Prezračevanje čistih prostorov: pravila načrtovanja in montaže prezračevalnih sistemov

V sestavi zraka, ki ga človek vdihuje v objektih, je veliko primesi. Stopnja koncentracije onesnaženja je v veliki meri odvisna od različnih okoliščin, med katerimi so oddaljenost od prometnih avtocest in industrijskih objektov.

Obstajajo prostori, kjer je ta situacija nesprejemljiva, saj je zaradi njihove specifike potrebna maksimalna čistost kroženja zračnih tokov. Zato je ureditev prezračevalnih sistemov čistih prostorov in klimatizacije obvezen sestavni del za zagotavljanje ustrezne mikroklime v njih. Se strinjate?

Iz našega gradiva boste izvedeli, kaj je prezračevanje čistih prostorov, norme vlažnosti, temperaturni režim in drugi parametri, ki vplivajo na vzdrževanje optimalne mikroklime.

Kaj so čisti prostori?

Opredelitev čistega prostora pomeni prostor določene površine, v katerem se s pomočjo posebne opreme vzdržuje koncentracija aerosolskih delcev (prah, kemični hlapi, mikroorganizmi) v zraku v predpisanih mejah.

V takem prostoru mora biti število onesnaževalnih delcev na površini sten, stropa in v zraku vzdrževano na minimalni ravni.

Čisti prostori se uporabljajo v mikroelektroniki, vesoljskih tehnologijah, proizvodnji tankih plasti, izdelavi tiskanih vezij – povsod, kjer je potrebno odstranjevanje onesnaževalnih elementov.

Ti posebni prostori so opremljeni z naslednjimi sestavnimi deli:

• antistatična tla;
• prenosne okenske odprtine;
• prehodne zračne zapore;
• stenske plošče slepe konstrukcije;
• stropovi z vgrajeno razsvetljavo.

Maksimalno čisto atmosfero v takih prostorih je mogoče doseči na en način – izpodrivanje obstoječih zračnih mas in dotok svežega filtriranega klimatiziranega zraka.

Čisti prostori so potrebni za področja človekove dejavnosti, kot so medicina, farmacija, izdelava različnih elektronskih naprav in živilska proizvodnja.

Norme izmenjave zraka v čistih prostorih

Z razvojem najnovejših tehnologij je potreba po čistih proizvodnih prostorih narasla. V industriji se uporabljajo vse dražji in bolj zapleteni materiali.

V teh pogojih je cena napake pri proizvodnji sodobnih izdelkov zaradi neskladnosti industrijskega okolja in opreme delovnih mest zelo visoka.

V operacijski sobi je mogoče doseči sterilno ozračje samo na en način – z izpodrivanjem notranjih zračnih mas z dotokom svežega klimatiziranega zraka.

Po vsem svetu je splošno priznan dokument, ki določa standarde prezračevanja čistih prostorov, načrtovanja, gradnje, opremljanja in certificiranja ter jih deli na posebne razrede čistosti, serija standardov ISO 14644 s splošnim naslovom »Čisti prostori in povezana nadzorovana okolja«, ki jo je razvila Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO).

V to kategorijo standardov spada 9 regulativnih dokumentov.

Standardi ISO 14644 »Čiste cone in povezana nadzorovana okolja«.

V Rusiji se uporablja odobren nabor standardov GOST R ISO 14644, ki je prevod mednarodnega standarda ISO 14644 »Čisti prostori in povezana nadzorovana okolja«.

Dokumentacija, ki ureja ruske standarde, je bila pripravljena s strani Tehničnega odbora za standardizacijo TC 184 »Zagotavljanje industrijske čistosti« in javne ustanove Združenja inženirjev za nadzor mikroonesnaženj (ASINCOM).

Glede na razred čistosti industrijskega prostora in tehničnih procesov, ki se v njem izvajajo, veljajo različni standardi za opremo in naprave za izmenjavo zraka.

Obstaja 9 razredov prostorov, v katerih je dovoljena določena koncentracija prahu in mikroorganizmov v zraku v skladu s standardi GOST ISO 14644-1-2000.

Tabela mejnih vrednosti največje koncentracije delcev v prostorih v skladu s čistostnimi razredi, ki jih je sprejela Mednarodna organizacija za standardizacijo ISO

Sistemi za pripravo prezračevalnega zraka morajo zagotavljati njegovo čistost glede na število aerosolskih delcev in, po potrebi, prisotnost mikroorganizmov v čistih conah v skladu z zahtevami GOST R 52249-2009 »Pravila proizvodnje in nadzora kakovosti zdravil«.

Poleg tega morajo vzdrževati razliko v tlaku v primerjavi z okoliškimi prostori nižjega čistostnega razreda.

