Ventilation av rena rum: regler för projektering och installation av ventilationssystem

I luften som en person andas inomhus finns det många föroreningar. Koncentrationsnivån av föroreningar beror till stor del på olika omständigheter, bland annat avståndet från intensiva trafikleder och industriella anläggningar.

Det finns utrymmen där denna situation är oacceptabel, eftersom deras specifika karaktär kräver extrem renhet i luftflödet. Därför är installation av ventilationssystem för rena rum och luftkonditionering en obligatorisk komponent för att skapa ett lämpligt inomhusklimat. Håller du med?

I vår artikel får du veta vad ventilation av rena rum är, normer för fuktighet, temperatur och andra parametrar som påverkar upprätthållandet av ett optimalt inomhusklimat.

Vad är rena rum?

Definitionen av ett rent rum innebär ett rum där koncentrationen av aerosolpartiklar (damm, kemiska ångor, mikroorganismer) i luften hålls inom specificerade gränser med hjälp av specialutrustning.

I ett sådant rum måste antalet förorenande partiklar på vägg-, tak- och golvytor samt i luften hållas på en minimal nivå.

Rena rum används inom mikroelektronik, rymdteknik, tunnfilmsproduktion, tillverkning av kretskort – överallt där avlägsnande av förorenande element är nödvändigt.

Dessa speciella utrymmen är utrustade med följande komponenter:

• antistatiskt golv;
• överföringsfönster;
• luftslussar;
• slutna väggpaneler;
• innertak med inbyggd belysning.

En extremt ren atmosfär i sådana rum kan uppnås på ett sätt – genom att förskjuta befintliga luftmassor och tillföra frisk filtrerad luft.

Rena rum är nödvändiga inom sådana mänskliga verksamhetsområden som medicin, läkemedel, tillverkning av olika elektroniska enheter och livsmedelsproduktion.

Normer för luftväxling i rena rum

Med utvecklingen av ny teknik har behovet av rena produktionslokaler ökat. Inom industrin används allt dyrare och mer komplexa material.

Under dessa förhållanden är kostnaden för ett misstag vid produktion av moderna produkter, på grund av bristande överensstämmelse mellan industriell miljö och arbetsplatsutrustning, mycket hög.

I operationssalen kan steril atmosfär uppnås på endast ett sätt – genom att de inre luftmassorna trycks ut av tillförsel av frisk konditionerad luft.

I hela världen är det allmänt erkända dokumentet som fastställer normer för ventilation av rena rum, projektering, byggnation, utrustning och certifiering, samt som delar in dem i särskilda renhetsklasser, standardserien ISO 14644, med det allmänna namnet 'Rena rum och relaterade kontrollerade miljöer', utvecklad av Internationella standardiseringsorganisationen (ISO).

I denna kategori av föreskrifter ingår 9 regleringsdokument.

Standarderna ISO 14644 'Rena zoner och relaterade kontrollerade miljöer'.

I Ryssland används en godkänd samling standarder GOST R ISO 14644, som är en översättning av den internationella standarden ISO 14644 'Rena rum och relaterade kontrollerade miljöer'.

Dokumentationen som reglerar ryska standarder har utvecklats av den tekniska standardiseringskommittén TK 184 'Säkerställande av industriell renhet' och den offentliga institutionen Föreningen av ingenjörer för kontroll av mikroföroreningar (ASINKOM).

Beroende på renhetsklassen för industrilokalen och de tekniska processer som utförs där, ställs olika krav på utrustning och luftväxlingssystem.

Det finns 9 klasser av rum där en viss koncentration av damm och mikroorganismer i luften är tillåten enligt normerna GOST ISO 14644-1-2000.

Tabell över maximala partikelkoncentrationsgränser i rum enligt renhetsklasser antagna av International Organization for Standardization (ISO)

Ventilationsluftberedningssystem ska säkerställa luftens renhet med avseende på antal aerosolpartiklar och, vid behov, förekomst av mikroorganismer i rena zoner enligt kraven i GOST R 52249-2009 'Regler för produktion och kvalitetskontroll av läkemedel'.

