Vetranie čistých priestorov: pravidlá projektovania a montáže systémov vetrania

V zložení vzduchu, ktorý človek dýcha vnútri stavieb, sa nachádza veľa nečistôt. Úroveň koncentrácie jeho znečistenia do značnej miery závisí od rôznych okolností, medzi ktoré patrí vzdialenosť od intenzívnych automobilových diaľnic a priemyselných objektov.

Existujú také priestory, kde je táto situácia neprípustná, pretože vzhľadom na ich špecifikum je potrebná extrémna čistota obehu vzdušných prúdov. Preto je vybavenie systémov vetrania čistých priestorov a klimatizácie povinnou súčasťou na zabezpečenie primeranej mikroklímy v nich. Súhlasíte?

Z nášho materiálu sa dozviete, čo je vetranie čistých priestorov, normy vlhkosti, teplotný režim a ďalšie parametre ovplyvňujúce udržiavanie optimálnej mikroklímy.

Čo sú to čisté priestory?

Definícia čistého priestoru predstavuje miestnosť určitej plochy, v ktorej sa pomocou špeciálneho zariadenia udržiava v stanovených medziach koncentrácia aerosólových častíc (prach, chemické výpary, mikroorganizmy) vo vzduchu.

V takejto miestnosti musí byť množstvo znečisťujúcich častíc na povrchu stien, stropu a vo vzduchu udržiavané na minimálnej úrovni.

Čisté priestory sa používajú v mikroelektronike, kozmických technológiách, výrobe tenkých vrstiev, výrobe tlačených obvodov – všade tam, kde je potrebné odstránenie znečisťujúcich prvkov.

Tieto osobitné priestory sú vybavené nasledujúcimi komponentmi:

• antistatickou podlahou;
• prenosovými okennými otvormi;
• prechodovými vzduchovými uzávermi;
• stenovými panelmi s pevnou konštrukciou;
• stropmi so vstavaným osvetlením.

Extrémne čistej atmosféry v takýchto miestnostiach možno dosiahnuť jediným spôsobom – vytlačením existujúcich vzduchových hmôt a prívodom čerstvého filtrovaného klimatizovaného vzduchu.

Čisté priestory sú potrebné pre také oblasti ľudskej činnosti, ako je medicína, farmácia, výroba rôznych elektronických zariadení a potravinárska výroba.

Normy výmeny vzduchu v čistých priestoroch

S rozvojom najnovších technológií vzrástla potreba čistých výrobných priestorov. V priemysle sa používajú čoraz nákladnejšie a zložitejšie materiály.

Za týchto podmienok je cena chyby pri výrobe moderných výrobkov z dôvodu nesúladu priemyselného prostredia a vybavenia pracovných miest veľmi vysoká.

V operačnej miestnosti je možné dosiahnuť sterilnú atmosféru len jedným spôsobom – vytlačením vnútorných vzdušných más prítokom čerstvého klimatizovaného vzduchu.

Celosvetovo uznávaným dokumentom, ktorý stanovuje normy vetrania čistých priestorov, projektovania, výstavby, vybavenia a certifikácie, a tiež ich rozdeľuje na osobitné triedy čistoty, je séria noriem ISO 14644, ktorá má všeobecný názov „Čisté priestory a súvisiace kontrolované prostredia“, vypracovaná Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu (ISO).

Do tejto kategórie noriem patrí 9 regulačných dokumentov.

Normy ISO 14644 „Čisté zóny a súvisiace kontrolované prostredia“.

V Rusku sa používa schválený súbor noriem GOST R ISO 14644, ktorý je prekladom medzinárodnej normy ISO 14644 „Čisté priestory a súvisiace kontrolované prostredia“.

Dokumentácia, ktorá upravuje ruské normy, bola vypracovaná Technickým komitétom pre normalizáciu TK 184 „Zabezpečenie priemyselnej čistoty“ a verejnou inštitúciou Asociáciou inžinierov pre kontrolu mikrokontaminácie (ASINKOM).

