حساب تصميم غرف الأبحاث والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء وتكييف الهواء

تختلف كمية الهواء في غرف التنظيف من الفئة 6 و8 من فئة ISO. وهذا يعني أن نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء يجب أن يكون قادرًا على تكييف أكثر من ضعف الهواء. ومع ذلك، لا يكفي التصنيف وحده لحساب تدفق الهواء.

لا تحدد المواصفة القياسية ISO 14644-1:2015 تغيرات الهواء في الساعة (ACH) لكل فئة من فئات غرف الأبحاث لأنها تعتمد على العديد من العوامل.

إن ACH هو عدد الاستبدالات الإجمالية لهواء الغرفة في ساعة واحدة، وتخبرك المواصفة القياسية ISO 14644-1:2015 بالنتيجة التي يجب أن تستهدفها فقط: حدود التركيز القصوى للجسيمات.

على سبيل المثال، بالنسبة لغرف التنظيف من الفئة 7 ISO، لا تؤخذ الجسيمات الأصغر من 0.5 ميكرون (≥0.1 ميكرون، ≥0.2 ميكرون، ≥0.3 ميكرون) في الاعتبار.

يجب أن يكون تركيز الجسيمات ≥ 0.5 ميكرون أقل من 352,000؛ ويجب أن يكون تركيز الجسيمات ≥ 1 ميكرون أقل من 83,200؛ ويجب أن يكون تركيز الجسيمات ≥ 5 ميكرون أقل من 2,930.

ومع ذلك، فإن مستوى نظافة ISO (ISO 8 و7 و6 و5) يعطي تلميحًا عن نطاق ACH المطلوب. لاحظ استخدام مصطلح "النطاق" وليس "القيمة".

لن تتطلب غرفة التنظيف ذات الأنشطة التي تولد القليل من الجسيمات مقابل تلك التي تولد الكثير من الجسيمات المحمولة في الهواء، حتى لو كان كلاهما ISO 7، نفس تغييرات الهواء في الساعة.

يمكن العثور على توصيات مختلفة لنطاقات تغيير الهواء على الإنترنت. تستخدم Mecart آلة حاسبة خاصة بتدفق الهواء في غرف التنظيف، وقد افترضنا من 10 إلى 30 ACH ل ISO 8؛ ومن 30 إلى 65 ACH ل ISO 7؛ ومن 80 إلى 150 ACH ل ISO 6؛ ومن 200 إلى 450 ACH ل ISO 5.

إذا كان هناك توليد كبير للجسيمات في العملية، يتم اختيار الرقم الأعلى في النطاق. هذه قاعدة عامة فقط.

يجب حساب تغيرات الهواء في الساعة والقدم المكعبة في الدقيقة (CFM، وما يسمى بتدفق الهواء) بواسطة مهندس التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بناءً على الخبرة وفهم إمكانية توليد الجسيمات للعملية.

ما الذي يؤثر على هندسة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتهوية وتكييف الهواء في غرف الأبحاث؟
من السهل أن تكون الغرفة نظيفة إذا لم يكن هناك أحد بالداخل، مع عدم وجود معدات أو حركة مواد. لكن العمليات تحدث في غرف التنظيف ويجب أخذها في الحسبان في حساب التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

فيما يلي بعض العناصر الأخرى التي تؤثر على تدفق الهواء المطلوب:

• تصنيف ISO ISO للغرف النظيفة
• تصميم غرفة التنظيف
• عدد الأشخاص الذين يعملون في الغرفة
• المعدات الموجودة في الغرفة (كسب الحرارة)
• استخدام غطاء الدخان أو خزانة السلامة البيولوجية (شفط الهواء)
• نظام الإضاءة
• فرق الضغط
• درجة الحرارة والرطوبة الخارجية
• مستوى الدقة المطلوب

دعنا نلقي نظرة فاحصة على كل عامل من هذه العوامل.

تصميم غرفة التنظيف
سيؤثر حجم الهواء في غرفة التنظيف على كمية تدفق الهواء اللازمة. كلما كبرت الغرفة، زادت كمية الهواء التي تحتاجها. يجب استخدام عرض الغرف المصنفة وطولها وارتفاعها وتخطيطها لحسابات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

غالباً ما ينسى الناس أن ارتفاع الغرفة يؤثر بشكل مباشر على تدفق الهواء. إحدى طرق توفير التكاليف هي خفض السقف. يمكنك أن ترى الفرق من خلال مقارنة تدفق الهواء في الآلة الحاسبة باستخدام نفس المدخلات مع تغيير حجم الغرفة أو ارتفاع السقف.

عدد الأشخاص الذين يعملون في الغرفة
يعتمد مستوى التلوث المحمول جوًا في غرفة التنظيف إلى حد كبير على الأنشطة في الغرفة والموظفين.

الأشخاص مسؤولون عن معظم الجسيمات المتولدة في غرفة التنظيف. الجسيمات المحمولة في الهواء، مثل قشور الجلد ومستحضرات التجميل والعطور والبصاق وبقايا الملابس (الوبر والألياف) والشعر، هي الجسيمات المشتبه بها المعتادة.

عند تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، يجب مراعاة عدد الأشخاص الذين يعملون في الغرفة في نفس الوقت. فكلما زاد عدد الأشخاص الذين يعملون في غرفة التنظيف، زادت الحاجة إلى تدفق الهواء للتخلص من الملوثات.

