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

При 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.

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.
2. 2. Эффект зацепления – актуален в том случае, если частица проходит настолько близко к волокну материала, чтобы она его могла задеть.
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.
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.

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