ОСНОВНА АНАЛИЗА НА ЧИСТА СОБА

Вовед

Чистата просторија е основа за контрола на загадувањето. Без чиста просторија, деловите чувствителни на загадување не можат да се произведуваат масовно. Во FED-STD-2, чистата просторија е дефинирана како просторија со филтрирање, дистрибуција, оптимизација на воздух, градежни материјали и опрема, во која се користат специфични редовни оперативни процедури за контрола на концентрацијата на честички во воздухот за да се постигне соодветно ниво на чистота на честичките.

За да се постигне добар ефект на чистота во чиста просторија, потребно е не само да се фокусираме на преземање разумни мерки за прочистување на климатизацијата, туку и да се бара од процесот, конструкцијата и другите специјалисти да преземат соодветни мерки: не само разумен дизајн, туку и внимателна конструкција и инсталација во согласност со спецификациите, како и правилна употреба на чиста просторија и научно одржување и управување. За да се постигне добар ефект во чиста просторија, многу домашна и странска литература е изложена од различни перспективи. Всушност, тешко е да се постигне идеална координација помеѓу различните специјалисти, а на дизајнерите им е тешко да го разберат квалитетот на конструкцијата и инсталацијата, како и употребата и управувањето, особено вторите. Што се однесува до мерките за прочистување на чиста просторија, многу дизајнери, па дури и градежни страни, честопати не обрнуваат доволно внимание на нивните неопходни услови, што резултира со незадоволителен ефект на чистота. Оваа статија само накратко ги разгледува четирите неопходни услови за постигнување на барањата за чистота во мерките за прочистување на чиста просторија.

1. Чистота на доводот на воздух

За да се осигури дека чистотата на доводот на воздух ги исполнува барањата, клучот е изведбата и инсталацијата на конечниот филтер на системот за прочистување.

Избор на филтер

Конечниот филтер на системот за прочистување генерално користи HEPA филтер или sub-HEPA филтер. Според стандардите на мојата земја, ефикасноста на HEPA филтрите е поделена на четири степени: Класа A е ≥99,9%, Класа B е ≥99,9%, Класа C е ≥99,999%, Класа D е (за честички ≥0,1μm) ≥99,999% (исто така познати како ултра-HEPA филтри); sub-HEPA филтрите се (за честички ≥0,5μm) 95~99,9%. Колку е поголема ефикасноста, толку е поскап филтерот. Затоа, при изборот на филтер, не треба само да ги исполнуваме барањата за чистота на доводот на воздух, туку и да ја земеме предвид економската рационалност.

Од аспект на барањата за чистота, принципот е да се користат филтри со ниски перформанси за чисти простории со ниско ниво и филтри со високи перформанси за чисти простории со високо ниво. Општо земено: филтри со висока и средна ефикасност може да се користат за ниво од 1 милион; sub-HEPA или HEPA филтри од класа А може да се користат за нивоа под класа 10.000; филтри од класа B може да се користат за класа од 10.000 до 100; и филтри од класа C може да се користат за нивоа од 100 до 1. Се чини дека постојат два вида филтри за избор за секое ниво на чистота. Дали да се изберат филтри со високи или ниски перформанси зависи од специфичната ситуација: кога загадувањето на животната средина е сериозно, или соодносот на издувни гасови во затворен простор е голем, или чистата просторија е особено важна и бара поголем фактор на безбедност, во овие или во еден од овие случаи, треба да се избере филтер од висока класа; во спротивно, може да се избере филтер со пониски перформанси. За чисти простории кои бараат контрола на честички од 0,1 μm, филтрите од класа D треба да се изберат без оглед на контролираната концентрација на честички. Горенаведеното е само од перспектива на филтерот. Всушност, за да изберете добар филтер, мора целосно да ги земете предвид и карактеристиките на чистата просторија, филтерот и системот за прочистување.

