CC BY
1109
ВЕНТИЛЯЦИЯ ЧИСТЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Демин А.В., д.э.н., профессор, ИЖКК «Московский Государственный строительный университет» Ишбулатова С.С., студентка магистратуры, ИЖКК «Московский государственный строительный университет»
Освещается подробный анализ основного принципа обеспечения «чистоты» производственного помещения. Приведена теория для проектирования системы приточной вентиляции чистых производственных помещений завода «Мирон».
Ключевые слова: чистое помещение, избыточное давление, приточная система, вентиляционные приточные установки, нагревающий теплообменник, охлаждающий теплообменник, запорные клапаны, воздуховоды, airducts.
VENTILATION CLEANROOM
Demin A., Doctor of Economics, Professor, Institute of Housing and Municipal Complex of Moscow State University of Civil Engineering Ishbulatova S., candidate for a master's degree, Institute of Housing and Municipal Complex of Moscow State University of Civil Engineering
Detailed analysis of the basic principle of the "purity" of the working space is considered. Theory for the design of the ventilation systems of the factory "Micron" clean working space is introduced.
Keywords: clean working space, manometric pressure, supply air system, ventilation air handling units, heat-exchange unit, cooling heat exchanger, stopper valves.
Чистое помещение - помещение, в котором контролируется концентрация взвешенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимому поступление, выделение и удержание частиц внутри помещения и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например, температуру влажность и давление.
Основным принципом обеспечения «чистоты» является создание в «чистом» помещении избыточного давления по отношению к смежным с ним помещениям. Это обеспечивается созданием в нем дисбаланса воздуха, то есть разности между количеством приточного и вытяжного воздуха. Количество приточного воздуха должно превышать вытяжку минимум на 20 % при условии, что рассматриваемое помещение находится в центре здания, и не менее 30 % при наличии в помещении остекления, допускающего инфильтрацию. Это обеспечивает движение воздуха из помещений с высокими требованиями по чистоте в смежные помещения с более низкой степенью чистоты по мере убывания технологических требований. В России стандарты проектирования, строительства и эксплуатации чистых производственных помещений (ЧПП) регламентирует ГОСТ Р ИСО 14644.
В общем виде чистые помещения включают в себя следующие базовые элементы:
- ограждающие стеновые конструкции (каркас, глухие и остекленные стеновые панели, двери, окна);
- герметичные панельные и кассетные потолки со встроенными растровыми светильниками;
- антистатические полы;
- систему подготовки воздуха (приточные, вытяжные и рециркуляционные вентиляционные установки, устройства забора воздуха, воздухораспределители с финишными фильтрами, воз-духорегулирующие устройства, датчиковая аппаратура и элементы автоматики и др.);
- систему управления инженерными системами чистых помещений;
- воздушные шлюзы;
- передаточные окна;
- фильтро-вентиляторные модули для создания чистых зон внутри чистых помещений.
Существенное значение следует уделить способу подачи приточного воздуха в производственном помещении, который необходимо выбирать исходя из назначения помещения.
Приточная система чистого помещения работает, как правило, на базе центрального кондиционера, который готовит воздух по температуре, влажности, содержит одну или две ступени предварительной очистки, систему шумоглушителя. Затем через воздуховоды, заканчивающиеся воздухораспределителями с фильтрами конечной очистки, воздух подается в помещение.
Обычно приточная система вентиляции состоит: воздухозабор-ной решетки, воздушного клапана, фильтра, калорифера, вентилятора, шумоглушителей, воздуховодов, распределителей воздуха, системы регулировки и автоматики
Использование чистых помещений в микроэлектронике имеет
свои особенности - на первый план выходят требования к чистоте воздушной среды по аэрозольным частицам. В микроэлектронике требуется создание чистых помещений самых высоких классов чистоты с устройством перфорированных фальшполов для улучшения линий тока воздуха, т.е. повышения однонаправленности потока.
Применим данную теорию для проектирования системы приточной вентиляции чистых производственных помещений завода «Микрон»по микроэлектронике.