V závislosti od triedy čistoty priemyselného priestoru a technických procesov v ňom vykonávaných sa kladú rôzne normy na vybavenie a zariadenie výmeny vzduchu.

Existuje 9 tried priestorov, v ktorých je povolená určitá koncentrácia prachu a mikroorganizmov vo vzduchu podľa noriem GOST ISO 14644-1-2000.

Tabuľka limitov maximálnej koncentrácie častíc v miestnostiach v súlade s triedami čistoty prijatými Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu ISO

Systémy prípravy vetracieho vzduchu musia zabezpečovať jeho čistotu podľa počtu aerosólových častíc a v prípade potreby prítomnosti mikroorganizmov v čistých zónach podľa požiadaviek GOST R 52249-2009 „Pravidlá výroby a kontroly kvality liečiv“.

Okrem toho musia udržiavať tlakový rozdiel voči okolitým miestnostiam nižšej triedy čistoty.

Požadované podmienky vetrania

Na uskutočnenie výmeny vzduchu v čistých miestnostiach sa meria pohyblivosť vzdušných prúdov v m/s. V obzvlášť sterilných miestnostiach vo farmaceutickej oblasti je stanovené presné určenie požadovaného vetrania – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, USA).

Limitné normy pohyblivosti vzdušných hmôt v iných čistých miestnostiach zvyčajne predstavujú od 0,35 do 0,52 m/s ± 20%.

Na cirkuláciu vzduchu tiež významne vplýva prítomnosť okenných otvorov:

• v hermeticky uzavretej miestnosti bez okien by mal prívod vzduchu dominovať o 20% nad odťahom;
• v miestnostiach s oknami by mala byť výkonnosť výmeny vzduchu o 30% vyššia ako odťah.

Len takýto systém vetrania čistých zón môže brániť prenikaniu nečistôt a zabezpečovať obeh vzdušných hmôt.

Schéma systému cirkulácie vzduchu na operačnej sále v súlade so všeobecne uznávanými normami a štandardmi. Zahŕňa difúzor, vzduchovody, vykurovací panel a jednokanálové zariadenie s premenným objemom.

Pri projektovaní sa venuje zvýšená pozornosť technológiám prísunu vzdušných prúdov na objekty špeciálneho určenia. Napríklad cirkulácia vzduchu v čistých miestnostiach s triedou čistoty od 1 do 6 sa uskutočňuje vzduchorozdeľovacím zariadením zhora nadol, čím vytvára homogénne a jednosmerné vzdušné prúdy nízkej rýchlosti od 0,2 do 0,45 m/s.

V zónach nižšej triedy čistoty je povolené vytvárať nejednosmerný prúd pomocou niekoľkých stropných difúzorov.

Spôsoby čistenia vzduchu

Možno rozlíšiť dva druhy čistých miestností. Spravidla sa navzájom líšia metódou čistenia vzdušných hmôt:

• miestnosti s turbulentným vetraním;
• miestnosti s laminárnym, jednosmerným prúdením.

Posledný druh umožňuje dodržiavať čistotu maximálne vysokej úrovne, vzhľadom na to, že jednosmerný prúd rýchlejšie a kvalitnejšie vytláča znečistený vzduch z potrebnej miestnosti.

Pri čistení vzduchového prúdu turbulentnou metódou, spracované pomocou filtrov prúdy sú privádzané cez stropné distribútory. Čistý vzduch sa pri vstupe do miestnosti spája s už prítomnou vzduchovou hmotou, v ktorej sa nachádza určitá úroveň znečistenia, a riedi ju.

Cez mriežky na nasávanie vzduchu, umiestnené v spodnej časti stien, je von odvádzaná časť vytlačeného vzduchu. Počas dňa prevádzky ventilácie inštalovanej podľa tohto princípu môže až 20-krát vytlačiť odpadový vzduch.

