Кондиционирование чистых помещений

Кондиционирование чистых помещений – это комплекс мер, направленный на создание и поддержание в них заданных параметров микроклимата, таких как: температура, влажность, чистота воздуха и скорость воздушного потока. Основные задачи: обеспечение требуемого класса чистоты за счет поддержания необходимой концентрации частиц в воздухе, создание комфортных условий для работы персонала (людей, сотрудников учреждения), снижение риска перекрестного заражения (препятствование распространению микроорганизмов в чистых помещениях и накапливающемуся застойному воздуху).

Системы кондиционирования для чистых помещений создают и поддерживают внутри нужный микроклимат для обеспечения проходящих технологических процессов. Основные задачи – предотвратить попадание внутрь и оседание пыли, охладить или подогреть воздух до требуемой температуры, отрегулировать уровень влажности, создать избыточное давление.

Проектировать и устанавливать системы кондиционирования воздуха в чистых помещениях (ЧП) могут инженерные организации с допуском СРО и опытом работы с такими объектами, например наша проектно-монтажная компания Qwent. Наши специалисты смогут составить ПД, подобрать и установить оборудование, запустить его в эксплуатацию с учетом его энергоэффективности и надежности.

Проектно-монтажная организация Qwent делает проекты и монтирует инженерные сети для помещений с особым микроклиматом на различных объектах. Проекты климатических систем, подготовленные нашими специалистами, соответствуют действующим СП, ГОСТ и СанПиН.

Что такое «чистые помещения»

Чистые помещения – это комнаты, внутри которых количество пыли, химических соединений и микроорганизмов в воздухе не должно превышать установленных норм. Чаще всего они создаются для выполнения определенных задач – лабораторных исследований, сборки электроники или оптических устройств, микробиологических опытов и т.п.

Такие объекты оснащают антистатическими полами, переходными шлюзами, глухими стеновыми панелями и закрытыми осветительными приборами, которые препятствуют накоплению пыли в труднодоступных местах.

Дополнительные требования предъявляют к внутренним инженерным сетям. Их строят так, чтобы они подавали лишенный посторонних примесей воздух и создавали ламинарные потоки внутри помещения.

Разновидности чистых комнат особого назначения

Чистые комнаты разделяются на группы с учетом допустимой загрязненности входящих воздушных потоков. Содержание пыли, микроорганизмов и иных загрязнителей измеряется в мг на м3. Степень очистки зависит от назначения комнаты и типа проводимых в нем работ.

Действует следующая классификация:

• 1 – изготовление интегральных микросхем;
• 10 – производство микросхем с расстоянием между проводниками до 2 мкм;
• 100 – медицинские помещения для проведения операций по трансплантации органов и создания стерильных инъекций;
• 1000 – производственные объекты для изготовления высокоточной оптики, прецизионных измерительных приборов, подшипников;
• 10000 – в них делают полимерные материалы, собирают гидравлические и механические системы сверхвысокой точности и надежности;
• 100000 – здесь поддерживают идеальную чистоту для производства оптики и микроэлектроники.

Чем выше класс, тем более сложной будет проектируемая инженерная сеть. Необходимо также дополнительное оборудование и организационные меры, чтобы предотвратить попадание внутрь посторонних частиц.

Объекты, где применяются чистые помещения

Чистые комнаты присутствуют и используются в различных организациях, таких как:

• больницы и поликлиники;
• компании по производству продуктов питания;
• фабрики по изготовлению медицинских препаратов;
• заводы микроэлектроники;
• фармацевтические лаборатории;
• научные, исследовательские и тестовые лаборатории по изучению микроорганизмов.

В чистых помещениях обычно устанавливают изолированную систему охлаждения воздуха, в которой не используется оборудование с рециркуляцией. Но административные, лечебно-профилактические и другие комнаты оборудуют обычными инженерными сетями.

Для поддержания микроклимата в чистых помещениях применяются прецизионные кондиционеры.

Воздухообмен и циркуляция кислорода в чистых помещениях

Объем подаваемого воздуха и скорость обмена инженеры рассчитывают при подготовке ПД с учетом требований к уровню загрязнения. Среднюю подвижность определяют, когда воздушные струи подают через фильтрующие панели потолка.

Существовавшими ранее стандартами установлена подвижность потока в 0,46 м/с. Однако эти правила разработаны еще в 70-х годах прошлого века. Последние исследования показывают, что нужна меньшая подвижность на уровне от 0,35 до 0,51 с погрешностью до 20% в любую сторону.

