроніка, мікромеханіка та харчова промисловість.
У медицині операційні приміщення для приготування лікарських препаратів, біохімічні та генетичні лабораторії очищаються від твердих частинок і мікроорганізмів.
Чисті приміщення застосовуються в мікроелектроніці, космічній технології, тонкоплівковій технології, індустрії виробництва друкованих схем та у суміжних напрямках цих областей, де необхідне видалення забруднюючих частинок.
У харчовій промисловості з виробничих приміщеньвидаляються як частинки забруднюючих речовин, і мікроорганізми.
Чисте приміщення з турбулентним потоком повітря
Терміни, що використовуються в літературі з чистих приміщень
Живі мікроорганізми.У цю категорію підпадають бактерії, грибки та віруси. Мікроорганізми можуть розвиватися у формі колоній у повітрі, воді і особливо в тріщинах та на шорстких поверхнях. Найбільш поширеним джерелом мікроорганізмів є людський організм, який поширює близько 1000 типів бактерій та грибків.
Забруднюючі речовини, відмінні від мікроорганізмів.Зважені в атмосфері речовини та субстанції, відмінні від мікроорганізмів, присутні в атмосфері внаслідок дії вітру, землетрусів та вулканічної діяльності. Зазначені зазвичай називають пилом або аерозоллю. До цієї групи входять частинки диму, що є результатом промислових процесів, систем опалення будівель та викидів вихлопних газів автомобілів. У ту ж групу входять також зважені частинки, джерелами яких є частини машин, що рухаються, в чистих приміщеннях. Крім того, внаслідок дій людей у чистому приміщенні у повітря цього приміщення потрапляє близько 100 000 частинок розміром менше 3 мкм.
стерильність. Так можна охарактеризувати ситуацію в приміщенні, коли в продуктах і пристроях відсутні мікроорганізми.
Стерилізація. Техніка руйнування чи знищення мікроорганізмів у продуктах чи пристроях.
HEPA-фільтри (high efficiency particulate air filter – високоефективний аерозольний фільтр). Такі фільтри є різновидом високоефективних повітряних фільтрів. Вони використовуються безпосередньо в установках обробки повітря, а також в кінцевих точках подачі повітря в приміщення як кінцевий ступінь очищення. Ефективність цих фільтрів для часток розміром 0,3 мкм варіюється від 97,8 до 99,995%. Такі фільтри призначені для приміщень, що мають чистий клас 100-100 000.
ULPA-фільтри (також відомі під назвою ULTRA-HEPA). Це дуже ефективні спеціальні повітряні фільтри. Ефективність цих фільтрів для частинок розміром 0,3 мкм лежить у межах від 99,999 до 99,99995 %. Такі фільтри призначені для приміщень, що мають чистий клас 1-100.
DOP-тест. Перевірка ефективності HEPA-фільтрів у реальних умовах після встановлення.
Чисті приміщення із турбулентним потоком повітря. У таких чистих приміщеннях кондиціоноване повітря подається через фільтри HEPA, розташовані безпосередньо в підвісній стелі. Отвори повернення повітря знаходяться на рівні підлоги. Цей метод очищення призначений для приміщень із класом чистоти 10000-100000 (рис. 1).
Чисті приміщення з ламінарним потоком повітря.У цьому методі потік повітря, що протікає з постійною швидкістю, переносить забруднюючі речовини в зворотний повітря, а потім - в установку обробки повітря. Такий метод придатний для приміщень із класом чистоти 1, 10, 100, 1000
Чисті приміщення з ламінарним потоком повітря
Повітряний шлюз. На вході в чисте приміщення повинен бути повітряний шлюз, що забезпечує доступ до приміщення відповідно до чинних правил. Повітряний шлюз є невеликою камерою із двома дверима, в яку через два HEPA-фільтри подається кондиціоноване повітря.
Клас чистоти приміщення.Залежно від типу виробництва, яке має виконуватись у чистому приміщенні, визначається клас чистоти цього приміщення. Для класифікації чистих приміщень використовуються різні стандарти. В даний час у Німеччині використовується стандарт VDI 2083, у Франції - US 209 в AFNOR 44001, в Англії - BS 5295.
У чистому приміщенні все обладнання та всі системи (в тому числі установки обробки повітря, повітропроводи, канальне обладнання) повинні мати можливість чищення, заміни та сервісного обслуговування.
У приміщеннях, в яких необхідний високий рівень стерильності, використовується триступінчаста фільтрація:
- Фільтр першого ступеня. Призначений для утримання в чистоті установки обробки повітря, що знаходиться у вхідній секції цієї установки. (Клас F4-F5).
- Фільтр другого ступеня. Застосовується як кінцевий елемент для утримання в чистоті повітроводу. (Клас F7-F9).
- Фільтр третього ступеня. Ставиться на вході до чистого приміщення для забезпечення гігієнічних умов. (Клас Н13-Н14).
- Гігієнічна установка обробки повітря повинна, з одного боку, запобігати проникненню мікроорганізмів та забруднюючих частинок у приміщення, і, з іншого боку, повинна виключати утворення та накопичення сторонніх речовин у своїй конструкції.
- Системи повинні мати високий рівень герметичності, частка повітря, що проникає в приміщення, минаючи касети фільтрів, повинна бути дуже мала.
- Іншим місцем у системі, пов'язаним з можливістю проникнення мікроорганізмів, є підключення дренажу та зливна лінія, що виходить із системи обробки повітря. У цьому місці має бути встановлена сифонна система з двома вигинами, яка не має підключення до міської каналізації.
- Для усунення необхідності зайвий развідкривати двері в ній має бути встановлене оглядове вічко, крім того, має бути передбачена система освітлення.
- Для запобігання накопиченню мікроорганізмів та забруднюючих частинок установки обробки повітря повинні мати дуже гладкі поверхні без тріщин та хвилястих форм.
- На зчленування панелей повинні використовуватися гігієнічні ущільнювальні елементи, що запобігають накопиченню забруднюючих речовин у цих місцях і полегшують проведення процедур сервісного обслуговування. Крім цього, для можливості візуального контролю ступеня засмічення фільтрів слід використовувати диференціальні манометри.
- Повітропроводи повинні мати гладкі поверхні та бути виготовлені з оцинкованої сталі, нержавіючої сталі та подібних матеріалів.
- Можливість утворення конденсату усувається правильним виборомтовщина теплоізоляції. У системі повітроводів важлива наявність достатньої кількості сервісних отворів із гарним ущільненням.
- Пристрої вимірювання параметрів повітряного потоку повинні мати сервісні отвори із зручним доступом. Ці пристрої повинні надавати дані про витрати повітря та тиск у приміщенні, навіть при засміченні фільтрів.
Компоненти чистого приміщення
Процедури запуску чистих приміщень.Після завершення процедур випробувань та здачі в експлуатацію за позитивних результатів цих процедур у чистому приміщенні може бути розпочато роботу.
Найбільш важливими випробуваннями для чистого приміщення є: випробування повітроводів на щільність, пристроїв обробки повітря – на забезпечення потрібної витрати, дифузорів – на забезпечення заданих значень температури та вологості, випробування під тиском та вимірювання вмісту частинок сторонніх речовин. Прилади, що застосовуються для цих цілей, повинні перед випробуваннями пройти повторне калібрування.