V prípade potreby urobiť vzduch v čistej miestnosti ešte čistejším sa vyberie typ s prúdením smerujúcim jedným smerom. Význam laminárneho vetrania spočíva v inštalácii účinne fungujúcich filtračných komponentov na prívod vzduchového prúdu.

Čerstvý vzduch vstupujúci do miestnosti sa v nej pohybuje jedným smerom (zhora nadol), pričom mikročastice prachu sú zadržiavané a odstraňované cez otvory v podlahe. Zvyčajne tento proces prebieha rýchlosťou vzduchového prúdu do 0,4 m/s.

Zariadenie na vetranie

Aby bolo možné vybrať účinné ventilačné zariadenie pre čistú miestnosť, je potrebné porozumieť úlohám, ktoré bude plniť.

Schéma filtrov rôznych tried čistenia, určená na vybavenie vetrania v čistých priestoroch, názorne demonštruje čistenie vzduchu vstupujúceho s jednosmerným prúdením.

Výmena vzduchu v čistých miestnostiach nie je zameraná na odstraňovanie znečisťujúcich baktérií a častíc, ale na predchádzanie ich vniknutiu dovnútra.

Potrebné zariadenie bude nasledovné:

1. Filtroventilačné moduly. Komponenty systémov, ktorých hlavnou funkciou – čistenie vzduchu od znečistených častíc a prímesí. Sú vybavené filtrami HEPA a ULPA na dosiahnutie požadovanej úrovne čistoty podľa klasifikátora.
2. Distribútory vzduchu. Ide o skupinu klimatického zariadenia na čistenie od prímesí, vykonávanie vetrania a klimatizácie v podmienkach čistých zón.
3. Ventilačné systémy a klimatizácie. Zariadenie s úplným cyklom prípravy vzduchových prúdov v čistých priestoroch. Medzi jeho funkcie patrí: čistenie, udržiavanie teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu. Zvyčajne sa takéto zariadenia vyznačujú nepretržitou tichou prevádzkou a dokážu automaticky nastavovať reguláciu hodnôt.
4. Filtre rôznych tried čistenia. Často sa vyberajú podľa požiadaviek na určitý typ čistoty miestnosti. Maximálne účinná schéma odstraňovania cudzích častíc z privádzaného vzduchu prepúšťaním cez 4 druhy filtrov – hrubého, jemného, vysokej účinnosti (HEPA) a ultrajemného (ULPA) čistenia.

Hlavnou úlohou pre nepretržité fungovanie tohto zariadenia je vysokokvalitné prvotné navrhovanie a inštalácia.

Inak nevznikajú žiadne ťažkosti s prevádzkou pre personál ani majiteľov.

Princíp činnosti systému

Vetranie čistých priestorov funguje spoľahlivo a umožňuje zabezpečenie normatívnych ukazovateľov vďaka presnej práci všetkých komponentov systému.

Pred vstupom do miestnosti prechádza vzduch štyrmi stupňami filtrácie na štyroch filtroch, ktoré čistia prúd vzduchu od určitých druhov nečistôt.

Privádza sa laminárny prúd vzduchu, ktorý umožňuje vytvárať smerovaný pohyb vyčistených vzduchových hmôt a ten následne vytláča aerosólové častice z už existujúceho vzduchu.

Cirkulácia a výmena vzduchu v operačnej miestnosti, vybavená v súlade s požadovanými normami a štandardmi, pozostáva z mnohých zariadení.

Hlavnou súčasťou celého vetracieho zariadenia je systém centrálnej klimatizácie, vybavený v súlade so špecifikami čistých miestností. Väčšina procesov prípravy a čistenia vzduchu prebieha práve tu.

Jednoduchosť riadenia a udržiavania stálych ukazovateľov čistoty v miestnosti zabezpečuje zariadenie na automatizáciu a dispečing práce celého systému, ktoré obsahuje veľké množstvo snímačov na monitorovanie ukazovateľov, zariadenie na diaľkový prenos príkazov atď.