При этом нужно учитывать тип технологических операций и действия персонала:

• верхний предел скорости потока устанавливают в том случае, если люди в помещении активно двигаются, а используемое оборудование выделяет пыль;
• нижний предел берут за основу, когда персонала мало, они делают малоподвижную работу, а установленные устройства производят мало пылевых частиц.

Для очистки подаваемых воздушных масс от пыли используют фильтрующие элементы типа ULPA или HEPA. Воздухообмен выполняет две задачи:

• уменьшает концентрацию взвешенных частиц в комнате, «растворяя» ее в большем количестве свежего воздуха;
• захватывает и уносит в отводящие каналы пыль, которая появляется в результате работы людей.

Инженеры при проектировании подбирают один из способов циркуляции:

1. Однонаправленный ламинарный поток. Все струи не пересекаются друг с другом и двигаются в одном направлении.
2. Турбулентный поток. Струи не упорядочены, перемещаются в разных направлениях.
3. Смешанный вариант. Встречаются ламинарные и не упорядоченные струи.

Параллельные воздушные потоки обычно нужны на объектах с самыми высокими правилами поддержания чистоты. Для их создания фильтры монтируют в верхней части, а фальш-пол делают с перфорацией. Под ним устанавливают вытяжные системы, которые уносят загрязненный воздух.

Турбулентные потоки выбирают для «менее чистых» помещений из-за меньших затрат на проектирование и монтаж вентиляционных систем.

При переводе показателя подвижности из футов в минуту в метры необходимо учитывать, что 1 фут равен 30,5 см. В графе рекомендации литерой Ж помечен жесткий, С – средний, У – умеренный режимы.

Тепловая нагрузка

Коэффициент SHR при эксплуатации стерильных объектов достигает 95%. Из-за этого большую роль в поддержании микроклимата играют кондиционеры. Они должны работать круглый год независимо от погоды на улице. Это оборудование утилизирует тепло, которое выделяют технологические устройства, персонал и электродвигатели вентиляционной системы.

Для любого объекта инженеры составляют отдельный проект, где анализируют и учитывают все источники тепла.

В таких сетях частично используют рециркулированный воздух. Для удаления избыточного тепла из него применяют камеры, в которых смешиваются два потока. В них часть воздуха уходит к поверхностным теплообменникам, где избавляется от избыточного тепла. Далее он возвращается с помощью вентиляторов.

На объектах с менее жесткими требованиями распределение происходит по стандартной схеме. Причем колебания температуры между входящим и исходящим потоками может составлять 11°С. Для кондиционирования подходят обычные потолочные системы, которые защищают персонал от прямых потоков и создают больший комфорт на рабочем месте.

Подача наружного воздуха

Такой подмес обязателен, так как компенсирует потери и эксфильтрацию из-за избыточного давления.

Основная сложность при проектировании системы кондиционирования – очистить подаваемый воздух от пыли, пыльцы, микроорганизмов и других загрязнений, а также нормализовать уровень влажности до регламентируемого значения. Этот процесс требует больших затрат, поэтому при подготовке проекта инженеры стараются сократить его подачу до минимума. В этом случае эксплуатация сети будет энергоэффективной.

Приток организуют так, чтобы давление внутри «чистой комнаты» было большим на 12 Па. Это защищает от попадания внутрь пыли во время входа и выхода людей. Но если сделать его еще выше, персоналу будет сложнее открывать двери, а вырывающиеся воздушные потоки создают неприятный шум и свист в щелях.

Если в блоке чистых помещений есть комнаты с разными требованиями к содержанию пыли в воздухе, перепад между ними может составлять до 5 Па, если они расположены рядом. Более высокое давление будет в комнате высшего класса.

Объем подачи воздуха с улицы рассчитывают на основе количества удаляемых вытяжками воздушных масс. Получаемую таким образом кратность нужно увеличить на 2 обм/ч. В реальности частота воздухообмена будет отличаться от полученного значения из-за колебаний температуры на улице, частоты открывания дверей, длительности работы вытяжки и других факторов.

Использование специализированных фильтров

Для очистки подаваемого с улицы воздуха в системах кондиционирования чистых помещений используют фильтрующие блоки и вентиляторы, которые направляют потоки в нужном направлении и удаляют загрязнения.

