Увод
Чиста соба је основа контроле загађења. Без чисте собе, делови осетљиви на загађење не могу се масовно производити. У FED-STD-2, чиста соба је дефинисана као просторија са филтрацијом ваздуха, дистрибуцијом, оптимизацијом, грађевинским материјалима и опремом, у којој се користе специфични редовни оперативни поступци за контролу концентрације честица у ваздуху како би се постигао одговарајући ниво чистоће честица.
Да би се постигао добар ефекат чистоће у чистој просторији, неопходно је не само фокусирати се на предузимање разумних мера за пречишћавање климатизације, већ и захтевати од стране процеса, грађевинарства и других специјалиста да предузму одговарајуће мере: не само разуман дизајн, већ и пажљиву изградњу и инсталацију у складу са спецификацијама, као и исправну употребу чисте собе и научно одржавање и управљање. Да би се постигао добар ефекат у чистој просторији, многа домаћа и страна литература је објашњена из различитих перспектива. У ствари, тешко је постићи идеалну координацију између различитих специјалности, а пројектантима је тешко да схвате квалитет изградње и инсталације, као и употребу и управљање, посебно ово последње. Што се тиче мера за пречишћавање чисте собе, многи пројектанти, или чак грађевинске компаније, често не обраћају довољно пажње на њихове неопходне услове, што резултира незадовољавајућим ефектом чистоће. Овај чланак само укратко разматра четири неопходна услова за постизање захтева за чистоћом у мерама за пречишћавање чисте собе.
1. Чистоћа довода ваздуха
Да би се осигурало да чистоћа доводног ваздуха испуњава захтеве, кључне су перформансе и уградња завршног филтера система за пречишћавање.
Избор филтера
Коначни филтер система за пречишћавање генерално користи хепа филтер или суб-хепа филтер. Према стандардима моје земље, ефикасност хепа филтера је подељена у четири степена: Класа А је ≥99,9%, Класа Б је ≥99,9%, Класа Ц је ≥99,999%, Класа Д је (за честице ≥0,1μm) ≥99,999% (такође познати као ултра-хепа филтери); суб-хепа филтери су (за честице ≥0,5μm) 95~99,9%. Што је већа ефикасност, то је филтер скупљи. Стога, при избору филтера, не треба само да испунимо захтеве за чистоћу доводног ваздуха, већ и да узмемо у обзир економску рационалност.
Са становишта захтева за чистоћом, принцип је да се користе филтери ниског нивоа ефикасности за чисте просторије ниског нивоа, а филтери високог нивоа ефикасности за чисте просторије високог нивоа. Генерално говорећи: филтери високог и средњег нивоа ефикасности могу се користити за ниво од 1 милион; суб-хепа или хепа филтери класе А могу се користити за нивое испод класе 10.000; филтери класе Б могу се користити за класе од 10.000 до 100; и филтери класе Ц могу се користити за нивое од 100 до 1. Чини се да постоје две врсте филтера које се могу изабрати за сваки ниво чистоће. Да ли ће се изабрати филтери високог или ниског нивоа ефикасности зависи од конкретне ситуације: када је загађење животне средине озбиљно, или је однос издувних гасова у затвореном простору велики, или је чиста просторија посебно важна и захтева већи фактор безбедности, у овим или једном од ових случајева треба одабрати филтер високог нивоа; у супротном, може се одабрати филтер нижег нивоа ефикасности. За чисте просторије које захтевају контролу честица од 0,1 μм, филтери класе Д треба да се изаберу без обзира на контролисану концентрацију честица. Горе наведено је само из перспективе филтера. У ствари, да бисте изабрали добар филтер, морате у потпуности узети у обзир и карактеристике чисте собе, филтера и система за пречишћавање.
Уградња филтера
Да би се осигурала чистоћа довода ваздуха, није довољно имати само квалификоване филтере, већ је потребно осигурати и: а. Да филтер није оштећен током транспорта и инсталације; б. Да је инсталација непропусна. Да би се постигла прва тачка, грађевинско и монтажно особље мора бити добро обучено, са знањем о инсталирању система за пречишћавање и вештинама инсталације. У супротном, биће тешко осигурати да филтер није оштећен. У том погледу постоје значајне лекције. Друго, проблем непропусности инсталације углавном зависи од квалитета инсталационе конструкције. Приручник за пројектовање генерално препоручује: за један филтер користи се инсталација отвореног типа, тако да чак и ако дође до цурења, неће цурити у просторију; коришћењем готовог хепа издувног отвора за ваздух, непропусност је такође лакше обезбедити. За ваздух више филтера, последњих година се често користе гел заптивке и заптивке са негативним притиском.
