1. Analiza charakterystyk wysokich pomieszczeń czystych
(1). Wysokie pomieszczenia czyste mają swoje charakterystyczne cechy. Ogólnie rzecz biorąc, wysokie pomieszczenia czyste są wykorzystywane głównie w procesie postprodukcyjnym i zazwyczaj służą do montażu dużych urządzeń. Nie wymagają one wysokiej czystości, a dokładność kontroli temperatury i wilgotności nie jest wysoka. Urządzenia nie generują dużo ciepła podczas procesu produkcyjnego, a liczba pracujących w nich osób jest stosunkowo niewielka.
(2). Wysokie, czyste pomieszczenia zazwyczaj mają duże konstrukcje szkieletowe i często wykorzystują lekkie materiały. Płyta górna zazwyczaj nie jest łatwa do udźwignięcia dużego obciążenia.
(3). Generowanie i dystrybucja cząstek pyłu W przypadku wysokich pomieszczeń czystych głównym źródłem zanieczyszczeń jest inne źródło niż w przypadku zwykłych pomieszczeń czystych. Oprócz pyłu generowanego przez ludzi i sprzęt sportowy, dużą część stanowi pył powierzchniowy. Zgodnie z danymi podanymi w literaturze, generowanie pyłu, gdy osoba jest nieruchoma, wynosi 105 cząstek/(min·osoba), a generowanie pyłu, gdy osoba się porusza, oblicza się jako 5-krotność generowania pyłu, gdy osoba jest nieruchoma. W przypadku pomieszczeń czystych o zwykłej wysokości generowanie pyłu powierzchniowego oblicza się, ponieważ generowanie pyłu powierzchniowego z 8 m2 podłogi jest równoważne generowaniu pyłu przez osobę w spoczynku. W przypadku wysokich pomieszczeń czystych obciążenie oczyszczające jest większe w dolnej strefie aktywności personelu i mniejsze w górnej strefie. Jednocześnie, ze względu na charakterystykę projektu, konieczne jest przyjęcie odpowiedniego współczynnika bezpieczeństwa dla bezpieczeństwa i uwzględnienia nieprzewidzianego zanieczyszczenia pyłem. Generowanie pyłu powierzchniowego w tym projekcie opiera się na generowaniu pyłu powierzchniowego z 6 m2 podłogi, co jest równoważne generowaniu pyłu przez osobę w spoczynku. W tym projekcie przyjęto założenie, że na jedną zmianę pracuje 20 osób, a generowanie pyłu przez personel stanowi tylko 20% całkowitej ilości pyłu, podczas gdy generowanie pyłu przez personel w ogólnym pomieszczeniu czystym stanowi około 90% całkowitej ilości pyłu.
2. Dekoracja pomieszczeń czystych w wysokich warsztatach
Dekoracja pomieszczeń czystych zazwyczaj obejmuje podłogi, panele ścienne i sufity, a także klimatyzację, oświetlenie, ochronę przeciwpożarową, instalację wodno-kanalizacyjną i inne elementy związane z pomieszczeniami czystymi. Zgodnie z wymogami, obudowa budynku i dekoracja wnętrza pomieszczenia czystego powinny być wykonane z materiałów o dobrej szczelności i małej odkształcalności pod wpływem zmian temperatury i wilgotności. Dekoracja ścian i sufitów w pomieszczeniach czystych powinna spełniać następujące wymagania:
(1) Powierzchnie ścian i sufitów w pomieszczeniach czystych powinny być płaskie, gładkie, wolne od kurzu, nie powodujące odblasków, łatwe do usunięcia kurzu i o mniejszej liczbie nierównych powierzchni.