Dessutom ska de upprätthålla tryckskillnad i förhållande till omgivande rum med lägre renhetsklass.

Nödvändiga ventilationsförhållanden

För luftutbyte i rena rum mäts luftflödenas rörlighet i m/s. I särskilt sterila rum inom läkemedelsområdet finns en exakt definition av erforderlig ventilation – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, USA).

Gränsvärden för luftmassornas rörlighet i andra rena rum ligger vanligtvis mellan 0,35 och 0,52 m/s ± 20%.

Luftcirkulationen påverkas också i hög grad av förekomsten av fönsteröppningar:

• i ett tätt rum utan fönster ska tilluften dominera med 20% över frånluften;
• i rum med fönster ska luftväxlingens kapacitet vara 30% högre än frånluften.

Endast ett sådant ventilationssystem för rena zoner kan förhindra att föroreningar kommer in och säkerställa luftmassornas cirkulation.

Schema över luftcirkulationssystemet i operationsrummet enligt allmänt vedertagna normer och standarder. Det innefattar diffusor, luftkanaler, värmepanel och enkanalig anordning med variabel volym.

Vid projektering läggs särskild vikt vid teknik för luftflödestillförsel till specialobjekt. Till exempel sker luftcirkulation i rena rum med renhetsklass 1 till 6 med hjälp av luftfördelningsutrustning uppifrån och ned, vilket bildar homogena och enriktade luftflöden med låg hastighet från 0,2 till 0,45 m/s.

I zoner med lägre renhetsklass tillåts bildandet av icke-enriktat flöde med hjälp av flera takdiffusorer.

Luftreningsmetoder

Man kan urskilja två typer av rena rum. De skiljer sig i allmänhet åt i metoden för luftrening:

• rum med turbulent ventilation;
• rum med laminärt, enriktat flöde.

Den senare typen gör det möjligt att upprätthålla renhet av högsta grad, eftersom det enriktade flödet snabbare och effektivare trycker ut förorenad luft från rummet.

Vid rening av luftflödet med turbulent metod tillförs flöden som bearbetats med filter via takdistributörer. Ren luft när den kommer in i rummet blandas med den redan befintliga luftmassan, som har en viss föroreningsnivå, och späder ut den.

Genom luftintagsgaller som sitter längst ner på väggarna släpps en del av den undanträngda luften ut. Under en dags drift med ventilation installerad enligt denna princip kan den upp till 20 gånger förtränga frånluften.

Vid behov av att göra luften i ett rent rum ännu renare väljs en typ med riktat flöde i en riktning. Meningen med laminär ventilation är att utrusta effektiva filterkomponenter för att tillföra luftflöde.

Frisk luft som kommer in i rummet rör sig i en riktning (uppifrån och ner), varvid mikropartiklar av damm fångas upp och avlägsnas via hål i golvet. Vanligtvis sker denna process med en luftflödeshastighet på upp till 0,4 m/s.

Ventilationsutrustning

För att välja effektiv ventilationsutrustning för ett rent rum bör man förstå vilka uppgifter den ska lösa.

Ett schema över filter av olika renhetsklasser, avsett för att utrusta ventilation i rena rum, visar tydligt reningen av luft som kommer med ett enriktat flöde.

Luftväxlingen i rena rum är inte inriktad på att avlägsna förorenande bakterier och partiklar, utan på att förhindra att de kommer in.

Nödvändig utrustning är följande:

1. Filterventilationsmoduler. Systemkomponenter vars huvudfunktion är rening av luft från förorenade partiklar och föroreningar. De förses med filter HEPA och ULPA för att uppnå den erforderliga renhetsgraden enligt klassificeringen.
2. Luftdistributörer. Detta är en grupp av klimatutrustning för rening från föroreningar, ventilation och luftkonditionering i rena zoner.
3. Ventilationssystem och luftkonditionering. Anläggning med full cykel för beredning av luftflöden i rena rum. Dess funktioner inkluderar: rening, upprätthållande av temperatur, luftfuktighet och lufttryck. Vanligtvis kännetecknas sådana installationer av oavbruten tyst drift och kan automatiskt justera inställningarna.
4. Filter av olika renhetsklasser. De väljs ofta enligt kraven för en viss typ av rumsrenhet. Det mest effektiva schemat för avlägsnande av främmande partiklar från tilluften genom att leda den genom 4 typer av filter – grov, fin, hög effektivitet (HEPA) och ultrafin (ULPA) rening.

