Вентиляция чистых помещений: правила проектирования и монтажа систем вентиляции

В составе воздуха, который вдыхает человек внутри сооружений, содержится много примесей. Уровень концентрации его загрязнения во многом зависит от различных обстоятельств, среди которых удаленность от интенсивных автомобильных магистралей и промышленных объектов.

Есть такие помещения, где данная ситуация недопустима, так как ввиду их специфики необходима предельная чистота оборота воздушных потоков. Поэтому обустройство систем вентиляции чистых помещений и кондиционирования воздуха является обязательным компонентом для обеспечения в них подобающего микроклимата. Согласны?

Из нашего материала вы узнаете, что такое вентиляция чистых помещений, нормы влажности, температурный режим и другие параметры влияющие на поддержание оптимального микроклимата.

Что такое чистые помещения?

Определение чистого помещения подразумевает собой определенной площади комнату, в которой при помощи специального оборудования поддерживается в заданных пределах концентрация аэрозольных частиц (пыль, химические пары, микроорганизмы) в воздухе.

В таком помещении количество загрязняющих частиц на поверхности стен, потолка и в воздухе должно поддерживаться на минимальном уровне.

Чистые помещения используются в микроэлектронике, космических технологиях, тонкопленочном производстве, выпуске печатных схем – везде, где необходимо устранение загрязняющих элементов

Эти особые помещения оснащаются следующими составляющими:

• антистатическим полом;
• передаточными оконными проемами;
• переходными шлюзами;
• глухой конструкции стеновыми панелями;
• потолками со встроенным освещением.

Предельно чистой атмосферы в таких комнатах можно достичь одним способом – вымещение имеющихся воздушных масс и приток свежего отфильтрованного кондиционированного воздуха.

Чистые помещения необходимы для таких областей деятельности человека, как медицина, фармацевтика, изготовление различных электронных устройств и пищевое производство.

Нормы воздухообмена в чистых помещениях

С развитием новейших технологий потребность в чистых производственных помещениях выросла. В промышленности применяются все более дорогостоящие и сложные материалы.

В данных условиях цена ошибки при производстве современной продукции из-за несоответствия промышленной среды и оборудования рабочих мест очень высока.

В операционной комнате достичь стерильной атмосферы можно одним способом – выталкивание внутренних воздушных масс притоком свежего кондиционированного воздуха

Во всем мире общепризнанным документом, устанавливающим нормы вентиляции чистых помещений,  проектирования, строительства, оснащения и аттестации, а также делящим их на особые классы чистоты является  серия стандартов ISO 14644,имеющая общее название «Чистые помещения и связанные с ними контролирующие среды», разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO).

В эту категорию нормативов входит 9 регулирующих документов.

Нормативы ISO 14644 «Чистые зоны и связанные с ними контролируемые среды».

В России используется утвержденная подборка стандартов ГОСТ Р ИСО 14644, которая представляет собой перевод международного норматива ISO 14644 «Чистые помещения и связанные с ним контролируемые среды».

Документация, регламентирующая российские стандарты разработана Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 «Обеспечение промышленной чистоты» и общественным учреждением Ассоциацией инженеров по контролю микрозагрязнений (АСИНКОМ).

В зависимости от класса чистоты промышленного помещения и проводимых в нем технических процессов, предъявляются разные нормы к оснащению и оборудованию воздухообмена.

Существует 9 классов помещений, в которых допускается определенная концентрация пыли и микроорганизмов в воздухе согласно нормам ГОСТ ИСО 14644-1-2000.

Таблица пределов максимальной концентрации частиц в помещениях в соответствии с классами чистоты принятых Международной организацией по стандартизации ISO

Системы подготовки вентиляционного воздуха должны обеспечивать его чистоту по числу аэрозольных частиц и, в случае необходимости, наличию микроорганизмов в чистых зонах соответственно требованиям  ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств».

Кроме того, они должны поддерживать перепад давления по отношению к окружающим помещениям более низкого класса чистоты.