Фильтр ULPA

Первые чистые помещения были предназначены для производства микроэлектроники. По этой причине в инженерных сетях использовали фильтры, которые обеспечивали потребность таких предприятий.

Фильтры типа ULPA обеспечивают качественную очистку, которая оставляет не более 0,0005% пыли диаметром до 0,12 мкм. Этого достаточно для самого строгого класса объектов. Существуют и более эффективные фильтрующие элементы, но их применение экономически нецелесообразно из-за дороговизны.

На практике инженеры применяют также средства очистки, которые удаляют 99,999% или 99,99% загрязнений. Этого достаточно для большинства объектов.

Фильтры HEPA

Очистка с помощью HEPA обеспечивает концентрацию частиц размером до 0,3 мкм размером до 0,3 мкм. Это наиболее распространенные очистные элементы в системах вентиляции и кондиционирования чистых комнат.

Их используют в том числе в фармацевтике, где действуют повышенные требования к загрязненности подаваемых воздушных масс.

Лабораторные испытания фильтров HEPA/ULPA

Практические испытания фильтров ультравысокой очистки показывают, что через них проходят частицы размером от 0,1 до 0,2 мкм. При этом согласно технической документации они наиболее эффективны для загрязнений 0,12 и 0,3 мкм. Но лабораторные исследования показали, что они также хорошо удаляют из подаваемых воздушных масс более крупные и мелкие частицы.

При описании технических характеристик фильтра производители обычно указывают ту фракцию, которую их устройство задерживает хуже всего. Этот показатель называют MPPS, он может быть разным в зависимости от бренда.

При составлении проекта инженеры ориентируются на MPPS и подбирают оборудование с учетом требований к чистоте согласно классу помещения.

Блоки «фильтр-вентилятор»

При проектировании чистых комнат с жесткими или средними требованиями к чистоте фильтры монтируют в фальш-потолке комнаты. Их располагают двумя способами:

• группой с подключением к общему воздуховоду, что упрощает и удешевляет монтаж;
• отдельно друг от друга с установкой индивидуального канала для подачи потока.

При монтаже техники тщательно герметизируют места соединений, чтобы избежать попадания запыленного воздуха в комнату.

Еще один вариант – установка фильтров в приточных камерах. Этот способ сейчас почти не применяется, так как модульные системы точнее регулируют микроклимат в воздухе и обеспечивают нужную подвижность, ламинарность воздушных потоков.

Наиболее распространены блоки фильтр-вентилятор. Используют два вида устройств:

• вентилятор со сменным фильтрующим элементом, который меняют по мере засорения;
• цельный блок, который по истечении срока эксплуатации заменяют полностью.

Производители предлагают блоки «фильтр-вентилятор» разного размера, чтобы упростить их установку в ячеистые потолки. Также они отличаются мощностью и напряжением питания электровдигателей вентиляторов.

Наиболее сложные системы оборудуют собственными блоками регулировки, с помощью которых техники настраивают скорость вращения, учитывают потребленную электроэнергию. Они же могут сигнализировать о поломке блока и изменять режимы работы в зависимости от времени суток и других параметров.

Такие фильтры с вентиляторами разработаны для помещений любого класса чистоты.

Установка фильтров HEPA/ULPA

Монтаж очищающих модулей под потолком предотвращает накопление пыли на поверхностях. Воздушные массы фильтруются прямо перед подачей в помещение. Удаленная установка HEPA-фильтров с последующей транспортировкой очищенного воздуха возможна только для комнат с умеренными режимами. В этом случае пылинки, сдуваемые со стенок воздушного канала, не приведут к чрезмерному загрязнению потока.

Удаленное расположение недопустимо для системы охлаждения воздуха в помещениях, сертифицированных по ISO 14644. В этом случае необходимо поддерживать идеальную чистоту воздуховодов, размещенных за фильтрами.

Для чистых помещений с умеренными режимами используют вентиляторы с блоками, а также смесительно-распределительные камеры, в которых установлены фильтры высокоэффективной очистки со стороны подаваемого потока.

В этом случае скорость подачи воздуха будет достигать 2,54 м/с, что создает больший перепад давлений в сравнении с потолочным расположением. Аэродинамическое сопротивление такого фильтрующего элемента составит 375 Па при указанной скорости струи. В случае монтажа в потолок сопротивление составит 125 Па при фронтальной скорости потока в 0,51 м/с.

