Системы кондиционирования воздуха для чистых комнат. Вентиляция чистых помещений

FAVEA осуществляет проектирование, поставку и монтаж систем вентиляции и кондиционирования для чистых помещений, включая с блоки управления и диспетчеризации для данных систем.

Общие принципы

Основной задачей систем вентиляции и кондиционирования является создание и поддержание в чистых помещениях следующих параметров:

Очистка воздуха

Перед подачей в чистые помещения воздух проходит 4-х ступенчатую систему фильтрации. Фильтры грубой и тонкой очистки располагаются в центральном кондиционере. Фильтры сверхтонкой очистки, так называемые HEPA и ULPA фильтры, располагаются непосредственно в воздухораспределителях, т.е. перед входом воздуха в чистое помещение. Данные фильтры способны улавливать частицы размером до 0,01 µm.

Ламинарный поток воздуха

Для создания локальных чистых зон используется однонаправленный (ламинарный) поток воздуха. В данном потоке движение воздуха происходит в одном направлении и "вытесняет" аэрозольные частицы из чистой зоны. Так же в ламинарном потоке отсутствуют завихрения и перемешивание воздушных потоков, что позволяет частицам находиться в поле потока минимальное время.

Ламинарный поток обеспечивается за счет применения специальных ламинарных воздухораспределителей и ламинарных потолков, являющихся частью системы вентиляции и кондиционирования.

Центральный кондиционер для чистых помещений

Главным элементом любой системы вентиляции и кондиционирования является центральный кондиционер - устройство, в котором осуществляется полная подготовка воздуха перед подачей его в помещения.

Для чистых помещений применяются центральные кондиционеры в специальном "гигиеническом" исполнении.

Стандартный центральный кондиционер состоит из корпуса, в который помещены следующие элементы: набор фильтров, теплообменники для нагрева, охлаждения и осушения воздуха, увлажнитель воздуха, вентиляторы для подачи воздуха в помещения и его удаления из них.

Автоматизация и диспетчеризация систем вентиляции и кондиционирования

Для управления центральными кондиционерами, а так же всей системой вентиляции и кондиционирования в комплексе предусматриваются системы автоматического регулирования, управления и диспетчеризации.

Система автоматического регулирования и управления позволяет:

• поддерживать и регулировать основные параметры работы системы, такие как температура, влажность, скорость вращения вентиляторов, перепады давления;
• защищать теплообменники центральных кондиционеров от замерзания при низких температурах наружного воздуха;
• сигнализировать о наступлении аварийных ситуаций, например поломка вентилятора или необходимость заменить фильтр.

Для организации работы таких систем применяются в основном различные датчики, реле и программируемые контроллеры, являющиеся неотъемлемой частью любой современной системы вентиляции и кондиционирования.

Система диспетчеризации служит для вывода данных работы систем с контроллеров на экран персонального компьютера, с возможностью управления с данного компьютера параметрами систем.

FAVEA внедряет системы диспетчерского управления в составе автоматизированных систем и выполняет интеграцию с внешними системами, такими как электроснабжение, освещение, пожарная и охранная сигнализация, лифтовое оборудование и т.п. Диспетчерские системы предусматривают, в числе прочих функций, многоуровневую авторизацию пользователей, хранение параметров всех процессов с максимальной детализацией, постоянный мониторинг наличия связи с контроллерами, возможность удалённого доступа по сети Интернет или по локальной сети без специального дополнительного ПО, многоязычный интерфейс.

Автоматизированные системы строятся на базе современных контроллеров, датчиков, регулирующей арматуры и приводов и электротехнических компонентов ведущих мировых производителей, таких как Siemens, Sauter, Schneider Electric, Eaton, Legrand, Danfoss, Belimo и мн. др.

Наши системы обладают высокой энергоэффективностью благодаря большому вниманию, уделяемому максимально точной настройке регуляторов, использованию современных алгоритмов управления и возможности задавать подробные расписание работы и автоматической смены уставленных значений.