Требуемые условия вентиляции

Для осуществления воздухообмена в чистых помещениях измеряется подвижность воздушных потоков в м/с. В особо стерильных комнатах в фармацевтической сфере установлено точное определение требуемого вентилирования  – 0,46 м/с ± 0,1 м/с (FDA, США).

Предельные нормы  подвижности воздушных масс в других чистых комнатах, как правило, составляют от 0,35 до 0,52 м/с ± 20%.

На воздушную циркуляцию также значительно влияет наличие оконных проемов:

• в герметичном помещении без окон приток воздуха должен доминировать на 20% над вытяжкой;
• в помещениях с окнами производительность воздухообмена должна быть выше вытяжки на 30%.

Только такая система вентиляции чистых зон может препятствовать попаданию загрязнений и обеспечивать кругооборот воздушных масс.

Схема системы циркуляции воздуха в операционной комнате в соответствии с общепринятыми нормами и стандартами. Она включает в себя диффузор, воздуховоды, панель отопления и одноканальное устройство переменного объема

При проектировании обращается повышенное внимание на технологии подачи воздушных потоков  на объекты специального назначения. Например, циркуляция воздуха в чистых помещениях классом чистоты от 1 до 6 осуществляется воздухораспределительным оборудованием сверху вниз, образуя однородные и однонаправленные воздушные потоки невысокой скорости от 0,2 до 0,45 м/с.

В зонах более низкого класса чистоты позволяется образование не однонаправленного потока  с помощью нескольких потолочных диффузоров.

Способы очистки воздуха

Можно выделить два вида чистых помещений. Как правило, они различаются между собой методикой очищения воздушных масс:

• комнаты с турбулентной вентиляцией;
• помещения с ламинарным, обращенным в одну сторону потоком.

Последняя разновидная позволяет соблюдать чистоту максимально высокой степени, ввиду того, что направленный в одну сторону поток быстрее и качественнее выталкивает загрязненный воздух из нужной комнаты.

При очищении воздушного потока турбулентным методом, переработанные с помощью фильтров потоки, подаются через потолочные распределители. Чистый воздух при поступлении в комнату объединяется с уже присутствующей воздушной массой, в которой находится некоторый уровень загрязненности, и разбавляет его

Через воздухозаборные решетки, находящиеся внизу стен, выводится наружу часть вытесненного воздуха. За день работы вентиляции, установленной по такому принципу, может до 20 раз вытеснить отработанный воздух.

При необходимости сделать воздух в чистой комнате еще более очищенным выбирается вид с направленным в одну сторону потоком. Смысл ламинарного вентилирования заключается в оборудовании эффективно действующих фильтрующих компонентов для подачи воздушного потока.

Свежий воздух, поступающий в комнату, перемещается по ней в одном направлении (сверху вниз), при этом микрочастицы пыли задерживаются и удаляются через отверстия в полу. Обычно этот процесс проходит со скоростью воздушного потока до 0,4 м/с.

Оборудование для вентиляции

Для того, чтобы выбрать эффективное оборудование для вентиляции в чистой комнате, стоит понимать задачи, которые оно будет решать.

Схема фильтров различных классов очистки, предназначенная для обустройства вентиляции в чистых помещениях, наглядно демонстрирует очищение воздуха, попадающего с однонаправленным потоком

Воздухообмен в чистых комнатах направлен не на удаление загрязняющих бактерий и частиц, а на предупреждение их попадания внутрь.

Необходимое оборудование будет следующим:

1. Фильтровентиляционные модули. Компоненты систем, главная функция которых — очистка воздуха от загрязненных частиц и примесей. Снабжаются фильтрами HEPA и ULPA для достижения требуемой степени чистоты согласно классификатору.
2. Воздухораспределители. Это группа климатического оборудования для очистки от примесей, осуществления вентиляции и кондиционирования в условиях чистых зон.
3. Системы вентиляции и кондиционирования. Установка с полным циклом подготовки воздушных потоков в чистых помещениях. В ее функции входит: очищение, поддержание температуры, влажности и давления воздуха. Обычно такие установки отличаются бесперебойной бесшумной работой и могут настраивать регулировку показателей автоматически.
4. Фильтры различных классов очистки. Часто подбираются согласно требованиям к определенному типу чистоты помещения. Максимально эффективная схема удаления посторонних частиц из приточного воздуха путем пропускания его через 4 вида фильтров – грубой, тонкой, высокой эффективности (HEPA) и сверхтонкой (ULPA) очистки.

