Kalbant apie tokių jautrių aplinkų projektavimą, žodis „lengva“ galbūt nėra tas, kuris ateina į galvą. Tačiau tai nereiškia, kad negalite sukurti patikimo švarios patalpos projekto, spręsdami problemas logiška seka. Šiame straipsnyje aptariamas kiekvienas pagrindinis žingsnis, įskaitant naudingus, konkrečiai taikymo sričiai skirtus patarimus, kaip koreguoti apkrovos skaičiavimus, planuoti išfiltracijos kelius ir parinkti tinkamą mechaninės patalpos erdvę, atsižvelgiant į švarios patalpos klasę.
Daugeliui gamybos procesų reikalingos labai griežtos aplinkos sąlygos, kurias užtikrina švarios patalpos. Kadangi švariose patalpose yra sudėtingos mechaninės sistemos ir didelės konstrukcijos, eksploatavimo bei energijos sąnaudos, svarbu metodiškai atlikti švarios patalpos projektavimą. Šiame straipsnyje bus pristatytas nuoseklus švariųjų patalpų vertinimo ir projektavimo metodas, atsižvelgiant į žmonių / medžiagų srautus, patalpos švaros klasifikaciją, patalpos slėgį, patalpos tiekiamo oro srautą, patalpos oro išfiltraciją, patalpos oro balansą, vertinamus kintamuosius, mechaninių sistemų parinkimą, šildymo / vėsinimo apkrovos skaičiavimus ir pagalbinės patalpos reikalavimus.
Pirmas žingsnis: įvertinkite išdėstymą atsižvelgiant į žmonių / medžiagų srautus
Svarbu įvertinti žmonių ir medžiagų srautus švariosios patalpos patalpose. Švarių patalpų darbuotojai yra didžiausias švariosios patalpos užterštumo šaltinis, todėl visi svarbūs procesai turėtų būti izoliuoti nuo personalo prieigos durų ir takų.
Svarbiausios erdvės turėtų turėti vieną įėjimą, kad iš jų nepatektų į kitas, mažiau svarbias erdves. Kai kurie farmacijos ir biofarmacijos procesai yra jautrūs kryžminei taršai iš kitų farmacijos ir biofarmacijos procesų. Proceso kryžminė tarša turi būti kruopščiai įvertinta, atsižvelgiant į žaliavų patekimo kelius ir izoliaciją, medžiagų proceso izoliaciją ir gatavo produkto ištekėjimo kelius bei izoliaciją. 1 paveiksle pateiktas kaulų cemento gamyklos, kurioje yra ir svarbiausių procesų („tirpiklio pakavimas“, „kaulų cemento pakavimas“) erdvės su viena įėjimu, ir oro šliuzai kaip buferiai nuo intensyvaus personalo judėjimo zonų („chalatas“, „be chalato“), pavyzdys.
Antras žingsnis: nustatykite erdvės švaros klasifikaciją
Norint pasirinkti švarios patalpos klasifikaciją, svarbu žinoti pagrindinį švarios patalpos klasifikavimo standartą ir kiekvienos švaros klasifikacijos dalelių efektyvumo reikalavimus. Aplinkos mokslo ir technologijų instituto (IEST) standartas 14644-1 pateikia skirtingas švaros klasifikacijas (1, 10, 100, 1 000, 10 000 ir 100 000) ir leistiną dalelių skaičių esant skirtingam dalelių dydžiui.