Po uvedení systému do prevádzky je stav práce všetkých prvkov kontrolovaný personálom pracujúcim v miestnosti a pri zistení akýchkoľvek porúch alebo havarijných situácií softvér o tom rýchlo automaticky informuje.

Osobitosti projektovania ventilačných systémov

Projektovanie a inštalácia systému vetrania a klimatizácie čistých priestorov vyžaduje potrebné skúsenosti so špeciálnym zariadením a tiež znalosť požiadaviek a noriem kladených na tieto priestory.

Existujú tri základné schémy systematizácie výmeny vzduchu v čistých zónach:

• smerovanie prúdov vzduchu paralelne navzájom;
• neporiadny smer – prívod čerstvého vzduchu sa uskutočňuje do rôznych strán;
• zmiešaný prívod – pozoruje sa vo veľkých miestnostiach, keď sa v jednej časti vzduchové hmoty pohybujú paralelne a v druhej neporiadne.

V závislosti od rozmerov miestnosti a umiestnenia pracovnej oblasti sa vyberá najvhodnejší projekt vetracieho systému. Za najoptimálnejšie riešenie sa považuje vetranie s prúdom čerstvého vzduchu smerujúcim jedným smerom.

Systém vetracích nástenných mriežok v sterilnej miestnosti, navrhnutý v súlade s požiadavkami triedy čistoty a určenia.

Pre čisté priestory sa často používa prívodno-odsávací ventilačný systém. Jeho zmysel spočíva v nasledujúcom: zhora určitou rýchlosťou pod tlakom je privádzaný prúd čerstvého vzduchu, ktorý vytláča znečistené vzduchové hmoty nachádzajúce sa v miestnosti smerom nadol k prívodnému otvoru.

Ochladený vzduch je privádzaný malou rýchlosťou do hornej časti objektu cez stropné panely. Obklopuje plochu miestnosti a spúšťa prachové častice smerom nadol k odsávaniu, čím vytvára minimálny stupeň rušenia.

Pri tomto ventilačnom systéme nevznikajú prievany ani prachové víry usadené na podlahe. Navyše, privádzaný čerstvý prúd je najprv pripravený a do miestnosti je privádzaný už s požadovanou vlhkosťou a teplotou.

Obľúbené schémy vetrania

Pri navrhovaní ventilačného systému je jednou z prvoradých úloh presná a overená organizácia distribúcie vzduchových prúdov.

V súčasnosti projektanti používajú niekoľko bežných riešení umiestnenia vzduchotechnického zariadenia, ktorých výber závisí od účelu.

V čistých miestnostiach je nevyhnutné zabezpečiť vybavenie dverných otvorov dodatočnou ochranou pred prenikaním znečisteného vzduchu do čistej miestnosti.

Pozrime sa na najpopulárnejšie, overené schémy organizácie vetrania operačnej miestnosti:

• prívod prúdu vzduchu v jednom smere cez naklonenú vetraciu mriežku;
• pomocou aplikácie stropných difúzorov sa organizuje nejednosmerný prívod vzduchu;
• vzduch vstupuje do operačnej miestnosti cez perforovaný stropný panel s organizáciou vertikálneho jednosmerného prúdu vzduchovej zmesi;
• prívodná vzduchová hmota je privádzaná cez vzduchový distributor v strope, ktorý vytvára laminárny prúd vzduchu smerujúci do pracovnej oblasti;
• vzduchová zmes nie je jednosmerná a je privádzaná cez vzduchovú kruhovú hadicu.

Odsávací ventilačný systém v operačných miestnostiach sa realizuje montážou odsávacích ventilátorov a nástenných vetracích mriežok so spätným ventilom.

V súlade s praxou sú najlepším zariadením na organizáciu laminárneho prúdu vzduchu smerujúceho jedným smerom v operačných miestnostiach stropné sieťové vzduchové distributory.