(2). W pomieszczeniach czystych nie należy stosować ścian murowanych ani tynkowanych. W razie konieczności ich zastosowania należy wykonać prace suche i stosować wysokiej jakości tynki. Po otynkowaniu ścian należy pomalować powierzchnię, wybierając farbę trudnopalną, niepękającą, zmywalną, gładką, odporną na wodę, starzenie i pleśń. Ogólnie rzecz biorąc, do dekoracji pomieszczeń czystych lepiej sprawdzają się metalowe panele ścienne malowane proszkowo. Jednak w dużych fabrykach, ze względu na wysoką wysokość kondygnacji, montaż metalowych ścianek działowych jest trudniejszy, charakteryzujący się niską wytrzymałością, wysokim kosztem i niską wytrzymałością. W niniejszym projekcie przeanalizowano charakterystykę wytwarzania pyłu w pomieszczeniach czystych w dużych fabrykach oraz wymagania dotyczące czystości pomieszczeń. Nie zastosowano konwencjonalnych metod dekoracji wnętrz z metalowych paneli ściennych. Na oryginalne ściany inżynieryjne nałożono powłokę epoksydową. W całej przestrzeni nie zamontowano sufitu, aby zwiększyć przestrzeń użytkową.
3. Organizacja przepływu powietrza w wysokich pomieszczeniach czystych
Według literatury, w przypadku wysokich pomieszczeń czystych, zastosowanie systemu klimatyzacji pomieszczeń czystych może znacznie zmniejszyć całkowitą objętość powietrza nawiewanego. Wraz ze zmniejszeniem objętości powietrza, szczególnie ważne jest zastosowanie rozsądnej organizacji przepływu powietrza, aby uzyskać lepszy efekt klimatyzacji powietrza czystego. Konieczne jest zapewnienie równomierności systemu nawiewu i wywiewu powietrza, zmniejszenie zawirowań i wirowania powietrza w czystym obszarze roboczym oraz poprawa właściwości dyfuzyjnych nawiewanego powietrza, aby w pełni wykorzystać efekt rozcieńczenia nawiewanego powietrza. W wysokich, czystych warsztatach z wymaganiami czystości klasy 10 000 lub 100 000, można przytoczyć koncepcję projektowania wysokich i dużych przestrzeni w celu zapewnienia komfortu klimatyzacji, taką jak zastosowanie dysz w dużych pomieszczeniach, takich jak lotniska i hale wystawowe. Dzięki dyszom i bocznemu nawiewowi, strumień powietrza może być rozprowadzany na dużą odległość. Nawiew dyszowy to sposób na uzyskanie nawiewu powietrza poprzez wykorzystanie szybkich strumieni wydmuchiwanych z dysz. Jest on głównie stosowany w miejscach klimatyzacyjnych w wysokich pomieszczeniach czystych lub budynkach publicznych z wysokimi podłogami. Dysza przyjmuje boczny nawiew powietrza, a dysza i wylot powietrza powrotnego są umieszczone po tej samej stronie. Powietrze jest skoncentrowane i wyrzucane z kilku dysz ustawionych w przestrzeni z większą prędkością i większą objętością powietrza. Strumień powraca po przebyciu pewnej odległości, tak że cała klimatyzowana powierzchnia znajduje się w strefie reflow, a następnie wylot powietrza powrotnego ustawiony na dole wyciąga go z powrotem do jednostki klimatyzacyjnej. Jego cechami są duża prędkość nawiewu powietrza i duży zasięg. Strumień powoduje silne mieszanie się powietrza w pomieszczeniu, prędkość stopniowo maleje, a wewnątrz powstaje duży, wirowy strumień powietrza, dzięki czemu klimatyzowana powierzchnia uzyskuje bardziej równomierne pole temperatury i pole prędkości.
4. Przykład projektu inżynierskiego
Wysoki, czysty warsztat (40 m długości, 30 m szerokości, 12 m wysokości) wymaga czystej przestrzeni roboczej o wysokości poniżej 5 m, ze stopniem oczyszczania statycznego 10 000 i dynamicznego 100 000, temperaturą tn= 22℃±3℃ i wilgotnością względną fn= 30%~60%.
