Конспект лекций по разделу 1
Общие сведения о чистых производственных помещениях
Тема 3. Контроль и мониторинг чистых производственных помещений
План
1. Принципы испытаний ЧПП
2. Расход подаваемого и удаляемого воздуха
3. Контроль движения воздуха между производственными процессами
1. Принципы испытаний ЧПП
Для подтверждения того, что чистое помещение работает в нормальном режиме, необходимо продемонстрировать соблюдение следующих принципов:
• Воздух подается в чистое помещение в количестве, достаточном для разбавления или удаления образующихся в нём загрязнений.
• Воздух внутри комплекса чистых помещений движется от чистых участков к менее чистым, в результате чего перемещение загрязнённого воздуха сводится к минимуму. Воздух должен двигаться через дверные проёмы и другие элементы чистого помещения в правильном направлении.
• Воздух, подаваемый в чистое помещение, такого качества, что он не увеличивает уровень загрязнения в чистом помещении,
• Движение воздуха внутри чистого помещения должно гарантировать, что в чистом помещении не образуется зон с высокими концентрациями загрязнений.
Если эти принципы соблюдаются, то следует измерить концентрацию частиц и - если это необходимо - частиц-носителей микроорганизмов для определения соответствия чистого помещения требуемому классу чистоты
В случае турбулентно вентилируемого чистого помещения следует измерить расход подаваемого в чистое помещение и удаляемого из него воздуха. В случае однонаправленного потока измеряется скорость воздушного потока.
Для подтверждения того, что воздушный поток между участками движется в правильном направлении, т. е. от чистого участка к менее чистому, необходимо убедиться в том, что:
• перепады давления между участками имеют правильную величину;
• воздух через дверные проёмы, люки и др. движется от чистого участка к менее чистому.
В процессе проверки высокоэффективного воздушного фильтра и системы его крепления необходимо убедиться в том, что содержащиеся в воздухе загрязнения не просачиваются в чистое помещение: а) через повреждённый фильтр,
б) через уплотнения между корпусом фильтра и системой его крепления
в) через любой другой элемент фильтра и системы его крепления.
Помимо проведения перечисленных выше испытаний может возникнуть необходимость в том, чтобы чистое помещение соответствовало требованиям, предъявляемым к одному или более из следующих параметров:
• температуре,
• относительной влажности,
• возможности нагрева и охлаждения чистого помещения,
• уровням шумов,
• уровням освещения,
• уровням вибрации.
Если воздух подается в чистое помещение через финишный воздушный фильтр без использования воздухораспределителей, то скорость подачи воздуха можно определить анемометром, располагаемым перед лицевой (выходной) поверхностью фильтра. Если средняя скорость измерена, то полный объем подаваемого в помещение воздуха рассчитывается умножением этой скорости на площадь фильтра. Однако вследствие неоднородности скорости воздуха в различных точках поперечного сечения и по краям фильтра, среднюю скорость определить трудно, а поэтому трудно точно вычислить и объем подаваемого воздуха.
2. Расход подаваемого и удаляемого воздуха
Для регулирования баланса воздухообмена целесообразно устанавливать клапаны на притоке и вытяжке.
Смысл построения баланса воздухообмена состоит в проверке того, что суммарный объем воздуха, поступающего в помещение, должен равняться суммарному объему воздуха, удаляемого из помещения. Нарушение этого условия ведет к невозможности обеспечения требуемых перепадов давления, трудности открывания и закрывания дверей и пр.
Для чистых помещений это играет особую роль, поскольку необходимо поддерживать различное давление в разных помещениях.
Для каждого чистого помещения выполняется расчет приточного и вытяжного воздуха, а также учитываются утечки воздуха (эксфильтрация — утечка воздуха в помещения с более низким давлением, инфильтрация воздуха — поступление воздуха из помещения с более высоким давлением).
Основные исходные данные для расчета системы вентиляции и воздуха чистых помещений:
1) планировочные решения с указанием классов чистоты и перепадов давления;
2) назначение чистых помещений : защита продукта и процесса, защита персонала и окружающей среды;
3) выделение вредных веществ;
4) выделение тепла и влаги от оборудования;
5) численность персонала;
6) характеристика климата района строительства.
3. Контроль движения воздуха между производственными процессами
Когда для подачи воздуха применяются воздухораспределители, неравномерность движения воздуха вокруг диффузоров и, как следствие этого, неравномерность скоростей делают практически невозможным точное измерение объема подаваемого воздуха описанным методом. Аналогичные проблемы возникают и при измерениях перед решетками вытяжной вентиляции, но в этом случае скорость движения воздуха более равномерная, и использование анемометра будет давать приемлемые данные.
В подобных случаях для измерения объемов подаваемого воздуха лучше всего использовать насадки в виде конуса или пирамиды.