Пристрої забору зовнішнього повітря систем обробки повітря, витяжні заслінки, таблички з параметрами, ярлики фільтрів та всі секції системи обробки повітря повинні мати вільний доступ та можливості візуального контролю та сервісного обслуговування.
Ще однією важливою проблемою є навчання персоналу чистого приміщення.Обов'язкове використання персоналом стерильного одягу.
Як і для багатьох інженерних систем, у чистому приміщенні повинні проводитися регулярні процедури технічне обслуговування, Спрямовані на забезпечення безперервної роботи без аварій та несправностей. Для постійної підтримки гігієнічних параметрів необхідно регулярно перевіряти фільтри на засмічення до виникнення будь-яких неполадок у системі.
Системи підготовки повітря для чистих приміщень .jpg)
Компанія ІНТЕХ проводить весь комплекс робіт, пов'язаних з проектуванням, постачанням обладнання та матеріалів, а також безпосередньо монтажем комплексів інженерного обладнання та систем «чистих приміщень» з опалення, вентиляції та кондиціювання з багатоступінчастою, високоякісною системою фільтрації (очищення) повітря. Використовуючи спеціалізоване кліматичне обладнання для обслуговування чистих приміщень у галузях:
- Фармацевтична промисловість;
- Мікроелектроніка;
- Медицина;
- Біотехнології;
- Лабораторії та наукові дослідження;
- Авіаційна та космічна промисловість;
- медична промисловість;
- Харчова промисловість;
- Оптика.
Класи чистоти
Клас чистоти приміщення- це чітко регламентовані вимоги щодо рівня вмісту в повітрі різноманітних домішок та частинок. Класи чистоти розрізняються за кількістю колонієутворюючих бактерій на одиницю об'єму.
На прикладі чистих приміщень медичних установ - встановлені 3 класи чистоти:
- Приміщення з першим класом чистоти повинні мати найнижчу концентрацію бактерій – не більше 10 бактерій/м3. До приміщень першого класу відносяться операційні для трансплантацій, складної ортопедичної та серцевої хірургії, палати інтенсивної та опікової терапії, терапії лейкемії;
- До другого класу чистоти відносяться приміщення з низьким рівнем мікробної обсімененості - не більше 50-200 бакт/м3. Це операційні щодо термінових операцій, приміщення операційних блоків (включаючи коридори), пологові, передпологові палати, палати для недоношених і травмованих дітей;
- Приміщення третього класу мають концентрацію мікробів 200-500 шт/м3. Це палати інтенсивної терапії для людей із захворюваннями серця, новонароджених, стерилізаційні, дитячі перев'язувальні та процедурні кімнати.
Завдання кліматичної системи для «Чистих приміщень»
Технологічні вимоги до систем вентиляції та кондиціювання повітря для «чистих приміщень»полягають у наступному:
- Зменшення поширення хвороботворних мікроорганізмів, що передбачає відведення забруднювачів повітря, подачу чистого повітря, запобігання надходженню повітря з сусідніх менш «чистих» приміщень;
- Контроль необхідних параметрів повітря: температури, вологості, рухливості, а також концентрації шкідливих домішок, що не перевищують ГДК;
- Виключення виникнення та накопичення статичної електрики для запобігання пов'язаному з цим ризику вибуху.
Розв'язання задач
.jpg)
Завдання забезпечення чистоти у приміщеннінайбільш ефективно вирішується на основі всебічного підходу, що враховує як специфічні риси кожного конкретного приміщення (об'ємно-планувальні характеристики, технологічне призначення, вимоги щодо чистоти та кліматичних параметрів), так і особливості, що характеризують приміщення як елемент сукупності приміщень. Це становище знаходить свій відбиток у створенні комплексів чистих приміщень, основними принципами проектування яких є:
- забезпечення необхідного розрахункового повітрообміну;
- підготовка припливного повітря з необхідними параметрами по вологості, температурі та мікробіологічній чистоті;
- раціональна організація перетікань повітря з чистіших модулів у менш чисті;
- розподіл повітря у модулях з організацією заданого напрямку його руху, що враховує особливості приміщення та технологічного процесу;
- високоефективне очищення внутрішнього повітря.
Конструктивне виконаннякомплексу визначається конкретним призначенням чистих приміщень, їх конфігурацією та розмірами, що діють нормативними вимогамидо повітряному середовищі. В загальному виглядіпропоновані ІНТЕХ комплекси виконуються за модульним принципом і включають наступні функціональні системита елементи:
- систему підготовки, знезараження та розподілу повітря;
- систему керування мікрокліматом приміщень.
Отримайте комерційну пропозицію на email.
Raymond K. Schneider, старший консультант з чистих кімнат та керівник компанії «Practical Technology», США, член Американського товариства інженерів з опалення, охолодження та кондиціювання повітря (ASHRAE)
Проектування систем вентиляції та кондиціонування повітря для чистих приміщень має низку особливостей. Нижче наведено статтю відомого американського фахівця в галузі чистих приміщень пана Raymond K. Schneider, де аналізуються вимоги до систем вентиляції для приміщень різних класів чистоти: від 1 до 9. Пропоновані автором рішення, засновані на його великому практичному досвіді, заслуговують на ретельне вивчення і використання, де це можливо.
Системи кондиціонування повітря для чистих кімнат повинні подавати очищене повітря у певній кількості, щоб підтримати заданий рівень чистоти приміщення. Повітря подається в чисті кімнати таким способом, щоб запобігти утворенню застійних зон, де можуть осідати і накопичуватися частки пилу. Повітря також має бути кондиціоноване за температурою та вологістю відповідно до вимог до параметрів мікроклімату приміщення. Крім того, додаткова кількість кондиціонованого повітря подається до приміщення для створення надлишкового тиску.
У цій статті розглядаються питання про проектування систем кондиціонування повітря чистих кімнат. Для того, щоб спростити викладення матеріалу, рівень підтримки чистоти в приміщеннях підрозділений на три категорії: жорсткий, середній та помірний (див. табл.).
Повітрообмін
Розрахункова величина подачі очищеного повітря максимальна для приміщень з жорстким режимом чистоти і знижується зі зниженням вимог до очищення. Повітрообмін у приміщеннях, як правило, виражається через рухливість повітря в приміщенні, або через кратність (обм/ч).
Середня рухливість повітря в приміщенні зазвичай використовується в тому випадку, коли повітря подається через стелю, що фільтрує. Протягом багатьох років для найвищого рівня чистоти приймалася рухливість повітря 0,46 м/с±20%. Це ґрунтувалося на перших проектах чистих кімнат, виконаних у рамках космічних програм 1960–1970 років.
Останнім часом були проведені експерименти з нижчими швидкостями, які показали, що рухливість повітря в інтервалі 0,35–0,51 м/с±20 % є цілком допустимою залежно від виду діяльності та встановленого обладнання. Верхня межа рухливості повітря відповідає високій активності персоналу та наявності обладнання з виділенням пилу. Нижчі значення приймаються в тому випадку, якщо нечисленним персоналом виконується сидяча робота та/або відсутнє пиловиділювальне обладнання.