Гел заптивач мора осигурати да је спој резервоара за течност чврст и да је целокупни оквир у истој хоризонталној равни. Заптивање негативним притиском служи да се спољашња периферија споја између филтера, кутије за статички притисак и оквира постави у стање негативног притиска. Као и код отвореног типа инсталације, чак и ако дође до цурења, неће цурити у просторију. У ствари, све док је оквир за инсталацију раван и чео филтера је у равномерном контакту са оквиром за инсталацију, требало би да буде лако учинити да филтер испуни захтеве за чврстоћу инсталације у било којој врсти инсталације.
2. Организација протока ваздуха
Организација протока ваздуха у чистој просторији разликује се од оне у општој климатизованој просторији. Она захтева да се најчистији ваздух прво доводи у радни простор. Његова функција је да ограничи и смањи загађење обрађених предмета. У том циљу, приликом пројектовања организације протока ваздуха треба узети у обзир следеће принципе: минимизирати вртложне струје како би се избегло уношење загађења спољашњег радног простора у радни простор; покушати спречити летеће секундарне прашине како би се смањила могућност да прашина контаминира радни предмет; проток ваздуха у радном простору треба да буде што равномернији, а брзина ветра треба да задовољава процесне и хигијенске захтеве. Када проток ваздуха тече ка излазу за повратни ваздух, прашина у ваздуху треба ефикасно да се уклони. Изаберите различите режиме довода и повратка ваздуха у складу са различитим захтевима за чистоћу.
Различите организације за проток ваздуха имају своје карактеристике и обиме:
(1). Вертикални једносмерни ток
Поред уобичајених предности добијања равномерног протока ваздуха надоле, олакшавања распореда процесне опреме, снажне способности самопречишћавања и поједностављивања уобичајених објеката као што су објекти за лично пречишћавање, четири методе довода ваздуха такође имају своје предности и мане: потпуно покривени хепа филтери имају предности ниског отпора и дугог циклуса замене филтера, али је конструкција плафона сложена, а трошкови високи; предности и мане бочно покривеног горњег испорука хепа филтера и горњег испорука плоче са пуним отвором су супротне предностима и манама горњег испорука хепа филтера са пуним отвором. Међу њима, горњи испорука плоче са пуним отвором лако акумулира прашину на унутрашњој површини отвора плоче када систем не ради континуирано, а лоше одржавање има одређени утицај на чистоћу; густи горњи испорука дифузора захтева слој за мешање, тако да је погодан само за високе чисте просторије изнад 4 м, а његове карактеристике су сличне горњем испоруци плоче са пуним отвором; метод повратног ваздуха за плочу са решеткама са обе стране и излазима за повратни ваздух равномерно распоређеним на дну супротних зидова погодан је само за чисте просторије са нето размаком мањим од 6 м са обе стране; Отвори за повратни ваздух постављени на дну једностраног зида погодни су само за чисте просторије са малим растојањем између зидова (као што је ≤<2~3м).
(2). Хоризонтални једносмерни ток
Само прва радна зона може достићи ниво чистоће од 100. Када ваздух струји на другу страну, концентрација прашине постепено расте. Стога је погодна само за чисте просторије са различитим захтевима за чистоћу за исти процес у истој просторији. Локална расподела хепа филтера на зиду за довод ваздуха може смањити употребу хепа филтера и уштедети почетна улагања, али постоје вртлози у локалним подручјима.
(3). Турбулентни проток ваздуха
Карактеристике бочног испоручивања отвора и бочног испоручивања густих дифузора су исте као и горе наведене: предности бочног испоручивања су лако постављање цевовода, није потребан технички међуслој, ниска цена и погодно за реновирање старих фабрика. Недостаци су што је брзина ветра у радном подручју велика, а концентрација прашине на страни низ ветар је већа него на страни уз ветар; бочно испоручивање излаза хепа филтера има предности једноставног система, нема цевовода иза хепа филтера и чист проток ваздуха се директно испоручује у радно подручје, али чист проток ваздуха се споро дифузује и проток ваздуха у радном подручју је равномернији; међутим, када је више излаза за ваздух равномерно распоређено или се користе излази за хепа филтер са дифузорима, проток ваздуха у радном подручју такође може бити равномернији; али када систем не ради континуирано, дифузор је склон накупљању прашине.
