1. Analýza charakteristík vysokých čistých priestorov
(1). Vysoké čisté miestnosti majú svoje vlastné charakteristiky. Vo všeobecnosti sa vysoké čisté miestnosti používajú hlavne v postprodukčnom procese a zvyčajne sa používajú na montáž veľkých zariadení. Nevyžadujú si vysokú čistotu a presnosť regulácie teploty a vlhkosti nie je vysoká. Zariadenie počas výrobného procesu negeneruje veľa tepla a je v ňom relatívne málo ľudí.
(2). Vysoké čisté miestnosti majú zvyčajne veľké rámové konštrukcie a často používajú ľahké materiály. Horná doska vo všeobecnosti ťažko unesie veľké zaťaženie.
(3). Tvorba a distribúcia prachových častíc Hlavný zdroj znečistenia vo vysokých čistých miestnostiach sa líši od zdroja znečistenia vo všeobecných čistých miestnostiach. Okrem prachu vytváraného ľuďmi a športovým vybavením tvorí veľkú časť povrchový prach. Podľa údajov z literatúry je tvorba prachu pri nehybnej osobe 105 častíc/(min·osoba) a tvorba prachu pri pohybe osoby sa vypočíta ako 5-násobok tvorby prachu pri nehybnej osobe. V čistých miestnostiach bežnej výšky sa tvorba povrchového prachu vypočíta tak, že tvorba povrchového prachu z 8 m2 zeme je ekvivalentná tvorbe prachu z osoby v pokoji. Vo vysokých čistých miestnostiach je čistiaca záťaž väčšia v spodnej oblasti činnosti personálu a menšia v hornej oblasti. Zároveň je vzhľadom na charakteristiky projektu potrebné zohľadniť vhodný bezpečnostný faktor pre bezpečnosť a nepredvídané znečistenie prachom. Tvorba povrchového prachu v tomto projekte je založená na tvorbe povrchového prachu z 6 m2 zeme, čo je ekvivalentné tvorbe prachu z osoby v pokoji. Tento projekt je vypočítaný na základe 20 ľudí pracujúcich na smenu a tvorba prachu personálom predstavuje iba 20 % z celkovej tvorby prachu, zatiaľ čo tvorba prachu personálom vo všeobecne čistej miestnosti predstavuje približne 90 % z celkovej tvorby prachu.
2. Dekorácia čistých priestorov vo vysokých dielňach
Dekorácia čistých priestorov vo všeobecnosti zahŕňa podlahy, stenové panely, stropy a podporné prvky klimatizácie, osvetlenia, protipožiarnej ochrany, prívodu a odvodnenia vody a ďalšieho vybavenia súvisiaceho s čistými priestormi. Podľa požiadaviek by plášť budovy a vnútorná dekorácia čistých priestorov mali používať materiály s dobrou vzduchotesnosťou a malou deformáciou pri zmene teploty a vlhkosti. Dekorácia stien a stropov v čistých priestoroch by mala spĺňať nasledujúce požiadavky:
(1). Povrchy stien a stropov v čistých miestnostiach by mali byť rovné, hladké, bez prachu, bez odleskov, ľahko odstraňovateľné a mali by mať menej nerovných povrchov.
(2). Čisté priestory by nemali používať murované a omietnuté steny. Ak je to potrebné, mali by sa vykonávať suché práce a mali by sa používať vysokokvalitné omietky. Po omietnutí stien by sa mal povrch farby natrieť a mala by sa zvoliť farba, ktorá je ohňovzdorná, bez trhlín, umývateľná, hladká a ľahko sa neabsorbuje voda, nedegraduje a neplesniví. Vo všeobecnosti sa pri dekorácii čistých priestorov ako materiál na interiérovú dekoráciu vyberajú najmä lepšie práškovo lakované kovové stenové panely. Avšak vo veľkých továrňach je kvôli vysokej výške podlahy inštalácia kovových stenových priečok zložitejšia, má nízku pevnosť, vysoké náklady a neschopnosť uniesť hmotnosť. Tento projekt analyzoval charakteristiky tvorby prachu v čistých priestoroch vo veľkých továrňach a požiadavky na čistotu priestorov. Neboli použité konvenčné metódy interiérovej dekorácie kovovými stenovými panelmi. Na pôvodné steny stavebných konštrukcií bol aplikovaný epoxidový náter. V celom priestore nebol vybudovaný žiadny strop na zväčšenie úžitkovej plochy.
