Уважаемые партнеры! По техническим причинам наш офисный телефон не работает! Временно с нами можно связаться по номеру +7 (916) 217-27-18 Приносим извинения за доставленные неудобства!

Особенности проектирования

Особенности проектирования и строительства чистых помещений

За последние годы были получены хорошие результаты в развитии технологии чистых помещений для различных отраслей промышленности. Учитывая, недостаточное количество информационных источников по этой тематике, остановимся на кратком описании типов этих помещений и описании работы инженерных систем, обеспечивающих заданные параметры микроклимата.

Для того чтобы эффективно разбавлять и удалять загрязнения, возникающие в замкнутом пространстве, в него необходимо подавать достаточный объем очищенного воздуха. Обычные помещения гражданского и общественного назначения проектируются и строятся, с кратностью воздухообмена (в час) в пределах от 2 до 10. В помещениях, которые мы называем «чистыми» необходимо иметь величину кратности воздухообмена от 10 до 100, а иногда и более. Дополнительная идея состоит в создании направленного потока воздуха, для удаления загрязнений. Чаще всего, приточные фильтры размещаются на поверхности потолка, а вытяжные вентиляционные системы находятся, как можно ниже или размещены в фальшполе. Существует два основных типа чистых помещений – помещения с однонаправленным (ламинарным) и неоднонаправленным (турбулентным) потоком воздуха. Схема с турбулентной вентиляцией основана на смешивании и разбавлении загрязнений, поступающим воздухом через приточные фильтры, расположенные через одинаковые интервалы или над наиболее критичной к чистоте зоной, после чего взвешенные частицы удаляются через систему вытяжных воздуховодов. В другом варианте подача воздуха организована по принципу работы «воздушного поршня», который движется через весь объем помещения в заданном направлении, вытесняя при этом загрязнения. В этом случае высокоэффективные фильтры устанавливаются по всей поверхности потолка или стены, а одной из важнейших характеристик становится скорость перемещения воздуха. Система с однонаправленным потоком позволяет сразу удалять аэрозольные загрязнения и микрочастицы, исходящие от персонала и оборудования, обеспечивает более высокий уровень чистоты, но требует большее количество воздуха. Эти меры позволяют довести концентрацию микрочастиц до величин, определенных проектом и стандартом.

Для снижения затрат на строительство и эксплуатацию, используется смешанная схема вентиляции методами вытеснения и разбавления, когда общая вентиляция осуществляется при помощи турбулентной системы, а над отдельными участками организуется однонаправленный поток воздуха. Например, эти зоны могут быть отделены от окружающей среды с более низким уровнем чистоты, с помощью легких перегородок Локальный приток позволяет обеспечить высокие параметры воздуха, там, где это требует технологический процесс. Очищенный приточный воздух практически не содержит взвешенных частиц, а их генерация и накопление вызвано работой оборудования и персонала, находящихся в помещении. Очень важное влияние на структуру воздушного потока оказывает размещение мебели, технологического оборудования, движение персонала и перемещение продукции. Разработчикам необходимо учитывать эти факторы, чтобы избежать ухудшения характеристик воздушного потока и образования застойных зон, где могут оседать и накапливаться частицы пыли.

Воздух, поступающий в чистые помещения, проходит несколько этапов обработки. Грубая очистка – применяются фильтры с невысокими требованиями. Улавливаются крупные механические частицы более 5 мкм (пух, листва, цементная пыль). Обычно устанавливаются сразу после воздухозаборных решеток. В дальнейшем происходит нагревание, охлаждение, увлажнение и повторное нагревание воздуха для достижения им заданных параметров. После этого воздух проходит вторую ступень фильтрации, производится улавливание небольших механических частиц 1-5 мкм (видимая пыль, цветочная пыльца). Последняя ступень фильтрации осуществляется высокоэффективными фильтрами. Происходит очистка воздуха от частиц размером 0,01-1 мкм (сажа, дым, радиоактивные и микробиологические загрязнения). Эти фильтры устанавливаются в местах поступления приточного воздуха непосредственно в чистое помещение.

Минимальная эффективность фильтров, используемых на последнем этапе – 99,97% для частиц диаметром 0,3 мкм (НЕРА – High Efficiency Particle Air) и может достигать 99,999% для частиц диаметром 0,1-0,2 мкм (ULPA – Ultra Low Penetration Air). По конструкции и принципам работы эти два типа фильтров аналогичны. В последнее время из-за снижения минимального размера элемента в микросхеме до 0,35 мкм, значительно возросло влияние молекулярных загрязнений. Уже существуют фильтры, очищающие воздух и от таких загрязнений.
Особенностью чистых производственных и медицинских комнат являются высокие требования по точности поддержания основных параметров микроклимата: температуры, влажности, и давления. Это требует значительного количества взаимосвязанного оборудования для комплекса воздухоподготовки – центральные кондиционеры, вытяжные вентиляционные системы, кондиционеры-доводчики, термоэлектронагреватели, системы тепло-холодоснабжения. Большое значение придается построению интегрированной системы контроля и управления данными объектами.

На всех этапах подача воздуха осуществляется с помощью вентиляторов с регулируемым количеством оборотов. Это позволяет корректировать температурно – влажностный режим, в случае изменения требований технологического процесса. Чтобы исключить проникновение загрязнений в чистую зону через внутренние поверхности воздуховодов, финишные воздушные фильтры устанавливаются в местах ввода воздуха в помещение. Для предотвращения обратного оттока воздуха и исключения попадания вредных веществ в окружающую среду в вытяжных воздуховодах также устанавливаются фильтры.