Huvuduppgiften för kontinuerlig drift av denna utrustning är högkvalitativ initial projektering och installation.

För övrigt uppstår inga problem med driften för personalen och ägarna.

Systemets arbetsprincip

Ventilationen i rena rum fungerar felfritt och möjliggör att uppnå normativa värden genom att alla systemkomponenter arbetar korrekt.

Innan luften kommer in i rummet passerar den fyra filtreringsnivåer i fyra filter som renar luftströmmen från vissa typer av föroreningar.

Ett laminärt luftflöde tillförs, vilket möjliggör en riktad rörelse av renade luftmassor, och det i sin tur trycker ut aerosolpartiklar från den befintliga luften.

Cirkulation och luftväxling i operationsrummet, utrustad enligt gällande normer och standarder, består av en mängd olika enheter.

Huvudkomponenten i hela ventilationsanläggningen är centralklimatsystemet, utrustat enligt specifikationerna för rena rum. Större delen av luftberednings- och reningsprocesserna sker just här.

Och enkelheten i styrning och underhåll av konstanta renhetsvärden i rummet säkerställs av utrustning för automatisering och driftsövervakning av hela systemet, som innehåller ett stort antal sensorer för övervakning av värden, enhet för fjärröverföring av kommandon etc.

Efter idrifttagning av systemet övervakas alla elements funktionstillstånd av personalen som arbetar i rummet, och om några driftstörningar eller nödsituationer upptäcks, kommer programvaran snabbt att informera automatiskt.

Egenskaper för projektering av ventilationssystem

Projektering och installation av ventilations- och luftkonditioneringssystem för rena rum kräver erforderlig erfarenhet av specialutrustning samt kännedom om de krav och normer som ställs på dessa rum.

Det finns tre huvudsakliga scheman för systematisering av luftväxling i rena zoner:

• Luftflöden som är parallella med varandra;
• Slumpmässig riktning – tillförsel av frisk luft sker åt olika håll;
• Blandad tillförsel – förekommer i stora utrymmen där luftmassorna i en del rör sig parallellt och i en annan del slumpmässigt.

Beroende på rummets storlek och arbetsområdets placering väljs den lämpligaste utformningen av ventilationssystemet. Den mest optimala lösningen anses vara ventilation med ett riktat friskluftsflöde åt ett håll.

Systemet med ventilationsvägggaller i ett sterilt rum, projekterat enligt kraven för renhetsklass och ändamål.

För renrum används ofta till- och frånluftssystem. Principen är att frisk luft tillförs uppifrån med en viss hastighet och tryck, vilket trycker ner de förorenade luftmassorna i rummet till tilluftsöppningen.

Kylluft tillförs med låg hastighet till objektets övre del via takpaneler. Den omsluter rumsytan och för damppartiklar ner till frånluften, vilket skapar minimal störning.

Med detta ventilationssystem bildas inga drag och inga dammvirvlar som lagt sig på golvet. Dessutom förbereds den tillförda friska luften först och tillförs rummet redan med önskad fuktighet och temperatur.

Populära ventilationsscheman

Vid projektering av ventilationssystem är en av de viktigaste uppgifterna en noggrann och beprövad organisering av luftflödesfördelningen.

För närvarande använder projektörer flera vanliga lösningar för placering av luftdistributionsutrustning, vars val beror på ändamålet.

I renrum måste man se till att dörröppningar utrustas med extra skydd mot att förorenad luft tränger in i renrummet.

