Как устроена вентиляция в чистых помещениях

В мире, где создают компьютерные чипы, жизненно важные лекарства и космические спутники, существуют особые пространства. Здесь пылинка, невидимая глазу, может стоить миллиардов или человеческой жизни. Это чистые помещения. Их абсолютная стерильность – заслуга сложнейшей инженерной системы, где ключевую роль играет вентиляция.

Высокотехнологичная среда

Чистые помещения (ЧП) – это неотъемлемая часть современных высокотехнологичных производств и исследований. Они используются в микроэлектронике, фармацевтике, биотехнологиях, медицине и приборостроении. Главная задача чистых комнат – защитить продукт или человека от загрязнений, а иногда – и наоборот, защитить окружающий мир от опасных процессов внутри.

По сути, чистая зона – это пространство, где контролируется количество микроскопических частиц в воздухе. Оно построено и работает так, чтобы свести к минимуму их попадание внутрь, образование и накопление. Помимо чистоты воздуха, здесь с ювелирной точностью поддерживаются заданные температура, влажность и давление.

Системы вентиляции здесь кардинально отличаются от обычных. Они используют сверхэффективные фильтры, обеспечивают гигантскую кратность воздухообмена (воздух может меняться десятки раз в час) и создают точные перепады давления. В России основные требования к таким системам устанавливает, в частности, ГОСТ Р 56638-2015.

Зачем нужна такая стерильность

В чистых помещениях каждая деталь – от покрытия стен до движения воздуха – подчинена одной цели – исключить загрязнение. Интересно, что их главный источник – это люди. Мы постоянно сбрасываем частички кожи, волосы и микроорганизмы, сами того не осознавая. Именно поэтому в чистых помещениях сотрудники выглядят как космонавты, потому что облачаются в специальные костюмы – только так исключается риск распространения загрязнений.

Где не обойтись без чистых помещений:

• Медицина: операционные, палаты для пациентов с иммунодефицитом, производство имплантов.
• Аэрокосмическая отрасль: сборка приборов для спутников.
• Фармацевтика: производство стерильных инъекций и инфузий.
• Микроэлектроника: создание чипов и наноструктур. Пылинка, попавшая на кремниевую пластину, может погубить весь процессор.
• Биотехнологии: работа с клеточными культурами и генетическим материалом.

Как работает вентиляция: ключевые задачи

Система вентиляции и кондиционирования (ВиК) в чистом помещении должна:

• подавать свежий воздух для комфортного дыхания людей;
• удалять вредные вещества (например, от оборудования и в процессе определенных действий);
• поддерживать идеальный микроклимат (точную температуру и влажность);
• создавать контролируемый перепад давления;
• обеспечивать чистоту.

Кратность воздухообмена

Это показатель того, сколько раз за час воздух в комнате полностью меняется. Инженеры отдельно считают расход воздуха для чистоты, охлаждения оборудования и компенсации вытяжек. Итоговое значение выбирается по наибольшему сценарию. Если тепловыделения оборудования требуют большего воздухообмена, чем стандарты чистоты – система проектируется по тепловому критерию.

Контроль давления

Перепад давления – то, что удерживает загрязнения на расстоянии.

Положительное давление

Воздух стремится выйти наружу, не давая пыли проникнуть внутрь. Используется в фармацевтике и микроэлектронике.

Отрицательное давление

Воздух стремится войти внутрь, удерживая опасные вещества. Применяется, например, в инфекционных лабораториях.

Классы чистоты и типы воздушных потоков

Чистота воздуха классифицируется по ISO 14644 (ГОСТ Р ИСО 14644). Классы – от ISO 1 (самый чистый) до ISO 9 (условно – «обычное помещение»). Для каждого – своя стратегия вентиляции.

Классификация чистых помещений по ИСО 14644-1:2015. Источник: ГОСТ ИСО 14644-1- 2017. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха по концентрации частиц

Однонаправленный (ламинарный) поток

Воздух движется ровно и равномерно сверху вниз или горизонтально, сметая частицы к вытяжкам.

Используется в самых чистых зонах (ISO 1–5). При присутствии людей для ISO 5 ламинарный поток обязателен.

Скорость обычно составляет 0,3–0,45 м/с.

Неоднонаправленный (турбулентный) поток

Приточный воздух смешивается с воздухом помещения, а чистота достигается высокой кратностью воздухообмена и мощной фильтрацией.

Использование – для ISO 6–9, а также в некоторых зонах ISO 5 без персонала.

Многоступенчатая фильтрация

Воздух очищается ступенчато – от грубой пыли к микрочастицам.

• Фильтры грубой очистки (G4, M5) задерживают крупную пыль.
• Фильтры тонкой очистки (F7–F9) уменьшают нагрузку на HEPA.
• Фильтры высокой эффективности (EPA, HEPA, ULPA) задерживают частицы размером 0,1–0,3 мкм. Отметим, что HEPA H13–H14 задерживают 99,975–99,995% частиц. ULPA (U15–U17) еще эффективнее, используются в сверхчистых зонах.

Важно: финальный фильтр всегда стоит в потолке или стене чистого помещения – чтобы исключить попадание загрязнений из воздуховодов.

Типы вентиляционных систем

Прямоточная система

100% наружного воздуха. Дорого, но максимально безопасно. Применяется там, где нужно исключить рециркуляцию.

Система с рециркуляцией

После фильтрации большая часть воздуха возвращается обратно. Наиболее энергоэффективный вариант.

Двухуровневая система

Наружный воздух подготавливается в центральном кондиционере, а окончательная доводка осуществляется локально. Хорошо подходит для крупных объектов.

Проектирование

Создание системы начинается с анализа тепловыделений оборудования, классов чистоты и климатических условий.

Главный этап – расчет баланса воздуха. Приток должен совпадать с вытяжкой и утечками, иначе перепад давления не получится.

Материалы выбираются тщательно:

• воздуховоды вне чистых зон – оцинкованная сталь;
• участки перед HEPA – нержавеющая сталь, чтобы не вносить загрязнения.

Заключение

Вентиляция чистых помещений – это высокоточная наука управления невидимым. Она создает миры, в которых рождаются технологии будущего.

Чистое помещение можно сравнить с живым организмом, а систему вентиляции – с его легкими и иммунитетом, который отсеивает угрозы, регулирует климат и поддерживает баланс. Это невидимый, но незаменимый щит, стоящий на страже качества лекарств, мощности процессоров, безопасности научных открытий и многих других критически важных моментов.

Если подобрать вентиляционное оборудование для вашего помещения или заказать проектирование вентиляции, обратитесь в компанию ИнРед. Осуществляем работы быстро и качественно, имеем большой каталог подходящей техники. Чтобы получить консультацию, свяжитесь с нами любым удобным способом: оставьте заявку на сайте (перезвоним вам в короткие сроки), напишите нам в мессенджеры или на электронную почту. Также вы можете позвонить нам по телефону +7(343) 287 98 09.