Часто обізнані замовники, які мають досвід роботи з чистими кімнатами, визначають значення рухливості повітря на нижньому рівні. А замовники та проектувальники-новачки, які не знають про допустимість нижчих швидкостей, задають рухливість повітря на верхньому кінці шкали. Немає однозначно визначеного середнього рівня рухливості повітря або кратності повітрообміну, прийнятого в промисловості для чистих кімнат згідно з цією класифікацією. Єдиним винятком є значення рухливості повітря 0,46±0,1 м/с, визначене FDA (Food and Drug Administration – Управління продуктів харчування та лікарських засобів, США) для стерильних зон у фармацевтичній промисловості.
Найчастіше зустрічаються нормативні значення повітрообміну для чистих кімнат із середнім та помірним рівнем чистоти повітря. Для приміщень із середнім рівнем чистоти рекомендований повітрообмін – між 30 та 60 обм/год, тоді як для помірного рівня повітрообмін може бути знижений до 20 обм/год. Проектувальник вибирає значення повітрообміну, керуючись своїм досвідом та уявленням про виділення пилу у виробничому процесі. Останнім часом намітилася тенденція набувати нижчих значень повітрообміну; передові проектно-будівельні фірми та розважливі замовники мають вдалий досвід роботи за таких параметрів.
В практичні рекомендаціїІнституту мікроклімату (IEST-CC-RP.012.1) є таблиця рекомендованих значень повітрообміну для кожного класу чистоти; аналогічні значення були опубліковані пізніше в ISO 14644-1, розділ 4. Вказані дані наведені в таблиці. Обидва документи узгоджуються між собою та подають спільні рекомендації проектувальників, будівельників та користувачів, перевірені роками успішної роботи. У всіх цих документах відповідальність за вибір параметрів покладається на «продавців» та «покупців» чистих кімнат, таким чином, при користуванні вищезазначеними рекомендаціями доцільно дотримуватися певної обережності.
Малюнок 1.
Рисунок 2.
Фільтри
Багато років технологія чистих кімнат розвивалася обслуговування мікроелектронної промисловості. Потреба високої ефективності повітряних фільтрів продиктована потребами цієї галузі та пов'язаних із нею виробництв. Фільтр ULPA (ультрависокого очищення), що володіє ефективністю 99,9995% по частках розміром 0,12 мікрон, успішно використовувався в чистих кімнатах з жорстким режимом. Існують фільтри більш високої ефективності, але вони дорогі і не набули широкого поширення. Фільтри з ефективністю 99,99 та 99,999 % випускаються декількома виробниками; досвід показує, що вони можуть застосовуватися для жорсткого режиму.
Фільтри HEPA (високоефективного очищення) з ефективністю 99,97% частинок розміром 0,3 мікрон були «робочою конячкою» в індустрії чистих кімнат протягом багатьох років. Вони досі широко застосовуються у фармацевтичній промисловості, де вимоги до чистоти повітря є ще більш суворими.
Коли були проведені лабораторні випробування фільтрів з точним підрахунком кількості пропущених частинок, виявилося, що фільтри HEPA/ULPA переважно пропускають фракцію 0,1-0,2 мікрона. При цьому була підтверджена паспортна ефективність фільтрів за фракціями 0,12 і 0,3 мікрона і виявлена ще більш висока ефективність за частинками, які більші і дрібніші за зазначені розміри. Для жорсткого режиму нормування чистоти прийнято, задаючи ефективність фільтра, вказувати величини 0,12 і 0,3 мікрона, а розмір частинок тієї фракції, яка фільтрується гірше інших (MPPS). Значення MPPS трохи змінюються у різних виробників фільтрів. Завдання ефективності за розміром частинок, що фільтруються найгірше, деякі проектувальники та виробники вважають найбільш зручним.
Більшість чистих кімнат із жорстким та середнім режимом обладнані фільтрами у стелі. Фільтри можуть бути згруповані та приєднані до загального модуля припливної системи, що полегшує установку в стелі, або можуть встановлюватись окремо, з індивідуальними припливними повітропроводами. Таке розміщення, що нагадує перевернуту букву «Т», утворює комірчасту структуру під стелею. При цьому фільтри ретельно ущільнюються в корпусі для запобігання пропуску неочищеного повітря. Крім того, до цих пір застосовуються фільтри, вбудовані в припливні камери. Однак модульні схеми, що їх витісняють, дозволяють краще забезпечити регулювання параметрів і рухливості повітря.
Широкого поширення набули блоки «фільтр-вентилятор». У деяких конструкціях фільтр буває змінним, в інших випадках після закінчення терміну служби замінюється весь блок. До постачання пропонуються різні типорозміри для вбудовування в пористу структуру. Вентилятори комплектуються електродвигунами, розрахованими на різну напругу, що дозволяє використовувати різні схемиелектропостачання. Деякі складні системирегулювання передбачають можливість індивідуального регулювання кожного блоку, реєстрації енергоспоживання, подачі сигналів про несправність електродвигунів, регулювання груп фільтр-вентиляторів та зміни швидкості обертання вентиляторів за часом доби. Блоки фільтр-вентилятор застосовуються для всіх класів чистих кімнат.
Фронтальна швидкість повітря для стельових фільтрів може бути від 0,66 до 0,25 м/с залежно від проекту. Оскільки система з осередковим розміщенням фільтрів типу «Т» займає 20% площі стелі, фронтальна швидкість фільтрів 0,51 м/с відповідає середній швидкості в робочій зоні приміщення 0,41 м/с.
Установка фільтрів HEPA/ULPA безпосередньо в стелі чистих кімнат продиктована наміром звести до мінімуму або взагалі виключити можливість накопичення пилу на будь-яких поверхнях (наприклад, на стінках повітроводів) по ходу повітря від фільтра до чистої кімнати. Віддалене розміщення фільтрів HEPA характерне для чистих кімнат помірного режиму, так як кількість частинок, що попутно здуваються зі стінок повітроводів після фільтрів, знаходиться в допустимих межах. Винятком є ситуації, коли стандартна система кондиціонування повітря, не сертифікована для чистих кімнат, переобладнана для цієї мети відповідно до стандарту ISO 14644. У цьому випадку всі повітропроводи після фільтрів повинні бути ретельно очищені.
Для чистих кімнат помірного режиму часто використовують вентиляторні блоки або змішувально-розподільні камери з фільтрами HEPA на стороні нагнітання. При цьому фронтальна швидкість повітря у фільтрах HEPA досягає 2,54 м/с, що відповідає більшому перепаду тисків, ніж при установці стель. Аеродинамічний опір чистого фільтра HEPA розміром 600х600 мм становить 375 Па при фронтальній швидкості 2,54 м/с. При стелі установки фронтальна швидкість дорівнює 0,51 м/с, аеродинамічний опір - 125 Па.
