1. Аналіз характеристик високих чистих приміщень
(1). Високі чисті приміщення мають свої особливості. Загалом, високі чисті приміщення в основному використовуються в процесі післявиробництва та, як правило, використовуються для складання великогабаритного обладнання. Вони не вимагають високої чистоти, а точність контролю температури та вологості невисока. Обладнання не генерує багато тепла під час виробничого процесу, і в ньому знаходиться відносно мало людей.
(2). Високі чисті приміщення зазвичай мають великі каркасні конструкції та часто використовують легкі матеріали. Верхня плита, як правило, нелегко витримує велике навантаження.
(3). Утворення та розподіл пилових частинок. Основне джерело забруднення для високих чистих приміщень відрізняється від джерела забруднення для загальних чистих приміщень. Окрім пилу, що утворюється людьми та спортивним обладнанням, значну частку становить поверхневий пил. Згідно з даними, наведеними в літературі, утворення пилу, коли людина нерухома, становить 105 частинок/(хв·особу), а утворення пилу, коли людина рухається, розраховується в 5 разів більше, ніж коли людина нерухома. Для чистих приміщень звичайної висоти поверхневе пилоутворення розраховується так: утворення пилу з поверхні 8 м² землі еквівалентне утворенню пилу людиною в стані спокою. Для високих чистих приміщень навантаження очищення більше в нижній зоні діяльності персоналу та менше у верхній зоні. Водночас, через особливості проекту, необхідно враховувати відповідний коефіцієнт безпеки для безпеки та непередбаченого забруднення пилом. Поверхневе пилоутворення цього проекту базується на утворенні пилу з поверхні 6 м² землі, що еквівалентно утворенню пилу людиною в стані спокою. Цей проект розраховано з розрахунку на 20 осіб, що працюють у зміну, а пил, утворений персоналом, становить лише 20% від загального пилоутворення, тоді як пил, утворений персоналом у загальному чистому приміщенні, становить близько 90% від загального пилоутворення.
2. Оздоблення чистих приміщень високих цехів
Оздоблення чистих приміщень зазвичай включає підлогу, стінові панелі, стелі, а також допоміжні системи кондиціонування повітря, освітлення, протипожежний захист, водопостачання та водовідведення та інші елементи, пов'язані з чистими приміщеннями. Відповідно до вимог, огороджувальні конструкції будівлі та внутрішнє оздоблення чистих приміщень повинні використовувати матеріали з хорошою герметичністю та невеликою деформацією при зміні температури та вологості. Оздоблення стін та стель у чистих приміщеннях повинно відповідати наступним вимогам:
(1). Поверхні стін і стель у чистих приміщеннях повинні бути рівними, гладкими, без пилу, без відблисків, легко видалятися з пилу та мати менше нерівних поверхонь.
(2). У чистих приміщеннях не слід використовувати кам'яні та оштукатурені стіни. За необхідності їх використання слід виконувати сухі роботи та використовувати високоякісне штукатурення. Після оштукатурювання стін поверхню фарби слід пофарбувати, вибираючи вогнестійку, без тріщин, мийну, гладку, яка не легко вбирає воду, не псується та не пліснявіє. Загалом, для оздоблення чистих приміщень як матеріали для внутрішнього оздоблення переважно вибирають кращі металеві стінові панелі з порошковим покриттям. Однак для великих заводів через високу висоту підлоги встановлення металевих стінових панелей є складнішим, через низьку міцність, високу вартість та нездатність витримувати вагу. У цьому проекті проаналізовано характеристики утворення пилу в чистих приміщеннях на великих заводах та вимоги до чистоти приміщень. Традиційні методи внутрішнього оздоблення металевими стіновими панелями не застосовувалися. Епоксидне покриття наносилося на оригінальні стіни цивільних конструкцій. У всьому приміщенні не встановлювалося стелі для збільшення корисної площі.