Главной задачей для постоянно функционирования данного оборудования является высококачественная первоначальная проектировка и установка.

В остальном никаких сложностей с эксплуатацией у персонала и владельцев не возникает.

Принцип работы системы

Вентиляция чистых помещений действует исправно и дает возможность обеспечения нормативных показателей путем четкой работы всех компонентов системы.

Прежде чем поступить в комнату, воздух проходит четыре уровня фильтрации на четырех фильтрах, которые очищают воздушный поток от определенных видов загрязнений.

Подается ламинарный поток воздуха, позволяющий образовывать направленное перемещение очищенных воздушных масс, а он в свою очередь выталкивает аэрозольные частички из уже имеющегося воздуха.

Циркуляция и воздухообмен в операционной комнате, оборудованный в соответствии с требуемыми нормами и стандартами состоит из множества устройств

Основная составляющая всей вентиляционной установки – это система центрального кондиционирования, оборудованная в соответствии со спецификой чистых комнат. Большая часть процессов подготовки и очистки воздуха проходит именно здесь.

А легкость в управлении и поддержании постоянных показателей чистоты в помещении обеспечивается оборудованием для автоматизации и диспетчеризации работы всей системы, в котором содержится большое количество датчиков для мониторинга показателей, устройство дистанционной передачи команд и т.д.

После введения в эксплуатацию системы состояние работы всех элементов контролируется персоналом, работающим в помещении, а при выявлении каких-либо нарушений работы или аварийных ситуаций, программное обеспечение быстро проинформирует об этом автоматически.

Особенности проектирования вентиляционных систем

Проектировка и установка системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений требует необходимого опыта работы со спецоборудованием, а также знания требований и нормативов, предъявляемых к этим помещениям.

Имеется три основные схемы систематизации воздухообмена в чистых зонах:

• направление потоков воздуха параллельно друг другу;
• беспорядочное направление – поступление свежего воздуха осуществляется в разные стороны;
• смешанная подача – прослеживается в больших помещениях, когда в одной части воздушные массы движутся параллельно, а в другой – беспорядочно.

В зависимости от габаритов комнаты и местоположения рабочей области выбирается наиболее приемлемый проект вентиляционной системы. Наиболее оптимальным решением считается вентилирование с направленным в одну сторону потоком свежего воздуха.

Система вентиляционных настенных решеток в стерильном помещении, спроектированном в соответствии с требованиями класса чистоты и назначения

Для чистых помещений часто используется приточно-вытяжная вентиляционная система. Ее смысл состоит в следующем: сверху с определенной скоростью под давлением подается поток свежего воздуха, который выталкивает загрязненные воздушные массы, находящиеся в помещении, вниз к приточному отверстию.

Охлажденный воздух подается с небольшой скоростью в верхнюю часть объекта через потолочные панели. Он обволакивает площадь помещения, опуская вниз к вытяжке пылевые частицы, создавая минимальную степень раздражения.

При данной системе вентиляции не образуются сквозняки, и осевшие на полу пылевые вихри. Более того, доставляемый свежий поток сначала подготавливается и подается в помещение уже с нужной влажностью и температурой.

Популярные схемы вентиляции

При проектировке системы вентиляции одной из первостепенных задач является точная и проверенная организация распределения воздушных потоков.

На данный момент проектировщиками используются несколько распространенных решений местоположения воздухораспределительного оборудования, выбор которого имеет значение от назначения.