Инсталација на филтер

За да се обезбеди чистота на доводот на воздух, не е доволно да се имаат само квалификувани филтри, туку и да се обезбеди: а. Филтерот да не се оштети за време на транспортот и инсталацијата; б. Инсталацијата е херметички затворена. За да се постигне првата точка, персоналот за изградба и инсталација мора да биде добро обучен, со знаење за инсталирање системи за прочистување и вешти вештини за инсталација. Во спротивно, ќе биде тешко да се осигура дека филтерот нема да се оштети. Постојат длабоки лекции во овој поглед. Второ, проблемот со херметичката затегнатост на инсталацијата главно зависи од квалитетот на инсталациската структура. Прирачникот за дизајн генерално препорачува: за еден филтер, се користи инсталација од отворен тип, така што дури и ако се појави протекување, нема да протекува во просторијата; со користење на завршен HEPA излез за воздух, полесно е да се обезбеди херметичка затегнатост. За воздухот од повеќе филтри, во последниве години често се користат гел заптивки и заптивки со негативен притисок.

Гел-заптивката мора да обезбеди дека спојот на резервоарот за течност е затегнат и дека целата рамка е на иста хоризонтална рамнина. Заптивката со негативен притисок е наменета за да се направи надворешната периферија на спојот помеѓу филтерот и кутијата за статичен притисок и рамката во состојба на негативен притисок. Како и кај инсталацијата од отворен тип, дури и ако има протекување, тоа нема да протекува во просторијата. Всушност, сè додека рамката за инсталација е рамна и крајната површина на филтерот е во рамномерен контакт со рамката за инсталација, треба да биде лесно филтерот да ги исполни барањата за затегнатост на инсталацијата кај кој било тип на инсталација.

2. Организација на протокот на воздух

Организацијата на протокот на воздух во чиста просторија е различна од онаа во општа климатизирана просторија. Потребно е најчистиот воздух прво да се испорача во работната област. Неговата функција е да го ограничи и намали загадувањето на обработените објекти. За таа цел, треба да се земат предвид следниве принципи при дизајнирањето на организацијата на протокот на воздух: минимизирајте ги вртложните струи за да избегнете внесување загадување однадвор од работната област во работната област; обидете се да спречите летање на секундарна прашина за да ја намалите можноста прашината да го контаминира работниот материјал; протокот на воздух во работната област треба да биде што е можно порамномерен, а брзината на ветерот треба да ги исполнува барањата за процесот и хигиената. Кога протокот на воздух тече кон излезот за повратен воздух, прашината во воздухот треба ефикасно да се отстрани. Изберете различни режими на испорака и враќање на воздух според различните барања за чистота.

Различните организации за проток на воздух имаат свои карактеристики и опсег:

(1). Вертикален еднонасочен проток

Покрај вообичаените предности за добивање рамномерен проток на воздух надолу, олеснување на распоредот на процесната опрема, силна способност за самопречистување и поедноставување на вообичаените објекти како што се објектите за лично пречистување, четирите методи за снабдување со воздух имаат и свои предности и недостатоци: целосно покриените HEPA филтри имаат предности на низок отпор и долг циклус на замена на филтерот, но структурата на таванот е комплексна, а цената е висока; предностите и недостатоците на испораката на горниот дел од HEPA филтерот со странично покриен слој и испораката на горниот дел од плочата со целосни дупки се спротивни на оние на испораката на горниот дел од HEPA филтерот со целосно покриен слој. Меѓу нив, испораката на горниот дел од плочата со целосни дупки лесно акумулира прашина на внатрешната површина на плочата со отвори кога системот не работи континуирано, а лошото одржување има одредено влијание врз чистотата; густата испорака на горниот дел од дифузерот бара слој за мешање, па затоа е погодна само за високи чисти простории над 4 метри, а нејзините карактеристики се слични на испораката на горниот дел од плочата со целосни дупки; Методот на повратен воздух за плочата со решетки од двете страни и отвори за повратен воздух рамномерно распоредени на дното на спротивните ѕидови е погоден само за чисти простории со нето растојание помало од 6 m од двете страни; отворите за повратен воздух распоредени на дното на единечниот ѕид се погодни само за чисти простории со мало растојание помеѓу ѕидовите (како на пример ≤<2~3 m).

