„Лако“ можда није реч која вам пада на памет за дизајнирање тако осетљивих окружења.Међутим, то не значи да не можете произвести чврст дизајн чисте собе решавањем проблема у логичном низу.Овај чланак покрива сваки кључни корак, све до практичних савета специфичних за примену за прилагођавање прорачуна оптерећења, планирање путања ексфилтрације и угао за адекватан простор механичке собе у односу на класу чисте собе.
Многи производни процеси захтевају веома строге услове животне средине које обезбеђује чиста соба.Пошто чисте собе имају сложене механичке системе и високе трошкове изградње, рада и енергије, важно је да се дизајн чистих соба изведе на методичан начин.Овај чланак ће представити корак по корак метод за процену и пројектовање чистих просторија, факторинг протока људи/материјала, класификацију чистоће простора, притисак у простору, проток ваздуха у простору, ексфилтрацију ваздуха из свемира, баланс ваздуха у простору, варијабле које треба проценити, механички систем избор, прорачуне оптерећења за грејање/хлађење и потребе простора за подршку.
Први корак: Процените распоред људи/материјала
Важно је проценити проток људи и материјала унутар чисте собе.Радници у чистим собама су највећи извор контаминације чистих просторија и сви критични процеси треба да буду изоловани од улазних врата и путева за особље.
Најкритичнији простори треба да имају јединствен приступ како би се спречило да простор буде пут ка другим, мање критичним просторима.Неки фармацеутски и биофармацеутски процеси су подложни унакрсној контаминацији од других фармацеутских и биофармацеутских процеса.Унакрсна контаминација процеса треба пажљиво да се процени за путеве дотока сировог материјала и задржавање, изолацију процеса материјала и путеве одлива и задржавања готовог производа.Слика 1 је пример постројења за коштани цемент који има и просторе за критичне процесе („Паковање растварачем“, „Паковање коштаног цемента“) са једним приступом и ваздушне браве као тампон за области са великим прометом особља („Хаљина“, „Унговн“). ).
Други корак: Одредите класификацију чистоће простора
Да бисте могли да изаберете класификацију чистих просторија, важно је знати примарни стандард класификације чистих просторија и који су захтеви за перформансе честица за сваку класификацију чистоће.Стандард 14644-1 Института за науку о животној средини (ИЕСТ) даје различите класификације чистоће (1, 10, 100, 1.000, 10.000 и 100.000) и дозвољени број честица различитих величина честица.
На пример, чистој просторији класе 100 је дозвољено највише 3.500 честица/кубних стопа и 0,1 микрона и више, 100 честица/кубних стопа од 0,5 микрона и веће, и 24 честице/кубне стопе од 1,0 микрона и веће.Ова табела даје дозвољену густину честица у ваздуху по табели класификације чистоће:
Класификација чистоће простора има значајан утицај на изградњу, одржавање и трошкове енергије чисте собе.Важно је пажљиво процијенити стопе одбацивања/загађења према различитим класификацијама чистоће и захтјевима регулаторних агенција, као што је Управа за храну и лијекове (ФДА).Обично, што је процес осетљивији, треба користити строжију класификацију чистоће.Ова табела даје класификације чистоће за различите производне процесе:
Вашем производном процесу ће можда бити потребна строжа класа чистоће у зависности од његових јединствених захтева.Будите пажљиви када додељујете класификацију чистоће сваком простору;не би требало да постоји више од два реда величине разлике у класификацији чистоће између спојних простора.На пример, није прихватљиво да се чиста соба класе 100.000 отвара у чисту собу класе 100, али је прихватљиво да се чиста соба класе 100.000 отвара у чисту собу класе 1.000.
