Расчет проекта чистого помещения HVAC

Количество воздуха в чистых помещениях ISO класса 6 и ISO класса 8 различно. Это означает, что система ОВКВ должна быть способна кондиционировать более чем в два раза больше воздуха. Однако одной классификации недостаточно для расчета расхода воздуха.

Стандарт ISO 14644-1:2015 не определяет количество воздухообменов в час (ACH) для каждого класса чистых помещений, поскольку оно зависит от многих факторов.

ACH - это количество полных замен воздуха в помещении за один час, а ISO 14644-1:2015 указывает только результат, к которому вы должны стремиться: предельные концентрации частиц.

Например, для чистого помещения класса 7 по ISO не учитываются частицы размером менее 0,5 мкм (≥0,1 мкм, ≥0,2 мкм, ≥0,3 мкм).

Концентрация частиц размером ≥0,5 мкм должна быть ниже 352 000; частиц размером ≥1 микрон - ниже 83 200; частиц размером ≥5 микрон - ниже 2 930.

Однако уровень чистоты ISO (ISO 8, 7, 6 и 5) дает представление о необходимом диапазоне ACH. Обратите внимание, что используется термин "диапазон", а не "значение".

Чистое помещение, в котором осуществляется деятельность, приводящая к образованию небольшого количества частиц, и помещение, в котором образуется большое количество частиц, даже если оба помещения соответствуют стандарту ISO 7, не будут требовать одинаковой смены воздуха в час.

В Интернете можно найти различные рекомендации по диапазонам изменения воздуха. Компания Mecart использует собственный калькулятор расхода воздуха в чистых помещениях, и мы предположили, что от 10 до 30 ACH для ISO 8; от 30 до 65 ACH для ISO 7; от 80 до 150 ACH для ISO 6; от 200 до 450 ACH для ISO 5.

Если в процессе происходит значительное образование частиц, выбирается более высокое число в диапазоне. Это лишь эмпирическое правило.

Количество смен воздуха в час и кубических футов в минуту (CFM, так называемый воздушный поток) должно быть рассчитано инженером по ОВКВ на основе опыта и понимания потенциала процесса, приводящего к образованию частиц.

Что влияет на проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования чистых помещений?
Легко сделать помещение чистым, если в нем никто не находится, нет оборудования и не перемещаются материалы. Однако в чистых помещениях происходят операции, которые необходимо учитывать при расчете ОВКВ.

Ниже перечислены другие элементы, влияющие на требуемый поток воздуха:

• Классификация чистых помещений по ISO
• Планировка чистого помещения
• Количество людей, работающих в комнате
• Оборудование в помещении (тепловой поток)
• Использование вытяжного шкафа или шкафа биологической безопасности (вытяжка воздуха)
• Система освещения
• Разность давлений
• Наружная температура и влажность
• Необходимый уровень точности

Давайте рассмотрим каждый из этих факторов подробнее.

Планировка чистого помещения
Объем воздуха в чистом помещении влияет на количество необходимого воздушного потока. Чем больше помещение, тем больше воздуха требуется. Ширина, длина и высота классифицируемых помещений и их планировка должны использоваться для расчетов HVAC.

Люди часто забывают, что высота помещения напрямую влияет на поток воздуха. Один из способов сэкономить на расходах - опустить потолок. Вы можете увидеть разницу, сравнив расход воздуха в калькуляторе, используя те же исходные данные, но изменяя размер комнаты или высоту потолка.

Количество людей, работающих в комнате
Уровень загрязнения воздуха в чистом помещении в значительной степени зависит от деятельности в помещении и персонала.

Большая часть частиц, образующихся в чистом помещении, приходится на людей. Частицы, переносимые по воздуху, такие как чешуйки кожи, косметика, духи, слюна, остатки одежды (ворс, волокна) и волосы, являются обычными подозреваемыми.

При проектировании системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо учитывать количество людей, одновременно работающих в помещении. Чем больше людей работает в чистом помещении, тем больший поток воздуха необходим для удаления загрязнений.

