Типовые решения по вентиляции и кондиционированию для чистых помещений. Вентиляция чистых помещений — правила, типы систем их требования Пособие по вентиляции чистых помещений

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.

Вентиляция чистых помещений является одной из важнейших задач поддержания рабочей среды. Почему же вентиляция играет такую большую роль? Именно очистка воздуха позволяет регулировать состояние помещения, нормы которого прописаны в ГОСТе. Существует несколько критериев, по которым помещение относят к одному из девяти классов чистоты, каждый из которых характеризуется степенью очистки воздуха от примесей. Поэтому в технологически чистых помещениях должна применяться вентиляция на нескольких уровнях.

Каким должен быть воздух в чистом помещении?

Пыль и бактерии содержатся в любом воздухе в виде аэрозольных частиц. Вентиляция чистых помещений позволяет поддерживать максимально разрешенное количество пыли и бактерий для данного класса помещений.

Сквозняк, сухость воздуха или его повышенная влажность - враги чистого помещения. Поэтому система вентиляции регулирует состояние воздуха, создавая оптимальные условия для работы в этой среде.

Подача воздуха регулируется автоматикой, а значит перепадов давления, вызванных переходом воздуха из одного помещения в другое, быть не должно. Таким образом, стерильность и герметичность помещений поддерживается автоматически.

Система очистки воздуха в чистых помещениях - это сложная автоматизированная группа фильтров. Фильтры воздуха чистых помещений делятся на фильтры грубой очистки, тонкой очистки и микрофильтры.

Воздух проходит фильтрацию от грубых частиц, тонкую очистку, а потом сверхтонкую очистку в микрофильтрах. Таким образом, в комнату попадает только воздух, отвечающий нормативам ГОСТа, а значит избавленный от пыли и микроорганизмов на 99,9%.

Каков механизм вентиляции и воздухообмена?

В любой комнате рано или поздно скапливаются посторонние примеси в виде аэрозольных частиц. Свежая порция очищенного воздуха поступает в помещение таким образом, что поток свежего воздуха вытесняет примеси. Это называется ламинарным потоком, так как он направлен в одну сторону. Несколько таких потоков создают воздухообмен в комнате. Они направлены либо параллельно друг другу, либо, как это часто бывает в больших помещениях, в разные стороны, чтобы потоки не пересекались. В больших комнатах потоки регулируют так, чтобы воздух поступал непосредственно в рабочую зону. Воздухозаборники находятся ниже, «грязный» воздух благодаря созданной вентиляции движется к ним.

Приточно-вытяжная вентиляционная система чистых помещений включает в себя также теплообменные установки и увлажнитель воздуха. Они создают такой микроклимат, который является комфортным для человека и поддерживает оптимальную рабочую среду.

Вентиляция позволяет сохранять постоянные значения температуры, влажности, избавляет от пыли и от большинства микроорганизмов.