Вентиляционные приточные установки компенсационным воздухом подаем чистый воздух с регулируемой температурой и влажностью на участки чистых помещений. В техническом помещении устанавливаем несколько установок подпитки компенсационным воздухом. Точное число вентиляционных установок на данном предприятии для чистого помещения - Fab-1/ Fab-2 - 8 установок по 65 000 м3/ч (7 установок работает / 1 установка резервная в режиме ожидания), для чистого помещения эпитаксиального выращивания - 2 установки по 10 000 м3/ч (1 установка работает / 1 установка резервная в режиме ожидания).
Каждая группа установок рассчитываем на возможность замещения объема отработанного технологического воздуха и поддержку в здании повышенного по сравнению с наружным давлением, составляющего прибл.
+10 Па избыточного давления в прогонной зоне специализированного участка Fab.
Наружный воздух на все установки поступает через камеры наружного воздуха. Установки участка чистых помещений распределяют этот воздух через основные нагнетательные воздуховоды, проходящие с северной и южной стороны здания, на соответствующие специализированные участки. Воздух подается в нагнетательную вентиляцию через инжекционные форсунки и проходит по шахтам рециркуляционного воздуха.
Установки подпитки чистых помещений компенсационным воздухом работают параллельно. Для регулировки объема воздуха, подаваемого на каждый участок, каждая установка оснащается частотным преобразователем. В случае ремонта и технического обслуживания установки увеличивают свою производительность для компенсации требуемого воздухообмена.
Зона чистых офисных помещений предприятия «Микрон» составляет:
- температура +21°C ± 1К (в раздевалках ± 2К)
- влажность (при +22°C) +45% ±5%
Приточные системы вентиляции и производственного чистого помещения на предприятии «Микрон» состоят из: вентиляционных установок, вентилятора вентиляционных установок, нагревающего теплообменника, охлаждающего теплообменника, увлажнителя воздуха, запорных клапанов и воздуховодов
Вентиляционные установки разрабатываются с соблюдением стандарта для оборудования чистых помещений, в частности, относительно герметичности корпуса, шума, вибрации, устойчивости, стойкости к коррозии, простоты технического обслуживания и непрерывной эксплуатации.
Вентиляционные установки спроектированы как встроенные
установки с каркасной конструкцией и инсталлированными двойными защитными стенками, покрытыми снаружи покрашенной гальванизированной сталью и внутри частично нержавеющей сталью и частично окрашенной сталью (с наклеенными изоляционными пластинами). Конструкция исключает «мосты холода». Каждая установка будет иметь опорный каркас.
Для предотвращения вибраций мы уделили особое внимание виброизоляции вентиляторов и опорной раме установок. Изоляционные подушки установили под опорную раму.
Все секции теплообменников имеют дренажные поддоны с уклоном, изготовленные из нержавеющей стали. От секции с охлаждающим теплообменником и далее, внутренние поверхности вентустановки изготовлены из нержавеющей стали.
Скорость воздуха в вентустановке приблизительно - 2,5 м/с, через теплообменник максимум - 3,5 м/с.
Вентиляционные установки имеют одну рабочую сторону для технического обслуживания, ремонта и замены комплектующих. Доступ ко всем комплектующим осуществляется через дверцы смотрового люка со смотровыми окнами. Дверцы имеют уплотнения с герметичной прокладкой, а также замки или петли.
В данной системе приточной вентиляции выбраливентилятор со свободновращающимся рабочим колесом, в соответствии со следующими техническими спецификациями :корпус изготовленный из жесткой листовой стали на сварке;забор воздуха через заборное сопло и контактная защита;гибкое соединение, включающее фланцы на выходе;подшипники, спроектированные для службы сроком 20 000 часов, с доступом для смазки через ниппели снаружи;прямой привод;мотор пригодный для регулирования частотным регулятором, с полной защитой мотора термисторами PTC; динамически отбалансированный на G = 2,5 в соответствии с DIN 1940, на антивибрационном основании, дающим свыше 95% изоляции; эффективность (КПД) рабочей точки выше 80%;общее давление вентилятора 2 600 Па;внешнее статическое давление 600 Па.