Наши специалисты имеют богатый успешный опыт решения нестандартных задач автоматизации различного оборудования, разработки концепций и сложных алгоритмов управления, для удовлетворения всех требований и пожеланий заказчика.

Без чистых помещений невозможно представить производство электронных микросхем, фармацевтическую промышленность, эффективное лечение больных, проведение исследований в разных отраслях медицины и приготовление пищи. Чистым считается помещение, в котором количество аэрозольных частиц и число бактерий в воздухе поддерживается допустимого уровня. Существует девять классов чистых помещений в зависимости от концентрации пыли и бактерий в воздухе. Они закреплены в ГОСТе ИСО 14644-1-2000, в основе которого лежит международный стандарт ИСО 14644-1-99 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды».

В составе обычного воздуха (которым мы дышим в повседневной жизни) находится большое количество примесей (смог, пыль, пыльца цветов, вирусы, грибки). Перечисленные примеси неприемлемы для чистых комнат, так как они отрицательно сказываются на проведении работы. Поэтому создание систем вентиляции и кондиционирования в чистых помещениях является обязательной составляющей обеспечения подходящего микроклимата.

Особенности проектирования системы вентиляции чистых помещений

Проектирование и монтаж систем вентиляции и кондиционирования чистых помещений требует навыков в работе со спецоборудованием, а также знаний норм и требований, предъявляемых к чистым помещениям.

Существует три схемы организации воздухообмена в чистых помещениях:

• все потоки воздуха движутся параллельно;
• неупорядоченное направление - подача чистого воздуха происходит в разные стороны;
• смешанное направление - наблюдается в больших комнатах, когда в одной части воздух движется параллельно, а в другой части - неупорядоченно.

В зависимости от размеров комнаты и места расположения рабочей зоны выбирают оптимальный проект системы вентиляции, но наиболее оптимальным решением является вентиляция с однонаправленным потоком чистого воздуха.

Для чистых помещений применяется исключительно приточно-вытяжная система вентиляции и кондиционирования. Ее суть заключается в следующем: сверху под давлением с определенной скоростью поддается поток чистого воздуха, который «выдавливает» загрязненный воздух, находящийся в помещении, вниз к воздухозаборникам.

Охлажденный воздух поддается с невысокой скоростью, как правило, в верхнюю часть помещения (примерно на 1/4 объема комнаты) через потолочные панели. Он будто обтекает пространство, опуская пыль вниз, к вытяжке, при этом создается минимальный уровень раздражения. При такой вентиляции не появляются сквозняки, вихри пыли, осевшей на пол. Кроме того, подаваемый воздух предварительно подготавливается до требуемой температуры и влажности.

Основой системы вентиляции и кондиционирования служит приточно-вытяжная установка с рециркуляцией, состоящая из следующих элементов:

1. корпус;
2. фильтры;
3. увлажнитель воздуха;
4. теплообменники;
5. вентиляторы.

   Общая схема системы вентиляции чистых помещений.
   

Особые требования предъявляют к фильтрам. Фильтрационная система состоит из трех групп фильтров, через которые последовательно проходит поток воздуха:

• фильтр грубой очистки (первая степень фильтрации) - удаляет из воздуха механические загрязнения;
• фильтр тонкой очистки (вторая степень фильтрации) - удаляет бактерии и другие микроорганизмы;
• микрофильтр HEPA и ULPA с абсолютной очисткой (удаляет 99,999995% микроорганизмов).
  

Фильтры грубой и тонкой очистки располагаются в центральном кондиционере, а фильтры HEPA и ULPA - непосредственно в воздухораспределителях.

Фильтры HEPA и ULPA

В зависимости от размеров помещения, давления воздуха, способа размещения мебели определяется количество и характеристики воздухозаборников и воздухораспределителей.