Pavyzdžiui, 100 klasės švarioje patalpoje leidžiama naudoti daugiausia 3500 dalelių/kubinėje pėdoje, kurių dydis yra 0,1 mikrono ar didesnis, 100 dalelių/kubinėje pėdoje, kurių dydis yra 0,5 mikrono ar didesnis, ir 24 daleles/kubinėje pėdoje, kurių dydis yra 1,0 mikrono ar didesnis. Šioje lentelėje pateikiamas leistinas ore esančių dalelių tankis pagal švarumo klasifikaciją:
Patalpų švaros klasifikacija daro didelę įtaką švarios patalpos konstrukcijai, priežiūrai ir energijos sąnaudoms. Svarbu atidžiai įvertinti atmetimo / užterštumo rodiklius pagal skirtingas švaros klasifikacijas ir reguliavimo agentūrų, tokių kaip Maisto ir vaistų administracija (FDA), reikalavimus. Paprastai, kuo jautresnis procesas, tuo griežtesnė švaros klasifikacija turėtų būti taikoma. Šioje lentelėje pateikiamos įvairių gamybos procesų švaros klasifikacijos:
Jūsų gamybos procesui gali reikėti griežtesnės švaros klasės, atsižvelgiant į unikalius reikalavimus. Būkite atsargūs priskirdami švaros klasifikaciją kiekvienai erdvei; jungiamųjų erdvių švaros klasifikacijos skirtumas neturėtų būti didesnis nei dvi eilės. Pavyzdžiui, nepriimtina, kad 100 000 klasės švari patalpa būtų sujungta su 100 klasės švaria patalpa, tačiau priimtina, kad 100 000 klasės švari patalpa būtų sujungta su 1000 klasės švaria patalpa.
Žvelgiant į mūsų kaulų cemento pakavimo įmonę (1 pav.), „Chalatas“, „Be chalato“ ir „Galutinė pakuotė“ yra mažiau kritinės erdvės ir turi 100 000 (ISO 8) švaros klasės klasifikaciją, „Kaulų cemento oro šliuzas“ ir „Sterilus oro šliuzas“ yra atviros kritinėms erdvėms ir turi 10 000 (ISO 7) švaros klasės klasifikaciją; „Kaulų cemento pakavimas“ yra dulkių požiūriu kritinis procesas ir turi 10 000 (ISO 7) švaros klasės klasifikaciją, o „Tirpiklio pakavimas“ yra labai kritinis procesas, atliekamas 100 klasės (ISO 5) laminarinio srauto gaubtuose 1 000 klasės (ISO 6) švarioje patalpoje.
Trečias žingsnis: nustatykite erdvės slėgį
Teigiamo oro erdvės slėgio palaikymas gretimų užterštesnės švaros klasės erdvių atžvilgiu yra būtinas siekiant užkirsti kelią teršalų patekimui į švariąją patalpą. Labai sunku nuosekliai palaikyti erdvės švaros klasifikaciją, kai jos slėgis yra neutralus arba neigiamas. Koks turėtų būti erdvės slėgio skirtumas tarp erdvių? Įvairiuose tyrimuose buvo vertinamas teršalų patekimas į švariąją patalpą, palyginti su erdvės slėgio skirtumu tarp švariosios patalpos ir gretimos nekontroliuojamos aplinkos. Šie tyrimai parodė, kad 0,03–0,05 wg slėgio skirtumas veiksmingai sumažina teršalų patekimą. Erdvės slėgio skirtumas, didesnis nei 0,05 colio wg, neužtikrina žymiai geresnės teršalų patekimo kontrolės nei 0,05 colio wg.
Turėkite omenyje, kad didesnis slėgio skirtumas erdvėje reiškia didesnes energijos sąnaudas ir jį sunkiau kontroliuoti. Be to, didesnis slėgio skirtumas reikalauja daugiau jėgos atidarant ir uždarant duris. Rekomenduojamas maksimalus slėgio skirtumas tarp durų yra 0,1 colio wg, o 3 pėdų x 7 pėdų durims atidaryti ir uždaryti reikia 11 svarų jėgos. Švarios patalpos komplektą gali tekti pertvarkyti, kad statinis slėgio skirtumas tarp durų būtų priimtinose ribose.
Mūsų kaulų cemento pakavimo įmonė statoma esamame sandėlyje, kuriame yra neutralus erdvės slėgis (0,0 col. wg). Oro šliuzas tarp sandėlio ir „Chalato/Chalato neturi erdvės švaros klasifikacijos ir neturės nustatyto erdvės slėgio. „Chalato/Chalato“ erdvės slėgis bus 0,03 colio. „Kaulų cemento oro šliuzo“ ir „Sterilaus oro šliuzo“ erdvės slėgis bus 0,06 colio. „Galutinės pakuotės“ erdvės slėgis bus 0,06 colio. „Kaulų cemento pakuotės“ erdvės slėgis bus 0,03 colio wg, o slėgis bus mažesnis nei „Kaulų cemento oro šliuzo“ ir „Galutinės pakuotės“, kad būtų sulaikytos pakavimo metu susidarančios dulkės.