Napríklad laminárny strop s rozmermi 1,8 x 2,4 m v operačnej miestnosti s plochou 40 m² umožňuje vytvorenie 25-násobnej výmeny vzduchu pri rýchlosti výstupu vzduchového prúdu zariadenia 0,2 m/s.

Tieto údaje sa považujú za dostatočné na pohltenie tepelných prebytkov od počtu personálu a prevádzky zariadení v operačnej miestnosti.

Montáž ventilačných systémov

Osobitnosť inštalácie vetrania čistých priestorov súvisí s vysokými požiadavkami na rôzne typy zón, ktorých klasifikácia závisí od charakteristík technologických procesov v nich vykonávaných, ako aj od ich účelu, noriem mikroklímy a trasovania inžinierskych konštrukcií.

Odborníci vykonávajú inštaláciu a spustenie zariadenia na zabezpečenie správnej výmeny vzduchu v čistých priestoroch farmaceutického priemyslu.

Montážni špecialisti musia pochopiť, že vzduchovody na inštaláciu v čistých priestoroch už pred montážou vyžadujú prípravné postupy, bez ktorých nie je možné vykonať následnú inštaláciu.

Pozrime sa na hlavné etapy:

1. V prípravnej fáze sa diely vzduchovodov umiestnia na osobitne určené miesto čistenia. Pred inštaláciou sa časti a tvarové prvky podrobia počiatočnému suchému mechanickému čisteniu na odstránenie kvapalných a pevných nečistôt z povrchov, ktoré vznikli počas výroby a prepravy.
2. Ďalej je potrebné vykonať primárne umytie všetkých vnútorných povrchov vodovodnou vodou a zorganizovať sušenie do úplného vyschnutia v odprášenej zóne. Po vizuálnej kontrole sa komponenty vetracích systémov v závislosti od stupňa znečistenia podrobia sekundárnemu umytiu a sušeniu, alebo ihneď pokračujú na antiseptické ošetrenie.
3. Po konečnom ošetrení sa odporúča minimalizovať kontakt s vyčistenými prvkami vnútorných povrchov vzduchovodov a vzduchom v miestnosti. To sa dá dosiahnuť obalením koncových častí polymérovými fóliami. Potom sa komponenty posielajú do skladu s kontrolovanými parametrami čistoty.
4. Vyčistená dávka dielov a vzduchovodov sa dostáva na miesto montáže tesne pred inštaláciou. Ochranná fólia sa odstraňuje bezprostredne pred spojením častí vzduchovodov a tvarových prvkov, pričom kontakt s nástrojmi, spojovacím materiálom, otvorenými kožnými končatinami s vnútornou stranou je neprípustný. Pri zastavení montáže alebo počas prestávky by sa malo vykonať dočasné utesnenie koncových častí, spojov a vložiek.

Vo všetkých fázach inštalačných prác je potrebné kontrolovať a znižovať počet možných znečistení vnútorných povrchov.

Závery a užitočné video k téme

Videoklip bude hovoriť o tom, ako sa zriaďuje vetranie v čistých priestoroch výrobného určenia:

Videoklip o tom, ako prebieha nastavenie vetrania v čistých priestoroch operačnej sály:

Projektovanie a montáž vetracích systémov a klimatizačných systémov v čistých priestoroch – je to prácny proces, ktorý predpokladá určité znalosti, normy a pravidlá výmeny vzduchu a prívodu vzduchu, ako aj zručnosti a skúsenosti s používaním zariadení na distribúciu vzduchu.

Práve preto sa pri projektovaní a montáži vetracieho systému na takýchto objektoch odporúča obrátiť sa výhradne na odborníkov.

Ak máte otázky k téme článku alebo môžete náš materiál doplniť cennými informáciami o zriadení ventilácie v čistých priestoroch. Zanechajte svoje komentáre, podeľte sa o skúsenosti – blok pre komunikáciu sa nachádza pod článkom.