1. Analiza caracteristicilor camerelor sterile înalte
(1). Camerele sterile înalte au propriile caracteristici inerente. În general, camerele sterile înalte sunt utilizate în principal în procesul de post-producție și sunt folosite, în general, pentru asamblarea echipamentelor mari. Nu necesită un nivel ridicat de curățenie, iar precizia controlului temperaturii și umidității nu este ridicată. Echipamentul nu generează multă căldură în timpul procesului de producție și există relativ puține persoane implicate.
(2). Camerele sterile înalte au de obicei structuri mari și adesea folosesc materiale ușoare. Placa superioară, în general, nu este ușor de suportat o sarcină mare.
(3). Generarea și distribuția particulelor de praf Pentru camerele curate înalte, principala sursă de poluare este diferită de cea a camerelor curate generale. Pe lângă praful generat de oameni și echipamente sportive, praful de suprafață reprezintă o proporție mare. Conform datelor furnizate de literatura de specialitate, generarea de praf atunci când o persoană este staționară este de 105 particule/(min·persoană), iar generarea de praf atunci când o persoană se mișcă este calculată ca fiind de 5 ori mai mare decât atunci când persoana este staționară. Pentru camerele curate de înălțime obișnuită, generarea de praf de suprafață este calculată ca fiind echivalentă cu generarea de praf a unei persoane în repaus. Pentru camerele curate înalte, sarcina de purificare este mai mare în zona inferioară de activitate a personalului și mai mică în zona superioară. În același timp, datorită caracteristicilor proiectului, este necesar să se ia un factor de siguranță adecvat pentru siguranță și să se ia în considerare poluarea neprevăzută cu praf. Generarea de praf de suprafață a acestui proiect se bazează pe generarea de praf de suprafață a unei persoane în repaus, ceea ce este echivalent cu generarea de praf a unei persoane. Acest proiect este calculat pe baza a 20 de persoane care lucrează pe tură, iar generarea de praf de către personal reprezintă doar 20% din generarea totală de praf, în timp ce generarea de praf de către personal într-o cameră curată generală reprezintă aproximativ 90% din generarea totală de praf.
2. Decorarea camerelor curate ale atelierelor înalte
Decorarea camerelor curate include, în general, podelele, panourile de perete, tavanele și instalațiile de climatizare, iluminatul, protecția împotriva incendiilor, alimentarea cu apă și drenajul, precum și alte componente legate de camerele curate. Conform cerințelor, anvelopa clădirii și decorarea interioară a camerei curate trebuie să utilizeze materiale cu o bună etanșeitate la aer și deformare mică la schimbarea temperaturii și umidității. Decorarea pereților și tavanelor din camerele curate trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
(1). Suprafețele pereților și tavanelor din camerele curate trebuie să fie plane, netede, fără praf, fără strălucire, ușor de îndepărtat și să aibă mai puține suprafețe neuniforme.
(2). În camerele curate nu se recomandă utilizarea pereților din zidărie și a pereților tencuiți. Atunci când este necesar să se utilizeze acestea, se efectuează lucrări uscate și se utilizează standarde de tencuială de înaltă calitate. După tencuirea pereților, suprafața vopsită trebuie vopsită și se recomandă alegerea unei vopsele ignifuge, fără crăpături, lavabile, netede și care nu absoarbe ușor apa, nu se deteriorează și nu mucegăiește. În general, pentru decorarea camerelor curate se optează în principal pentru panouri de perete metalice vopsite în câmp electrostatic, ca materiale de decor interior. Cu toate acestea, pentru fabricile mari, din cauza înălțimii mari a podelei, instalarea pereților despărțitori din panouri metalice este mai dificilă, având o rezistență slabă, costuri ridicate și incapacitate de a suporta greutatea. Acest proiect a analizat caracteristicile de generare a prafului în camerele curate din fabricile mari și cerințele de curățenie ale încăperilor. Nu au fost adoptate metode convenționale de decorare interioară cu panouri metalice. Pe pereții originali din inginerie civilă s-a aplicat un strat epoxidic. Nu s-a instalat plafon în întregul spațiu pentru a mări spațiul utilizabil.
