Кондиционирование чистых помещений

• Что такое «чистые помещения»
• Классификация комнат особого назначения
• Воздухообмен
• Особенности кондиционирования для «чистых» помещений
• Подача наружного воздуха

Существуют помещения, в которых концентрация микроорганизмов, а также пылевых частиц не должна превышать определенного значения. Этот показатель поддерживается при помощи вентиляционной конструкции, нагнетающей воздух и создающей в комнате избыточное давление.

Системы кондиционирования воздуха для чистых комнат должны подавать очищенный воздух в определенном количестве для того, чтобы поддержать заданный уровень чистоты помещения. Воздух подается в чистые комнаты таким способом, чтобы предотвратить образование застойных зон, где могут оседать и накапливаться частицы пыли. Воздух также должен быть кондиционирован по температуре и влажности в соответствии с требованиями к параметрам микроклимата помещения. Кроме того, дополнительное количество кондиционированного воздуха подается в помещение для создания избыточного давления.

"ИНТЕХ-Климат" готова реализовать профессиональные решения по климатическому и другому инженерному оборудованию. Выполним полный цикл работ "под ключ": проектирование, подбор, поставка, монтаж и обслуживание.

Звоните сейчас: +7 (495) 146-65-64. Отправьте заявку

Что такое «чистые помещения»

Состав воздуха, вдыхаемого человеком, особенно внутри зданий, не идеален: в нем содержится много примесей. Степень его загрязнения зависит от многих факторов, среди которых и расстояние от промышленных предприятий и оживленных автомобильных трасс.

Существуют помещения, где подобная ситуация недопустима, так как их специфика требует максимальной чистоты циркулирующего воздуха. Поэтому чистые помещения — это помещения, в которых количество взвешенных пылевых частиц и микроорганизмов, а также соединений химических веществ не превышает уровня загрязненности, допустимых, чтобы обеспечить выполнение той или иной деятельности.

Эти специфические комнаты должны быть оснащены следующими элементами:

• антистатическим полом;
• передаточными окнами;
• переходными шлюзами;
• стеновыми панелями глухой структуры;
• потолками с освещением.

Классификация комнат особого назначения

Степень загрязненности воздушных масс, попадающих в комнату, зависит от количества в ней пыли и микроорганизмов. Измеряется величина примесей в миллиграммах на кубический метр. Измеряются данные параметры воздуха с помощью специального оборудования.

Требования к степени стерильности в чистых помещениях четко определенные и зависят от их предназначения. Существуют следующие классы чистоты, и в комнатах соответственной стерильности работниками выполняются такие виды деятельности:

• кл. 1 — изготавливаются интегральные микросхемы;
• кл. 10 — производятся интегральные микросхемы, в которых промежуток между проводниками не более 2 мкм;
• кл. 100 —фармацевтикой создаются инъекции, требующие стерильности, а также в операционных проводятся трансплантации органов и другие хирургические вмешательства;
• кл. 1000 — изготавливаются высокоточные оптические изделия, собираются прецизионные гироскопы и подшипники, а также проводятся испытательные работы;
• кл. 10000 — производится пластик, собирается гидравлика и пневматика, часы с высокой точностью;
• кл. 100000 — создаются оптические приборы, собираются электронные детали.

Воздухообмен

Расчетная величина подачи очищенного воздуха максимальна для помещений с жестким режимом чистоты и снижается по мере снижения требований к очистке. Воздухообмен в помещениях, как правило, выражается либо через подвижность воздуха в помещении, либо через кратность (обм/ч).

Средняя подвижность воздуха в помещении обычно используется в том случае, когда воздух подается через фильтрующий потолок. В течение многих лет для наивысшего уровня чистоты принималась подвижность воздуха 0,46 м/с±20 %. Это основывалось на первых проектах чистых комнат, выполненных в рамках космических программ 1960–1970 гг.

В последнее время были проведены эксперименты с более низкими скоростями, которые показали, что подвижность воздуха в интервале 0,35–0,51 м/с±20 % является вполне допустимой, в зависимости от вида деятельности и установленного оборудования. Верхний предел подвижности воздуха соответствует высокой активности персонала и наличию оборудования с выделением пыли. Более низкие значения принимаются в том случае, если малочисленным персоналом выполняется сидячая работа и/или отсутствует пылевыделяющее оборудование.