Гледајући наше постројење за паковање коштаног цемента (Слика 1), „Говн“, Унговн“ и „Финал Пацкагинг“ су мање критични простори и имају класификацију чистоће класе 100.000 (ИСО 8), отворене „ваздушне коморе од коштаног цемента“ и „стерилне ваздушне коморе“. за критичне просторе и имају класификацију чистоће класе 10.000 (ИСО 7);„Паковање коштаног цемента“ је критичан процес за прашњаву и има класификацију чистоће класе 10.000 (ИСО 7), а „паковање растварачем“ је веома критичан процес и изводи се у ламинарним капама класе 100 (ИСО 5) у класи 1.000 (ИСО 6). ) чиста соба.
Трећи корак: Одредите притисак у простору
Одржавање позитивног притиска у ваздушном простору, у односу на суседне прљавије просторе за класификацију чистоће, је од суштинског значаја за спречавање инфилтрације загађивача у чисту просторију.Веома је тешко доследно одржавати класификацију чистоће простора када има неутралан или негативан притисак у простору.Колика треба да буде разлика у притиску у простору између простора?Различите студије су процениле инфилтрацију загађивача у чисту просторију у односу на разлику притиска у простору између чисте просторије и суседне неконтролисане средине.Ове студије су откриле да је разлика притиска од 0,03 до 0,05 у вг ефикасна у смањењу инфилтрације загађивача.Диференцијали притиска у простору изнад 0,05 ин. вг не пружају знатно бољу контролу инфилтрације загађивача од 0,05 ин. вг
Имајте на уму да већа разлика притиска у простору има већу цену енергије и теже је контролисати.Такође, већа разлика притиска захтева више силе при отварању и затварању врата.Препоручена максимална разлика притиска на вратима је 0,1 ин. вг при 0,1 ин. вг, врата димензија 3 к 7 стопа захтевају 11 фунти силе да се отворе и затворе.Чиста соба ће можда морати да се реконфигурише да би се одржала разлика статичког притиска на вратима у прихватљивим границама.
Наш објекат за паковање коштаног цемента се гради у оквиру постојећег складишта, које има неутралан просторни притисак (0,0 ин. вг).Ваздушна брава између складишта и „хаљине/нехаљине“ нема класификацију чистоће простора и неће имати одређени притисак у простору.„Ховн/Унговн“ ће имати притисак у простору од 0,03 ин. вг „Боне Цемент Аир Лоцк“ и „Стериле Аир Лоцк“ ће имати притисак у простору од 0,06 ин. вг „Финал Пацкагинг“ ће имати притисак у простору од 0,06 ин. вг „Паковање од коштаног цемента“ ће имати притисак у простору од 0,03 ин. вг и нижи просторни притисак од „Боне Цемент Аир Лоцк“ и „Финал Пацкагинг“ како би се задржала прашина настала током паковања.
Филтрирање ваздуха у „паковање коштаног цемента“ долази из простора са истом класификацијом чистоће.Инфилтрација ваздуха не би требало да иде од прљавијег простора за класификацију чистоће у простор за класификацију чистоће.„Паковање растварача“ ће имати притисак у простору од 0,11 ин. вг Напомена, разлика у притиску у простору између мање критичних простора је 0,03 ин. вг, а разлика у простору између веома критичног „паковања растварача“ и „стерилне ваздушне браве“ је 0,05 ин. вг Просторни притисак од 0,11 ин. вг неће захтевати специјална структурна ојачања за зидове или плафоне.Притиске у простору изнад 0,5 ин. вг треба проценити да ли је потенцијално потребно додатно структурно ојачање.
Четврти корак: Одредите проток ваздуха за снабдевање свемиром
Класификација чистоће простора је примарна варијабла у одређивању доводног ваздуха у чистој просторији.Гледајући табелу 3, свака чиста класификација има стопу промене ваздуха.На пример, чиста соба класе 100.000 има опсег од 15 до 30 ах.Брзина промене ваздуха у чистој просторији треба да узме у обзир очекивану активност у чистој просторији.Чиста соба класе 100.000 (ИСО 8) која има ниску стопу попуњености, низак процес стварања честица и позитиван притисак у простору у односу на суседне прљавије просторе за чистоћу може да користи 15 ацх, док иста чиста соба има велику попуњеност, чест улаз/излаз саобраћај, висок процес генерисања честица или неутрални простор под притиском ће вероватно требати 30 ах.