3. Organizácia prúdenia vzduchu vo vysokých čistých miestnostiach
Podľa literatúry môže použitie klimatizačného systému pre čisté priestory výrazne znížiť celkový objem privádzaného vzduchu do systému. Pri znižovaní objemu vzduchu je obzvlášť dôležité prijať rozumnú organizáciu prúdenia vzduchu, aby sa dosiahol lepší účinok čistej klimatizácie. Je potrebné zabezpečiť rovnomernosť prívodu a odvodu vzduchu v systéme, znížiť vírenie a vírenie prúdenia vzduchu v čistom pracovnom priestore a zlepšiť difúzne charakteristiky privádzaného vzduchu, aby sa naplno prejavil zrieďovací účinok privádzaného vzduchu. Vo vysokých čistých dielňach s požiadavkami na čistotu triedy 10 000 alebo 100 000 možno uviesť koncept dizajnu vysokých a veľkých priestorov pre komfortnú klimatizáciu, ako je použitie trysiek vo veľkých priestoroch, ako sú letiská a výstavné haly. Pomocou trysiek a bočného prívodu vzduchu je možné prúdenie vzduchu rozptýliť na veľkú vzdialenosť. Prívod vzduchu pomocou trysiek je spôsob, ako dosiahnuť prívod vzduchu spoliehaním sa na vysokorýchlostné prúdy vyfukované z trysiek. Používa sa hlavne v klimatizačných priestoroch vo vysokých čistých miestnostiach alebo vo verejných budovách s vysokou výškou podlaží. Tryska využíva bočný prívod vzduchu a tryska a výstup spätného vzduchu sú umiestnené na tej istej strane. Vzduch je koncentrovane vháňaný z niekoľkých trysiek umiestnených v priestore vyššou rýchlosťou a väčším objemom vzduchu. Prúd prúdi späť po určitej vzdialenosti, takže celá klimatizovaná oblasť je v oblasti spätného prúdenia, a potom je výstup spätného vzduchu umiestnený v spodnej časti odsávaný späť do klimatizačnej jednotky. Jeho charakteristickými znakmi sú vysoká rýchlosť prívodu vzduchu a dlhý dosah. Prúd poháňa vnútorný vzduch k silnému premiešaniu, rýchlosť postupne klesá a v interiéri sa vytvára silný vírivý prúd vzduchu, takže klimatizovaná oblasť získava rovnomernejšie teplotné a rýchlostné pole.
4. Príklad technického návrhu
Vysoká čistá dielňa (40 m dlhá, 30 m široká, 12 m vysoká) vyžaduje čistý pracovný priestor pod 5 m, s úrovňou čistenia statickým 10 000 a dynamickým 100 000, teplotou tn = 22 ℃ ± 3 ℃ a relatívnou vlhkosťou fn = 30 % až 60 %.