Фильтры в приточной вентиляции необходимы для того, чтобы защищать как саму систему, так и вентилируемые помещения от попадания различных мелких частиц, таких как пыль, насекомые, пух и т.д. Фильтры в данной системе имеют каркасную конструкцию, герметично установленную на поверхность блока, в который со стороны поступления запыленного воздуха герметично устанавливаются фильтрующие элементы заданного качества. Особое внимание уделяется обеспечению надежности крепежного устройства фильтра в соответствии с качеством наполнителя фильтра.
Уплотнительный материал является долговременным и прочным, замена фильтра может осуществляться со стороны поступления запыленного воздуха. Предоставляется дифференциальный выключатель давления с воздушным дифференциальным манометром для предупреждения в случае, если перепад давления через фильтр превышает заданное значение.
В данной приточной вентиляции применяется нагревающий теплообменник для обогрева приточного воздуха до нужной температуры. Он имеет: ребристую структуру с медными трубами и алюминиевыми ребрами, жесткую раму из гальванизированной стали и коллекторы из стали. Каждый теплообменник оснащен дренажным клапаном и воздухоотводчиком, фланцами, контрфланцами, болтами и уплотнительными прокладками.
Характеристики нагревателя : температура воды на входе +80°C; температура воды на выходе +50°C; Максимальное рабочее давление 16 бар.
Характеристики преднагревателя : температура воды на входе +30°C; температура воды на выходе +20°C; максимальное рабочее давление 16 бар.
В приточной вентиляции применяется охлаждающий теплообменник для охлаждения приточного воздуха до нужной температуры.
Охлаждающий теплообменник имеет: ребристую структуру с медными трубами и алюминиевыми ребрами, жесткую раму из нержавеющей стали и коллекторы из стали. Каждый теплообменник оснащен дренажным клапаном и воздухоотводчиком, фланцами, контрфланцами, болтами и уплотнительными прокладками, 2 ступени будет иметь каплеуловитель, предотвращающий унос капель. Технические данные охлаждающего змеевика для чистых помещений:
Характеристики предохладителя: температура воды на входе +11°C;
температура воды на выходе +18°C;
максимальное рабочее давление16 бар;
Характеристикавторичного охладителя: температура воды на входе+5°С:
температура воды на выходе +12°С; максимальное рабочее давление16 бар
Для увлажнения воздуха установлена увлажнительная камера, состоящая из:2 насосов промывной камеры, соединений трубопроводов с увлажнительными камерами.
В системах вентиляции для обеспечения управления воздушным потоком устанавливают запорные клапаны. Поперечно расположенные заслонки клапана обеспечивают герметичное уплотнение между вентустановкой и воздуховодом, когда вентустановка не работает. Заслонки клапана представляют собой алюминиевые детали, полученные выдавливанием, шириной максимум 200 мм, с войлочным или гибкими виниловыми герметизированными кромками. Заслонки соединены друг с другом в звукоизоляционном исполнении, с фиксацией при повороте на 90°, и с возможностью установления привода.
Воздуховоды в приточной системе выполняют функцию управления потоком воздуха. В данной системе используются низконапорные прямоугольные и круглые воздуховоды будут изготавливаться из листов оцинкованной стали. Подающие воздуховоды тщательно чистятся перед установкой, и во время транспортировки концы закрываются заглушками. Наружные воздуховоды и приточные воздуховоды от вентустановки до рабочей зоны изолируются паронепроницаемым изолирующим материалом, имеющим структуру с закрытыми ячейками, и сделанным из расширенного вспененного полиэтилена.
Описание данной системы и ее состав позволяет представить принцип работы приточной системы в чистом производственном помещении на предприятии «Микрон».
Литература:
ГОСТы
1 ГОСТ ИСО 14644-1-2000 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха
2 ГОСТ ИСО 14644-2-2001 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 2. Требования к контролю и мониторингу для подтверждения постоянного соответствия
3 ГОСТ ИСО 14644-3-2007 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 3. Методы испытаний
4 ГОСТ ИСО 14644-4-2005 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию
5 ГОСТ ИСО 14644-5-2005 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 5. Эксплуатация
6. В. Уайт Проектирование чистых помещений, М.: Клинрум, 2004. - с.360
7. А. Е. Федотов Чистые помещения, М.: АСИНКОМ, 2003. — с. 576
