Вентилация на чисти помещения: правила за проектиране и монтаж на вентилационни системи

В състава на въздуха, който човек вдишва вътре в сградите, се съдържат много примеси. Нивото на концентрация на замърсяването му до голяма степен зависи от различни обстоятелства, сред които отдалечеността от интензивни автомобилни магистрали и промишлени обекти.

Съществуват такива помещения, където тази ситуация е недопустима, тъй като поради тяхната специфика е необходима пределна чистота на оборота на въздушните потоци. Ето защо оборудването на системи за вентилация на чисти помещения и климатизация на въздуха е задължителен компонент за осигуряване на подходящ микроклимат в тях. Съгласни ли сте?

От нашия материал ще научите какво представлява вентилацията на чисти помещения, нормите на влажност, температурният режим и други параметри, влияещи върху поддържането на оптимален микроклимат.

Какво представляват чистите помещения?

Определението за чисто помещение представлява стая с определена площ, в която с помощта на специално оборудване се поддържа в зададени граници концентрацията на аерозолни частици (прах, химически пари, микроорганизми) във въздуха.

В такова помещение количеството на замърсяващите частици по повърхността на стените, тавана и във въздуха трябва да се поддържа на минимално ниво.

Чистите помещения се използват в микроелектрониката, космическите технологии, тънкослойното производство, производството на печатни платки – навсякъде, където е необходимо отстраняване на замърсяващи елементи

Тези специални помещения се оборудват със следните съставни елементи:

• антистатичен под;
• предавателни прозорци;
• преходни шлюзове;
• стенни панели от глуха конструкция;
• тавани с вградено осветление.

Пределно чиста атмосфера в такива стаи може да се постигне по един начин – изместване на съществуващите въздушни маси и приток на свеж, филтриран и климатизиран въздух.

Чистите помещения са необходими за такива области на човешката дейност като медицина, фармацевтика, производство на различни електронни устройства и хранително производство.

Норми за въздухообмен в чистите помещения

С развитието на най-новите технологии нуждата от чисти производствени помещения нарасна. В промишлеността се прилагат все по-скъпи и сложни материали.

При тези условия цената на грешката при производството на съвременна продукция поради несъответствие на промишлената среда и оборудването на работните места е много висока.

В операционната стая единственият начин да се постигне стерилна атмосфера е чрез изтласкване на вътрешните въздушни маси с приток на свеж климатизиран въздух

В световен мащаб общопризнат документ, установяващ нормите за вентилация на чисти помещения, проектиране, изграждане, оборудване и сертификация, както и разделянето им на специални класове чистота, е серията стандарти ISO 14644, носеща общото наименование „Чисти помещения и свързаните с тях контролирани среди“, разработена от Международната организация за стандартизация (ISO).

В тази категория нормативи влизат 9 регулиращи документа.

Нормативи ISO 14644 „Чисти зони и свързаните с тях контролирани среди“.

В Русия се използва утвърден набор от стандарти ГОСТ Р ИСО 14644, който представлява превод на международния норматив ISO 14644 „Чисти помещения и свързаните с тях контролирани среди“.

Документацията, регламентираща руските стандарти, е разработена от Техническия комитет по стандартизация ТК 184 „Осигуряване на промишлена чистота“ и обществената институция Асоциация на инженерите по контрол на микрозамърсявания (АСИНКОМ).

В зависимост от класа на чистота на промишленото помещение и провежданите в него технически процеси се прилагат различни норми за оборудването и въздухообменната апаратура.

Съществуват 9 класа помещения, в които се допуска определена концентрация на прах и микроорганизми във въздуха съгласно нормите на ГОСТ ИСО 14644-1-2000.

Таблица на границите на максимална концентрация на частици в помещенията според класовете на чистота, приети от Международната организация по стандартизация ISO

Системите за подготовка на вентилационния въздух трябва да осигуряват неговата чистота по броя на аерозолните частици и, при необходимост, наличието на микроорганизми в чистите зони съгласно изискванията на ГОСТ Р 52249-2009 „Правила за производство и контрол на качеството на лекарствените средства“.

