WhatsApp 中文 English

Чистые помещения — это производственные или исследовательские пространства с контролируемым содержанием частиц в воздухе. Они применяются в фармацевтике, микроэлектронике, биотехнологиях, аэрокосмической промышленности и производстве медицинских изделий. Система вентиляции чистого помещения — основа его функционирования, и её проектирование кардинально отличается от обычной коммерческой вентиляции.

Классы чистоты по ISO 14644-1

Международный стандарт ISO 14644-1 классифицирует чистые помещения по максимально допустимому количеству частиц размером 0.1–5 мкм в одном кубическом метре воздуха:

Класс ISO0.1 мкм0.2 мкм0.3 мкм0.5 мкм1 мкм5 мкм
ISO 1102————
ISO 210024104——
ISO 31000237102358—
ISO 4100002 3701 02035283—
ISO 510000023 70010 2003 52083229
ISO 61000000237 000102 00035 2008 320293
ISO 7———352 00083 2002 930
ISO 8———3520000832 00029 300

Применение классов в промышленности:

  • ISO 1–3 — производство интегральных схем с субмикронной литографией.
  • ISO 4–5 — полупроводниковая промышленность, производство ЖК-панелей, стерильное производство фармацевтики.
  • ISO 6–7 — фармацевтическое производство (асептическое), сборка электроники, оптика.
  • ISO 7–8 — медицинские устройства, пищевые продукты, упаковка.

Схемы воздухораспределения

Способ подачи воздуха в чистое помещение определяет эффективность удаления частиц. Три основные схемы:

1. Однонаправленный поток (ламинарный)

Воздух подаётся равномерным потоком через всю площадь потолка (или стены) с постоянной скоростью 0.36–0.54 м/с и проходит через помещение в одном направлении. Вытяжка — через перфорированный пол или нижнюю часть стен. Частицы немедленно уносятся потоком.

Применяется в помещениях класса ISO 1–5. Кратность воздухообмена — 200–600 раз/ч. Площадь фильтрующего потолка — 80–100% от площади помещения.

2. Неоднонаправленный поток (турбулентный)

Воздух подаётся через отдельные диффузоры и вытягивается через решётки. Частицы разбавляются большим объёмом чистого воздуха. Эффективность зависит от кратности воздухообмена.

Применяется в помещениях класса ISO 6–9. Кратность воздухообмена — 15–60 раз/ч. Площадь фильтрующего потолка — 20–30%.

3. Смешанный поток

Сочетание ламинарных зон (над критическими участками) и турбулентного фона. Применяется в операционных: ламинарный поток над операционным столом, турбулентный в остальной зоне.

Кратность воздухообмена

Кратность воздухообмена (air change rate, ACH) — отношение объёма подаваемого воздуха к объёму помещения за один час. Для чистых помещений:

  • ISO 5 (ламинарный): 240–600 ACH
  • ISO 6 (ламинарный): 150–240 ACH
  • ISO 6 (турбулентный): 60–90 ACH
  • ISO 7: 30–60 ACH
  • ISO 8: 15–25 ACH

Высокая кратность воздухообмена — основная причина высоких эксплуатационных затрат чистых помещений. При ISO 5 и кратности 400 раз/ч для помещения 100 м² с высотой 3 м требуется воздухообрабатывающая установка производительностью 120 000 м³/ч.

Фильтрация

Многоступенчатая фильтрация — обязательное требование для чистых помещений:

  • 1-я ступень (G4) — предварительная фильтрация наружного воздуха в AHU. Защита последующих фильтров.
  • 2-я ступень (F7–F8) — тонкая фильтрация в AHU. Удаляет 80–90% частиц PM1.
  • 3-я ступень (H13–H14 HEPA) — конечная фильтрация в потолочных фильтровентиляторных модулях (ФВМ) или в камере AHU перед подачей в помещение. Удаляет 99.95–99.995% частиц 0.3 мкм.
  • 4-я ступень (U15–U17 ULPA) — для классов ISO 1–3. Удаляет 99.9995%+ частиц 0.12 мкм.