Горенаведена дискусија је у идеалном стању и препоручена је релевантним националним спецификацијама, стандардима или приручницима за пројектовање. У стварним пројектима, организација протока ваздуха није добро пројектована због објективних услова или субјективних разлога пројектанта. Уобичајени укључују: вертикални једносмерни проток усваја повратни ваздух из доњег дела суседна два зида, локална класа 100 усваја горње убризгавање и горње враћање (то јест, испод локалног излаза за ваздух се не додаје висећа завеса), а турбулентне чисте собе усвајају горње убризгавање ваздуха са хепа филтером и горње враћање или једнострано доње враћање (већи размак између зидова), итд. Ове методе организације протока ваздуха су мерене и већина њихове чистоће не испуњава захтеве пројектовања. Због тренутних спецификација за празан или статички прихват, неке од ових чистих соба једва достижу пројектовани ниво чистоће у празним или статичким условима, али је способност спречавања загађења веома ниска и када чиста соба уђе у радно стање, она не испуњава захтеве.
Правилна организација протока ваздуха треба да буде подешена тако да завесе висе до висине радног простора у локалном подручју, а класа 100.000 не би требало да користи горње усмеравање и горње враћање ваздуха. Поред тога, већина фабрика тренутно производи високоефикасне отворе за ваздух са дифузорима, а њихови дифузори су само декоративне плоче са отворима и не играју улогу дифузије протока ваздуха. Дизајнери и корисници треба да обрате посебну пажњу на ово.
3. Запремина довода ваздуха или брзина ваздуха
Довољна запремина вентилације служи за разблаживање и уклањање загађеног ваздуха у затвореном простору. Према различитим захтевима за чистоћу, када је нето висина чисте просторије велика, учесталост вентилације треба на одговарајући начин повећати. Међу њима, запремина вентилације чисте просторије са нивоом од 1 милион се сматра према високоефикасном систему пречишћавања, а остале се сматрају према високоефикасном систему пречишћавања; када су хепа филтери чисте просторије класе 100.000 концентрисани у машинској просторији или се суб-хепа филтери користе на крају система, учесталост вентилације се може на одговарајући начин повећати за 10-20%.
За горе наведене препоручене вредности запремине вентилације, аутор сматра да: брзина ветра кроз део просторије једносмерне чисте просторије је ниска, а турбулентна чиста просторија има препоручену вредност са довољним фактором сигурности. Вертикални једносмерни проток ≥ 0,25 м/с, хоризонтални једносмерни проток ≥ 0,35 м/с. Иако се захтеви за чистоћу могу испунити када се тестирају у празним или статичким условима, способност спречавања загађења је лоша. Када просторија уђе у радно стање, чистоћа можда неће испунити захтеве. Ова врста примера није изолован случај. Истовремено, у серији вентилатора моје земље нема вентилатора погодних за системе за пречишћавање. Генерално, пројектанти често не праве тачне прорачуне отпора ваздуха система или не примећују да ли је изабрани вентилатор у повољнијој радној тачки на карактеристичној кривој, што резултира тиме да запремина ваздуха или брзина ветра не достигну пројектовану вредност убрзо након што је систем пуштен у рад. Амерички савезни стандард (FS209A~B) прописао је да се брзина протока ваздуха у једносмерној чистој просторији кроз попречни пресек чисте собе обично одржава на 90 стопа/мин (0,45 м/с), а неуједначеност брзине је унутар ±20% под условом да нема сметњи у целој просторији. Свако значајно смањење брзине протока ваздуха повећаће могућност самочишћења и загађења између радних положаја (након објављивања FS209C у октобру 1987. године, нису донети прописи за све индикаторе параметара осим концентрације прашине).
Из тог разлога, аутор сматра да је прикладно на одговарајући начин повећати тренутну домаћу пројектну вредност једносмерне брзине протока. Наша јединица је то урадила у стварним пројектима и ефекат је релативно добар. Турбулентне чисте собе имају препоручену вредност са релативно довољним фактором сигурности, али многи пројектанти и даље нису сигурни. Приликом израде специфичних пројеката, повећавају запремину вентилације чистих соба класе 100.000 на 20-25 пута/х, чистих соба класе 10.000 на 30-40 пута/х и чистих соба класе 1000 на 60-70 пута/х. Ово не само да повећава капацитет опреме и почетна улагања, већ и повећава будуће трошкове одржавања и управљања. У ствари, нема потребе за тим. Приликом састављања техничких мера за пречишћавање ваздуха у мојој земљи, испитано је и измерено више од чистих соба класе 100 у Кини. Многе чисте собе су тестиране у динамичким условима. Резултати су показали да запремине вентилације чистих соба класе 100.000 ≥10 пута/х, чистих соба класе 10.000 ≥20 пута/х и чистих соба класе 1000 ≥50 пута/х могу да испуне захтеве. Амерички савезни стандард (FS2O9A~B) прописује: чисте собе које нису једносмерне (класа 100.000, класа 10.000), висине собе 8~12 стопа (2,44~3,66 м), обично сматрају да се цела просторија вентилише најмање једном у 3 минута (тј. 20 пута/х). Стога је у спецификацији пројектовања узео у обзир велики коефицијент вишка, а пројектант може безбедно да бира према препорученој вредности запремине вентилације.
