Чистые помещения и системы подготовки воздуха в них

Чистые помещения и частицы, что находятся в их атмосфере

 

Частицы, есть наиболее мелкими объектами, которые могут быть, как твердыми, так и жидкими, имеющими четкие размеры (контуры). Одним из подклассов частиц являются микроорганизмы или, как их еще называют – жизнеспособные частицы, обладающие свойствами к размножению, при определенных условиях, и к росту. К ним можно отнести такие одноклеточные микроорганизмы как дрожжи, плесень и бактерии – они-то и имеет наибольшее значение в процессе обеспечения технологических условий в чистых помещениях.

Выделяют три источника появления в воздухе чистых помещений взвешенных частиц:

  • - атмосферный воздух – насыщен аэрозолями,  что образуются, как вследствие природных процессов, так и являются результатом человеческой деятельности. Природные аэрозоли в своем составе содержат во основном мелкие частицы. Так содержание в них частиц диаметром 0,1 мкм в 1000 раз больше чем частиц с диаметром 1 мкм. В деятельности человека наибольшими источниками, повышающими концентрацию мелких частиц в объеме воздуха – есть потоки транспорта, а так же выбросы воздуха и тепла с различного рода предприятий.
  • - системы подготовки воздуха – воздух насыщается частицами, возникающими вследствие износа механических компонентов. Так же, важнейшим фактором, есть способность микроорганизмов размножаться на элементах агрегатов, где может скапливаться влага.
  • - рабочие помещения – большое количество частиц генерируется при протекании разнообразных процессов. Так, одним из важнейших источником, есть человек: он, даже в процессе легкого труда, в минуту выделяет от 100 000 до 500 000 частиц размером свыше 0,3 мкм и от 500 до 1000 единиц, склонных к колониеобразованию.

 

Чистые помещения и регуляция уровня воздушного загрязнения

 

Существуют различные методы снижения уровня загрязнения. Главным мероприятием в данном случае, есть препятствование генерации и поступлению частиц из внешней среды. Так, к подобным методам можно отнести:

  • - мероприятия по оптимизации работы агрегатов и технологического оборудования;
  • - изоляция элементов технологического цикла, что способны генерировать частицы загрязнителей;
  • - улавливание фракций пыли в местах ее скопления;
  • - применение формы одежды, разработанной для чистых помещений.

Исходя из перечня мероприятий, видно, что задачей чистых помещений есть регуляция и контроль уровня воздушного загрязнения после проведения вышеперечисленных мероприятий. Это условие реализуется по трем направлениям, которые выражаются в фильтрации воздуха, организации соответствующего воздухообмена и соблюдение стандартов по обеспечению разности давлений в помещениях.

 

  Чистые помещения и фильтрация воздуха в них

 

Фильтоматериал hepa фильтраПри выборе фильтроматериала для очистки воздуха вступают в силу противоречащие друг другу факторы, а именно – достижение высокого класса фильтрации с минимальными потерями давления и максимальной пылеемкостью фильтрующего элемента. В данном случае наиболее соответствующими всем критериям выступают HEPA и ULPA фильтры. Их материал являет собой подобие листу бумаги толщиной примерно 0,5 мм, состоящий из сплетений тонких и тончайших волокон (чаще всего – стекло) с диаметром меньше микрона. Материал гофрируется, т.к. пропускаемые через него воздушный поток движется со скоростью 1-3 м/с. С целью обеспечения равномерности гофрирования применяются так называемые сепараторы, которые разделяют между собой отдельные складки материала.

Для фильтрации воздуха в помещениях, в основном, применяются 2 типа фильтров:

  • - панельные (плоские) фильтры – предназначены для монтажа в плитах подвесных потолков и оптимизированы под скорость воздуха на входе в фильтрующий элемент на уровне от 0,3 до 0,5 м/с;
  • - фильтрующие ячейки -  элементы панельных фильтров устанавливаются в виде зигзага. Ввиду увеличения площади фильтрации, допустимая скорость воздушного потока вырастает до 2 м/с  и выше, что позволяет встраивать их в состав агрегатов или в коммуникации воздуховодов.

 Секция очистки воздуха с применением панелей hepa фильтров

 

Чистые помещения и HEPA фильтры – механизмы удержания загрязнителей

 

Каким образом HEPA фильтры способны удерживать мельчайшие частицы загрязнителей? Выделяют четыре механизма улавливания частиц:

  1. 1. Эффект сита – выражается в том, что расстояние между волокнами материала меньше, чем размер частиц. Данный эффект считается не особо благоприятным для тонкой фильтрации, т.к. при улавливании  подобным образом частиц, происходит быстрое засорение материала.Эффект сита в hepa фильтре для чистых помещений
  2. 2. Эффект зацепления – актуален в том случае, если частица проходит настолько близко к волокну материала, чтобы она его могла задеть.Эффект зацепления в hepa фильтре для чистых помещений
  3. 3. Эффект инерции – актуален для частиц с диаметром более 1 мкм, которые благодаря повышенной инерции, следствием которой есть то, что они не способны изменять свою траекторию и огибать волокна материала, что встречаются на их пути, вследствие чего данные частицы оседают на волокнах материала.Эффект инрции в hepa фильтрах для чистых помещений
  4. 4. Эффект диффузии – главнейший для частиц с размерами менее 0, 1мкм и не большой массой, которые постоянно взаимодействуют с окружающими их молекулами газа, что приводит их к беспорядочному (хаотичному) движению и способствует возрастанию вероятности их контакта с волокном фильтра, которое их и удерживает.Эффект диффузии в hepa фильтрах для чистых помещений

В случае столкновения частиц с волокнами фильтроматериала, они попадают под воздействие  поверхностных сил Ван дер Ваальса, которые обеспечивают их стабильное удержание у волокна.

 

Устройство системы фильтрации воздуха в чистых помещениях

 

Как правило в процессе подготовки воздуха для чистых помещений участвуют три ступени фильтрации:

  • - первичная фильтрация – фильтр среднего класса очистки, защищающий вентиляционный агрегат от  загрязнения;
  • - вторичная очистка – фильтр тонкой фильтрации, предотвращающий скопление загрязнителей в воздуховодах;
  • - финальная очистка – HEPA или ULPA фильтр, гарантирующий требуемое качество воздуха, что поступает в чистое помещение.

Подобная ступенчатость системы очистки воздуха способствует увеличению срока эксплуатации HEPA и ULPA фильтров.

 

Рекомендуемая оптимальная схема подбора фильтрующих элементов в системе очистки воздуха в чистых помещениях по ISO14644-1

 

Класс

чистоты

1 ступень

фильтрации

по EN779 и EN 1822

2 ступень

фильтрации

по EN779 и EN 1822

3 ступень

фильтрации

по EN779 и EN 1822

5 ISO

F6

F9

H14

6 ISO

F6

F9

H13

7 ISO

F6

F9

H12

8 ISO

F6

F9

H11