(2). Хоризонтален еднонасочен тек

Само првата работна површина може да достигне ниво на чистота од 100. Кога воздухот тече на другата страна, концентрацијата на прашина постепено се зголемува. Затоа, е погодна само за чисти простории со различни барања за чистота за истиот процес во истата просторија. Локалната дистрибуција на HEPA филтри на ѕидот за довод на воздух може да ја намали употребата на HEPA филтри и да заштеди почетна инвестиција, но постојат вртлози во локалните области.

(3). Турбулентен проток на воздух. (3). Турбулентен проток на воздух

Карактеристиките на горната испорака на отворите и горната испорака на густите дифузери се исти како оние споменати погоре: предностите на страничната испорака се лесно поставување на цевководи, не е потребен технички меѓуслој, ниска цена и погодна за реновирање на стари фабрики. Недостатоци се што брзината на ветерот во работната зона е голема, а концентрацијата на прашина на страната надолу по ветерот е поголема отколку на страната нагоре по ветерот; горната испорака на излезите на HEPA филтерот има предности на едноставен систем, нема цевководи зад HEPA филтерот и чист проток на воздух директно доставен до работната зона, но чистиот проток на воздух се шири бавно и протокот на воздух во работната зона е порамномерен; сепак, кога повеќе излези за воздух се рамномерно распоредени или се користат излези за воздух на HEPA филтерот со дифузери, протокот на воздух во работната зона може да се направи и порамномерен; но кога системот не работи континуирано, дифузерот е склонен кон акумулација на прашина.

Горенаведената дискусија е во идеална состојба и е препорачана од релевантните национални спецификации, стандарди или прирачници за дизајн. Во реалните проекти, организацијата на протокот на воздух не е добро дизајнирана поради објективни услови или субјективни причини на дизајнерот. Вообичаените вклучуваат: вертикален еднонасочен проток што го прифаќа повратниот воздух од долниот дел на соседните два ѕида, локалната класа 100 го прифаќа горниот довод и горниот поврат (т.е. не се додава висечка завеса под локалниот излез за воздух), а турбулентните чисти соби го користат горниот довод на воздух од HEPA филтерот и горниот поврат или едностраниот долен поврат (поголемо растојание помеѓу ѕидовите) итн. Овие методи за организација на протокот на воздух се измерени и поголемиот дел од нивната чистота не ги исполнува барањата за дизајн. Поради моменталните спецификации за прифаќање на празни или статични услови, некои од овие чисти соби едвај го достигнуваат дизајнираното ниво на чистота во празни или статични услови, но способноста за спречување на загадување е многу ниска, и откако чистата соба ќе влезе во работна состојба, таа не ги исполнува барањата.

Правилната организација на протокот на воздух треба да се постави со завеси што висат до висината на работната површина во локалната област, а класата 100.000 не треба да користи горен довод и горен поврат. Покрај тоа, повеќето фабрики во моментов произведуваат високоефикасни отвори за воздух со дифузери, а нивните дифузери се само декоративни плочи со отвори и не играат улога на дифузен проток на воздух. Дизајнерите и корисниците треба да обрнат посебно внимание на ова.

3. Волумен на довод на воздух или брзина на воздух

Доволен волумен на вентилација е за разредување и отстранување на загадениот воздух во затворен простор. Според различните барања за чистота, кога нето висината на чистата просторија е висока, фреквенцијата на вентилација треба соодветно да се зголеми. Меѓу нив, волуменот на вентилација на чистата просторија од 1 милион нивоа се разгледува според високоефикасен систем за прочистување, а останатите се разгледуваат според високоефикасен систем за прочистување; кога HEPA филтрите од чистата просторија од класа 100.000 се концентрирани во машинската просторија или под-HEPA филтрите се користат на крајот од системот, фреквенцијата на вентилација може соодветно да се зголеми за 10-20%.