Дизајнер треба да процени своју специфичну примену и одреди брзину промене ваздуха која ће се користити.Остале варијабле које утичу на проток ваздуха доводног простора су токови издувног ваздуха из процеса, инфилтрирање ваздуха кроз врата/отворе и ексфилтрирање ваздуха кроз врата/отворе.ИЕСТ је објавио препоручене стопе промене ваздуха у Стандарду 14644-4.
Гледајући на Слику 1, „хаљина/нехаљина“ је имала највише путовања према унутра/изласку, али није критичан простор за процес, што је резултирало са 20 а цх., „Стериле Аир Лоцк“ и „Боне Цемент Пацкагинг Аир Лоцк“ су у близини критичне производње просторима иу случају „ваздушне браве за паковање коштаног цемента“, ваздух струји из ваздушне браве у простор за паковање.Иако ове ваздушне браве имају ограничен улаз/излаз и немају процесе стварања честица, њихова критична важност као тампон између „хаљине/нехаљине“ и производних процеса резултира тиме да имају 40 ах.
„Завршно паковање“ смешта кесе коштаног цемента/растварача у секундарно паковање које није критично и резултира стопом од 20 Ах.„Паковање коштаног цемента“ је критичан процес и има стопу од 40 ах.„Паковање растварача“ је веома критичан процес који се изводи у хаубама са ламинарним протоком класе 100 (ИСО 5) у чистој просторији класе 1.000 (ИСО 6).„Паковање растварача“ има веома ограничен улаз/излаз и ниско стварање честица у процесу, што резултира брзином од 150 Ах.
Класификација чистих просторија и промене ваздуха по сату
Чистоћа ваздуха се постиже пропуштањем ваздуха кроз ХЕПА филтере.Што чешће ваздух пролази кроз ХЕПА филтере, мање честица остаје у ваздуху у просторији.Запремина ваздуха филтрираног у једном сату подељена са запремином просторије даје број измена ваздуха по сату.
Горе предложене промене ваздуха по сату су само правило дизајна.Требало би да их израчуна стручњак за ХВАЦ чисте собе, пошто се многи аспекти морају узети у обзир, као што су величина собе, број људи у просторији, опрема у просторији, укључени процеси, добијање топлоте итд. .
Пети корак: Одредите проток ваздуха из свемира
Већина чистих просторија је под позитивним притиском, што резултира планираном ексфилтрацијом ваздуха у суседне просторе са нижим статичким притиском и непланираном ексфилтрацијом ваздуха кроз електричне утичнице, светла, прозорске оквире, оквире врата, интерфејс зид/под, интерфејс зид/плафон и приступ врата.Важно је разумети да просторије нису херметички затворене и да имају цурење.Добро затворена чиста соба ће имати стопу цурења од 1% до 2% запремине.Да ли је ово цурење лоше?Не нужно.
Прво, немогуће је имати нулто цурење.Друго, ако користите активне уређаје за контролу доводног, повратног и одводног ваздуха, мора постојати минимална разлика од 10% између протока доводног и повратног ваздуха да би се вентили за довод, поврат и издувни ваздух статички одвојили један од другог.Количина ваздуха који ексфилтрира кроз врата зависи од величине врата, разлике притиска на вратима и колико су врата добро заптивена (заптивке, пад врата, затварање).