Освен това, те трябва да поддържат разлика в налягането спрямо околните помещения с по-нисък клас чистота.

Необходими условия за вентилация

За осъществяване на въздухообмен в чистите помещения се измерва подвижността на въздушните потоци в м/с. В особено стерилни стаи във фармацевтичната сфера е установено точно определяне на изискваното вентилиране – 0,46 м/с ± 0,1 м/с (FDA, САЩ).

Граничните норми на подвижност на въздушните маси в други чисти стаи обикновено са от 0,35 до 0,52 м/с ± 20%.

На въздушната циркулация също значително влияе наличието на прозоречни отвори:

• в херметично помещение без прозорци притокът на въздух трябва да доминира с 20% над извличането;
• в помещения с прозорци производителността на въздухообмена трябва да бъде с 30% по-висока от извличането.

Само такава система за вентилация на чисти зони може да предотврати попадането на замърсявания и да осигури кръгооборот на въздушните маси.

Схема на системата за циркулация на въздуха в операционната стая в съответствие с общоприетите норми и стандарти. Тя включва дифузьор, въздуховоди, отоплителен панел и едноканално устройство с променлив обем.

При проектирането се обръща повишено внимание на технологиите за подаване на въздушни потоци в обекти със специално предназначение. Например, циркулацията на въздух в чисти помещения с клас на чистота от 1 до 6 се осъществява чрез въздухоразпределително оборудване отгоре надолу, образувайки хомогенни и еднонасочени въздушни потоци с ниска скорост от 0,2 до 0,45 м/с.

В зони с по-нисък клас на чистота се позволява образуването на нееднонасочен поток с помощта на няколко таванни дифузьора.

Начини за пречистване на въздуха

Могат да се отделят два вида чисти помещения. Обикновено те се различават помежду си по методиката на пречистване на въздушните маси:

• стаи с турбулентна вентилация;
• помещения с ламинарен, еднопосочен поток.

Последният вид позволява да се поддържа чистота с максимално висока степен, поради това, че насоченият в една посока поток по-бързо и качествено изтласква замърсения въздух от нужната стая.

При пречистване на въздушния поток чрез турбулентен метод, преработените чрез филтри потоци се подават през таванни разпределители. Чистият въздух при постъпване в помещението се смесва с вече присъстващата въздушна маса, в която има известно ниво на замърсяване, и я разрежда.

През въздухозаборни решетки, разположени в долната част на стените, се извежда навън част от изместения въздух. За един ден работа на вентилацията, инсталирана по този принцип, може до 20 пъти да измести отработения въздух.

При необходимост да се направи въздухът в чистото помещение още по-пречистен, се избира вид с поток, насочен в една посока. Смисълът на ламинарното вентилиране се състои в оборудването на ефективно действащи филтриращи компоненти за подаване на въздушен поток.

Пресният въздух, постъпващ в помещението, се движи в него в една посока (отгоре надолу), като микрочастиците прах се задържат и отстраняват през отвори в пода. Обикновено този процес протича със скорост на въздушния поток до 0,4 м/с.

Оборудване за вентилация

За да се избере ефективно оборудване за вентилация в чисто помещение, трябва да се разберат задачите, които то ще решава.

Схемата на филтри от различни класове на пречистване, предназначена за оборудване на вентилация в чисти помещения, ясно демонстрира пречистването на въздуха, постъпващ с еднопосочен поток.

Въздухообменът в чистите помещения е насочен не към отстраняване на замърсяващи бактерии и частици, а към предотвратяване на тяхното попадане вътре.

Необходимото оборудване ще бъде следното:

1. Филтровентилационни модули. Компоненти на системи, чиято основна функция е пречистване на въздуха от замърсени частици и примеси. Снабдени са с филтри HEPA и ULPA за постигане на изискваната степен на чистота според класификатора.
2. Въздухоразпределители. Това е група климатично оборудване за пречистване от примеси, осъществяване на вентилация и климатизация в условия на чисти зони.
3. Системи за вентилация и климатизация. Инсталация с пълен цикъл на подготовка на въздушни потоци в чисти помещения. В нейните функции влизат: пречистване, поддържане на температура, влажност и налягане на въздуха. Обикновено такива инсталации се отличават с непрекъсната безшумна работа и могат да настройват регулирането на показателите автоматично.
4. Филтри от различни класове на пречистване. Често се подбират според изискванията към определен тип чистота на помещението. Максимално ефективна схема за отстраняване на чужди частици от приточния въздух чрез пропускане през 4 вида филтри – грубо, фино, с висока ефективност (HEPA) и свръхфино (ULPA) пречистване.