Į „Kaulų cemento pakuotę“ filtruojamas oras patenka iš tos pačios švaros klasės erdvės. Oro infiltracija neturėtų pereiti iš užterštesnės švaros klasės erdvės į švaresnės švaros klasės erdvę. „Tirpiklio pakuotės“ slėgis bus 0,11 colio wg. Atkreipkite dėmesį, kad slėgio skirtumas tarp mažiau kritinių erdvių yra 0,03 colio wg, o slėgio skirtumas tarp labai kritinės „tirpiklio pakuotės“ ir „sterilaus oro užrakto“ yra 0,05 colio wg. 0,11 colio wg slėgiui nereikės specialių konstrukcinių sienų ar lubų sutvirtinimų. Reikėtų įvertinti, ar erdvėje, viršijančioje 0,5 colio wg, nėra papildomo konstrukcinio sutvirtinimo poreikio.
Ketvirtas žingsnis: nustatykite erdvės tiekiamo oro srautą
Patalpos švaros klasifikacija yra pagrindinis kintamasis, nustatantis švarios patalpos tiekiamo oro srautą. Žvelgiant į 3 lentelę, kiekviena švarios klasės oro kaitos dažnis yra 15–30 a/m. Švarios patalpos oro kaitos dažnis turėtų atsižvelgti į numatomą aktyvumą švarioje patalpoje. 100 000 klasės (ISO 8) švariai patalpai, kurioje mažas užimtumas, mažas dalelių susidarymo procesas ir teigiamas patalpos slėgis, palyginti su gretimomis užterštesnėmis, švaresnėms patalpoms, gali prireikti 15 a/m, o tai pačiai švariai patalpai, kurioje didelis užimtumas, dažnas įeinantis/išeinantis eismas, didelis dalelių susidarymo procesas arba neutralus patalpos slėgis, greičiausiai reikės 30 a/m.
Projektuotojas turi įvertinti savo konkretų pritaikymą ir nustatyti naudotiną oro kaitos greitį. Kiti kintamieji, darantys įtaką patalpos tiekiamo oro srautui, yra proceso ištraukiamo oro srautai, oras, patenkantis pro duris/angas, ir oras, ištraukiamas pro duris/angas. IEST paskelbė rekomenduojamus oro kaitos greičius standarte 14644-4.
Žvelgiant į 1 paveikslą, „Chalato/Be chalato“ erdvė turėjo daugiausiai įėjimo/išėjimo judėjimo, tačiau tai nėra procesui kritinė erdvė, todėl kiekvienoje jų yra 20. „Sterilus oro šliuzas“ ir „Kaulų cemento pakavimo oro šliuzas“ yra greta kritinių gamybos erdvių, o „Kaulų cemento pakavimo oro šliuzo“ atveju oras teka iš oro šliuzo į pakavimo erdvę. Nors šių oro šliuzų įėjimo/išėjimo judėjimas yra ribotas ir juose nėra dalelių generuojančių procesų, jų itin svarbi svarba kaip buferio tarp „Chalato/Be chalato“ ir gamybos procesų lemia, kad kiekvienoje jų yra 40.
„Galutinio pakavimo“ metu kaulų cemento / tirpiklio maišeliai perkeliami į antrinę pakuotę, kuri nėra kritinė ir pasiekiama 20 a./min. sparta. „Kaulų cemento pakavimas“ yra kritinis procesas, kurio sparta yra 40 a./min. „Tirpiklio pakavimas“ yra labai kritinis procesas, atliekamas 100 klasės (ISO 5) laminarinio srauto gaubtuose 1000 klasės (ISO 6) švarioje patalpoje. „Tirpiklio pakavimas“ pasižymi labai ribotu įėjimo/išėjimo judėjimu ir mažu proceso dalelių susidarymu, todėl sparta yra 150 a./min.