(1). Określenie organizacji przepływu powietrza i częstotliwości wentylacji
Ze względu na specyfikę użytkowania tego wysokiego, czystego pomieszczenia o szerokości ponad 30 m i bezstropowego sufitu, konwencjonalna metoda dostarczania czystego powietrza do warsztatu jest trudna do spełnienia. Zastosowano metodę dostarczania powietrza za pomocą dysz warstwowych, aby zapewnić odpowiednią temperaturę, wilgotność i czystość w czystym obszarze roboczym (poniżej 5 m). Urządzenie doprowadzające powietrze z dyszą jest równomiernie rozmieszczone na ścianie bocznej, a urządzenie wylotowe powietrza powrotnego z warstwą tłumiącą jest równomiernie rozmieszczone na wysokości 0,25 m od podłoża w dolnej części ściany bocznej warsztatu, tworząc układ przepływu powietrza, w którym obszar roboczy powraca z dyszy i powraca z części skoncentrowanej. Jednocześnie, aby zapobiec tworzeniu się martwej strefy pod względem czystości, temperatury i wilgotności w powietrzu w strefie roboczej powyżej 5 m, zmniejszyć wpływ promieniowania zimna i ciepła z sufitu na zewnątrz na obszar roboczy oraz terminowo odprowadzać cząsteczki pyłu wytwarzane przez górny dźwig podczas pracy, a także w pełni wykorzystać czyste powietrze rozprowadzane na odległość ponad 5 m, w strefie klimatyzacji niezabudowanej rozmieszczono rząd małych wylotów powietrza powrotnego, tworząc mały system cyrkulacji powietrza powrotnego, który może znacznie zmniejszyć zanieczyszczenie górnej strefy niezabudowanej w dolnej czystej strefie roboczej.
Biorąc pod uwagę poziom czystości i emisję zanieczyszczeń, projekt zakłada częstotliwość wentylacji 16 h-1 dla czystego, klimatyzowanego obszaru poniżej 6 m oraz odpowiedni wyciąg dla górnego, nieoczyszczonego obszaru, z częstotliwością wentylacji mniejszą niż 4 h-1. W rzeczywistości średnia częstotliwość wentylacji całego zakładu wynosi 10 h-1. W ten sposób, w porównaniu z czystą klimatyzacją całego pomieszczenia, metoda dostarczania czystego, warstwowego powietrza dyszowego nie tylko lepiej gwarantuje częstotliwość wentylacji czystego, klimatyzowanego obszaru i spełnia organizację przepływu powietrza zakładu o dużej rozpiętości, ale także znacznie oszczędza objętość powietrza, wydajność chłodzenia i moc wentylatora systemu.
(2). Obliczanie dopływu powietrza do dyszy bocznej
Różnica temperatur powietrza nawiewanego
Częstotliwość wentylacji wymagana do klimatyzacji pomieszczeń czystych jest znacznie wyższa niż w przypadku klimatyzacji ogólnej. Dlatego też, pełne wykorzystanie dużej objętości powietrza w klimatyzacji pomieszczeń czystych i zmniejszenie różnicy temperatur powietrza nawiewanego może nie tylko obniżyć wydajność urządzeń i koszty operacyjne, ale także przyczynić się do zapewnienia dokładności klimatyzacji w klimatyzowanym pomieszczeniu czystym. Różnica temperatur powietrza nawiewanego obliczona w tym projekcie wynosi ts = 6℃.
Czyste pomieszczenie ma stosunkowo dużą rozpiętość, o szerokości 30 m. Konieczne jest zapewnienie wymagań dotyczących nakładania się w obszarze środkowym i upewnienie się, że obszar roboczy procesu znajduje się w obszarze powietrza powrotnego. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę wymagania dotyczące hałasu. Prędkość powietrza doprowadzanego w tym projekcie wynosi 5 m/s, wysokość instalacji dyszy wynosi 6 m, a strumień powietrza jest wysyłany z dyszy w kierunku poziomym. W tym projekcie obliczono przepływ powietrza doprowadzanego przez dyszę. Średnica dyszy wynosi 0,36 m. Zgodnie z literaturą, liczba Archimedesa wynosi 0,0035. Prędkość powietrza doprowadzanego przez dyszę wynosi 4,8 m/s, prędkość osiowa na końcu wynosi 0,8 m/s, średnia prędkość wynosi 0,4 m/s, a średnia prędkość przepływu powrotnego jest mniejsza niż 0,4 m/s, co spełnia wymagania dotyczące użytkowania procesu.
