Zasady projektowania układów nawiewu i wyciągu powietrza w clean room

Jak dobrać proporcje nawiewu i wyciągu dla pomieszczenia czystego?

Najpierw określ klasę czystości i rolę strefy, potem wyznacz objętość powietrza nawiewanego i wywiewanego z uwzględnieniem nadciśnienia.

Zacznij od wymagań użytkownika i standardów. Określ źródła zanieczyszczeń, obciążenia cieplne, wilgotność oraz wymaganą szybkość odzysku czystości. Dobierz strumień nawiewu tak, aby rozcieńczać i usuwać cząstki oraz odprowadzać ciepło z procesu. Wyciąg zaplanuj tak, by skutecznie usuwał zanieczyszczenia u źródła i równocześnie pozwalał utrzymać dodatni bilans powietrza w strefie kontrolowanej. Różnica między nawiewem a wyciągiem tworzy nadciśnienie, które buduje kaskadę czystości. Uwzględnij śluzy, przedsionki i przejścia materiałowe. Jeżeli w procesie powstają opary lub substancje szkodliwe, przewidź lokalny wyciąg i odrębne podejście bezpieczeństwa procesowego oraz przeprowadź formalną ocenę ryzyka i dokumentację zgodności z przepisami BHP i ochrony środowiska, uwzględniając wymagane systemy neutralizacji lub odprowadzania emisji.

Jak zaprojektować przepływ laminarny i mieszający w pomieszczeniu czystym?

Stosuj przepływ laminarny nad krytycznymi operacjami, a mieszający w tle, by ustabilizować całą kubaturę.

Przepływ laminarny, nazywany też jednokierunkowym, tworzy równy strumień powietrza przez filtr końcowy nad strefą pracy. Daje przewidywalną ścieżkę cząstek, co chroni produkt. Przepływ mieszający zapewnia intensywne rozcieńczanie w całym pomieszczeniu i pomaga usuwać ciepło. W wielu projektach łączy się oba podejścia: laminarny nad stanowiskiem, mieszający w tle. Unikaj krótkich spięć między nawiewem a wyciągiem. Prowadź powietrze od stref najczystszych do mniej czystych. Zwizualizuj trajektorie dymem, aby wykryć zawirowania i strefy martwe.

Jak ustalić prędkości i profile przepływu przy stanowiskach roboczych?

Ustal prędkość tak, aby stabilnie chronić produkt i nie powodować przeciągów ani niekontrolowanych turbulencji.

W strefach jednokierunkowych dąż do równomiernego profilu strugi na całej powierzchni roboczej. Unikaj nagłych zmian przekroju i przeszkód tuż pod filtrem. Sprzęt generujący ciepło może zaburzać strugę, więc przewiduj ekrany kierujące lub dodatkowe dyfuzory. Dla stanowisk mieszających skup się na braku martwych stref i skutecznym rozcieńczaniu zanieczyszczeń. Potwierdzaj ustawienia pomiarami anemometrycznymi i wizualizacją przepływu. Planuj regulację eksploatacyjną, bo po uruchomieniu często trzeba skorygować profile.

Jak rozmieścić kratki nawiewne, dyfuzory i anemostaty w układzie?

Rozmieszczaj nawiew nad obszarem krytycznym, a wyciąg w strefach, gdzie gromadzą się zanieczyszczenia, najczęściej niżej i przy obwodzie.

• Stosuj filtry końcowe w suficie nad kluczowymi procesami, aby skrócić drogę czystego powietrza.
• Umieszczaj kratki wywiewne nisko, przy źródłach zanieczyszczeń oraz przy drzwiach, aby wspierać kaskadę czystości.
• Zapewnij odstęp między nawiewem a wyciągiem, by uniknąć krótkich spięć strumienia.
• Dostosuj układ do mebli, maszyn i ciągów komunikacyjnych, aby nie blokować strugi.
• W śluzach przewiduj odrębny bilans i kierunkowy przepływ wspierający transfer ludzi i materiałów.