Существует ряд правил, которые нужно учитывать в ходе проектирования вытяжной вентиляции чистых помещений:

1. Необходимо поддерживать положительный дисбаланс давления воздуха в чистых помещениях. Перепад давления должен составлять не менее 10 Па при закрытых дверях.
2. На этапе проектирования важно учесть высоту потолков. Если они выше 2,7 м, то более рационально использовать способ локальной вентиляции рабочего места. В этом случае поток чистого воздуха поступает непосредственно в то место, где человек работает.
3. Для помещений длиной до 4,5 м вместо фальшпола устанавливаются настенные решетки на высоте от 0,6 м до 0,9 м . Направленная струя воздуха обволакивает комнату и движется к решеткам, постепенно вытесняя загрязненный воздух.
4. «Чистые» комнаты следует располагать около тех помещений, в которых уровень чистоты максимально высокий.
5. Для строительства чистых помещений используются исключительно экологические материалы с высокой герметичностью, что позволит поддерживать стабильную циркуляцию воздуха.
6. В чистых помещениях нужно применять HEPA-фильтры и CAV-регуляторы: первые обеспечивают высокое качество очистки подаваемого воздуха, а вторые определяют порционность его подачи.

Ниже представлены наиболее оптимальные системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений.

А) Однонаправленный поток поддается через вентиляционную решетку.

Б) Воздух поддается в разные стороны за счет диффузоров, расположенных на потолке.

В) Однонаправленный поток поступает в комнату за счет перфорированной панели на потолке.

Г) Воздух подается непосредственно на рабочую зону через воздухораспределитель, расположен на потолке.

Д) Поток чистого воздуха движется в противоположных направлениях за счет оборудования кольцевых воздушных шлангов.

Требования к вентиляции чистых помещений

К системам вентиляции для чистых помещений предъявляются такие требования:

• Уменьшение количества вредных примесей и бактерий, что включает в себя ряд таких действий: удаление загрязненного и подача чистого воздуха, ограждение рабочего места от вредных примесей и микроорганизмов, блокирование поступления воздуха из других помещений.
• Обеспечение таких параметров воздуха: температура, подвижность, влажность, концентрация вредных примесей.
• Препятствие накоплению статического электричества.

Кроме того, система вентиляции чистых помещений направлена на «блокирование» появления таких эффектов:

• периодические турбулентные завихрения;
• образование пыли на некоторых участках;
• отклонение показателей температуры от нормы;
• разный уровень влажности на разных участках обслуживаемого помещения.

Требования к воздухообмену

Воздухообмен в комнате определяется через подвижность воздуха, которая измеряется в м/с. Только для стерильных помещений в фармацевтической промышленности закреплено четкое определение необходимого воздухообмена - 0,46 м/с ±0,1 м/с (FDA, США). Рекомендуемые нормы подвижности воздуха для чистых помещений колеблются от 0,35 до 0,52 м/с±20%.

Также на воздухообмен влияет наличие окон. Так, в герметичном помещении без окон производительность воздуха должна быть на 20% выше, чем вытяжка, а в комнате с окнами - на 20%.

С увеличением объемов строительства в нашей стране объектов здравоохранения, лабораторий, предприятий, по производству микроэлектроники, лекарственных препаратов и пр., резко возрос спрос на системы вентиляции для «чистых помещений», о которых и пойдет речь в этой публикации.

Концепция «чистой комнаты»

Чистым помещением (ЧП) принято называть комнату или группу помещений со всеми относящимися к ним структурами, в которых счетная концентрация взвешенных частиц и микроорганизмов в воздушной смеси поддерживается на строго определенном уровне, определяемом ГОСТ ИСО 14644-1-2002; СНиП 41-01-2003(8); санитарными нормами и требуемым классом чистоты. Свои стандарты чистоты воздушной смеси есть в США, Германии, Франции, Великобритании и Евросоюзе.

В зависимости от счетного количества взвешенных частиц, размером от 0,1 до 5,0 мкм на 1 м 3 в ЧП, и концентрации в нем микроорганизмов, определено 9 классов стерильности.

Исходя из ПДК микроорганизмов, класс 5 iso делится на два подвида:

• «А» — ПДК микроорганизмов не более 1/м 3 ;
• «В» — ПДК микроорганизмов не более 5/м 3 .