Циркуляція повітря у чистих кімнатах
Повітря, що надходить у чисте приміщення після очищення у фільтрах HEPA та ULPA, практично не містить завислих частинок. Подача повітря в приміщення проводиться з двоякою метою. По-перше, «розчинення» (зменшення концентрації) пилових забруднень, що виникають внаслідок перебування людей та виконання виробничих процесів. По-друге, захоплення та винесення зазначених забруднень із приміщення.
Відомо три типи циркуляції повітря у приміщеннях:
1. Односпрямований упорядкований перебіг (раніше званий «ламінарним»), коли лінії струму всіх повітряних струменів паралельні.
2. Невпорядкований перебіг (раніше званий «турбулентним»), коли лінії струму не паралельні.
3. Змішана течія, коли в одній частині приміщення повітряні струмені можуть бути паралельними, а в іншій частині – ні.
У чистих кімнатах з жорстким режимом, як правило, використовується односпрямована течія. Це досягається шляхом встановлення фільтрів HEPA/ULPA по всій площі стелі та пристрою фальшпідлоги з перфорацією. Повітря рухається вертикально від стелі до підлоги, видаляється через перфорацію у витяжну камеру під підлогою. Потім рециркуляційне повітря по периферійним рециркуляційним повітроводам знову подається в приміщення.
Якщо чисте приміщення вузьке (4,2-4,6 м), замість фальшпідлоги використовуються настінні витяжні ґрати, встановлені внизу. Повітря подається зверху і рухається вертикально до рівня 0,6-0,9 м, потім потік розтікається до ґрат. Така циркуляція вважається прийнятною для приміщень з жорстким режимом, особливо у випадках, коли мало місце переобладнання приміщення під чисту кімнату за наявності запиленості у верхній зоні.
У приміщеннях з упорядкованою циркуляцією розміщення меблів та обладнання впливає на структуру повітряного потоку. Для зменшення впливу цих предметів на чистоту приміщення необхідно розміщувати їх таким чином, щоб не утворювалися застійні зони із накопиченням пилу.
Невпорядкований рух повітря часто буває у чистих кімнатах середнього режиму. HEPA фільтри розміщені рівномірно на поверхні стелі. Потік повітря загалом спрямований зверху донизу. Однак спрямованість окремих струменів різна і не вкладається у певну схему. У той час, як припливне повітря практично не містить зважених частинок, їхня поява та накопичення в робочій зоні чистих кімнат залежить від кількості частинок, що генеруються в самому приміщенні; від зниження концентрації пилу за рахунок повітрообміну; інтенсивності винесення частинок із робочої зони. В цілому можна сказати, що чим більше повітрообмін, тим чистіше повітря в приміщеннях середнього режиму, проте структура повітряних потоків у приміщенні також відіграє певну роль.
Схема видалення повітря для приміщень із невпорядкованою циркуляцією дуже важлива. У таких приміщеннях поширені настінні витяжні решітки. Вони мають бути рівномірно розподілені по периметру приміщення. Ця вимога може суперечити прийнятій схемою розміщення обладнання вздовж стін. По можливості обладнання слід відсувати від стін, щоб повітря могло проходити за ним. Доцільно також піднімати обладнання над підлогою, ставлячи його на поміст, щоб повітря проходило знизу. Найчастіше проектувальники чистих кімнат прагнуть направити потік повітря від робочої поверхні столу до підлоги і потім – до низьких витяжних ґрат. При такій схемі частинки видаляються з приміщення і прямують до фільтрів, де й уловлюються. Винятком можуть бути такі випадки, коли частинки забруднень генеруються обладнанням вище за робочу зону. Тоді слід використовувати будь-які пристрої для уловлювання видалення та частинок зверху. У загальному випадку рекомендується використовувати схему повітророзподілу «зверху-вниз».
У приміщеннях із середнім рівнем чистоти існує розумна практика обмежувати горизонтальні ділянки повітряних потоків. Рекомендовані значення горизонтальних ділянок не більше 4,2-4,8 м. Таким чином, у кімнаті шириною не більше 8,4-9,6 м можна встановити витяжні решітки по периметру стін. Таке обмеження продиктоване побоюванням вторинного забруднення при осадженні або іншому перенесенні частинок робочу зонуіз протяжних горизонтальних потоків.
У більш широких приміщеннях прийнято встановлювати витяжні грати та повітропроводи в коробах, що монтуються вздовж колон. Якщо у приміщенні немає колон, створюються вертикальні шахти з відповідного матеріалу.
У приміщеннях помірного режиму чистоти з віддаленим встановленням фільтрів HEPA можуть бути використані стандартні стельові розподільники повітря систем кондиціонування. Схема циркуляції повітря також аналогічна прийнятої в приміщеннях, що кондиціонуються.
Згідно з існуючою в практиці для чистих кімнат схемою циркуляції «згори вниз», тут також рекомендується нижня установка настінних витяжних ґрат. При розміщенні витяжних ґрат нагорі в робочій чистій зоні можуть утворюватися області з високою концентрацією завислих частинок, особливо в період інтенсивної роботи. У відомих випадках установки стельових витяжних грат у чистих кімнатах помірного режиму успіх був обумовлений, швидше за все, низьким рівнем генерації частинок у приміщенні, а не ефективністю системи розподілу повітря.
Циркуляція змішаного типу використовується в тому випадку, коли в тому самому приміщенні виконуються роботи з критичними і некритичними вимогами до чистоти повітря. Якщо неможливо забезпечити виконання робіт із критичними вимогами в окремому приміщенні, то може бути використана загальна чиста кімната із зонуванням по чистоті. Зони створюються шляхом відповідного угруповання стельових фільтрів. У зоні з критичними умовами за чистотою кількість фільтрів більша, у зоні з некритичними умовами – менша. Крім того, подача припливного повітря може здійснюватися таким чином, щоб він спочатку повітропроводам подавався в критичну зону, а потім надходив в решту приміщення. Залежно від висоти чистої кімнати може бути встановлене укриття з плексигласу заввишки 0,6 м або пластикова фіранка, що не доходить до підлоги на 304-457 мм.
Напрямок потоків повітря, що видаляється, регулюється відповідним розміщенням витяжних решіток таким чином, щоб запобігти перенесенню забруднень по приміщенню. Фальшпідлога з встановленим під ним збірним колектором повітря, що видаляється даному випадкудуже ефективним. Проте застосуванню такого рішення може перешкодити обмежений бюджет замовника, який обирає проект зонованої чистої кімнати зі змішаною циркуляцією саме через його дешевизну.
Недоліком невпорядкованої циркуляції повітря у чистих кімнатах є поява областей із високою запиленістю. Такі області можуть бути обмежений час, потім зникати. Це відбувається при взаємодії повітряних потоків, що виникають у результаті виробничої діяльності, та невпорядкованих припливних струменів. Робилися спроби відтворити односпрямовану циркуляцію шляхом влаштування підшивної стелі-повітрярозподільника та створення зони підвищеного тиску між основною та підшивною стелею. Для цього були використані перфорований пластик або алюмінієві панеліта екран, виконаний з тканих та нетканих матеріалів.