Этот метод измерений позволяет избежать возникновения проблем, рассмотренных в двух предыдущих абзацах.
В чистом помещении необходимо обеспечить движение воздуха от чистых участков в сторону менее чистых, а не наоборот. Так как воздух движется из области высокого в область более низкого давления, то, соответственно, в чистых помещениях более высоких классов надо устанавливать давление, превышающее давление на смежных, менее чистых участках. При этом измерения величины давления не будут являться прямым методом контроля, и лучше использовать измерения перепада давления. В качестве единицы измерения перепада давления используется Паскаль (Па), хотя иногда применяются и устаревшие единицы, такие, например, как 1 дюйм водяного столба (12 Па = 0,05 дюйма вод. ст.). Как правило, между различными чистыми участками следует устанавливать перепад давления в 10 или 15 Па. Обычно достаточным считается перепад давления в 15 Па между чистым и неклассифицируемым помещениями, в то время как перепад давления в 10 Па достаточен для двух смежных чистых помещений.
При попытке добиться перепада давления между участками, соединенными большими проёмами, например, туннелями, могут возникнуть проблемы. Для того чтобы в таких случаях добиться требуемого перепада давления, может потребоваться очень большой расход воздуха, проходящего через туннель, даже при условии, что площадь его сечения ограничена, или же следует согласиться на снижение величины перепада давления. Поддержание более низкого перепада давления вполне допустимо до тех пор, пока будет соблюдаться основное требование - воздушный поток всегда должен двигаться в заданном направлении. Однако убедить оппонентов в корректности этого аргумента может оказаться трудно, поэтому в таких случаях придется подчиниться требованиям стандартов, которые устанавливают величины перепадов давления.
Чтобы проверить перепады давления между помещениями, необходимо, чтобы система кондиционирования воздуха обеспечивала подачу и удаление заданных объемов воздуха, а двери во всем комплексе чистых помещений должны быть закрыты. Если перепад давления требуется отрегулировать, то для того чтобы повысить давление, нужно уменьшить объем удаляемого из чистого помещения воздуха, а для уменьшения перепада давления - увеличить его.
Частью процедуры испытания, гарантирующей, что чистое помещение функционирует правильно, является обязательная проверка движения воздуха внутри помещения. Необходимо также проверить, достаточно ли движение воздушных потоков внутри чистого помещения для того, чтобы обеспечить разбавление или удаление аэрозольных загрязнений, и, соответственно, предотвратить их накопление.
В турбулентно вентилируемое чистое помещение воздух подается и перемешивается турбулентным потоком. В чистых помещениях такого типа необходимо убедиться в том, что на всех участках обеспечивается хорошее перемешивание воздуха, которое и обеспечивает удаление загрязнений. Особенно важно продемонстрировать хорошее перемешивание воздуха в критических зонах, где продукция не защищена и подвержена риску загрязнения.
В помещениях с однонаправленным воздушным потоком, чтобы обеспечить максимально чистые условия, воздух подают на критические участки непосредственно из высокоэффективных фильтров. Однако и в этом случае можно столкнуться с проблемами из-за:
• тепла, исходящего от оборудования и разрушающего воздушный поток;
• преград, препятствующих поступлению воздуха на критические участки;
• преград или формы оборудования, превращающих однонаправленный поток в турбулентный;
• загрязнений, проникающих в поток чистого воздуха.
Наличие или отсутствие каких-либо из перечисленных проблем и вероятную причину повышения уровня загрязнения можно продемонстрировать с помощью визуализации воздушного потока.
Литература
1. Технология чистых помещений. Основы проектирования, испытаний и эксплуатации. – М.: изд. «Клинрум», 2008. – 304с.
2. Проектирование чистых помещений. Второе издание. – М.: изд. «Клинрум», 2004. – 340с.
3. Е. Чистые помещения. Проблемы. Теория. Практика. – м.: изд. «АСИНКОМ», 2003 – 576с.
Периодические издания:
1. Чистые помещения и технологические среды;
2. Экология производства;
3. Технология чистоты.
Программное и коммуникационное обеспечение:
1. Операционные системы Windows XP
2. Стандартные офисные программы, Microsoft office: Word 2007, Excel 2007
3. Электронные версии учебников, учебных пособий, методических разработок, размещенные в коллекции информационных ресурсов МИЭТ: http://www. mocnit. miet. ru/oroks-miet/
Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
1. Коллекция информационных ресурсов МИЭТ: http://www. mocnit. miet. ru/oroks-miet/
2. Поисковые системы: www. google. ru, yandex. ru
3. http://myecology. / - блог с обзорами книг и статьями о проблемах ПЭ
4. http:///?do=archive - сайт журнала “Промышленная безопасность и экология”
Основные порталы (построено редакторами)