Так как эти помещения требуют больших объемов очищенного и подготовленного по температуре и влажности воздуха, проектировщики стараются использовать максимальную рециркуляцию воздуха, если это позволяет производственный процесс. Рециркуляция экономит энергию и значительно увеличивает срок службы финишных фильтров. Ведется круглосуточный мониторинг и автоматическая регулировка параметров. Типичная схема контроля параметров имеет в своем составе компьютер, который контролирует входные сигналы, поступающие от сети датчиков. Накапливаемые данные сравниваются с предельно допустимыми уровнями и, если возникает необходимость, сигнал тревоги предупреждает персонал. Как правило, устанавливается система оптической и звуковой сигнализации при открывании шлюзов и устройства, не допускающие одновременное открывание входных и выходных дверей. Вход и выход персонала осуществляется только через «воздушные» тамбур-шлюзы. С целью снижения затрат на эксплуатацию, разработчиками предусматривается экономичный режим работы климатического оборудования, используемый в ночное время и выходные дни.

Чистые помещения не являются самостоятельной отдельно стоящей конструкцией или сооружением, а могут устанавливаться в уже существующие или строящиеся здания. Можно выделить два метода их строительства. Традиционное строительство из различных материалов с последующей высококачественной отделкой или установка модульных конструкций, когда элементы поставляются в готовом виде и собираются на месте.

К строительству чистых помещений предъявляются высокие требования. Применение классических методов монтажа не может гарантировать достижение необходимого класса чистоты по окончании работ из-за озможного накопления загрязнений, особенно в наиболее труднодоступных местах, при выполнении различных операций. Поэтому под эти технологии была выработана совершенно новая концепция всего строительства для обеспечения чистоты уже на строительной площадке. Она распространяются на все мероприятия по изготовлению конструктивных элементов на производстве, транспортировку, хранение и монтаж. По окончании работ, панели и другие конструкции освобождаются от защитной пленки и устраняются даже малейшие загрязнения. Ограждающие конструкции жестко закрепляются относительно существующих капитальных элементов зданий. Такие помещения должны быть герметичными, материалы внутренних поверхностей должны противостоять износу и выдерживать механические повреждения без выделения пыли. Во внимание принимается даже наличие эффекта бликов от поверхностей. Внутри устанавливаются отопительные приборы без «оребрения» и доступной гладкой наружной поверхностью, допускающие всестороннюю санобработку и очистку. Если это необходимо, в чистых помещениях предусматриваются окна, но их количество должно быть минимальным. Герметичные окна устанавливаются в одной плоскости со стеной и выполняются без подоконников, принимаются меры, исключающие их неконтролируемое открывание. В большинстве случаев при строительстве используются подвесные или подшивные потолки. Это продиктовано необходимостью установки встроенных светильников, воздуховодов системы кондиционирования, фильтров и обеспечения легкого доступа к ним. Такие потолки крепятся на жесткие шпильки к основному потолку, или дополнительному металлическому каркасу.

Большое внимание при проектировании технологических процессов в чистых помещениях уделяется уменьшению электростатических эффектов. Электростатический заряд и электростатический разряд рассматривают как один из видов загрязнителей производственной среды. Заряд вызывает притяжение, и удержание частиц пыли на поверхностях и не дает возможность им оставаться взвешенными в воздухе и эффективно удаляться. Разряд может повредить сложную электронную аппаратуру и стать причиной воспламенения горючих газов и смесей аэрозолей. Всем этим эффектам сопутствует электромагнитное излучение, которое приводит к искажению работы чувствительных приборов и может нанести им серьезный вред. По этим причинам разработчики выбирают для отделки таких помещений материалы, генерирующие низкий электростатический заряд. Возникновение зарядов может происходить при перемещении персонала и передвижениям различных механизмов по напольным покрытиям, трении одежды работников о поверхности столов и технологического оборудования. Наиболее обширной поверхность, подверженной трению является пол. В электронной промышленности широкое распространение получили двойные полы. Они представляют собой перфорированные металлические плиты, которые на опорах крепятся к перекрытиям. Эти полы позволяют получить лучшую аэродинамическую картину, но пространство между верхней и нижней частью плохо поддается уборке и дезинфекции. По этим причинам в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности применяют полы из полимерных материалов – наливные или рулонные (плиточные). Полимеры по своей природе являются диэлектриками. Во время эксплуатации на таких покрытиях могут генерироваться заряды очень высокой интенсивности – до 20 кВ. Для того чтобы придать им антистатические свойства, в композицию добавляют специальные вещества, способные проводить электрический ток и создается система связи с более низким потенциалом, обычно землей. Благодаря этому все возникшие на покрытии заряды будут мгновенно нейтрализованы. Эти напольные покрытия должны соответствовать ряду жестких требований – отсутствие углублений, шероховатостей и пор, стойкость к механическим воздействиям и абразивному износу, легкость процесса очистки и стойкость к средствам дезинфекции.

Сейчас в России стандартом ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002 определены 9 классов чистых помещений. Требования к классу чистоты помещений определяются, как правило, Заказчиком в зависимости от решаемых задач и осуществляемых технологических процессов. Для определения наиболее оптимального технического решения с целью уменьшения капитальных и эксплутационных затрат, необходимо самое тесное взаимодействие с Заказчиком на всех этапах проектирования и строительства для создания чистой среды с необходимым классом чистоты.

Сравнительная таблица стандартов по чистым помещениям

Все права защищены и охраняются законом. © ООО "НПК ПОЛИТЕХПРОЕКТ", 2002 - 2018