Låt oss titta på de mest populära, beprövade scheman för ventilation av operationsrum:

• luftflöde i en riktning genom en lutande ventilationsgaller;
• med hjälp av takdiffusorer organiseras ett icke-enriktat lufttillflöde;
• luft tillförs operationssalen genom en perforerad takpanel med organisering av vertikalt enriktat luftflöde;
• tillufts luftmassa tillförs via en luftfördelare i taket som skapar ett laminärt luftflöde riktat mot arbetsområdet;
• luftblandningen är icke-enriktad och tillförs via en ringformad luftslang.

Frånluftssystem i operationsrum realiseras genom installation av frånluftsfläktar och väggventilationsgaller med backventil.

Enligt praxis är de bästa anordningarna för att organisera laminärt luftflöde i en riktning i operationsrum takmonterade nätformiga luftfördelare.

Till exempel, på ett laminärt tak med måtten 1,8 x 2,4 m i ett operationsrum på 40 m² möjliggör ett 25-faldigt luftbyte vid en utgångshastighet på 0,2 m/s från enheten.

Dessa data anses tillräckliga för att absorbera överskottsvärme från antalet personal och utrustningsdrift i operationssalen.

Installation av ventilationssystem

Särdraget med installation av ventilation i rena rum är kopplat till de höga kraven för olika typer av zoner, vars klassificering beror på egenskaperna hos de processer som utförs i dem, samt deras syfte, mikroklimatsnormer och dragning av tekniska konstruktioner.

Specialister utför installation och driftsättning av utrustning för att säkerställa korrekt luftväxling i rena rum inom läkemedelsindustrin.

Montagespecialister måste förstå att luftkanaler för installation i rena rum kräver förberedande procedurer redan innan monteringen, utan vilka den efterföljande installationen inte kan genomföras.

Låt oss titta på huvudstegen:

1. I förberedelsefasen placeras delarna av luftkanalerna på en särskilt avsedd rengöringsplats. Före installationen genomgår delarna och formelementen en första torr mekanisk rengöring för att avlägsna flytande och fasta föroreningar från ytorna som uppstått under tillverkning och transport.
2. Därefter bör man utföra en första tvätt av alla invändiga ytor med kranvatten och genomföra torkning tills fullständig torrhet i ett dammfritt område. Efter visuell kontroll genomgår ventilationssystemets komponenter, beroende på föroreningsgrad, en andra tvätt och torkning eller skickas direkt till antiseptisk behandling.
3. Efter den slutliga behandlingen rekommenderas att minimera kontakten med de rengjorda elementens invändiga ytor på luftkanalerna och med rumsluften. Detta kan uppnås genom att linda in änddelarna med polymerfilm. Därefter skickas komponenterna till ett lager med kontrollerade renhetsparametrar.
4. Den rengjorda satsen av delar och luftkanaler anländer till monteringsområdet precis innan installation. Skyddsfilmen tas bort omedelbart före sammanfogning av luftkanaldelarna och formelementen, varvid kontakt med verktyg, fästelement, öppna hudytor på insidan inte är tillåten. Vid stopp i monteringen eller avbrott bör man tillfälligt täta änddelarna, skarvarna och anslutningarna.

Under alla etapper av installationsarbetet är det nödvändigt att kontrollera och minska antalet möjliga föroreningar på innerytorna.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videon kommer det att handla om hur ventilationen anordnas i rena rum för produktionsändamål:

Video om hur ventilationen justeras i rena operationssalar:

Projektering och montering av ventilationssystem och luftkonditioneringssystem i rena rum är en tidskrävande process som innebär att man har vissa kunskaper, normer och regler för luftväxling och lufttillförsel, samt färdigheter och erfarenhet av att använda luftfördelningsutrustning.

Därför rekommenderas att man för projektering och montering av ventilationssystem i sådana objekt vänder sig uteslutande till specialister.

Om du har frågor om ämnet i artikeln eller kan komplettera vårt material med värdefulla insikter om ventilationsinstallation i rena rum. Vänligen lämna dina kommentarer, dela dina erfarenheter – kontaktformuläret finns under artikeln.