Установка под потолком будет более энергоэффективным способом вентиляции и кондиционирования помещений.

Оборудование предназначенное для кондиционирования чистых помещений

Спецификацию на климатическое оборудование для чистых комнат составляют инженеры, которые работают над проектом. Они учитывают энергоэффективность и экономичность эксплуатации, а также способность фильтра задерживать частицы определенного размера. Подбираются клапаны, охладители, решетки, воздухоочистители и т.д.

Набор фильтров

Сотрудники компании, которая занимается разработкой проекта, подбирают HEPA-фильтры с учетом технического задания, характеристик MPPS и требований действующих стандартов к определенной категории чистых помещений.

Теплообменники

Для подогрева и охлаждения воздуха используют теплообменные узлы на основе жидкого или газообразного теплоносителя. Учитывая высокое тепловыделение инженеры подбирают устройства, которые способны постоянно работать круглый год независимо от температуры на улице. Для снижения затрат на эксплуатацию таких систем применяют различные методы энергосбережения, в том числе рекуперацию тепла.

Увлажнители воздуха

Для поддержания нужной влажности воздуха используют системы для канальной вентиляции ультразвукового, парового и других типов. Их характеристики подбирают с учетом требуемых параметров микроклимата внутри.

Вентиляторы (приточные и вытяжные)

В чистых помещениях используют исключительно принудительную вентиляцию с устройствами, которые подают воздушный поток в помещение и удаляют его. Благодаря этому можно создать нужную скорость движения воздушных масс с учетом сопротивления фильтров и добиться избыточного давления внутри комнат.

Какие кондиционеры рекомендуется использовать в чистых помещениях

Для охлаждения воздуха на объектах с повышенными требованиями к чистоте используют прецизионные кондиционеры (охлаждающие установки) с такими характеристиками:

• автоматическое управление на основе данных от датчиков температуры и влажности воздуха;
• поддержание температуры с погрешностью не более 0,5°С в любую сторону и влажность с отклонениями до 2%;
• возможность работы при температуре воздуха на улице от – 50°С до + 45°М;
• функционирование в режиме 24/7/365 с резервированием на случай поломок;
• равномерное распределение воздуха по помещению ламинарными потоками.

Этим требованиям соответствуют промышленные центральные кондиционеры для чистых помещений. При составлении проекта инженеры предусматривают 50% резервирование мощности, для некоторых объектов – 100%. Электронные блоки автоматически поддерживают температуру и влажность воздуха, а также повышенное давление внутри.

Какие кондиционеры нельзя использовать в чистых помещениях

В чистых помещениях запрещено использовать бытовые кондиционеры с рециркуляцией воздуха. Обязательно нужны устройства, которые подмешивают к нему внешние воздушные потоки. В противном случае достичь избыточного давления не получится.

Также при выборе оборудования учитывают, что все части вентиляционной системы должны иметь доступ для регулярного удаления пыли и мытья дезинфицирующими составами.

Кондиционирование чистых помещений: современный подход

Специалисты нашей инженерной компании Qwent используют современный подход к кондиционированию чистых помещений, который основан на следующих принципах высокой эффективности:

1. Использование энергоэффективных устройств с переменным расходом воздуха (VRV) и системы с рекуперацией тепла.
2. Использование экологичных хладагентов и материалов (вместо традиционных хладагентов, которые могут наносить вред окружающей среде, используются более экологичные хладагенты, такие как R410A и R32).
3. Интеграция системы кондиционирования с другими системами здания, такими как система управления (BMS).
4. Постоянный мониторинг и контроль параметров микроклимата в чистом помещении.

Современные технологии позволяют создавать внутренние инженерные сети, которые не только обеспечивают требуемый класс чистоты, но и являются энергоэффективными, экологичными и удобными в эксплуатации.

Особенности проектирования системы кондиционирования

Системы для охлаждения воздуха проектируют с учетом норм для чистых помещений, требований охраны труда и отраслевых правил для конкретных технологических процессов. Система не должна допускать появления турбулентных потоков, пыли, колебаний влажности.

Этапы

Подготовка ПД включает такие этапы:

1. Составление технического задания и утверждение у заказчика.
2. Сбор информации об объекте и чистых помещениях, изучение нормативных документов.
3. Составление проекта и его экспертиза при необходимости.
4. Подготовка спецификации на оборудование и сметы.
5. Согласование с контролирующими органами.
6. Составление рабочих документов для строителей.