Ponieważ objętość powietrza nawiewanego jest duża, a różnica temperatur powietrza nawiewanego niewielka, jest ona niemal taka sama jak w strumieniu izotermicznym, co ułatwia zagwarantowanie odpowiedniej długości strumienia. Zgodnie z liczbą Archimedesa można obliczyć względny zasięg x/ds = 37 m, co pozwala spełnić wymóg 15-metrowego nałożenia się strumienia powietrza nawiewanego z przeciwnej strony.
(3) Czyszczenie klimatyzacji
Ze względu na dużą objętość powietrza nawiewanego i niewielką różnicę temperatur w projektach pomieszczeń czystych, w pełni wykorzystuje się powietrze powrotne, a pierwotne powietrze powrotne jest eliminowane w letniej metodzie uzdatniania powietrza klimatyzacyjnego. Maksymalny udział powietrza powrotnego wtórnego jest stosowany, a świeże powietrze jest uzdatniane tylko raz, a następnie mieszane z dużą ilością wtórnego powietrza powrotnego, co eliminuje konieczność ponownego nagrzewania i zmniejsza wydajność oraz zużycie energii przez urządzenia.
(4). Wyniki pomiarów inżynierskich
Po zakończeniu projektu przeprowadzono kompleksowe testy inżynieryjne. W całym zakładzie utworzono łącznie 20 poziomych i pionowych punktów pomiarowych. Pole prędkości, pole temperatury, czystość, poziom hałasu itp. w czystym zakładzie przetestowano w warunkach statycznych, a rzeczywiste wyniki pomiarów były stosunkowo dobre. Wyniki pomiarów w projektowanych warunkach pracy przedstawiają się następująco:
Średnia prędkość przepływu powietrza na wylocie wynosi 3,0–4,3 m/s, a prędkość na styku dwóch przeciwległych strumieni powietrza wynosi 0,3–0,45 m/s. Gwarantowana częstotliwość wentylacji czystego obszaru roboczego wynosi 15 razy na godzinę, a jego czystość mieści się w klasie 10 000, co dobrze spełnia wymagania projektowe.
Poziom hałasu wewnątrz budynku na poziomie A wynosi 56 dB przy wylocie powietrza powrotnego, a w innych obszarach roboczych poziom hałasu wynosi poniżej 54 dB.
5. Wnioski
(1) W przypadku wysokich pomieszczeń czystych o niezbyt wysokich wymaganiach można zastosować uproszczoną dekorację, aby spełnić zarówno wymagania użytkowe, jak i wymagania dotyczące czystości.
(2). W przypadku wysokich pomieszczeń czystych, w których wymagany poziom czystości tylko w obszarze poniżej określonej wysokości musi mieścić się w klasie 10 000 lub 100 000, stosunkowo ekonomiczną, praktyczną i skuteczną metodą jest dostarczanie powietrza za pomocą czystych, warstwowych dysz klimatyzacyjnych.
(3). W przypadku tego typu wysokich, czystych pomieszczeń, w górnej, nieczystej strefie roboczej umieszczono rząd pasowych wylotów powietrza powrotnego, aby usuwać kurz gromadzący się w pobliżu szyn suwnicy i zmniejszać wpływ promieniowania zimna i ciepła z sufitu na strefę roboczą, co pozwala lepiej zapewnić czystość, temperaturę i wilgotność w strefie roboczej.
(4). Wysokość wysokiego pomieszczenia czystego jest ponad 4 razy większa niż wysokość zwykłego pomieszczenia czystego. W normalnych warunkach wytwarzania pyłu, obciążenie oczyszczające przestrzeń jednostki jest znacznie niższe niż w przypadku zwykłego, niskiego pomieszczenia czystego. Dlatego też, z tej perspektywy, częstotliwość wentylacji można określić jako niższą niż częstotliwość wentylacji pomieszczenia czystego zalecana przez krajową normę GB 73-84. Badania i analizy pokazują, że w przypadku wysokich pomieszczeń czystych częstotliwość wentylacji zmienia się ze względu na różną wysokość strefy czystej. Ogólnie rzecz biorąc, 30%–80% częstotliwości wentylacji zalecanej przez krajową normę wystarcza do spełnienia wymagań dotyczących oczyszczania.
Czas publikacji: 18-02-2025