Знамо да планирана инфилтрација/ексфилтрација ваздуха иде из једног простора у други простор.Где иде непланирана ексфилтрација?Ваздух се ослобађа унутар простора за клинове и на врху.Гледајући наш пример пројекта (Слика 1), ексфилтрација ваздуха кроз врата од 3 са 7 стопа је 190 цфм са диференцијалним статичким притиском од 0,03 ин вг и 270 цфм са диференцијалним статичким притиском од 0,05 ин. вг
Шести корак: Одредите баланс свемирског ваздуха
Равнотежа свемирског ваздуха се састоји од тога да се сав проток ваздуха у простор (довод, инфилтрација) дода и сав проток ваздуха који излази из простора (издувни, ексфилтрацијски, повратни) буде једнак.Посматрајући равнотежу ваздуха у постројењу за коштани цемент (Слика 2), „Солвент Пацкагинг“ има проток доводног ваздуха од 2.250 цфм и 270 цфм ексфилтрације ваздуха до „Стериле Аир Лоцк“, што резултира повратним протоком ваздуха од 1.980 цфм.„Стерилна ваздушна брава“ има 290 цфм доводног ваздуха, 270 цфм инфилтрације из „паковања растварача“ и 190 цфм ексфилтрације до „хаљине/нехаљине“, што резултира повратним протоком ваздуха од 370 цфм.
„Боне Цемент Пацкагинг” има 600 цфм доводног ваздуха, 190 цфм филтрације ваздуха из „Боне Цемент Аир Лоцк-а”, 300 цфм издувних гасова за прикупљање прашине и 490 цфм повратног ваздуха.„Боне Цемент Аир Лоцк“ има 380 цфм доводног ваздуха, 190 цфм ексфилтрације до „Боне Цемент Пацкагинг“ има 670 цфм доводног ваздуха, 190 цфм ексфилтрације до „Говн/Унговн“.“Финал Пацкагинг” има 670 цфм доводног ваздуха, 190 цфм ексфилтрације до 'Говн/Унговн” и 480 цфм повратног ваздуха.„Говн/Унговн“ има 480 цфм доводног ваздуха, 570 цфм инфилтрације, 190 цфм ексфилтрације и 860 цфм повратног ваздуха.
Сада смо одредили довод чисте собе, инфилтрацију, ексфилтрацију, издувни и повратни проток ваздуха.Коначни проток ваздуха повратног простора биће подешен током покретања ради непланиране ексфилтрације ваздуха.
Седми корак: Процените преостале варијабле
Остале варијабле које треба проценити укључују:
Температура: Радници у чистим собама носе огртаче или пуна одела за зечиће преко своје редовне одеће како би смањили стварање честица и потенцијалну контаминацију.Због њихове додатне одеће, важно је одржавати нижу температуру простора за удобност радника.Распон температуре простора између 66°Ф и 70° ће обезбедити угодне услове.
Влажност: Због високог протока ваздуха у чистој просторији, развија се велико електростатичко пуњење.Када плафон и зидови имају високо електростатичко наелектрисање, а простор има ниску релативну влажност, честице у ваздуху ће се закачити за површину.Када се релативна влажност простора повећа, електростатичко наелектрисање се празни и све ухваћене честице се ослобађају у кратком временском периоду, што доводи до тога да чиста соба излази из спецификације.Високо електростатичко наелектрисање такође може оштетити материјале осетљиве на електростатичко пражњење.Важно је одржавати релативну влажност простора довољно високом да смањи накупљање електростатичког набоја.РХ или 45% +5% се сматра оптималним нивоом влажности.
Ламинарност: Веома критични процеси могу захтевати ламинарни проток како би се смањила могућност да контаминати доспеју у струју ваздуха између ХЕПА филтера и процеса.ИЕСТ стандард #ИЕСТ-ВГ-ЦЦ006 обезбеђује захтеве за ламинарност протока ваздуха.
Електростатичко пражњење: Осим овлаживања простора, неки процеси су веома осетљиви на оштећења електростатичким пражњењем и потребно је поставити уземљени проводни под.
Нивои буке и вибрације: Неки прецизни процеси су веома осетљиви на буку и вибрације.
Корак осам: Одредите изглед механичког система
Бројне варијабле утичу на распоред механичког система чисте собе: доступност простора, расположиво финансирање, захтеви процеса, класификација чистоће, потребна поузданост, цена енергије, грађевински прописи и локална клима.За разлику од нормалних А/Ц система, системи за климатизацију чистих просторија имају знатно више доводног ваздуха него што је потребно за испуњавање оптерећења хлађења и грејања.