3. Organizarea fluxului de aer în camerele sterile înalte
Conform literaturii de specialitate, pentru camerele curate înalte, utilizarea unui sistem de climatizare pentru camere curate poate reduce considerabil volumul total de aer furnizat de sistem. Odată cu reducerea volumului de aer, este deosebit de important să se adopte o organizare rezonabilă a fluxului de aer pentru a obține un efect mai bun de climatizare curată. Este necesar să se asigure uniformitatea sistemului de admisie și recirculare a aerului, să se reducă vortexul și turbionarea fluxului de aer în zona de lucru curată și să se îmbunătățească caracteristicile de difuzie ale fluxului de aer de alimentare pentru a valorifica pe deplin efectul de diluare al fluxului de aer de alimentare. În atelierele curate înalte cu cerințe de curățenie de clasa 10.000 sau 100.000, se poate cita conceptul de design al spațiilor înalte și mari pentru climatizarea confortabilă, cum ar fi utilizarea duzelor în spații mari, cum ar fi aeroporturile și sălile de expoziții. Folosind duze și alimentare laterală cu aer, fluxul de aer poate fi difuzat pe o distanță lungă. Alimentarea cu aer prin duze este o modalitate de a realiza alimentarea cu aer bazându-se pe jeturi de mare viteză suflate din duze. Se utilizează în principal în spațiile de climatizare din camerele curate înalte sau spațiile clădirilor publice cu înălțimi mari ale podelelor. Duza adoptă o alimentare laterală cu aer, iar duza și orificiul de evacuare a aerului de retur sunt amplasate pe aceeași parte. Aerul este ejectat concentrat din mai multe duze amplasate în spațiu, la o viteză mai mare și cu un volum de aer mai mare. Jetul curge înapoi după o anumită distanță, astfel încât întreaga zonă climatizată se află în zona de refluxu, iar apoi orificiul de evacuare a aerului de retur amplasat în partea de jos îl extrage înapoi în unitatea de aer condiționat. Caracteristicile sale sunt o viteză mare de alimentare cu aer și o rază lungă de acțiune. Jetul face ca aerul din interior să se amestece puternic, viteza scade treptat și se formează un flux de aer turbionar mare în interior, astfel încât zona climatizată obține un câmp de temperatură și un câmp de viteză mai uniform.
4. Exemplu de proiectare inginerească
Un atelier înalt și curat (40 m lungime, 30 m lățime, 12 m înălțime) necesită o zonă de lucru curată sub 5 m, cu un nivel de purificare static de 10.000 și dinamic de 100.000, o temperatură tn = 22℃±3℃ și o umiditate relativă fn = 30%~60%.
(1). Determinarea organizării fluxului de aer și a frecvenței ventilației
Având în vedere caracteristicile de utilizare ale acestei camere curate înalte, care are o lățime mai mare de 30 m și nu are tavan, metoda convențională de alimentare cu aer curat din atelier este dificil de utilizat. Metoda de alimentare cu aer stratificat cu duze este adoptată pentru a asigura temperatura, umiditatea și curățenia zonei de lucru curate (sub 5 m). Dispozitivul de alimentare cu aer cu duze pentru suflare este dispus uniform pe peretele lateral, iar dispozitivul de evacuare a aerului de retur cu un strat de amortizare este dispus uniform la o înălțime de 0,25 m de sol în partea inferioară a peretelui lateral al atelierului, formând o formă de organizare a fluxului de aer în care zona de lucru se întoarce de la duză și se întoarce de la partea concentrată. În același timp, pentru a preveni formarea unei zone inactive în zona de lucru necurățată, aflată la o înălțime de peste 5 m, în ceea ce privește curățenia, temperatura și umiditatea, pentru a reduce impactul radiațiilor de frig și căldură din exteriorul tavanului asupra zonei de lucru, pentru a elimina la timp particulele de praf generate de macaraua superioară în timpul funcționării și pentru a utiliza la maximum aerul curat difuzat la o înălțime de peste 5 m, în zona de climatizare necurățată sunt amplasate un rând de mici orificii de retur al aerului, formând un mic sistem de circulație a aerului recirculat, care poate reduce considerabil poluarea zonei superioare necurățate către zona de lucru inferioară curată.
Conform nivelului de curățenie și emisiilor de poluanți, acest proiect adoptă o frecvență de ventilație de 16 h-1 pentru zona climatizată curată sub 6 m² și adoptă o evacuare adecvată pentru zona superioară necurată, cu o frecvență de ventilație mai mică de 4 h-1. De fapt, frecvența medie de ventilație a întregii instalații este de 10 h-1. În acest fel, comparativ cu climatizarea curată a întregii încăperi, metoda de alimentare cu aer cu duze stratificate curate nu numai că garantează mai bine frecvența de ventilație a zonei climatizate curate și respectă organizarea fluxului de aer a instalației de mari dimensiuni, dar economisește și considerabil volumul de aer al sistemului, capacitatea de răcire și puterea ventilatorului.
(2). Calculul alimentării cu aer a duzei laterale
Diferența de temperatură a aerului introdus
Frecvența de ventilație necesară pentru climatizarea camerelor curate este mult mai mare decât cea a climatizării generale. Prin urmare, utilizarea la maximum a volumului mare de aer al climatizării camerelor curate și reducerea diferenței de temperatură a aerului introdus nu numai că poate economisi capacitatea echipamentului și costurile de operare, dar poate și face mai favorabilă asigurarea preciziei climatizării în zona climatizată a camerei curate. Diferența de temperatură a aerului introdus calculată în acest proiect este ts = 6 ℃.