4. Статичка разлика притиска
Одржавање одређеног позитивног притиска у чистој просторији један је од битних услова како би се осигурало да чиста просторија није или да је мање загађена како би се одржао пројектовани ниво чистоће. Чак и за чисте просторије са негативним притиском, морају постојати суседне просторије или апартмани са нивоом чистоће који није нижи од њиховог нивоа како би се одржао одређени позитиван притисак, тако да се може одржати чистоћа чисте просторије са негативним притиском.
Вредност позитивног притиска у чистој просторији односи се на вредност када је статички притисак у затвореном простору већи од статичког притиска на отвореном када су сва врата и прозори затворени. То се постиже тиме што је запремина довода ваздуха система за пречишћавање већа од запремине повратног и запремине издувног ваздуха. Да би се осигурала позитивна вредност притиска у чистој просторији, пожељно је да су вентилатори за довод, поврат и издув буду међусобно повезани. Када се систем укључи, прво се покреће вентилатор за довод, а затим се покрећу вентилатори за поврат и издув; када се систем искључи, прво се искључује вентилатор за издув, а затим се искључују вентилатори за поврат и издув како би се спречило загађење чисте просторије када се систем укључује и искључује.
Запремина ваздуха потребна за одржавање позитивног притиска у чистој просторији углавном је одређена херметичким својствима конструкције за одржавање. У раним данима изградње чистих просторија у мојој земљи, због лоше херметичких својстава конструкције за одржавање, било је потребно 2 до 6 пута довода ваздуха на сат да би се одржао позитиван притисак од ≥5 Па; тренутно је херметички својства конструкције за одржавање знатно побољшана и потребно је само 1 до 2 пута довода ваздуха на сат да би се одржао исти позитивни притисак; а само 2 до 3 пута довода ваздуха на сат да би се одржао ≥10 Па.
Спецификације пројектовања моје земље [6] прописују да разлика статичког притиска између чистих просторија различитих категорија и између чистих и нечистих просторија не сме бити мања од 0,5 mm H2O (~5 Pa), а разлика статичког притиска између чисте зоне и спољашњег простора не сме бити мања од 1,0 mm H2O (~10 Pa). Аутор сматра да је ова вредност прениска из три разлога:
(1) Позитиван притисак се односи на способност чисте просторије да сузбије загађење ваздуха у затвореном простору кроз отворе између врата и прозора или да минимизира загађиваче који продиру у просторију када се врата и прозори отворе на кратко. Величина позитивног притиска указује на снагу способности сузбијања загађења. Наравно, што је већи позитиван притисак, то боље (о чему ће бити речи касније).
(2) Запремина ваздуха потребна за позитивни притисак је ограничена. Запремина ваздуха потребна за позитивни притисак од 5 Па и позитивни притисак од 10 Па разликује се само око 1 пут/х. Зашто то не урадити? Очигледно је боље узети доњу границу позитивног притиска као 10 Па.
(3) Амерички савезни стандард (FS209A~B) прописује да када су сви улази и излази затворени, минимална разлика позитивног притиска између чисте собе и било које суседне области са ниским нивоом чистоће износи 0,05 инча воденог стуба (12,5 Pa). Ову вредност су усвојиле многе земље. Међутим, вредност позитивног притиска у чистој соби није што већа то боља. Према стварним инжењерским тестовима наше јединице током више од 30 година, када је вредност позитивног притиска ≥ 30 Pa, тешко је отворити врата. Ако непажљиво затворите врата, чуће се прасак! Уплашиће људе. Када је вредност позитивног притиска ≥ 50~70 Pa, размаци између врата и прозора ће звиждати, а слаби или они са неким непримереним симптомима ће се осећати непријатно. Међутим, релевантне спецификације или стандарди многих земаља у земљи и иностранству не прецизирају горњу границу позитивног притиска. Као резултат тога, многе јединице настоје да испуне само захтеве доње границе, без обзира на то колика је горња граница. У стварној чистој просторији са којом се аутор сусрео, вредност позитивног притиска је и до 100 Па или више, што резултира веома лошим ефектима. У ствари, подешавање позитивног притиска није тешко. Сасвим је могуће контролисати га у одређеном опсегу. Постоји документ који наводи да одређена земља у Источној Европи прописује вредност позитивног притиска од 1-3 мм H2O (око 10~30 Па). Аутор сматра да је овај опсег прикладнији.
Време објаве: 13. фебруар 2025.