Часто осведомленные заказчики, имеющие опыт работы с чистыми комнатами, задают значения подвижности воздуха на нижнем уровне. А заказчики и проектировщики-новички, не знающие о допустимости более низких скоростей, задают подвижность воздуха на верхнем конце шкалы. Не существует однозначно определенного среднего уровня подвижности воздуха или кратности воздухообмена, принятого в промышленности для чистых комнат согласно данной классификации. Единственным исключением является значение подвижности воздуха 0,46±0,1 м/с, определенное FDA (Food and Drug Administration – Управление по продуктам питания и лекарственным средствам, США) для стерильных зон в фармацевтической промышленности.

Чаще встречаются нормативные значения воздухообмена для чистых комнат со средним и умеренным уровнем чистоты воздуха. Для помещений со средним уровнем чистоты рекомендуемый воздухообмен – между 30 и 60 обм/ч, тогда как для умеренного уровня воздухообмен может быть снижен до 20 обм/ч. Проектировщик выбирает значение воздухообмена, руководствуясь своим опытом и представлением о выделении пыли в производственном процессе. В последнее время наметилась тенденция принимать более низкие значения воздухообмена; передовые проектно-строительные фирмы и расчетливые заказчики имеют удачный опыт работы при таких параметрах.

В практических рекомендациях Института микроклимата (IEST-CC-RP.012.1) имеется таблица рекомендуемых значений воздухообмена для каждого класса чистоты; аналогичные значения были позднее опубликованы в ISO 14644-1, раздел 4. Указанные данные приведены в таблице. Оба документа согласуются между собой и представляют совместные рекомендации проектировщиков, строителей и пользователей, проверенные годами успешной работы. Во всех этих документах ответственность за выбор параметров возлагается на «продавцов» и «покупателей» чистых комнат, таким образом, при пользовании вышеуказанными рекомендациями целесообразно соблюдать известную осторожность.

Особенности кондиционирования для «чистых» помещений

Исходя из всего вышеизложенного, выделяют следующие особенности систем вентиляции и кондиционирования:

1. В «чистых» и медицинских помещениях запрещена установка кондиционеров с рециркуляцией воздуха, только приточного типа. Установка сплит-систем допускается в административных помещениях ЛПУ и лабораторий.
2. Для обеспечения и поддержания точных параметров температуры и влажности часто используют прецизионные кондиционеры.
3. Конструкция и материал воздуховодов, фильтровальных камер и их элементов должны быть приспособлены для регулярной чистки и дезинфекции.  
4. В сети кондиционирования и вентиляции должна быть установлена система многоступенчатой фильтрации (не менее двух фильтров) и использоваться конечные фильтры высокой эффективности HEPA (High Efficiency Particular Airfilters).

Устройство кондиционера, контролирующего подачу воздуха в чистые помещения Вентиляция и кондиционирование чистых помещений представляют собой весьма сложную структуру, самым важным звеном которой является центральный «гигиенически» выполненный кондиционер. Именно в нем осуществляется подготовка воздуха, который далее будет подаваться в чистое помещение.

Обычно такой кондиционер снабжен следующими составными частями:

• набором фильтров;
• теплообменниками, способствующими доведению воздуха до нужных параметров в ходе его нагревания, охлаждения и осушения;
• увлажнителем воздуха;
• вентиляторами для подачи чистого и удаления из помещения загрязненного воздуха.

Работа всей системы вентиляции и кондиционирования в целом и кондиционера в «гигиеническом» выполнении в частности осуществляется автоматически. Но ответственные работники имеют возможность в любое время мониторить ситуацию и контролировать весь процесс с персонального компьютера. Так удается круглосуточно поддерживать все заданные параметры и быстро реагировать на возникшие неполадки в случае аварийных ситуаций.

Подача наружного воздуха

Приток наружного воздуха необходим для компенсации вытяжки и эксфильтрации, которая всегда имеет место в чистых помещениях с избыточным давлением. Наружный приточный воздух стоит дорого, так как перед подачей в чистые комнаты его необходимо не только очистить, но и подвергнуть температурно-влажностной обработке. Поскольку полностью отказаться от подачи наружного воздуха невозможно, по соображениям общей экономии и энергосбережения его количество должно быть сведено к минимуму.