Люди выделяют в воздух не только загрязняющие вещества, но и тепло. Количество операторов также используется для расчета уровня кондиционирования, чтобы компенсировать выделяемое ими тепло.

Сотрудники чистых помещений обычно носят комбинезоны, чтобы ограничить загрязнение. Поэтому важно поддерживать комфортные условия, обычно в диапазоне от 66,5°F до 70°F (19°C-21°C).

Оборудование в комнате
Как и люди, оборудование выделяет тепло и пыль. Тепловыделение, производимое оборудованием внутри чистого помещения, используется для определения необходимого охлаждения.

Оборудование в помещении, а также производство продукции создают пыль, которую необходимо удалять с помощью необходимого количества воздуха.

Вытяжной шкаф или шкаф биологической безопасности
Вытяжные шкафы и шкафы с ламинарным потоком нуждаются в постоянной подаче воздуха - точно так же, как и чистые помещения. Эта подача воздуха должна быть учтена в расчетах ОВКВ для чистых помещений.

Кроме того, если вытяжной шкаф выводит воздух за пределы здания, как, например, шкаф биологической безопасности, отработанный воздух должен быть заменен свежим.

Этот свежий воздух необходимо кондиционировать (по температуре и относительной влажности), а для этого требуется более мощная приточно-вытяжная установка (AHU).

Если воздух, удаляемый из вытяжки, не учитывается в расчетах ОВКВ, его может не хватить для поддержания положительного давления в помещении.

С другой стороны, давление может стать слишком отрицательным и всасывать грязный воздух из внешней среды помещения.

Система освещения
Необходимый уровень освещения также влияет на тепловыделение внутри чистого помещения и, следовательно, на необходимое охлаждение.

Обычное офисное освещение в 300 люкс по сравнению с высокоточным освещением в 1200 люкс не будет генерировать одинаковое количество тепла.

Разность давлений
Давление должно быть больше в помещениях с более строгой классификацией, поэтому воздух просачивается в менее чистые помещения.

Положительное давление препятствует проникновению грязного воздуха в чистое помещение. В чистом помещении с отрицательным давлением происходит обратное: поток воздуха должен быть больше в соседнем помещении.

Наружная температура и влажность
Если в чистом помещении возможна рециркуляция воздуха, внешние погодные условия оказывают лишь незначительное влияние на систему ОВКВ.

Однако в чистых помещениях, где работают с опасными продуктами, объем подпитки может достигать 100% свежего воздуха. В таких чистых помещениях системы ОВКВ более сложны.

Например, в некоторых регионах зимой системам ОВКВ приходится забирать наружный воздух с температурой -22°F (-30°C), нагревать его до 68°F (20°C), удалять влагу и подавать в помещение, снова и снова.

Необходимый уровень точности
И последнее, но не менее важное обстоятельство: необходимая вам степень точности также влияет на конструкцию системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Высокоточные системы контроля температуры позволяют контролировать температуру с точностью до ± 0,25°F (± 0,15°C) и влажность с точностью до ± 2%.

В чистых помещениях редко требуется такая высокая точность. В большинстве случаев достаточно точности ± 2°F (± 1°C) для температуры и ± 10% для влажности. Уровень точности зависит от операций в чистом помещении.

Как рассчитать CFM для чистого помещения?
Вы можете прочитать эту статью для упрощенного примера расчета CFM или воспользоваться калькулятором для проектирования чистых помещений, чтобы получить приблизительное значение CFM, ACH на классифицированное помещение и количество осветительных приборов.

Калькулятор проектирования чистых помещений также позволяет оценить количество необходимых HEPA-фильтров и количество нижних воздухоотводов, необходимых для вашего чистого помещения.

Однако помните, что это только расчеты. Воздушный поток должен рассчитывать инженер ОВКВ. Многие из перечисленных выше элементов не учитываются в калькуляторе.