يولد الأشخاص الملوثات المحمولة جواً، وكذلك الحرارة. يُستخدم عدد المشغلين أيضًا لحساب مستوى التكييف للتعويض عن الحرارة التي ينتجونها.

عادةً ما يرتدي العاملون في غرفة التنظيف معاطف للحد من التلوث. ولذلك، من المهم الحفاظ على بيئة مريحة، تتراوح عادةً بين 66.5 درجة فهرنهايت و70 درجة فهرنهايت (19 درجة مئوية و21 درجة مئوية).

المعدات الموجودة في الغرفة
على غرار الأشخاص، تولد المعدات الحرارة والغبار. يتم استخدام الحرارة المكتسبة الناتجة عن المعدات داخل غرفة التنظيف لتحديد التبريد المطلوب.

تولد المعدات الموجودة في الغرفة، إلى جانب تصنيع المنتج، الغبار الذي يجب إزالته بالكمية الصحيحة من الهواء.

غطاء الدخان أو خزانة السلامة البيولوجية
تحتاج شفاطات الدخان وخزانة التدفق الرقائقي إلى إمداد هواء ثابت - تمامًا مثل غرفة التنظيف. يجب أخذ إمداد الهواء هذا في الاعتبار في حسابات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في غرف التنظيف.

وعلاوة على ذلك، إذا كان غطاء الدخان يخرج الهواء خارج المبنى، كما هو الحال مع خزانة السلامة البيولوجية، فيجب استبدال الهواء المستنفد بهواء نقي.

يجب تكييف هذا الهواء النقي (درجة الحرارة والرطوبة النسبية)، وتتطلب عملية تحقيق ذلك وحدة أكبر لتعديل الهواء أو وحدة مناولة الهواء (AHU).

إذا لم يتم احتساب الهواء المستخرج من غطاء المحرك في حسابات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، فقد لا يكون هناك ما يكفي من الهواء المدفوع في الغرفة للحفاظ على الضغط الإيجابي.

على الجانب الآخر، قد يصبح الضغط سالباً جداً ويمتص بعض الهواء الملوث من خارج الغرفة.

نظام الإضاءة
سيؤثر مستوى الإضاءة المطلوب أيضًا على الحرارة المتولدة داخل غرفة التنظيف وبالتالي التبريد المطلوب.

لن تولد إضاءة المكاتب العادية التي تبلغ 300 لوكس مقابل إضاءة عالية الدقة تبلغ 1200 لوكس نفس كمية الحرارة.

فرق الضغط
يجب أن يكون الضغط أكبر في الغرف المصنفة الأكثر صرامة، وبالتالي يتسرب الهواء نحو الغرف الأقل نظافة.

يمنع الضغط الإيجابي دخول الهواء المتسخ إلى غرفة التنظيف. في غرفة التنظيف ذات الضغط السلبي، يحدث العكس: يجب أن يكون تدفق الهواء أكبر في الغرفة المجاورة.

درجة الحرارة والرطوبة الخارجية
إذا كان من الممكن إعادة تدوير الهواء في غرفة التنظيف، فإن الطقس الخارجي لا يؤثر إلا قليلاً على نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

ومع ذلك، بالنسبة للغرف النظيفة التي تعمل مع المنتجات الخطرة، يمكن أن يصل مكياج الهواء إلى 100% من الهواء النقي. في هذه الأنواع من غرف الأبحاث، تكون أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أكثر تعقيدًا.

على سبيل المثال، تحتاج أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في بعض المناطق في فصل الشتاء إلى أخذ الهواء الخارجي عند درجة حرارة -22 درجة فهرنهايت (-30 درجة مئوية)، وتدفئته إلى 68 درجة فهرنهايت (20 درجة مئوية)، وإزالة الرطوبة وإدخاله إلى الغرفة، مراراً وتكراراً.

مستوى الدقة المطلوب
أخيرًا وليس آخرًا، ستؤثر درجة الدقة التي تحتاجها أيضًا على تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

يمكن التحكم في أنظمة التحكم في درجة الحرارة عالية الدقة إلى ± 0.25 درجة فهرنهايت (± 0.15 درجة مئوية) وإلى ± 2% للرطوبة.

نادرًا ما تحتاج غرف التنظيف إلى هذه الدرجة العالية من الدقة. في معظم الحالات، تكفي الدقة ± 2 درجة فهرنهايت (± 1 درجة مئوية) لدرجة الحرارة و± 101 درجة مئوية للرطوبة. يعتمد مستوى الدقة على العمليات في غرفة التنظيف.

كيف يمكنك حساب CFM لغرفة التنظيف؟
يمكنك قراءة هذه المقالة للاطلاع على مثال مبسط لحساب CFM أو تجربة حاسبة تصميم غرف الأبحاث للحصول على تقدير تقريبي لـ CFM، و ACH لكل غرفة مصنفة وكمية تركيبات الإضاءة.

تمنحك حاسبة تصميم غرف التنظيف أيضًا تقديرًا لعدد فلاتر HEPA المطلوبة وعدد فلاتر الهواء المرتجع المنخفض الذي تحتاجه لغرفة التنظيف الخاصة بك.

تذكر أن هذه مجرد تقديرات. يجب أن يتم حساب تدفق الهواء بواسطة مهندس التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. لا يتم أخذ العديد من العناصر المذكورة أعلاه في الاعتبار في الآلة الحاسبة.