В результаті в приміщенні сформувався впорядкований односпрямований потік із швидкостями значно нижчими, ніж у чистих кімнатах із жорстким режимом. Ефект витіснення, створюваний потоком припливного повітря, перешкоджає утворенню областей з підвищеною запиленістю і в цілому дозволяє досягти більш високого рівнячистоти. Зазначений результат, як було зазначено вище, досягається при нижчій рухливості повітря, ніж зазначено в нормативах для жорсткого та середнього режиму чистоти (рис. 1).
Теплове навантаження
Частка явного тепла у тепловому навантаженні чистих кімнат зазвичай перевищує 95%. Як правило, потрібне цілорічне охолодження, так як у приміщення надходить тепло, що виділяється технологічним обладнанням та електродвигунами циркуляційних вентиляторів. Невелика частка прихованих тепловиділень створюється з допомогою присутності персоналу. Для кожної чистої кімнати розробляється унікальний проект, тому всі фактори, що впливають теплове навантаження, повинні бути ретельно проаналізовані.
У приміщеннях із жорсткими та середніми рівнями чистоти значна частина припливного повітря не обробляється кондиціонерами – це рециркуляційне повітря. Необхідне відведення явного тепла здійснюється в змішувально-розподільних камерах, де частина загального потоку охолоджується в поверхневих теплообмінниках і потім повертається в загальний потік до рециркуляційних вентиляторів (мал. 2). Температура повітря на вході в чисті кімнати з жорстким режимом може бути лише на кілька градусів нижче, ніж температура повітря, що видаляється, з огляду на великий обсяг припливу. Такий перепад температур дозволяє використовувати стельову установкуфільтрів HEPA/ULPA з подачею повітря зверху донизу без порушення вимог комфорту для працівників.
У приміщеннях з помірним режимом чистоти вимоги до повітророзподілу в приміщенні в деяких випадках такі ж, як у звичайних приміщеннях, що охолоджуються. Так, перепад температур припливного та повітря, що видаляється, може становити 8–11 °C. У цих випадках використовуються стандартні стельові розподільники повітря або інші засоби, що оберігають від неприємного дуття і забезпечують комфортні умови в приміщенні.
Подання зовнішнього повітря
Приплив зовнішнього повітря необхідний для компенсації витяжки та ексфільтрації, яка завжди має місце у чистих приміщеннях із надлишковим тиском. Зовнішнє припливне повітря коштує дорого, тому що перед подачею в чисті кімнати його необхідно не тільки очистити, але і піддати температурно-вологісної обробки. Оскільки повністю відмовитися від подачі зовнішнього повітря неможливо, з міркувань загальної економії та енергозбереження, його кількість повинна бути зведена до мінімуму.
Тиск повітря в чистих кімнатах зазвичай буває підвищеним по відношенню до навколишніх приміщень. Як правило, рекомендується перепад тиску на рівні 12 Па. Вища надлишковий тисквикликає свистячий шум у щілинах і утруднення при відчиненні дверей. У блоках чистих приміщень з різними класамичистоти прийнято підтримувати перепад тисків 5 Па між суміжними приміщеннями, при цьому у приміщенні з вищим класом чистоти підтримується більший тиск.
Кількість зовнішнього повітря визначається шляхом підсумовування обсягу витяжки по всіх виробничих процесах та збільшення отриманої кратності на 2 обм/год. Ця напівемпірична величина – перевірена практикою розрахункова кількість повітря для вибору обладнання системи кондиціювання. Фактична кількість зовнішнього повітря буде змінною, залежно від відчинення дверей, витоків та реального графіка роботи витяжки.
Кондиціонер зовнішнього повітря призначений для приведення його параметрів у відповідність до нормативів для чистих кімнат. Це означає, що має бути можливість очищення повітря, попереднього підігріву, охолодження, повторного підігріву, осушення та зволоження.
У чистих кімнатах з жорстким режимом часто роблять три щаблі очищення зовнішнього повітря: попередня – фільтр ASHRAE з ефективністю 30%, проміжна – фільтр з ефективністю 95%, остаточна – фільтр HEPA. У чистих кімнатах із середнім та помірним режимом зазвичай буває два ступені очищення: попередня (30 %) та остаточна (95 %). З назви відомо, що фільтр остаточної очистки ставиться на виході з кондиціонера.
Попередній підігрів необхідний у разі, коли температура зовнішнього повітря взимку опускається нижче 4 °C. Якщо температура точки роси повітря в чистій кімнаті ≥5,6 °C, у поверхневому теплообміннику здійснюється охолодження та осушення припливного повітря. Оскільки працівники в чистих кімнатах з жорстким режимом завжди носять спецодяг, температура повітря за сухим термометром може підтримуватися не вище 19 °C, при цьому мінімальне значення відносної вологостідля налаштування регуляторів становить 40%. Другий підігрів необхідний для того, щоб підвищити температуру припливного повітря після охолодження та осушення у теплообміннику. При розрахунку кількості тепла на другий підігрів враховуються теплонадходження від рециркуляційних вентиляторів. Це суттєва величина для чистих кімнат із жорстким режимом.
Зниження температури поверхні теплообмінника до такого рівня, який необхідний для підтримки в приміщенні температури точки роси нижче 5,6 °C, може спричинити труднощі. Коли потрібне осушення припливного повітря нижче 40% відносної вологості, зазвичай застосовують різні вологопоглинаючі речовини.
В системі, що описується тут, на кондиціонер зовнішнього повітря покладено навантаження, пов'язане з прихованою теплотою і вологовиділенням в приміщенні. Передбачається, що параметри припливного повітря відповідають вимогам асиміляції прихованих тепловиділень, що вносяться персоналом приміщення, і вологопоступлень через огородження чистої кімнати. Передбачається також, що навантаження по прихованому теплу більш-менш постійне. Ці припущення повинні перевірятись для кожного конкретного проекту. Необхідно враховувати умови у приміщеннях, що оточують чисту кімнату, параметри зовнішнього клімату, можливість вологовиділення від виробничих процесів у приміщенні.
У чистих кімнатах малого об'єму з невеликою потребою у зовнішньому повітрі охолоджувачі рециркуляційного повітря в змішувально-розподільних камерах, розглянуті вище, можуть використовуватись і для обробки зовнішнього повітря. У цьому випадку обробляється суміш зовнішнього та рециркуляційного повітря. Пропорція між цими складовими припливного повітря регулюється клапанами змішування залежно від тиску в чистій кімнаті. Якщо тиск падає, клапан зовнішнього повітря відкривається, а рециркуляційний прикривається. Повітря від змішувально-розподільних камер надходить до циркуляційних вентиляторів.