(1). Stanovenie organizácie prúdenia vzduchu a frekvencie vetrania
Vzhľadom na charakteristiky použitia tejto vysokej čistej miestnosti, ktorá je široká viac ako 30 m a nemá strop, je konvenčná metóda prívodu čistého vzduchu do dielne ťažko spĺňajúca požiadavky na použitie. Na zabezpečenie teploty, vlhkosti a čistoty čistého pracovného priestoru (pod 5 m) sa používa metóda vrstveného prívodu vzduchu s tryskami. Zariadenie na prívod vzduchu s tryskami na fúkanie je rovnomerne umiestnené na bočnej stene a zariadenie na výstup spätného vzduchu s tlmiacou vrstvou je rovnomerne umiestnené vo výške 0,25 m od zeme v spodnej časti bočnej steny dielne, čím sa vytvára organizácia prúdenia vzduchu, v ktorej sa pracovný priestor vracia z trysky a vracia sa z koncentrovanej strany. Zároveň, aby sa zabránilo vzniku mŕtvej zóny v nečistej pracovnej oblasti nad 5 m, čo sa týka čistoty, teploty a vlhkosti, aby sa znížil vplyv chladného a tepelného žiarenia zo stropu vonku na pracovnú oblasť, aby sa včas odstránili prachové častice generované horným žeriavom počas prevádzky a aby sa plne využil čistý vzduch rozptýlený do vzdialenosti viac ako 5 m, je v nečistej klimatizačnej oblasti umiestnený rad malých pásových výstupov spätného vzduchu, ktoré tvoria malý cirkulačný systém spätného vzduchu, čo môže výrazne znížiť znečistenie z hornej nečistej oblasti do dolnej čistej pracovnej oblasti.
Podľa úrovne čistoty a emisií znečisťujúcich látok tento projekt prijíma frekvenciu vetrania 16 h-1 pre čistú klimatizovanú oblasť pod 6 m a prijíma vhodné odsávanie pre hornú nečistú oblasť s frekvenciou vetrania menej ako 4 h-1. V skutočnosti je priemerná frekvencia vetrania celej prevádzky 10 h-1. Týmto spôsobom, v porovnaní s čistou klimatizáciou celej miestnosti, metóda prívodu čistého vzduchu s vrstvenými dýzami nielen lepšie zaručuje frekvenciu vetrania čistej klimatizovanej oblasti a spĺňa organizáciu prúdenia vzduchu vo veľkorozpätej prevádzke, ale tiež výrazne šetrí objem vzduchu systému, chladiaci výkon a výkon ventilátora.
(2). Výpočet prívodu vzduchu do bočnej trysky
Rozdiel teplôt privádzaného vzduchu
Frekvencia vetrania potrebná pre klimatizáciu čistých priestorov je oveľa vyššia ako pri bežnej klimatizácii. Preto plné využitie veľkého objemu vzduchu v klimatizácii čistých priestorov a zníženie teplotného rozdielu privádzaného vzduchu v prúde privádzaného vzduchu môže nielen ušetriť kapacitu zariadenia a prevádzkové náklady, ale tiež prispieť k zabezpečeniu presnosti klimatizácie klimatizovaného priestoru čistých priestorov. Teplotný rozdiel privádzaného vzduchu vypočítaný v tomto projekte je ts = 6 ℃.
Čistá miestnosť má relatívne veľké rozpätie so šírkou 30 m. Je potrebné zabezpečiť požiadavky na prekrytie v strednej oblasti a zabezpečiť, aby sa pracovná oblasť procesu nachádzala v oblasti recirkulácie vzduchu. Zároveň je potrebné zohľadniť požiadavky na hluk. Rýchlosť prívodu vzduchu v tomto projekte je 5 m/s, výška inštalácie trysky je 6 m a prúd vzduchu je vyžarovaný z trysky v horizontálnom smere. V tomto projekte bol vypočítaný prietok vzduchu prívodu vzduchu do trysky. Priemer trysky je 0,36 m. Podľa literatúry je Archimedovo číslo vypočítané na 0,0035. Rýchlosť prívodu vzduchu do trysky je 4,8 m/s, axiálna rýchlosť na konci je 0,8 m/s, priemerná rýchlosť je 0,4 m/s a priemerná rýchlosť recirkulácie je menšia ako 0,4 m/s, čo spĺňa požiadavky na použitie v procese.