Потолочные ФВМ (FFU — Fan Filter Unit)

Фильтровентиляторный модуль — автономный блок, устанавливаемый в потолке чистого помещения. Содержит HEPA/ULPA фильтр и встроенный вентилятор. Производительность 1 000–2000 м³/ч каждый. ФВМ обеспечивают ламинарный поток с равномерной скоростью 0.45 м/с по всей площади потолка.

Преимущества: модульность (постепенный монтаж), независимое управление, низкий уровень шума (EC-вентиляторы), лёгкая замена фильтра. Недостатки: более высокая стоимость по сравнению с централизованной системой при больших площадях.

Перепады давления

Чистые помещения работают под избыточным давлением относительно окружающих зон, чтобы предотвратить поступление загрязнённого воздуха через щели. Перепад давления должен составлять:

  • Между чистым помещением и менее чистой зоной: 10–15 Па
  • Между чистым помещением и окружающим пространством: 15–30 Па
  • Между смежными зонами разной чистоты: 10 Па

В помещениях с токсичными или инфекционными материалами (лаборатории BSL, производство патогенов) создают отрицательное давление — воздух не выходит из помещения.

Контроль перепада давления — магистральные датчики дифференциального давления на стене каждой зоны, подключённые к системе управления. При падении перепада — авария, требующая остановки процесса.

Воздушные шлюзы и тамбуры

Воздушный шлюз (airlock) — помещение с двумя дверями, которые не могут быть открыты одновременно. Шлюз предотвращает поступление загрязнённого воздуха при входе персонала и перемещении материалов. Типы шлюзов:

  • Шлюз-тамбур (cascade airlock) — из зоны с более высоким давлением в зону с более низким. Обычный для перехода из чистого в менее чистое пространство.
  • Барабанный шлюз (bubble airlock) — под положительным давлением. Защищает чистую зону при входе из менее чистой.
  • Стоковый шлюз (sink airlock) — под отрицательным давлением. Защищает окружающую среду от загрязнений из чистой зоны (биологические лаборатории).

Контроль чистоты

Подтверждение чистоты чистого помещения осуществляется измерениями:

  • Счётчик частиц — ручной или стационарный прибор, считывающий частицы разных размеров в пробе воздуха. Измерения в рабочей зоне, в состоянии "as-built" (пустое помещение), "at-rest" (оборудование установлено, персонала нет) и "in-operation" (полная работа).
  • Контроль живых микроорганизмов — отбор проб воздуха (_impingers_ или sedimentation plates). ПДК для операционных — не более 5 КОЕ/м³ (colony forming units).
  • Восстановление чистоты — время, за которое помещение восстанавливает заданный класс чистоты после генерации заданного количества частиц (тест recovery).
  • Контроль утечек HEPA — испытание целостности HEPA фильтров аэрозолем PAO/DOP с фотометром. Проводится при вводе в эксплуатацию и при каждой замене фильтра.

Эксплуатационные расходы

Чистые помещения — одни из самых дорогих в эксплуатации промышленных пространств. Затраты на 1 м² в год:

  • ISO 5: 30000–60 000 руб./м²/год
  • ISO 7: 15000–30 000 руб./м²/год
  • ISO 8: 8000–15 000 руб./м²/год

Основные статьи расходов: электроэнергия для вентиляторов (50–70% затрат), замена фильтров (15–20%), контроль и испытания (10%), ремонт и калибровка (5–10%).

Заключение

Проектирование системы вентиляции чистого помещения — комплексная инженерная задача, требующая понимания технологического процесса, стандартов чистоты и особенностей воздухораспределения. Многоступенчатая фильтрация с HEPA/ULPA фильтрами, избыточное давление и воздухообмен 20–600 раз/ч обеспечивают требуемую чистоту. Однако высокая кратность воздухообмена делает эксплуатацию чистых помещений одной из самых энергозатратных в промышленности, что определяет необходимость оптимизации схем воздухораспределения и применения энергосберегающих технологий.

Нужна помощь с подбором оборудования?

Инженерный отдел KRT бесплатно консультирует по подбору вентиляторов, проектированию систем и техническим характеристикам.

Запросить техническое предложение Смотреть продукцию

Похожие статьи

← Электростатические фильтры (ЭФ): принцип, типы и применение