3. Організація повітряного потоку у високих чистих приміщеннях
Згідно з літературою, для високих чистих приміщень використання системи кондиціонування повітря може значно зменшити загальний об'єм подачі повітря в систему. Зі зменшенням об'єму повітря особливо важливо прийняти розумну організацію потоку повітря для досягнення кращого ефекту кондиціонування чистого повітря. Необхідно забезпечити рівномірність системи подачі та рециркуляції повітря, зменшити вихор та завихрення повітряного потоку в чистій робочій зоні, а також покращити характеристики дифузії припливного повітряного потоку, щоб повною мірою реалізувати ефект розрідження припливного повітряного потоку. У високих чистих цехах з вимогами до чистоти класу 10 000 або 100 000 можна навести концепцію проектування високих та великих приміщень для комфортного кондиціонування повітря, наприклад, використання форсунок у великих приміщеннях, таких як аеропорти та виставкові зали. За допомогою форсунок та бічної подачі повітря повітряний потік може розсіюватися на велику відстань. Подача повітря за допомогою форсунок - це спосіб забезпечення подачі повітря, спираючись на високошвидкісні струмені, що видуваються з форсунок. Він в основному використовується в місцях кондиціонування повітря у високих чистих приміщеннях або громадських будівлях з високою висотою підлоги. Сопло використовує бічну подачу повітря, а сопло та вихід рециркуляційного повітря розташовані з одного боку. Повітря концентровано викидається з кількох сопел, встановлених у приміщенні, з вищою швидкістю та більшим об'ємом. Струмінь повертається назад через певну відстань, так що вся зона кондиціонування знаходиться в зоні рециркуляції, а потім вихід рециркуляційного повітря, розташований внизу, відводить його назад до кондиціонера. Його характеристики - висока швидкість подачі повітря та велика дальність. Струмінь інтенсивно перемішує повітря в приміщенні, швидкість поступово знижується, і всередині утворюється великий закручений повітряний потік, завдяки чому зона кондиціонування отримує більш рівномірне температурне поле та поле швидкості.
4. Приклад інженерного проекту
Для високого чистого цеху (40 м завдовжки, 30 м завширшки, 12 м заввишки) потрібна чиста робоча зона заввишки менше 5 м, з рівнем статичної очистки 10 000 та динамічної 100 000, температурою tn = 22℃±3℃ та відносною вологістю fn = 30%~60%.
(1). Визначення організації потоку повітря та частоти вентиляції
З огляду на особливості використання цього високого чистого приміщення, яке має ширину понад 30 м і не має стелі, традиційний метод подачі чистого повітря в майстерню важко задовольнити вимоги використання. Для забезпечення температури, вологості та чистоти чистої робочої зони (нижче 5 м) використовується метод шаруватої подачі повітря з соплами. Пристрій подачі повітря з соплами для обдування рівномірно розташований на бічній стіні, а пристрій виходу зворотного повітря з демпфуючим шаром рівномірно розташований на висоті 0,25 м від землі в нижній частині бічної стіни майстерні, утворюючи форму організації повітряного потоку, в якій робоча зона повертається з сопла та повертається з концентрованої сторони. Водночас, щоб запобігти утворенню мертвої зони в нечистій робочій зоні вище 5 м з точки зору чистоти, температури та вологості, зменшити вплив холодного та теплового випромінювання від стелі на робочу зону, своєчасно видаляти частинки пилу, що утворюються верхнім краном під час роботи, та повною мірою використовувати чисте повітря, що розсіюється на відстань понад 5 м, у нечистій зоні кондиціонування повітря встановлено ряд невеликих рециркуляційних повітряних отворів, що утворюють невелику систему циркуляції рециркуляції повітря, що може значно зменшити забруднення верхньої нечистої зони до нижньої чистої робочої зони.
Відповідно до рівня чистоти та викидів забруднюючих речовин, у цьому проекті застосовується частота вентиляції 16 год-1 для чистої кондиціонованої зони нижче 6 м, а для верхньої нечистої зони застосовується відповідна витяжка з частотою вентиляції менше 4 год-1. Фактично, середня частота вентиляції всієї установки становить 10 год-1. Таким чином, порівняно з чистим кондиціонуванням повітря всього приміщення, метод подачі повітря з чистими шаруватими форсунками не тільки краще гарантує частоту вентиляції чистої кондиціонованої зони та відповідає організації повітряного потоку великопрольотної установки, але й значно економить об'єм повітря системи, охолоджувальну здатність та потужність вентилятора.
(2). Розрахунок подачі повітря з бокового сопла
Різниця температур припливного повітря
Частота вентиляції, необхідна для кондиціонування повітря в чистих приміщеннях, значно вища, ніж для загального кондиціонування повітря. Тому повне використання великого об'єму повітря для кондиціонування чистих приміщень та зменшення різниці температур припливного повітря може не тільки заощадити потужність обладнання та експлуатаційні витрати, але й зробити це більш сприятливим для забезпечення точності кондиціонування повітря в кондиціонованій зоні чистого приміщення. Різниця температур припливного повітря, розрахована в цьому проекті, становить ts = 6℃.