Чисте собе класе 100.000 (ИСО 8) и ниже класе 10.000 (ИСО 7) могу имати сав ваздух да пролази кроз АХУ.Гледајући слику 3, повратни и спољашњи ваздух се мешају, филтрирају, хладе, поново загревају и овлажују пре него што се доводе до терминалних ХЕПА филтера на плафону.Да би се спречила рециркулација загађивача у чистој просторији, повратни ваздух се покупи повратним ниским зидом.За вишу класу 10.000 (ИСО 7) и чистије чисте просторије, проток ваздуха је превелик да би сав ваздух могао да прође кроз АХУ.Гледајући слику 4, мали део повратног ваздуха се шаље назад у АХУ ради кондиционирања.Преостали ваздух се враћа у циркулациони вентилатор.
Алтернативе традиционалним клима уређајима
Филтерске јединице вентилатора, познате и као интегрисани модули вентилатора, су модуларно решење за филтрирање чистих просторија са неким предностима у односу на традиционалне системе за обраду ваздуха.Примењују се у малим и великим просторима са оценом чистоће од ИСО класе 3. Брзине промене ваздуха и захтеви за чистоћом одређују број потребних филтера за вентилаторе.За плафон чисте собе класе 8 може бити потребно само 5-15% покривености плафона, док за чисту собу класе 3 или чистију собу може бити потребно 60-100% покривености.
Девети корак: Извршите прорачуне грејања/хлађења
Када вршите прорачуне грејања/хлађења чисте собе, узмите у обзир следеће:
Користите најконзервативније климатске услове (99,6% дизајн грејања, 0,4% дизајн хлађења са сувим сијалицом/средњим вредностима хлађења са влажном сијалицом и 0,4% пројектованим подацима за хлађење са сувим сијалицом).
Укључите филтрацију у прорачуне.
Укључите топлоту разводника овлаживача у прорачуне.
Укључите оптерећење процеса у прорачуне.
Укључите топлоту вентилатора рециркулације у прорачуне.
Корак десет: Борите се за простор у механичкој соби
Чисте собе су механички и електрични интензивне.Како класификација чистоће чисте собе постаје чистија, потребно је више механичког инфраструктурног простора да би се пружила адекватна подршка чистој просторији.Користећи чисту просторију од 1.000 квадратних стопа као пример, чистој соби класе 100.000 (ИСО 8) биће потребно 250 до 400 квадратних стопа простора за подршку, чистој соби класе 10.000 (ИСО 7) требаће 250 до 750 квадратних стопа простора за подршку, чистој соби класе 1.000 (ИСО 6) биће потребно 500 до 1.000 квадратних стопа простора за подршку, а чистој соби класе 100 (ИСО 5) ће бити потребно 750 до 1.500 квадратних стопа простора за подршку.
Стварна квадратура подршке ће варирати у зависности од протока ваздуха АХУ и сложености (једноставно: филтер, грејни калем, расхладни калем и вентилатор; сложено: пригушивач звука, повратни вентилатор, део за растерећени ваздух, усис спољашњег ваздуха, део филтера, део за грејање, одељак за хлађење, овлаживач, доводни вентилатор и испусни пленум) и број наменских система за подршку чистим просторијама (издувни, рециркулациони ваздушни уређаји, расхлађена вода, топла вода, пара и ДИ/РО вода).Важно је да се архитекти пројекта на почетку процеса пројектовања саопшти потребна квадратура механичке опреме.
Последње мисли
Чисте собе су као тркачки аутомобили.Када су правилно пројектоване и направљене, оне су машине са високим перформансама.Када су лоше пројектовани и изграђени, лоше функционишу и непоуздани су.Чисте собе имају много потенцијалних замки, а надзор од стране инжењера са великим искуством у чистим собама се препоручује за првих неколико пројеката чистих соба.
Извор: готопац
Време поста: 14.04.2020