Camera curată are o deschidere relativ mare, cu o lățime de 30 m. Este necesar să se asigure cerințele de suprapunere în zona centrală și să se asigure că zona de lucru a procesului se află în zona de retur a aerului. În același timp, trebuie luate în considerare cerințele de zgomot. Viteza de alimentare cu aer a acestui proiect este de 5 m/s, înălțimea de instalare a duzei este de 6 m, iar fluxul de aer este trimis din duză în direcție orizontală. Acest proiect a calculat fluxul de aer de alimentare cu aer al duzei. Diametrul duzei este de 0,36 m. Conform literaturii de specialitate, numărul lui Arhimede este calculat la 0,0035. Viteza de alimentare cu aer a duzei este de 4,8 m/s, viteza axială la capăt este de 0,8 m/s, viteza medie este de 0,4 m/s, iar viteza medie a fluxului de retur este mai mică de 0,4 m/s, ceea ce îndeplinește cerințele de utilizare a procesului.
Deoarece volumul de aer al fluxului de aer introdus este mare, iar diferența de temperatură a aerului introdus este mică, acesta este aproape același cu cel al jetului izoterm, astfel încât lungimea jetului este ușor de garantat. Conform numărului lui Arhimede, se poate calcula intervalul relativ x/ds = 37 m, ceea ce poate îndeplini cerința de suprapunere de 15 m a fluxului de aer introdus pe partea opusă.
(3). Tratarea stării aerului condiționat
Având în vedere caracteristicile volumului mare de aer introdus și diferența mică de temperatură a aerului introdus în designul camerelor curate, se utilizează la maximum aerul recirculat, iar aerul recirculat primar este eliminat în metoda de tratare a aerului condiționat de vară. Se adoptă proporția maximă de aer recirculat secundar, iar aerul proaspăt este tratat o singură dată și apoi amestecat cu o cantitate mare de aer recirculat secundar, eliminând astfel reîncălzirea și reducând capacitatea și consumul de energie de funcționare al echipamentului.
(4). Rezultatele măsurătorilor inginerești
După finalizarea acestui proiect, a fost efectuat un test tehnic complex. Un total de 20 de puncte de măsurare orizontale și verticale au fost amplasate în întreaga instalație. Câmpul de viteză, câmpul de temperatură, curățenia, zgomotul etc. ale instalației curate au fost testate în condiții statice, iar rezultatele măsurătorilor efective au fost relativ bune. Rezultatele măsurate în condițiile de lucru proiectate sunt următoarele:
Viteza medie a fluxului de aer la ieșirea de aer este de 3,0~4,3 m/s, iar viteza la îmbinarea celor două fluxuri de aer opuse este de 0,3~0,45 m/s. Frecvența de ventilație a zonei de lucru curate este garantată a fi de 15 ori/h, iar gradul de curățenie este măsurat ca fiind în clasa 10.000, ceea ce îndeplinește bine cerințele de proiectare.
Nivelul de zgomot interior A este de 56 dB la ieșirea de retur a aerului, iar în alte zone de lucru nivelul este sub 54 dB.
5. Concluzie
(1). Pentru camerele curate înalte, cu cerințe nu foarte ridicate, se poate adopta o decorare simplificată pentru a îndeplini atât cerințele de utilizare, cât și cerințele de curățenie.
(2). Pentru camerele curate înalte care necesită doar ca nivelul de curățenie al zonei sub o anumită înălțime să fie de clasa 10.000 sau 100.000, metoda de alimentare cu aer a duzelor de aer condiționat stratificate curate este o metodă relativ economică, practică și eficientă.
(3). Pentru acest tip de camere sterile înalte, în zona de lucru superioară, necurată, se montează un rând de orificii de retur al aerului în formă de bandă pentru a îndepărta praful generat în apropierea șinelor macaralei și pentru a reduce impactul radiațiilor de frig și căldură de la tavan asupra zonei de lucru, ceea ce poate asigura mai bine curățenia, temperatura și umiditatea zonei de lucru.
(4). Înălțimea unei camere curate înalte este de peste 4 ori mai mare decât cea a unei camere curate generale. În condiții normale de producere a prafului, trebuie menționat că sarcina de purificare a spațiului unitar este mult mai mică decât cea a unei camere curate generale joase. Prin urmare, din această perspectivă, se poate determina că frecvența de ventilație este mai mică decât frecvența de ventilație a camerei curate recomandată de standardul național GB 73-84. Cercetările și analizele arată că, pentru camerele curate înalte, frecvența de ventilație variază datorită diferitelor înălțimi ale zonei curate. În general, 30%~80% din frecvența de ventilație recomandată de standardul național poate îndeplini cerințele de purificare.
Data publicării: 18 februarie 2025