Švarių patalpų klasifikacija ir oro pokyčiai per valandą
Oro švara pasiekiama praleidžiant orą per HEPA filtrus. Kuo dažniau oras praeina per HEPA filtrus, tuo mažiau dalelių lieka kambario ore. Per valandą išfiltruoto oro tūris, padalytas iš kambario tūrio, gaunasi oro pasikeitimų skaičius per valandą.
Aukščiau nurodytas oro kaitos skaičius per valandą yra tik apytikslė projektavimo taisyklė. Jas turėtų apskaičiuoti ŠVOK švariųjų patalpų ekspertas, nes reikia atsižvelgti į daugelį aspektų, tokių kaip patalpos dydis, jame esančių žmonių skaičius, patalpoje esanti įranga, vykstantys procesai, šilumos kaupimasis ir kt.
Penktas žingsnis: nustatykite erdvės oro išfiltracijos srautą
Daugumoje švarių patalpų susidaro teigiamas slėgis, todėl oras planuojamai išfiltruojamas į gretimas erdves, kuriose yra mažesnis statinis slėgis, ir neplanuotai išfiltruojamas pro elektros lizdus, šviestuvus, langų rėmus, durų rėmus, sienų ir grindų sąsajas, sienų ir lubų sąsajas ir įėjimo duris. Svarbu suprasti, kad patalpos nėra hermetiškai sandarios ir jose yra nuotėkių. Gerai sandarioje švarioje patalpoje nuotėkio tūris bus 1–2 %. Ar šis nuotėkis yra blogas? Nebūtinai.
Pirma, neįmanoma pasiekti nulinio nuotėkio. Antra, jei naudojami aktyvūs tiekiamo, grąžinamo ir ištraukiamo oro valdymo įtaisai, skirtumas tarp tiekiamo ir grįžtamo oro srauto turi būti ne mažesnis kaip 10 %, kad tiekiamo, grąžinamo ir ištraukiamo oro vožtuvai būtų statiškai atskirti vienas nuo kito. Pro duris ištraukiamo oro kiekis priklauso nuo durų dydžio, slėgio skirtumo tarp durų ir durų sandarumo (tarpinių, durų užlenkimų, uždarymo).
Žinome, kad suplanuotas infiltracijos/išsiurbimo oras teka iš vienos erdvės į kitą. Kur keliauja neplanuotas išsiurbimas? Oras išleidžiamas sijų erdvėje ir išeina pro viršų. Žvelgiant į mūsų pavyzdinį projektą (1 pav.), oro išsiurbimas pro 3 x 7 pėdų duris yra 190 kubinių pėdų per minutę, kai statinio slėgio skirtumas yra 0,03 colio wg, ir 270 kubinių pėdų per minutę, kai statinio slėgio skirtumas yra 0,05 colio wg.
Šeštas žingsnis: nustatykite erdvės oro balansą
Erdvės oro balansas susideda iš viso į erdvę patenkančio oro srauto (tiekimo, infiltracijos) ir viso iš erdvės išeinančio oro srauto (ištraukiamojo, išfiltracijos, grįžtamojo) sudėjimo, kai oro srautas yra lygus. Žvelgiant į kaulų cemento gamyklos erdvės oro balansą (2 pav.), „Tirpiklio pakuotė“ turi 2250 cfm tiekiamo oro srautą ir 270 cfm oro išfiltraciją į „Sterilaus oro šliuzą“, todėl grįžtamasis oro srautas yra 1980 cfm. „Sterilaus oro šliuzas“ turi 290 cfm tiekiamo oro, 270 cfm infiltraciją iš „Tirpiklio pakuotės“ ir 190 cfm išfiltraciją į „Chalatą/be chalato“, todėl grįžtamasis oro srautas yra 370 cfm.
„Bone Cement Packaging“ tiekia 600 cfm oro srautą, 190 cfm oro filtravimą iš „Bone Cement Air Lock“, 300 cfm dulkių surinkimo ištraukimą ir 490 cfm grįžtamąjį orą. „Bone Cement Air Lock“ tiekia 380 cfm oro, 190 cfm išfiltraciją į „Bone Cement Packaging“ tiekia 670 cfm oro, 190 cfm išfiltraciją į „Gown/Ungown“. „Final Packaging“ tiekia 670 cfm oro, 190 cfm išfiltraciją į „Gown/Ungown“ ir 480 cfm grįžtamąjį orą. „Gown/Ungown“ tiekia 480 cfm oro, 570 cfm infiltraciją, 190 cfm išfiltraciją ir 860 cfm grįžtamąjį orą.