Документация

Состав проекта установлен ГОСТ Р 21.101.2020. В пакет входит:

• описательная часть с характеристиками объекта и обоснованием принятых инженерных решений;
• графическая часть с маршрутами прокладки коммуникаций и местами установки оборудования;
• спецификация с характеристиками используемых устройств.
• смета на реализацию проекта.

Монтаж системы кондиционирования в чистом помещении

Установкой системы кондиционирования для чистых помещений занимаются инженерные компании с опытом в этой сфере. Они обеспечивают нужное качество монтажа и герметизацию мест соединений во избежание попадания пыли внутрь вентиляционных каналов.

Этапы монтажа:

1. Установка фанкойлов, канальных блоков, чиллеров или VRV (при необходимости, исходя из проекта) и других элементов системы.
2. Устанавливаются специальные конструкции для фильтрации веществ и очистки воздуха.
3. Монтаж воздуховодов и системы управления.
4. Подключение системы к электросети.

Воздуховоды проверяют на герметичность, контролируют работоспособность оборудования и соответствие техническому заданию.

Монтаж ОВиК в детской поликлинике в Москве – опыт инженеров компании Qwent

Информация об объекте:

• адрес: Москва, ул. Новаторов, дом 7;
• общая площадь объекта: 2300 м².
• тип объекта: поликлиника.

Исходя из нашего многолетнего опыта, клиенту был предложен вариант, когда все воздуховоды были тщательно обшиты теплоизоляционным материалом и аккуратно спрятаны в запотолочном пространстве для сохранения эстетики интерьера поликлиники. Специалисты нашей проектно-монтажной компании Qwent установили систему общеобменной вентиляции, способную обеспечить свежий воздух даже в самых больших помещениях.

Особенностью проекта стало внедрение компрессорно-конденсаторных блоков вместе с VRV-системой и общеобменной вентиляцией. Это позволило нам обеспечить охлаждение приточного воздуха в летний период и поддерживать оптимальную температуру в помещениях. Также нами были выполнены работы по монтажу систем дымоудаления, подпора воздуха и автоматики, что требует особого внимания и точности, ведь от работы этих систем может зависеть жизнь человека в случае пожара.

Видео отчет – выполненная работа

Наши сертификаты, лицензии и допуски СРО

Деятельность инженерной компании Qwent лицензирована. В наличии все необходимые сертификаты и допуски СРО, включая лицензию МЧС.

Лицензия – допуск СРО (страница 1)

Лицензия – допуск СРО (страница 2)

Пусконаладка системы кондиционирования

1. Проверка работоспособности системы кондиционирования.
2. Настройка параметров системы, балансировка воздухообмена.

Техники подрядной организации, которая выполняла монтаж, запускают инженерную сеть в эксплуатацию и проверяют ее работу в разных режимах, в том числе аварийном. Они настраивают системы автоматизации для поддержания микроклимата внутри.

Последним этапом пусконаладки будет составление паспорта системы, который передают заказчику. Он же подписывает акт выполненных работ.

Советы по профилактике (обслуживанию)

Для поддержания нормальной работы системы кондиционирования в чистых помещениях техники должны очищать фильтры и контролировать работу устройств охлаждения и циркуляции воздушных потоков.

Перечень регламентных работ зависит от требований к чистоте комнат и особенностей эксплуатации инженерной сети.

Вывод

Кондиционирование для чистых помещений существенно отличается от бытовой системы проветривания в домах, магазинах и торговых центрах. Специалисты инженерной компании Qwent возьмут на себя процесс, от формулировки ТЗ и проектирования до подбора и поставки необходимой климатической техники, запуска в эксплуатацию «под ключ» и технического обслуживания (если объект находится в Москве или Московской области).

Для получения консультаций и оформления заявки воспользуйтесь электронной формой или позвоните по указанному телефону.

Литература

1. Карпис Е. Е. Кондиционирование воздуха в чистых помещениях //АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2010. – №. 4. – С. 76-81.
2. Санчаев С. И., Камаев П. С. Кондиционирование воздуха в чистых помещениях //Ответственный редактор. – 2015. – С. 62.
3. Глухова И. В. Воздухообмен в чистых помещениях //Вестник науки и образования. – 2018. – №. 12 (48). – С. 61-63.