За горенаведените препорачани вредности на волуменот на вентилацијата, авторот верува дека: брзината на ветерот низ делот од просторијата за еднонасочен проток е ниска, а турбулентната чиста просторија има препорачана вредност со доволен фактор на безбедност. Вертикален еднонасочен проток ≥ 0,25 m/s, хоризонтален еднонасочен проток ≥ 0,35 m/s. Иако барањата за чистота можат да се исполнат кога се тестираат во празни или статични услови, способноста против загадување е слаба. Откако просторијата ќе влезе во работна состојба, чистотата може да не ги исполни барањата. Овој тип на пример не е изолиран случај. Во исто време, нема вентилатори погодни за системи за прочистување во серијата вентилатори во мојата земја. Општо земено, дизајнерите често не прават точни пресметки на отпорот на воздухот на системот или не забележуваат дали избраниот вентилатор е на поповолна работна точка на карактеристичната крива, што резултира со тоа што волуменот на воздухот или брзината на ветерот не ја достигнуваат проектната вредност кратко време откако системот ќе се пушти во работа. Федералниот стандард на САД (FS209A~B) пропишува дека брзината на протокот на воздух во еднонасочна чиста просторија низ пресекот на чистата просторија обично се одржува на 90 стапки/мин (0,45 м/с), а нерамномерноста на брзината е во рамките на ±20% под услов да нема пречки во целата просторија. Секое значително намалување на брзината на протокот на воздух ќе ја зголеми можноста за време на самочистење и загадување помеѓу работните позиции (по објавувањето на FS209C во октомври 1987 година, не беа донесени никакви прописи за сите индикатори на параметри освен концентрацијата на прашина).

Поради оваа причина, авторот верува дека е соодветно соодветно да се зголеми моменталната домашна проектна вредност на еднонасочната брзина на проток. Нашата единица го направи ова во реални проекти, а ефектот е релативно добар. Турбулентните чисти простории имаат препорачана вредност со релативно доволен фактор на безбедност, но многу дизајнери сè уште не се сигурни. При изработка на специфични дизајни, тие го зголемуваат волуменот на вентилација на чиста просторија од класа 100.000 на 20-25 пати/час, чиста просторија од класа 10.000 на 30-40 пати/час и чиста просторија од класа 1000 на 60-70 пати/час. Ова не само што го зголемува капацитетот на опремата и почетната инвестиција, туку ги зголемува и идните трошоци за одржување и управување. Всушност, нема потреба од тоа. При составувањето на техничките мерки за чистење на воздухот во мојата земја, беа испитани и измерени повеќе од чиста просторија од класа 100 во Кина. Многу чисти простории беа тестирани под динамички услови. Резултатите покажаа дека волуменот на вентилација на чисти соби од класа 100.000 ≥10 пати/ч, чисти соби од класа 10.000 ≥20 пати/ч и чисти соби од класа 1000 ≥50 пати/ч може да ги исполни барањата. Федералниот стандард на САД (FS2O9A~B) пропишува: нееднонасочни чисти соби (класа 100.000, класа 10.000), висина на просторијата 8~12 стапки (2,44~3,66 м), обично се смета дека целата просторија треба да се вентилира најмалку еднаш на секои 3 минути (т.е. 20 пати/ч). Затоа, спецификацијата на дизајнот го зела предвид големиот коефициент на вишок, а дизајнерот може безбедно да избере според препорачаната вредност на волуменот на вентилација.

4. Разлика во статичкиот притисок

Одржувањето на одреден позитивен притисок во чистата просторија е еден од основните услови за да се осигури дека чистата просторија не е загадена или помалку загадена за да се одржи дизајнираното ниво на чистота. Дури и за чистите простории со негативен притисок, мора да има соседни простории или апартмани со ниво на чистота не пониско од неговото ниво за да се одржи одреден позитивен притисок, така што може да се одржува чистотата на чистата просторија со негативен притисок.