Dabar nustatėme švarios patalpos tiekiamo, infiltracinio, išfiltracinio, ištraukiamojo ir grįžtamojo oro srautus. Galutinis patalpos grįžtamojo oro srautas bus pakoreguotas paleidimo metu, atsižvelgiant į neplanuotą oro išfiltraciją.
Septintas žingsnis: įvertinkite likusius kintamuosius
Kiti kintamieji, kuriuos reikia įvertinti, yra šie:
Temperatūra: Švarių patalpų darbuotojai ant įprastų drabužių dėvi darbo chalatus arba pilnus zuikio kostiumus, kad sumažintų kietųjų dalelių susidarymą ir galimą užterštumą. Dėl papildomų drabužių svarbu palaikyti žemesnę patalpos temperatūrą darbuotojų patogumui. Patogias sąlygas užtikrins patalpos temperatūra nuo 66°F iki 70°C.
Drėgmė: Dėl didelio oro srauto švarioje patalpoje susidaro didelis elektrostatinis krūvis. Kai lubos ir sienos turi didelį elektrostatinį krūvį, o santykinė oro drėgmė maža, ore esančios dalelės prisitvirtina prie paviršiaus. Padidėjus santykinei oro drėgmei patalpoje, elektrostatinis krūvis išsikrauna ir visos surinktos dalelės per trumpą laiką išsiskiria, todėl švari patalpa neatitinka specifikacijų. Didelis elektrostatinis krūvis taip pat gali pažeisti elektrostatinėms iškrovoms jautrias medžiagas. Svarbu palaikyti pakankamai aukštą santykinę oro drėgmę patalpoje, kad sumažėtų elektrostatinio krūvio kaupimasis. Optimaliu drėgmės lygiu laikoma santykinė oro drėgmė (RS) arba 45 % + 5 %.
Laminarumas: Labai svarbiems procesams gali prireikti laminarinio srauto, kad sumažėtų teršalų patekimo į oro srautą tarp HEPA filtro ir proceso tikimybė. IEST standarte Nr. IEST-WG-CC006 pateikiami oro srauto laminarumo reikalavimai.
Elektrostatinė iškrova: Be patalpų drėkinimo, kai kurie procesai yra labai jautrūs elektrostatinės iškrovos daromai žalai, todėl būtina įrengti įžemintas laidžias grindis.
Triukšmo lygis ir vibracija: Kai kurie tikslūs procesai yra labai jautrūs triukšmui ir vibracijai.
Aštuntas žingsnis: nustatykite mechaninės sistemos išdėstymą
Švarios patalpos mechaninės sistemos išdėstymą veikia daug kintamųjų: laisvos vietos, turimas finansavimas, procesų reikalavimai, švaros klasifikacija, reikiamas patikimumas, energijos sąnaudos, statybos kodeksai ir vietos klimatas. Skirtingai nuo įprastų oro kondicionavimo sistemų, švarios patalpos oro kondicionavimo sistemose tiekiamas oras yra gerokai didesnis nei reikia aušinimo ir šildymo apkrovoms patenkinti.
100 000 klasės (ISO 8) ir žemesnės klasės 10 000 klasės (ISO 7) švariose patalpose visas oras gali praeiti per oro apdorojimo įrenginį (AHU). Žvelgiant į 3 paveikslą, grįžtantis oras ir lauko oras yra sumaišomi, filtruojami, aušinami, pašildomi ir drėkinami, prieš tiekiant į lubose esančius galinius HEPA filtrus. Siekiant išvengti teršalų recirkuliacijos švarioje patalpoje, grįžtamasis oras surenkamas žemomis sienelėmis. Aukštesnės klasės 10 000 (ISO 7) ir švaresnėse švariose patalpose oro srautai yra per dideli, kad visas oras galėtų praeiti per AHU. Žvelgiant į 4 paveikslą, nedidelė grįžtamojo oro dalis grąžinama į AHU kondicionavimui. Likęs oras grąžinamas į cirkuliacinį ventiliatorių.