Jak uwzględnić stratę ciśnienia i filtrację w projekcie układu powietrza?

Policz budżet strat ciśnienia z zapasem na zabrudzenie filtrów i dobierz wentylatory do warunków końcowych.

Zaplanuj stopniową filtrację: wstępne oczyszczanie, filtrację dokładną i filtry końcowe o wysokiej skuteczności w suficie. Uwzględnij kanały, kształtki, przepustnice, czerpnie i wyrzutnie. Przyjmij scenariusz pracy z filtrami częściowo zabrudzonymi, aby utrzymać przepływy przy rosnącej stracie ciśnienia. Zastosuj czujniki różnicy ciśnień na filtrach do monitoringu ich stanu. Przewidź łatwy dostęp do testów integralności i wymiany. W pomieszczeniach krytycznych stosuj obudowy filtrów umożliwiające bezpieczną obsługę.

Jak zapewnić bilans powietrza i kontrolę nadciśnienia w strefie kontrolowanej?

Zdefiniuj kaskadę ciśnień i wdroż kontrolę przepływów, aby utrzymać stabilne nadciśnienie.

Zaplanuj wartości docelowe różnic ciśnień między sąsiednimi pomieszczeniami. Zastosuj regulatory przepływu śledzące nawiew i wyciąg, które utrzymują stały offset dla nadciśnienia. Dodaj zawory upustowe lub szczeliny kontrolowane, aby chronić drzwi i przegrody przed przeciążeniem. Wprowadź sygnały z czujników różnicy ciśnień do systemu zarządzania budynkiem. Przewidź logikę stanów awaryjnych, w tym zachowanie przy otwartych drzwiach, postoju urządzeń i zaniku zasilania. Dla procesów wytwarzających szkodliwe emisje rozważ odrębną kaskadę o kontrolowanym podciśnieniu w wybranych strefach.

Jak zaplanować monitoring i walidację parametrów powietrza w pracy?

Połącz ciągły monitoring BMS lub RMS z okresową kwalifikacją zgodnie z ISO 14644 i wymaganiami procesu.

• Monitoruj temperaturę, wilgotność, różnice ciśnień i przepływy. W krytycznych strefach rejestruj też liczbę cząstek.
• Ustal progi alarmowe i procedury reakcji. Rejestruj dane i zdarzenia dla audytów.
• Przeprowadź kwalifikacje DQ, IQ, OQ, PQ. Włącz pomiar cząstek stałych, integralność filtrów, wydajności strumieni, odzysk czystości i wizualizację przepływu.
• Zaplanj rekwalifikacje w cyklu życia obiektu oraz po zmianach w układzie.
• Szkol personel z obsługi, eksploatacji i prac konserwacyjnych, aby utrzymać powtarzalność wyników.

Czy przeprowadzić symulacje CFD przed wdrożeniem projektu?

Tak, gdy układ jest złożony, a ryzyko błędów w przepływach wysokie. CFD pomaga przewidzieć zachowanie strug i uniknąć kosztownych korekt.

Symulacje są szczególnie użyteczne przy gęstym zabudowaniu sprzętem, niestandardowych kształtach pomieszczeń oraz nad strefami krytycznymi klasy wysokiej. CFD pozwala porównać warianty rozmieszczenia nawiewów i wyciągów, ocenić ryzyko martwych stref i krótkich spięć oraz zoptymalizować zużycie energii. Wyniki traktuj jako wsparcie decyzji, a nie zastępstwo dla pomiarów. Po uruchomieniu potwierdź założenia testami dymowymi, pomiarami prędkości i kwalifikacją zgodnie z planem walidacji.

Podsumowanie

Dobrze zaprojektowany układ nawiewu i wyciągu porządkuje powietrze, stabilizuje procesy i upraszcza utrzymanie czystości w clean roomach. Kluczem jest jasna definicja wymagań, przemyślane prowadzenie strug, kontrola ciśnień oraz rzetelny monitoring i walidacja.

Umów konsultację projektu układu powietrza i planu walidacji pomieszczenia czystego zgodnego z ISO 14644.