У чистих кімнатах з помірним режимом загальна кількість припливного повітря може бути близько до витрати кондиціонованого повітря. У цьому випадку додаткові циркуляційні вентилятори не встановлюються, переміщення повітря системою виконується тільки вентиляторами одного або декількох кондиціонерів.
| Таблиця | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Нова класифікація чистих кімнат ISO показана зліва. Також наведено класифікацію за Федеральним стандартом США 209Е в англо-американській та метричній системі одиниць. Колонка «Рекомендації» містить три категорії згідно з класифікацією автора цієї статті. Зазначимо, що «Клас 100» може бути віднесений до жорсткого режиму, коли проектом передбачена впорядкована циркуляція або до середнього режиму, якщо проектується невпорядкована циркуляція для некритичних умов. У двох колонках справа наведено рекомендації щодо рухливості повітря в приміщенні (фут/хв) та повітрообміну (обм/год) для середнього та помірного режимів. |
Висновки
У нормативних документах із проектування чистих кімнат простежується тенденція покласти на проектувальника функції генерального експерта, здатного виконати всі побажання замовника (наскільки вони йому відомі). У посібниках зазвичай використовується вираз «питання угоди між покупцем і продавцем», щоб залучити замовника у процес прийняття рішення, оскільки кожен розробник може запропонувати свій варіант проекту. Ефективність принципу проектування, розглянутого у цій статті, доведено практично; такий підхід, на думку автора, дозволяє узгодити технічні вимогита можливість їх реалізації. Ці рекомендації, як і будь-які інші, повинні бути адаптовані в кожному випадку до конкретних умов застосування.
Передруковано зі скороченнями з журналу ASHRAE.
Переклад з англійської О. П. Буличова.
Наукове редагування виконано канд. техн. наук А. П. Іньковим
Правильна вентиляція чистих приміщень досягається при дотриманні певних умов обробки та продуманого вибору обладнання. Чистою називається кімната, де здійснюється контроль за концентрацією завислих у повітрі речовин.
Приміщення спроектоване та побудоване з урахуванням мінімальних надходжень та виділень частинок, що дозволяє контролювати температурні зміни, вологість та, в особливих випадках, тиск.
Загальні вимоги вентиляції
Системи вентиляції забезпечують подачу необхідної кількостіповітря за санітарними нормами, видаляють шкідливі речовини Фільтрують потік на вході для досягнення потрібного класу чистотипідтримуючи задані параметри мікроклімату.
По кожному фактору оцінюються обсяги повітрообміну ще на етапі проектування.При витребуванні більшої кратності цього параметра на шкоду очищенню, проводиться перерахунок його зниження.
Навіщо враховується:
- Час відновлення після внесення забруднень
- Швидкість руху повітря
- Температура та вологість
- Видалення шкідливих домішок
Основні типи вентиляційних систем
З вимог до класу чистоти, вибирається система вентиляції чистих приміщень з наступних типів:
- Прямоточна
- З рециркуляцією
- Прямоточна з рекуперацією тепла
- З локальними зонами
- Двохрівнева
Вибір обґрунтовується конкретними факторами, з урахуванням капітальних витрат та умов економії енергії. Локальні установки, як правило, мають вентилятор і можуть розташовуватися в самому приміщенні або поза ним. Доповнюються НЕРА фільтрами, при необхідності хімічними, нейтралізуючими запахами та іншими.
Прямоточна система
Схема проста, подається повітря з вулиці, потім проходить всі основні цикли обробки. Економічно не вигідно, через великі енерговитратта великими витратами на фільтраційні витратні матеріали.
З рециркуляцією
Однорівнева система, включає кондиціювання для чистих приміщень з поверненням повітря з очищеної зони на обробку. Енерговитратність середня.
Прямоточна з рекуперацією тепла
Пропускається в даному варіантічерез фільтри повітряний потік за замкненою схемою повертає тепло до приміщень.
Двохрівнева
Пропоновані вимоги вентиляція чистого приміщення в цій системі виправдовує найкраще.Якщо кондиціонерів кілька, як і обслуговуючих кімнат, йде розбивка на центральне (тільки до нього надходить вуличне повітря) та рециркуляційні кондиціонери.
Місцева з локальними зонами
Використовується для локалізації зон з підвищеними вимогами щодо санітарної обробки.Найчастіше монтуються модулі вентиляторів із фільтрами, іноді спеціальні установки рециркуляції.
Баланс повітрообміну
За нормами в технологічно чистих приміщеннях повинна застосовуватися вентиляція повітря, для збалансованого обміну потрібні витяжки, місцева та загальнообмінна фільтри. Регулювання ресурсів відбувається за допомогою клапанів, що коректують повітряні потоки.
Системи очищення у приміщеннях, що вимагають підвищеного ступеня знезараження атмосфери, ставляться багатоступінчасті. У спеціальній таблиці вказується взаємозв'язок класів чистоти зі ступенем фільтрації. Тонкіші моделі захищаються на вході великими, які не пропустять комах.
Фінішна перешкода монтується на стіні, стелі чистої зони, цього потребує технологія. Як і те, що повітропроводи не повинні виділяти дрібних частинок, краще вибирати з нержавіючої сталі.
Підіб'ємо підсумок, у справі з вентилювання приміщень є типові рішення та індивідуальні. Повністю розрахувати, який варіант варто вибрати, можуть лише спеціалісти. Установка під керівництвом професіоналів вбереже час, нерви та можливе чиєсь здоров'я.
Відео про будівництво
Вентиляція чистих приміщень є одним із найважливіших завдань підтримки робочого середовища. Чому ж вентиляція відіграє таку велику роль? Саме очищення повітря дозволяє регулювати стан приміщення, норми якого прописані у ГОСТі. Існує кілька критеріїв, за якими приміщення відносять до одного з дев'яти класів чистоти, кожен із яких характеризується ступенем очищення повітря від домішок. Тому в технологічно чистих приміщеннях має застосовуватися вентиляція на кількох рівнях.
Яким має бути повітря у чистому приміщенні?
Пил та бактерії містяться у будь-якому повітрі у вигляді аерозольних частинок. Вентиляція чистих приміщень дозволяє підтримувати максимально дозволену кількість пилу та бактерій для даного класу приміщень.
Протяг, сухість повітря або його підвищена вологість- Вороги чистого приміщення. Тому система вентиляції регулює стан повітря, створюючи оптимальні умовидля роботи у цьому середовищі.
Подача повітря регулюється автоматикою, а значить перепадів тиску, спричинених переходом повітря з одного приміщення до іншого, не повинно бути. Таким чином, стерильність та герметичність приміщень підтримується автоматично.
Система очищення повітря у чистих приміщеннях – це складна автоматизована група фільтрів. Фільтри повітря чистих приміщень поділяються на фільтри грубого очищення, тонкого очищення та мікрофільтри.
Повітря проходить фільтрацію від грубих частинок, тонке очищення, а потім надтонке очищення в мікрофільтрах. Таким чином, у кімнату потрапляє тільки повітря, що відповідає нормативам ГОСТу, а значить позбавлене пилу та мікроорганізмів на 99,9%.
Який механізм вентиляції та повітрообміну?
У будь-якій кімнаті рано чи пізно накопичуються сторонні домішки у вигляді аерозольних частинок. Свіжа порція очищеного повітря надходить у приміщення в такий спосіб, що потік свіжого повітря витісняє домішки. Це називається ламінарним потоком, тому що він спрямований в один бік. Декілька таких потоків створюють повітрообмін у кімнаті. Вони спрямовані або паралельно один одному, або, як це часто буває у великих приміщеннях, у різні боки, щоб потоки не перетиналися. В великих кімнатахпотоки регулюють так, щоб повітря надходило безпосередньо в робочу зону. Повітрозабірники знаходяться нижче, «брудне» повітря завдяки створеній вентиляції рухається до них.