Основната задача за постоянното функциониране на това оборудване е висококачествено първоначално проектиране и инсталиране.

В останалото не възникват никакви трудности при експлоатацията за персонала и собствениците.

Принципът на работа на системата

Вентилацията на чистите помещения функционира изправно и позволява постигане на нормативните показатели чрез ясната работа на всички компоненти на системата.

Преди да постъпи в помещението, въздухът преминава през четири нива на филтрация на четири филтъра, които пречистват въздушния поток от определени видове замърсявания.

Подава се ламинарен въздушен поток, който позволява образуването на насочено преместване на пречистените въздушни маси, а той от своя страна изтласква аерозолните частици от вече съществуващия въздух.

Циркулацията и въздухообменът в операционната зала, оборудвани в съответствие с изискваните норми и стандарти, се състоят от множество устройства.

Основният компонент на цялата вентилационна инсталация е системата за централно климатизиране, оборудвана в съответствие със спецификата на чистите помещения. Голямата част от процесите на подготовка и пречистване на въздуха протича именно тук.

А лекотата в управлението и поддържането на постоянни показатели на чистота в помещението се осигурява от оборудване за автоматизация и диспечиране на работата на цялата система, което съдържа голям брой сензори за мониторинг на показателите, устройство за дистанционно предаване на команди и т.н.

След въвеждане в експлоатация на системата състоянието на работа на всички елементи се контролира от персонала, работещ в помещението, а при откриване на някакви нарушения в работата или аварийни ситуации, софтуерът бързо ще информира за това автоматично.

Особености на проектирането на вентилационни системи

Проектирането и инсталирането на система за вентилация и климатизация на чисти помещения изисква необходим опит в работата със специално оборудване, както и познаване на изискванията и нормативите, предявявани към тези помещения.

Съществуват три основни схеми за систематизиране на въздухообмена в чистите зони:

• посока на въздушните потоци успоредно един на друг;
• безпорядочно направление – постъпването на свеж въздух се осъществява в различни посоки;
• смесено подаване – наблюдава се в големи помещения, когато в една част въздушните маси се движат успоредно, а в друга – безпорядочно.

В зависимост от габаритите на помещението и местоположението на работната област се избира най-приемливият проект на вентилационна система. За най-оптимално решение се счита вентилирането с насочен в една посока поток свеж въздух.

Система от вентилационни стенни решетки в стерилно помещение, проектирано в съответствие с изискванията на класа на чистота и предназначението.

За чисти помещения често се използва приточно-смукателна вентилационна система. Нейният смисъл се състои в следното: отгоре с определена скорост под налягане се подава поток свеж въздух, който изтласква замърсените въздушни маси, намиращи се в помещението, надолу към приточния отвор.

Охладен въздух се подава с малка скорост в горната част на помещението през таванни панели. Той обгръща площта на помещението, спускайки надолу към смукателната инсталация прахови частици, създавайки минимална степен на раздразнение.

При тази вентилационна система не се образуват течения и утаени на пода прахови вихри. Освен това, доставеният свеж поток първо се подготвя и се подава в помещението вече с нужната влажност и температура.

Популярни схеми за вентилация

При проектирането на вентилационната система една от първостепенните задачи е точната и проверена организация на разпределението на въздушните потоци.

Към момента от проектантите се използват няколко разпространени решения за разположение на въздухоразпределителното оборудване, чийто избор има значение според предназначението.

В чисти помещения трябва да се погрижите за оборудването на вратните отвори с допълнителна защита от проникване на замърсен въздух в чистото помещение.