Для ЧП используется его класс iso и состояние: «эксплуатируемое»; «построенное» и «оснащенное».

Оборудование для создания «чистого воздухообмена»

Создание грамотных систем вентиляции и кондиционирования чистых помещений – это сложный процесс, требующий знаний особенностей воздухообмена, специального оборудования и специфических технических решений.

Воздух в такое помещение должен подаваться уже очищенным от загрязнений, бактерий и микроорганизмов, поэтому особую роль в создании стерильного микроклимата в «чистых комнатах» играет система фильтрации приточной воздушной смеси. Востребованной системой очистки является установка после нагнетающего вентилятора трех групп фильтрующих элементов:

1. Первая группа состоит из фильтра грубой очистки от механических загрязнений.
2. Вторая группа фильтров состоит из набора фильтрующих элементов тонкой очистки и антибактериального фильтра.
3. Третья группа состоит из микрофильтров НЕРА с абсолютной очисткой приточного воздуха.

Кроме фильтрующих элементов, в проветривании чистых комнат участвуют: вентиляторы, воздухозаборное и воздухораспределительное оборудование, устройства автоматического поддержания необходимой влажности и температуры, запорная и регулирующая аппаратура, шлюзы и пр. Выбор того или иного комплекта оборудования зависит от назначения ЧП, и требуемой для функционирования этого объекта класса чистоты воздуха.

При проектировании систем проветривания ЧП большое внимание уделяется конструкции и покрытию воздуховодов и фильтровальных камер, которые должны проходить периодическую антимикробную обработку.

Особенности воздухообмена

Для поддержания чистоты воздуха, в технологически чистых помещениях должна применяться вентиляция с избыточным объемом притока, по сравнению с вытяжкой в прилегающих к ней комнатах.

• Если помещение без окон, то приток должен преобладать над вытяжкой на 20%.
• Если в ЧП есть окна, допускающие инфильтрацию, то производительность воздухоснабжения должна быть выше вытяжки на 30%.

Именно такая система воздухообмена препятствует проникновению загрязнений, и обеспечивает движение воздуха из чистой комнаты в смежные с ней помещения. Большое внимание проектировщиков уделяется способам подачи воздушной смеси на такие объекты и зависит от их назначения.

Приток в ЧП с классом чистоты от 1 до 6, должен подаваться воздухораспределительным устройством сверху вниз, создавая равномерные однонаправленные воздушные потоки небольшой скорости, от 0,2 до 0,45 м/с. В комнатах с более низким классом чистоты, допускается создание не однонаправленного потока, посредством нескольких потолочных диффузоров. Кратность воздухообмена для ЧП устанавливается в зависимости от их назначения, от 25 до 60 раз в час.

Наиболее распространенные схемы

При проектировании вентиляции чистых помещений одной из главнейших проблем является правильная организация потоков воздушной смеси. На сегодняшний день проектировщиками применяются несколько решений расположения воздухораспределительных устройств, выбор которых зависит от назначения ЧП. Рассмотрим наиболее распространенные схемы организации вентиляции операционной.

• А) приток воздуха однонаправленный, через наклонную вентиляционную решетку;
• Б) не однонаправленный приток воздушной смеси производится посредством использования потолочных диффузоров;
• В) приточный воздух в операционную подается через перфорированную потолочную панель с созданием вертикального однонаправленного воздушного потока;
• Г) приточная воздушная смесь подается через потолочный воздухораспределитель, который создает однонаправленный воздушный поток в рабочую зону;
• Д) воздух не однонаправленный через кольцевой воздушный шланг.

Вытяжная вентиляция чистых помещений операционных производится посредством вытяжных вентиляторов и переточных стеновых решеток с обратными клапанами.

Как показала практика, лучшим устройством для создания однонаправленного ламинарного воздушного потока в операционной являются сетчатые воздухораспределители потолочного типа. Например, ламинарный потолок с размерами 1,8 на 2,4 м. в операционной, площадью 40 м 2 , позволит создать 25 кратный воздухообмен при скорости выхода воздуха из устройства 0,2 м/с. Этих показателей достаточно для ассимиляции теплоизбытков от работы оборудования и количества персонала в операционной.