Припливно-витяжна вентиляційна системачистих приміщень включає теплообмінні установки і зволожувач повітря. Вони створюють такий мікроклімат, який є комфортним для людини та підтримує оптимальне робоче середовище.
Вентиляція дозволяє зберігати постійні значення температури, вологості, позбавляє від пилу та більшості мікроорганізмів.
Табл. 2. Оптимальна схемапідбору фільтрів, що використовується в Швейцарії, для класів чистих приміщень ISO 14644-1 (ГОСТ Р ISO 14644-1)
До теперішнього часу інженерною практикою вироблено типові рішення, дотримання яких дозволяє уникнути неточностей та обійтися без зайвих капітальних та експлуатаційних витрат. Ці типові рішення відносяться до:
- принципам побудови систем вентиляції та кондиціювання;
- визначення необхідних структур та параметрів кондиціонера;
- вибору числа щаблів фільтрації та типів фільтрів;
- визначення кратності повітрообміну;
- забезпечення необхідного температурно-влажностного режиму у приміщенні;
- створення теплового комфорту для персоналу.
Досвід Лабораторії випробувань чистих приміщень фірми «Інвар» при атестації проектів (стадія DQ) та збудованих чистих приміщень (стадії IQ, OQ та PQ) виявив і характерні помилки.
Вихідні дані при проектуванні системи вентиляції та кондиціювання
Перед початком проектування слід чітко сформулювати її призначення та визначити вихідні дані. Помилки та неточності на даному етапіпризведуть до неправильного виконання всієї роботи. До таких вихідних даних належать:
- вимоги до чистоти повітря, а чистих приміщень — завдання класу чистоти по ГОСТ ИСО 14644-1 чи ГОСТ Р 52249;
- параметри мікроклімату для технологічного процесу (температура та вологість з допустимими межами відхилень);
- кількість працівників у приміщенні;
- виділення тепла та вологи від обладнання та процесів;
- виділення шкідливих речовин;
- площі та висоти приміщень;
- вимоги технології, виходячи з особливостей технологічних процесів і виконуваних матеріалів і продукції, що випускається;
- перепади тиску між приміщеннями та швидкості повітряних потоків (при необхідності).
Структура систем вентиляції та кондиціювання
У системі вентиляції та кондиціонування бере участь кілька типів потоків повітря:
- витяжний - повітря, що виходить із приміщення через систему примусової вентиляції. Частина витяжного повітря (L в) може віддалятися безпосередньо в атмосферу місцевими витяжками, частина надходити рециркуляцію;
- зовнішній - атмосферне повітря, що забирається системою вентиляції та кондиціювання для подачі в приміщення, що обслуговується, L н;
- припливний - повітря, що подається в приміщення системою вентиляції та кондиціювання, L п;
- рециркуляційний - повітря, що підмішується до зовнішнього і знову спрямовується в систему вентиляції, L р;
- що видаляється - повітря, що забирається з приміщення і більше в ньому не використовується, L у.
Слід враховувати також виток повітря з приміщень з підвищеним тиском(ексфільтрація повітря, L е) та інфільтрацію повітря в приміщення зі зниженим тиском, L і. Найпростішою схемоювентиляції та кондиціювання повітря є прямоточна система, коли в приміщення подається 100 % зовнішнього повітря (рис. 1). Ця система неекономічна, оскільки повітря, що надходить у приміщення, проходить повний циклпідготовки - від параметрів зовнішнього повітря до потрібних параметрів повітря чистого приміщення. Для цієї системи характерні високі показники енерговитрат та знижений термін служби фільтрів.
де i - Номер приміщення. Певною мірою покращити показники цієї системи дозволяє рекуперація тепла (рис. 2). За рахунок рекуперації досягається економія енергії на нагрівання до 60%.
L н = L п = ΣL пi = ΣL вi = ΣL вi + L е, L у = ΣL вi ,
де i - Номер приміщення. Прямоточні системи, зважаючи на їх неекономічність, застосовуються тільки там, де вони необхідні і де неприпустима рециркуляція повітря (робота зі шкідливими речовинами, небезпечними патогенними мікроорганізмами), гол. 17 . Там, де це можливо, застосовуються системи з рециркуляцією, що дозволяє знизити енерговитрати в кілька разів, порівняно з прямоточними системами. Приклад однорівневої системи з рециркуляцією показано на рис. 3.
L в = ΣL вi , L у2 = ΣL вмi ,
L п = L н + L р = ?
де L вмi - витрата повітря місцевої втяжної установки з i-го приміщення; L вi - Витрата повітря, що подається в кондиціонер з i-го приміщення. У разі холодної зими чи спекотного літа, і навіть під час обслуговування чистих приміщень декількома кондиціонерами застосовується дворівнева система. У ній зовнішнє повітря готується до певних параметрів в окремому (центральному) кондиціонері, а потім подається до рециркуляційних кондиціонерів (рис. 4).
Широке застосування знаходять місцеві фільтрівентиляційні або рециркуляційні установки (рис. 5) для створення зон з односпрямованим потоком повітря, наприклад, в операційних та інших критичних зонах. Наведені схеми дають загальний підхід до проектування систем вентиляції і кондиціонування, де вони охоплюють всього різноманіття варіантів важливих рішень, які у кожному даному випадку повинні розроблятися з поставленої завдання при найменших капітальних і експлуатаційних затратах.
Вказані вище типи потоків повітря повинні визначатися для кожного приміщення та системи загалом. На цій основі розраховується баланс повітрообміну, результати якого оформляються у вигляді таблиці та наносяться на принципову схему вентиляції та кондиціювання повітря (рис. 6). Для регулювання балансу повітрообміну доцільно встановлювати клапани на притоці та витяжці.
Сенс побудови балансу повітрообміну полягає у перевірці того, що сумарний об'єм повітря, що надходить у приміщення, повинен дорівнювати сумарному об'єму повітря, що видаляється з приміщення. Порушення цієї умови веде до неможливості забезпечення необхідних перепадів тиску, труднощі відчинення та зачинення дверей та ін. Для чистих приміщень це грає особливу рольоскільки необхідно підтримувати різний тиск у різних приміщеннях.
У таблиці балансу повітрообміну сумарна витрата припливного повітря і сумарна витрата повітря, що видаляється, повинні бути рівні для кожного приміщення (по кожному рядку таблиці). Для кожного чистого приміщення виконується розрахунок припливного та витяжного повітря, а також враховуються витоки повітря (ексфільтрація - витік повітря в приміщення з нижчим тиском, інфільтрація повітря - надходження повітря з приміщення з більш високим тиском). Основні вихідні дані для розробки проекту системи вентиляції та повітря чистих приміщень:
- планувальні рішення із зазначенням класів чистоти та перепадів тиску;
- призначення чистих приміщень (чистих зон): захист продукту та процесу, захист персоналу та навколишнього середовища;
- виділення шкідливих речовин;
- виділення тепла та вологи від обладнання;
- чисельність персоналу;
- Характеристика клімату району будівництва.