Tradicinių oro tvarkymo įrenginių alternatyvos
Ventiliatorių filtrų įrenginiai, dar vadinami integruotais pūstuvų moduliais, yra modulinis švarios patalpos filtravimo sprendimas, turintis tam tikrų pranašumų, palyginti su tradicinėmis oro tvarkymo sistemomis. Jie naudojami tiek mažose, tiek didelėse patalpose, kurių švaros įvertinimas yra net iki ISO 3 klasės. Oro kaitos dažnis ir švaros reikalavimai lemia reikalingų ventiliatorių filtrų skaičių. ISO 8 klasės švarios patalpos luboms gali reikėti tik 5–15 % lubų padengimo, o ISO 3 klasės arba švaresnei švariai patalpai gali reikėti 60–100 % padengimo.
Devintas žingsnis: atlikite šildymo / vėsinimo skaičiavimus
Atliekant švarios patalpos šildymo/vėsinimo skaičiavimus, atsižvelkite į šiuos dalykus:
Naudokite konservatyviausias klimato sąlygas (99,6 % šildymo projektavimo, 0,4 % sausosios / vidutinės drėgnosios temperatūros aušinimo projektavimo ir 0,4 % drėgnosios / vidutinės sausosios temperatūros aušinimo projektavimo duomenų).
Į skaičiavimus įtraukite filtravimą.
Į skaičiavimus įtraukite drėkintuvo kolektoriaus šilumą.
Į skaičiavimus įtraukite proceso apkrovą.
Į skaičiavimus įtraukite recirkuliacinio ventiliatoriaus šilumą.
Dešimtas žingsnis: kova dėl mechaninio kambario erdvės
Švarios patalpos yra mechaniškai ir elektriškai intensyvios. Švarios patalpos švarumo klasei kylant, reikia daugiau mechaninės infrastruktūros erdvės, kad būtų užtikrintas tinkamas švarios patalpos palaikymas. Pavyzdžiui, 1000 kv. pėdų ploto švariai patalpai, 100 000 klasės (ISO 8) švariai patalpai reikės 250–300 kv. pėdų pagalbinio ploto, 10 000 klasės (ISO 7) švariai patalpai reikės 250–750 kv. pėdų pagalbinio ploto, 1000 klasės (ISO 6) švariai patalpai reikės 450–1000 kv. pėdų pagalbinio ploto, o 100 klasės (ISO 5) švariai patalpai reikės 750–1500 kv. pėdų pagalbinio ploto.
Faktinis atramos plotas kvadratūroje skirsis priklausomai nuo AHU oro srauto ir sudėtingumo (paprastas: filtras, šildymo ritė, aušinimo ritė ir ventiliatorius; sudėtingas: garso slopintuvas, grąžinimo ventiliatorius, išmetimo oro sekcija, lauko oro įsiurbimo sistema, filtro sekcija, šildymo sekcija, aušinimo sekcija, drėkintuvas, tiekimo ventiliatorius ir išleidimo kamera) ir specialių švarios patalpos atraminių sistemų (ištraukiamojo, recirkuliacinio oro įrenginių, atšaldyto vandens, karšto vandens, garų ir dejonizuoto/aštraus osmoso vandens) skaičiaus. Svarbu dar ankstyvoje projektavimo stadijoje projekto architektui pranešti reikiamą mechaninės įrangos plotą kvadratūroje.
Baigiamosios mintys
Švarūs kambariai yra kaip lenktyniniai automobiliai. Tinkamai suprojektuoti ir pastatyti, jie yra labai efektyvūs ir našūs įrenginiai. Prastai suprojektuoti ir pastatyti jie veikia prastai ir yra nepatikimi. Švarūs kambariai turi daug galimų spąstų, todėl pirmuosius porą švarių kambarių projektų rekomenduojama prižiūrėti inžinieriui, turinčiam didelę švarių kambarių patirtį.
Šaltinis: gotopac
Įrašo laikas: 2020 m. balandžio 14 d.