Вредноста на позитивниот притисок во чистата просторија се однесува на вредноста кога внатрешниот статички притисок е поголем од надворешниот статички притисок кога сите врати и прозорци се затворени. Ова се постигнува со методот каде што волуменот на довод на воздух на системот за прочистување е поголем од волуменот на повратниот воздух и волуменот на издувниот воздух. За да се обезбеди вредноста на позитивниот притисок во чистата просторија, вентилаторите за довод, враќање и издув се по можност меѓусебно поврзани. Кога системот е вклучен, прво се стартува вентилаторот за довод, а потоа се стартуваат вентилаторите за враќање и издув; кога системот е исклучен, прво се исклучува вентилаторот за издув, а потоа се исклучуваат вентилаторите за враќање и довод за да се спречи контаминација на чистата просторија кога системот се вклучува и исклучува.

Волуменот на воздух потребен за одржување на позитивниот притисок во чистата просторија главно се одредува од херметичката непропустливост на структурата за одржување. Во раните денови на изградба на чисти простории во мојата земја, поради слабата херметичка непропустливост на структурата на затворен простор, потребни беа 2 до 6 пати/час довод на воздух за да се одржи позитивен притисок од ≥5Pa; во моментов, херметичката непропустливост на структурата за одржување е значително подобрена и потребно е само 1 до 2 пати/час довод на воздух за да се одржи истиот позитивен притисок; а само 2 до 3 пати/час довод на воздух е потребен за да се одржи ≥10Pa.

Спецификациите за дизајн на мојата земја [6] предвидуваат дека разликата во статичкиот притисок помеѓу чистите простории од различни степени и помеѓу чистите и нечистите области треба да биде најмалку 0,5 mm H2O (~5Pa), а разликата во статичкиот притисок помеѓу чистата област и надворешниот простор треба да биде најмалку 1,0 mm H2O (~10Pa). Авторот верува дека оваа вредност се чини дека е премногу ниска од три причини:

(1) Позитивниот притисок се однесува на способноста на чистата просторија да го потисне загадувањето на воздухот во затворен простор преку празнините помеѓу вратите и прозорците или да ги минимизира загадувачите што навлегуваат во просторијата кога вратите и прозорците се отворени за кратко време. Големината на позитивниот притисок ја покажува јачината на способноста за потиснување на загадувањето. Секако, колку е поголем позитивниот притисок, толку подобро (што ќе биде дискутирано подоцна).

(2) Волуменот на воздух потребен за позитивен притисок е ограничен. Волуменот на воздух потребен за позитивен притисок од 5Pa и позитивен притисок од 10Pa е различен само околу 1 пат/час. Зошто да не го направите тоа? Очигледно, подобро е да се земе долната граница на позитивниот притисок како 10Pa.

(3) Федералниот стандард на САД (FS209A~B) пропишува дека кога сите влезови и излези се затворени, минималната разлика во позитивниот притисок помеѓу чистата просторија и која било соседна област со ниска чистота е 0,05 инчи воден столб (12,5Pa). Оваа вредност е усвоена од многу земји. Но, вредноста на позитивниот притисок во чистата просторија не е поголема, толку подобро. Според реалните инженерски тестови на нашата единица повеќе од 30 години, кога вредноста на позитивниот притисок е ≥ 30Pa, тешко е да се отвори вратата. Ако ја затворите вратата невнимателно, ќе се направи тресок! Ќе ги исплаши луѓето. Кога вредноста на позитивниот притисок е ≥ 50~70Pa, празнините помеѓу вратите и прозорците ќе направат свиреж, а слабите или оние со некои несоодветни симптоми ќе се чувствуваат непријатно. Сепак, релевантните спецификации или стандарди на многу земји во земјата и странство не ја специфицираат горната граница на позитивниот притисок. Како резултат на тоа, многу единици се стремат само да ги исполнат барањата на долната граница, без оглед на тоа колку е горната граница. Во вистинската чиста просторија со која се среќава авторот, вредноста на позитивниот притисок е висока и до 100Pa или повеќе, што резултира со многу лоши ефекти. Всушност, прилагодувањето на позитивниот притисок не е тешко. Целосно е можно да се контролира во одреден опсег. Постои документ во кој се наведува дека одредена земја во Источна Европа ја пропишува вредноста на позитивниот притисок како 1-3 mm H2O (околу 10~30Pa). Авторот верува дека овој опсег е посоодветен.