Витрата зовнішнього повітря розраховується з необхідності:
- виконання санітарно-гігієнічних норм;
- компенсації повітря, що видаляється (як з окремих приміщень за рахунок роботи витяжних установок, так і видаленого через систему кондиціювання);
- компенсації витоків через різницю тиску в чистих приміщеннях та навколишньому середовищі.
Витрата зовнішнього повітря для всієї системи вентиляції дорівнює сумівитрат повітря кожного приміщення. Витрата повітря для окремого приміщення дорівнює сумі обсягів повітря, що видаляється місцевими витяжними установками, і втрат через витік. Ця сума не повинна бути меншою мінімальної витратизовнішнього повітря за нормативними документами.
Розрахунок припливного повітря для кожного приміщення
Припливне повітря виконує такі функції:
- забезпечення необхідного класу чистоти;
- забезпечення вимог щодо мікробіологічної чистоти повітря там, де вони пред'являються;
- подання необхідної кількості зовнішнього повітря;
- видалення надлишків теплоти та вологи та підтримання необхідних параметрів мікроклімату в приміщенні;
- компенсація витоків повітря через перепади тиску.
На необхідну кратність повітрообміну впливають перераховані вище функції припливного повітря. По кожній з них визначається необхідна кратність повітрообміну та найбільше значеннязакладається у проект. Розглянемо кожну з наведених функцій.
Клас чистоти
Забезпечується за рахунок багатоступінчастої фільтрації повітря та вибору фільтрів відповідних класів, завданням швидкості повітряного потоку (для односпрямованого потоку повітря), кратністю повітрообміну.
Кратність повітрообміну
Задає витрати повітря для чистих приміщень класів 6-9 ІСО (зони, С, D). Для зони А витрата повітря визначається швидкістю односпрямованого потоку. Існує кілька підходів до визначення кратності повітрообміну для забезпечення чистоти:
- використання різних рекомендацій, стандартів та правил;
- метод.
Видалення надлишків теплоти та вологи
Технологічне обладнання та персонал виділяють тепло та вологу, які потрібно видаляти за допомогою системи вентиляції та кондиціювання. Забезпечення необхідного мікроклімату з підтримкою температури та вологості. важлива умовазабезпечення нормальної роботи персоналу у чистих приміщеннях. Крім того, окремі технологічні процеси (наприклад, фотолітографія у виробництві мікросхем) висувають жорсткі вимоги до температури та вологості.
Компенсація роботи витяжних установок
Визначається сумарний обсяг витяжного повітря для даного приміщення. Приватне від розподілу його обсяг приміщення дає кратність повітрообміну, необхідну компенсації витяжок.
Компенсація витоків
Перепад тиску між різними приміщеннями викликає ексфільтрацію (витік) повітря з приміщення через щілини в дверях і різного роду нещільності. Величина витоку повинна бути розрахована для кожного приміщення та врахована у балансі повітрообміну. Витік повітря повинен бути компенсований рівною кількістю зовнішнього повітря в потоці, що подається. У балансі повітрообміну має враховуватися інфільтрація повітря, тобто. надходження повітря із сусідніх приміщень.
Кратності повітрообміну в приміщеннях загального призначення
У таких приміщеннях розрахунок кратності повітрообміну виконується відповідно до санітарних норм та за розрахунками надлишків тепла та вологи. У західних країнах використовуються наступні значеннякратності повітрообміну (дані фірми Airflow, Англія) для деяких приміщень (табл. 1).
Вибір типів фільтрів
Зазвичай системи підготовки повітря для чистих приміщень виконуються триступінчастими:
- перший ступінь: фільтр середньої ефективності типу F для захисту кондиціонера від забруднення;
- другий ступінь: високоефективний фільтр типу F для забезпечення чистоти в повітропроводах;
- третій ступінь: HEPA або ULPAфільтр для забезпечення гарантовано високої якості повітря, що надходить безпосередньо в чисті приміщення.
Крім того, використання триступеневої системи фільтрації повітря гарантує тривалий термін експлуатації для HEPA та ULPA фільтрів. Рекомендації щодо оптимального підбору фільтрів представлені у табл. 2.
Характерні помилки
Класи чистоти
Найпоширенішою помилкою є вимога виробництва нестерильних лікарських засобіву чистих приміщеннях. Воно породжене горезвісним та безграмотним ОСТом 42-510-98 та попередніми йому документами того ж сорту. Ніде у світі немає вимоги випускати нестерильні форми у чистих приміщеннях! Єдиний документ, де наведено конкретні дані щодо чистоти припливного повітря при виробництві твердих форм – це Керівництво Міжнародної організації інженерів фармацевтичної промисловості (ISPE).
Воно містить рекомендації щодо ефективності фінішних фільтрів для різних стадій технологічного процесу. У світовій практиці ці рекомендації використовуються без специфікування класів чистоти. Ніхто не забороняє використовувати і чисті приміщення, причому багато специфікують виробництво твердих форм у зонах D, і рідких нестерильних форм — у зонах С. замовника.
Цю логіку слідують Правила GMP ЄС (ГОСТ Р 52249) та керівництва США. Якщо хтось захоче примусити підприємство застосовувати необов'язковий клас чистоти, ми рекомендуємо просте і ефективний засіб: юридично оформити цей примус так, щоб витрати на нього ніс сам ініціатор Жодні аргументи (навроду «так роблять наші «передові» сусіди») братися до уваги не повинні.
Широко поширене і завищення класів чистоти у стерильному виробництві. Слід пам'ятати ще один фактор. Інші проектні організації штучно завищують класи чистоти та розміри чистих зон. Вартість проекту та гонорар виконавців прямо залежать від класів чистоти та обсягів витрат. У практиці автора зустрічався проект, у якому виділення частинок персоналом було завищено у 100 разів!
Невиправдано жорсткі вимоги до температури та вологості
Зустрічаються, наприклад, вимоги підтримувати температуру повітря 22 °З точністю ±1 °З вологості в межах 45-50 % без обґрунтувань з боку технологічного процесу. Просте розширення меж регулювання параметрів мікроклімату у межах існуючих норм дозволяє суттєво спростити всю систему.
Невиправдане застосування прямоточних систем
Раніше, за умов витратного механізму державного фінансування, широко застосовувалися прямоточні системи, навіть там, де вони були потрібні. У світовій практиці рециркуляція повітря застосовується скрізь, де це допустимо з погляду безпеки. Інакше рециркуляція взимку нагріває зовнішнє повітря, а влітку його охолоджує, тобто. суттєві витрати вилітають буквально у трубу.
Завищення кратності повітрообміну Неправильний вибір фільтрів
У проектах часто передбачають низькі класи фільтрів (наприклад, G3) на першому ступені фільтрації. Це збільшує пилове навантаження на фільтри наступних щаблів і скорочує їх термін служби.
Відсутність принципової схеми та таблиці балансів повітрообміну
Без них судити про проект не можна. Їхня розробка обов'язкова. Зазначені помилки є характерними прикладами і не вичерпують весь перелік недоліків, що зустрічаються на практиці.
Завантаження...