Проектирование систем вентиляции и кондиционирования в ЧП – это сложный процесс, требующий знаний процессов воздухообмена и тонкостей использования воздухораспределительного оборудования. Именно поэтому для создания вентиляции на таких объектах следует обращаться исключительно к профессионалам.

Правильная вентиляция чистых помещений достигается при соблюдении определенных условий в отделке и продуманного выбора оборудования. Чистой называется комната, где осуществляется контроль за концентрацией взвешенных в воздухе веществ.

Помещение спроектированное и построенное с учетом минимальных поступлений и выделений частиц, позволяющее контролировать температурные изменения, влажность и, в особых случаях, давление.

Общие требования вентиляции

Системы вентиляции обеспечивают подачу необходимого количества воздуха по санитарным нормам, удаляют вредные вещества. Фильтруют поток на входе для достижения нужного класса чистоты , поддерживая заданные параметры микроклимата.

По каждому фактору оцениваются объемы воздухообмена еще на этапе проектирования. При затребовании большей кратности этого параметра в ущерб очистке, производится перерасчет для его снижения.

Для чего учитывается:

• Время восстановления после внесения загрязнений
• Скорость движения воздуха
• Температура и влажность
• Удаление вредных примесей

Основные типы вентиляционных систем

Исходя из требований к классу чистоты, выбирается система вентиляции чистых помещений из следующих типов:

• Прямоточная
• С рециркуляцией
• Прямоточная с рекуперацией тепла
• С локальными зонами
• Двухуровневая

Выбор обосновывается конкретными факторами, с учетом капитальных затрат и условий экономии энергии. Локальные установки, как правило, имеют вентилятор и могут располагаться в самом помещении или вне его. Дополняются НЕРА фильтрами, по необходимости химическими, нейтрализующими запахи и другими.

Прямоточная система

Схема простая, подается воздух с улицы, затем он проходит все основные циклы обработки. Экономически не выгодно, по причине больших энергозатрат и большими затратами на фильтрационные расходные материалы.

С рециркуляцией

Одноуровневая система, включает в себя кондиционирование для чистых помещений с возвратом воздуха из очищенной зоны на обработку. Энергозатратность средняя.

Прямоточная с рекуперацией тепла

Пропускаемый в данном варианте через фильтры воздушный поток по замкнутой схеме возвращает тепло в помещения.

Двухуровневая

Предъявляемые требования вентиляция чистого помещения в этой системе оправдывает лучше всего. Если кондиционеров несколько, как и обслуживающих комнат, идет разбивка на центральный (только в него поступает уличный воздух) и рециркуляционные кондиционеры.

Местная с локальными зонами

Используется для локализации зон с повышенными требованиями по санитарной обработке. Чаще всего монтируются модули вентиляторов с фильтрами, иногда специальные установки рециркуляции.

Баланс воздухообмена

По нормам в технологически чистых помещениях должна применяться вентиляция воздуха, для сбалансированного обмена нужны вытяжки, местная и общеобменная, фильтры. Регулирование ресурсов происходит с помощью клапанов , корректирующих воздушные потоки.

Системы очистки в помещениях, требующих повышенной степени обеззараживания атмосферы, ставятся многоступенчатые. В специальной таблице указывается взаимосвязь классов чистоты со степенью фильтрации. Более тонкие модели защищаются на входе крупными, которые не пропустят насекомых.
Финишная преграда монтируется на стене, потолке чистой зоны, этого требует технология. Как и то, что воздуховоды не должны выделять мелких частиц, лучше выбирать из нержавеющей стали.

Подведем итог, в деле по вентилированию помещений есть типовые решения и индивидуальные. Полностью рассчитать, какой вариант стоит выбрать, могут только специалисты. Установка под руководством профессионалов убережет время, нервы и возможно чье-то здоровье.

Видео о строительстве