Давление воздуха в чистых комнатах обычно бывает повышенным по отношению к окружающим помещениям. Как правило, рекомендуется перепад давлений на уровне 12 Па. Более высокое избыточное давление вызывает свистящий шум в щелях и затруднения при открывании дверей. В блоках чистых помещений с разными классами чистоты принято поддерживать перепад давлений 5 Па между смежными помещениями, при этом в помещении с более высоким классом чистоты поддерживается более высокое давление.

Количество наружного воздуха определяется путем суммирования объема вытяжки по всем производственным процессам и увеличения полученной кратности на 2 обм/ч. Эта полуэмпирическая величина – проверенное практикой расчетное количество воздуха для подбора оборудования системы кондиционирования. Фактическое количество наружного воздуха будет переменным, в зависимости от открывания дверей, утечек и реального графика работы вытяжки.

Кондиционер наружного воздуха предназначен для приведения его параметров в соответствие с нормативами для чистых комнат. Это означает, что должна быть возможность очистки воздуха, предварительного подогрева, охлаждения, повторного подогрева, осушения и увлажнения.

В чистых комнатах с жестким режимом часто делают три ступени очистки наружного воздуха: предварительная – фильтр ASHRAE с эффективностью 30 %, промежуточная – фильтр с эффективностью 95 %, окончательная – фильтр HEPA. В чистых комнатах со средним и умеренным режимом как правило бывает две ступени очистки: предварительная (30 %) и окончательная (95 %). Из названия понятно, что фильтр окончательной очистки ставится на выходе из кондиционера.

Предварительный подогрев необходим в том случае, когда температура наружного воздуха зимой опускается ниже 4 °C. Если температура точки росы воздуха в чистой комнате ≥5,6 °C, в поверхностном теплообменнике осуществляется охлаждение и осушение приточного воздуха. Поскольку работники в чистых комнатах с жестким режимом всегда носят спецодежду, температура воздуха по сухому термометру может поддерживаться не выше 19 °C, при этом минимальное значение относительной влажности для настройки регуляторов составляет 40 %. Второй подогрев необходим для того, чтобы повысить температуру приточного воздуха после охлаждения и осушения в теплообменнике. При расчете количества тепла на второй подогрев учитываются теплопоступления от рециркуляционных вентиляторов. Это существенная величина для чистых комнат с жестким режимом.

Снижение температуры поверхности теплообменника до такого уровня, который необходим для поддержания в помещении температуры точки росы ниже 5,6 °C, может вызвать затруднения. Когда требуется осушение приточного воздуха ниже 40 % относительной влажности, обычно применяют различные влагопоглощающие вещества.

В описываемой здесь системе на кондиционер наружного воздуха возложена нагрузка, связанная со скрытой теплотой и влаговыделениями в помещении. Предполагается, что параметры приточного воздуха соответствуют требованиям по ассимиляции скрытых тепловыделений, вносимых персоналом помещения, и влагопоступлений через ограждения чистой комнаты. Предполагается также, что нагрузка по скрытому теплу более или менее постоянна. Эти допущения должны проверяться для каждого конкретного проекта. Необходимо учитывать условия в помещениях, окружающих чистую комнату, параметры наружного климата, возможность влаговыделений от производственных процессов в помещении.

В чистых комнатах малого объема с небольшой потребностью в наружном воздухе охладители рециркуляционного воздуха в смесительно-распределительных камерах, рассмотренные выше, могут использоваться и для обработки наружного воздуха. В этом случае обрабатывается смесь наружного и рециркуляционного воздуха. Пропорция между этими составляющими приточного воздуха регулируется смесительными клапанами в зависимости от давления в чистой комнате. Если давление падает, клапан наружного воздуха открывается, а рециркуляционный – прикрывается. Воздух от смесительно-распределительных камер поступает к циркуляционным вентиляторам.

В чистых комнатах с умеренным режимом общее требуемое количество приточного воздуха может быть близко к расходу кондиционированного воздуха. В этом случае дополнительные циркуляционные вентиляторы не устанавливаются, перемещение воздуха по системе выполняется только вентиляторами одного или нескольких кондиционеров.

​