Чиста кімната має відносно великий проліт, шириною 30 м. Необхідно забезпечити вимоги до перекриття в середній зоні та переконатися, що робоча зона процесу знаходиться в зоні зворотного повітря. Водночас необхідно враховувати вимоги до шуму. Швидкість подачі повітря в цьому проекті становить 5 м/с, висота встановлення сопла – 6 м, а потік повітря виходить з сопла в горизонтальному напрямку. У цьому проекті розраховано потік повітря, що подається через сопло. Діаметр сопла становить 0,36 м. Згідно з літературою, число Архімеда розраховано як 0,0035. Швидкість подачі повітря через сопло становить 4,8 м/с, осьова швидкість на кінці – 0,8 м/с, середня швидкість – 0,4 м/с, а середня швидкість зворотного потоку – менше 0,4 м/с, що відповідає вимогам використання процесу.
Оскільки об'єм повітря припливного потоку великий, а різниця температур припливного повітря невелика, він майже такий самий, як і в ізотермічному струмені, тому довжину струменя легко гарантувати. Згідно з числом Архімеда, можна розрахувати відносну дальність x/ds = 37 м, що може задовольнити вимогу перекриття 15 м протилежного потоку припливного повітря.
(3). Обробка кондиціонером
З огляду на характеристики великого об'єму припливного повітря та невеликої різниці температур припливного повітря в конструкції чистих приміщень, у літньому методі обробки кондиціонування повітря повністю використовується рециркуляційне повітря, а первинне рециркуляційне повітря виключається. Використовується максимальна частка вторинного рециркуляційного повітря, а свіже повітря обробляється лише один раз, а потім змішується з великою кількістю вторинного рециркуляційного повітря, тим самим усуваючи повторне нагрівання та зменшуючи потужність та енергоспоживання обладнання під час роботи.
(4). Результати інженерних вимірювань
Після завершення цього проекту було проведено комплексне інженерне випробування. Загалом на всій установці було встановлено 20 горизонтальних та вертикальних точок вимірювання. Поле швидкості, температурне поле, чистота, шум тощо чистої установки були протестовані в статичних умовах, і фактичні результати вимірювань були відносно хорошими. Результати вимірювань за проектних робочих умов такі:
Середня швидкість повітряного потоку на виході повітря становить 3,0~4,3 м/с, а швидкість на стику двох протилежних повітряних потоків — 0,3~0,45 м/с. Гарантована частота вентиляції чистої робочої зони становить 15 разів на годину, а її чистота вимірюється в межах класу 10 000, що добре відповідає проектним вимогам.
Рівень шуму рівня А в приміщенні становить 56 дБ на виході рециркуляційного повітря, а в інших робочих зонах він нижче 54 дБ.
5. Висновок
(1). Для високих чистих приміщень з не дуже високими вимогами можна застосувати спрощене оздоблення, щоб задовольнити як вимоги щодо використання, так і вимоги щодо чистоти.
(2). Для високих чистих приміщень, які вимагають рівня чистоти лише зони нижче певної висоти класу 10 000 або 100 000, метод подачі повітря за допомогою чистих шаруватих форсунок кондиціонера є відносно економічним, практичним та ефективним методом.
(3). Для цього типу високих чистих приміщень у верхній нечистій робочій зоні встановлюється ряд рециркуляційних повітряних отворів для видалення пилу, що утворюється біля рейок крана, та зменшення впливу холодного та теплового випромінювання від стелі на робочу зону, що може краще забезпечити чистоту, температуру та вологість робочої зони.
(4). Висота високого чистого приміщення більш ніж у 4 рази перевищує висоту звичайного чистого приміщення. За нормальних умов утворення пилу слід зазначити, що навантаження на очищення приміщення значно нижче, ніж у звичайному приміщенні з низьким рівнем пилу. Тому з цієї точки зору частоту вентиляції можна визначити нижчою за частоту вентиляції чистого приміщення, рекомендовану національним стандартом GB 73-84. Дослідження та аналіз показують, що для високих чистих приміщень частота вентиляції змінюється залежно від висоти чистої зони. Як правило, 30%~80% частоти вентиляції, рекомендованої національним стандартом, може задовольнити вимоги щодо очищення.
Час публікації: 18 лютого 2025 р.