В чистых помещениях обязательно нужно позаботиться об оснащении дверных проемов дополнительной защитой от проникновения в чистое помещение загрязненного воздуха

Рассмотрим наиболее популярные, отработанные схемы организации вентиляции операционной комнаты:

• поступление потока воздуха в одном направлении через наклонную решетку вентиляции;
• с помощью применения потолочных диффузоров организуется не однонаправленный воздушный приток;
• воздух поступает в операционную через перфорированную потолочную панель с организацией вертикального однонаправленного потока воздушной смеси;
• приточная воздушная масса подается через воздухораспределитель в потолке, создающий ламинарный поток воздуха, направленный в рабочую область;
• воздушная смесь является не однонаправленной и подается через воздушный кольцевой шланг.

Вытяжная вентиляционная система в операционных комнатах осуществляется путем монтажа вытяжных вентиляторов и настенных вентиляционных решеток клапаном в обратную сторону.

В соответствии с практикой, наилучшим приспособлением для организации ламинарного потока воздуха, направленного в одну сторону, в операционных комнатах являются потолочные сетчатые воздухораспределители.

К примеру, на ламинарном потолке размерами 1,8 на 2,4 м в операционной комнате площадью 40 м² дает возможность создания 25-кратного обмена воздуха при скорости выхода воздушного потока из установки 0,2 м/с.

Эти данные считаются достаточными для поглощения теплоизбытков от числа персонала и работы оборудования в операционной.

Монтаж вентиляционных систем

Особенность установки вентиляции чистых помещений связана с высокими требованиями для различных видов зон, классификация которых зависит от особенностей технологических процессов, проводимых в них, а также их назначением, нормам микроклимата и трассировки инженерных конструкций.

Специалисты проводят установку и запуск оборудования для обеспечения правильного воздухообмена в чистых помещения фармацевтической промышленности

Специалистам по монтажу необходимо понимать, что воздуховоды для установки в  чистых помещениях еще до монтажа требуют подготовительных процедур, без которых не может быть осуществлена последующая установка.

Рассмотрим основные этапы:

1. На подготовительном этапе детали воздуховодов помещаются в специально отведенном месте очистки. Перед установкой части и фасонные элементы подвергаются первоначальной сухой механической чистке для удаления с поверхностей жидких и твердых загрязнений, образовавшихся в процессе производства и перевозки.
2. Далее следует провести первичную мойку всех внутренних поверхностей водопроводной водой и организовать сушку до полного высыхания в обеспыленной зоне. После зрительного контроля комплектующие вентиляционных систем, в зависимости от степени загрязненности, подвергаются вторичной мойке и сушке или сразу следуют на антисептическую обработку.
3. После окончательной обработки рекомендуется свести к минимуму контакт с очищенными элементами внутренних поверхностей воздуховодов и воздухом помещения. Этого можно достичь путем обертывания торцевых частей полимерной пленками. После этого комплектующие отправляются на склад с контролируемыми параметрами чистоты.
4. Очищенная партия деталей и воздуховодов попадает на участок монтажа прямо перед установкой. Защищающая пленка снимается непосредственно перед соединением частей воздуховодов и фасонных элементов, при этом контакт с инструментами, крепежом, открытых кожных конечностей с внутренней стороной недопустим. При остановке монтажа или перерыве следует произвести временную герметизацию торцевых частей, стыков и врезок.

На всех этапах установочных работ необходимо контролировать и сокращать число возможных загрязнений внутренних поверхностей.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике пойдет речь о том, как обустраивается вентиляция в чистых помещениях производственного назначения:

Видеоролик о том, как происходит наладка вентиляции в чистых помещениях операционной:

Проектировка и монтаж вентиляционных систем и систем кондиционирования в чистых помещениях – это трудоемкий процесс, предполагающий наличие определенных знаний, норм и правил воздухообмена и воздухоснабжения, а также навыков и опыта применения воздухораспределительного оборудования.

Именно поэтому для проектировки и монтажа системы вентиляции на таких объектах рекомендуется обращаться исключительно к специалистам.

Если у вас есть вопросы по теме статьи или можете дополнить наш материал ценными сведениями по обустройству вентиляции в чистых помещениях. Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, делитесь опытом — блок для связи расположен под статьей.