Keďže objem privádzaného vzduchu je veľký a rozdiel teplôt privádzaného vzduchu je malý, je takmer rovnaký ako pri izotermickom prúde, takže dĺžku prúdu je ľahké zaručiť. Podľa Archimedovho čísla je možné vypočítať relatívny dosah x/ds = 37 m, čo spĺňa požiadavku 15 m prekrytia privádzaného vzduchu na opačnej strane.
(3). Úprava stavu klimatizácie
Vzhľadom na charakteristiky veľkého objemu privádzaného vzduchu a malého rozdielu teplôt privádzaného vzduchu v čistých priestoroch sa v letnej klimatizačnej metóde plne využíva spätný vzduch a primárny spätný vzduch sa eliminuje. Používa sa maximálny podiel sekundárneho spätného vzduchu a čerstvý vzduch sa upravuje iba raz a potom sa zmieša s veľkým množstvom sekundárneho spätného vzduchu, čím sa eliminuje opätovné ohrev a znižuje sa kapacita a spotreba prevádzkovej energie zariadenia.
(4). Výsledky technických meraní
Po dokončení tohto projektu sa vykonal komplexný technický test. V celom závode bolo zriadených celkovo 20 horizontálnych a vertikálnych meracích bodov. Rýchlostné pole, teplotné pole, čistota, hluk atď. čistého závodu boli testované za statických podmienok a skutočné výsledky meraní boli relatívne dobré. Namerané výsledky za projektovaných prevádzkových podmienok sú nasledovné:
Priemerná rýchlosť prúdenia vzduchu na výstupe vzduchu je 3,0 ~ 4,3 m/s a rýchlosť na spoji dvoch protiľahlých prúdov vzduchu je 0,3 ~ 0,45 m/s. Frekvencia vetrania čistého pracovného priestoru je zaručená na 15-krát/h a jeho čistota je meraná v triede 10 000, čo dobre spĺňa konštrukčné požiadavky.
Vnútorná hlučnosť na úrovni A je 56 dB na výstupe spätného vzduchu a ostatné pracovné oblasti sú všetky pod 54 dB.
5. Záver
(1). Pre vysoké čisté miestnosti s nie veľmi vysokými požiadavkami je možné prijať zjednodušenú výzdobu, aby sa splnili požiadavky na používanie aj požiadavky na čistotu.
(2). Pre vysoké čisté miestnosti, ktoré vyžadujú úroveň čistoty iba v oblasti pod určitou výškou triedy 10 000 alebo 100 000, je metóda prívodu vzduchu pomocou čistých vrstvených klimatizačných trysiek relatívne ekonomickou, praktickou a účinnou metódou.
(3). V prípade tohto typu vysokých čistých priestorov je v hornej nečistej pracovnej oblasti umiestnený rad pásových výstupov spätného vzduchu, ktoré odstraňujú prach vznikajúci v blízkosti žeriavových koľajníc a znižujú vplyv chladného a tepelného žiarenia zo stropu na pracovnú oblasť, čo môže lepšie zabezpečiť čistotu, teplotu a vlhkosť pracovnej oblasti.
(4). Výška vysokej čistej miestnosti je viac ako 4-krát väčšia ako výška bežnej čistej miestnosti. Za normálnych podmienok produkcie prachu je potrebné povedať, že zaťaženie čistenia priestoru jednotky je oveľa nižšie ako v bežnej nízkej čistej miestnosti. Z tohto hľadiska možno preto určiť, že frekvencia vetrania je nižšia ako frekvencia vetrania čistej miestnosti odporúčaná národnou normou GB 73-84. Výskum a analýza ukazujú, že vo vysokých čistých miestnostiach sa frekvencia vetrania líši v závislosti od výšky čistého priestoru. Vo všeobecnosti 30 % až 80 % frekvencie vetrania odporúčanej národnou normou dokáže splniť požiadavky na čistenie.
Čas uverejnenia: 18. februára 2025