Нека разгледаме най-популярните, отработени схеми за организиране на вентилацията на операционна зала:

• постъпление на въздушния поток в една посока през наклонена вентилационна решетка;
• чрез използване на таванни дифузьори се организира не еднопосочен въздушен приток;
• въздухът постъпва в операционната зала през перфориран таванен панел с организиране на вертикален еднопосочен поток от въздушна смес;
• приточната въздушна маса се подава през въздухоразпределител в тавана, създаващ ламинарен поток въздух, насочен към работната зона;
• въздушната смес е нееднопосочна и се подава през въздушен пръстеновиден маркуч.

Смукателната вентилационна система в операционните зали се осъществява чрез монтаж на смукателни вентилатори и стенни вентилационни решетки с клапан в обратна посока.

В съответствие с практиката, най-доброто приспособление за организиране на ламинарен въздушен поток, насочен в една посока, в операционните зали са таванните мрежести въздухоразпределители.

Например, върху ламинарен таван с размери 1,8 на 2,4 м в операционна зала с площ 40 м² дава възможност за създаване на 25-кратен въздухообмен при скорост на излизане на въздушния поток от инсталацията 0,2 м/с.

Тези данни се считат за достатъчни за поглъщане на топлинните излишъци от броя на персонала и работата на оборудването в операционната.

Монтаж на вентилационни системи

Особеността на инсталирането на вентилация в чисти помещения е свързана с високи изисквания за различните видове зони, чиято класификация зависи от особеностите на технологичните процеси, провеждани в тях, както и от тяхното предназначение, нормите за микроклимат и трасирането на инженерните конструкции.

Специалистите извършват инсталиране и пускане на оборудването за осигуряване на правилен въздухообмен в чисти помещения на фармацевтичната индустрия.

На специалистите по монтаж е необходимо да разбират, че въздуховодите за инсталиране в чисти помещения още преди монтажа изискват подготвителни процедури, без които не може да се осъществи последващото инсталиране.

Нека разгледаме основните етапи:

1. На подготвителния етап детайлите на въздуховодите се поставят в специално определено място за почистване. Преди инсталиране частите и фасонните елементи се подлагат на първоначално сухо механично почистване за отстраняване на течни и твърди замърсявания от повърхностите, образували се по време на производството и транспортирането.
2. След това трябва да се извърши първично измиване на всички вътрешни повърхности с чешмяна вода и да се организира сушене до пълно изсъхване в обезпрашена зона. След визуален контрол компонентите на вентилационните системи, в зависимост от степента на замърсяване, се подлагат на вторично измиване и сушене или веднага се насочват за антисептична обработка.
3. След окончателната обработка се препоръчва да се сведе до минимум контактът с почистените елементи на вътрешните повърхности на въздуховодите и с въздуха в помещението. Това може да се постигне чрез увиване на крайните части с полимерни фолиа. След това компонентите се изпращат в склад с контролирани параметри на чистота.
4. Почистената партида детайли и въздуховоди попада в монтажния участък точно преди инсталирането. Защитното фолио се отстранява непосредствено преди свързването на частите на въздуховодите и фасонните елементи, като при това контактът с инструменти, крепежни елементи, открити кожни крайници с вътрешната страна е недопустим. При спиране на монтажа или почивка трябва да се извърши временно уплътняване на крайните части, съединенията и врезките.

На всички етапи на монтажните работи е необходимо да се контролира и намалява броят на възможните замърсявания на вътрешните повърхности.

Изводи и полезно видео по темата

Във видеоклипа ще стане дума за това как се обзавежда вентилация в чисти помещения с производствено предназначение:

Видеоклип за това как се извършва настройка на вентилацията в чисти помещения на операционна:

Проектирането и монтажът на вентилационни системи и системи за климатизация в чисти помещения е трудоемък процес, изискващ наличието на определени знания, норми и правила за въздухообмен и въздухоснабдяване, както и умения и опит в прилагането на въздухоразпределително оборудване.

Именно затова за проектиране и монтаж на вентилационна система на такива обекти се препоръчва да се обръщате изключително към специалисти.

Ако имате въпроси по темата на статията или можете да допълните нашия материал с ценна информация относно инсталирането на вентилация в чисти помещения. Моля, оставете вашите коментари, споделете опит – блокът за контакт се намира под статията.