Zahtevani pogoji prezračevanja

Za izvajanje izmenjave zraka v čistih prostorih se meri gibljivost zračnih tokov v m/s. V posebej sterilnih sobah v farmacevtskem sektorju je natančno določeno zahtevano prezračevanje – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, ZDA).

Mejne norme gibljivosti zračnih mas v drugih čistih sobah praviloma znašajo od 0,35 do 0,52 m/s ± 20 %.

Na zračno cirkulacijo prav tako pomembno vpliva prisotnost okenskih odprtin:

• v hermetično zaprtem prostoru brez oken mora dovod zraka prevladovati za 20 % nad odvodom;
• v prostorih z okni mora biti zmogljivost izmenjave zraka za 30 % višja od odvoda.

Le takšen sistem prezračevanja čistih con lahko preprečuje vdor onesnaženj in zagotavlja kroženje zračnih mas.

Shema sistema cirkulacije zraka v operacijski sobi v skladu s splošno sprejetimi normami in standardi. Vključuje difuzor, zračne kanale, ogrevalno ploščo in enokanalno napravo spremenljivega volumna.

Pri načrtovanju se posveča povečana pozornost tehnologijam dovajanja zračnih tokov na objekte posebnega namena. Na primer, cirkulacija zraka v čistih prostorih s čistostnim razredom od 1 do 6 se izvaja z razdelilno opremo za zrak od zgoraj navzdol, pri čemer nastajajo homogeni in enosmerni zračni tokovi nizke hitrosti od 0,2 do 0,45 m/s.

V conah nižjega čistostnega razreda je dovoljeno oblikovanje neenosmernega toka s pomočjo več stropnih difuzorjev.

Načini čiščenja zraka

Ločimo lahko dve vrsti čistih prostorov. Praviloma se med seboj razlikujeta po metodologiji čiščenja zračnih mas:

• sobe s turbulentnim prezračevanjem;
• prostori z laminarnim, v eno smer usmerjenim tokom.

Slednja različica omogoča vzdrževanje čistosti najvišje stopnje, ker enosmerno usmerjeni tok hitreje in kakovostneje izpodriva onesnažen zrak iz želenega prostora.

Pri čiščenju zračnega toka s turbulentno metodo se tokovi, obdelani s filtri, dovajajo skozi stropne razvode. Čisti zrak ob vstopu v prostor združi z že prisotno zračno maso, v kateri je določena stopnja onesnaženosti, in jo razredči.

Skozi sesalne rešetke, ki se nahajajo na dnu sten, se navzven odvaja del izpodrinjenega zraka. V enem dnevu delovanja prezračevanja, nameščenega po takem načelu, lahko do 20-krat izpodrine izrabljeni zrak.

Če je treba zrak v čisti sobi še bolj očistiti, se izbere vrsta z enosmernim tokom. Bistvo laminarnega prezračevanja je v opremljanju učinkovito delujočih filtrirnih komponent za dovod zračnega toka.

Svež zrak, ki vstopa v prostor, se po njem premika v eni smeri (od zgoraj navzdol), pri tem se mikrodelci prahu zadržijo in odstranijo skozi odprtine v tleh. Običajno ta proces poteka s hitrostjo zračnega toka do 0,4 m/s.

Oprema za prezračevanje

Da bi izbrali učinkovito opremo za prezračevanje v čisti sobi, je treba razumeti naloge, ki jih bo reševala.

Shema filtrov različnih razredov čiščenja, namenjena za ureditev prezračevanja v čistih prostorih, nazorno prikazuje čiščenje zraka, ki prihaja z enosmernim tokom.

Izmenjava zraka v čistih soban ni usmerjena v odstranjevanje onesnažujočih bakterij in delcev, temveč v preprečevanje njihovega vdora.

Potrebna oprema bo naslednja:

1. Filtrirno-prezračevalni moduli. Komponente sistemov, katerih glavna funkcija je čiščenje zraka od onesnaženih delcev in nečistoč. Opremljeni so s filtri HEPA in ULPA za doseganje zahtevane stopnje čistoče v skladu s klasifikatorjem.
2. Zračni razdelilniki. To je skupina klimatske opreme za čiščenje od nečistoč, izvajanje prezračevanja in klimatizacije v pogojih čistih con.
3. Sistemi prezračevanja in klimatizacije. Naprava s celotnim ciklom priprave zračnih tokov v čistih prostorih. Njene funkcije vključujejo: čiščenje, vzdrževanje temperature, vlažnosti in tlaka zraka. Običajno se takšne naprave odlikujejo po neprekinjenem tihem delovanju in lahko samodejno nastavljajo regulacijo parametrov.
4. Filtri različnih razredov čiščenja. Pogosto so izbrani v skladu z zahtevami za določen tip čistoče prostora. Najbolj učinkovita shema odstranjevanja tujih delcev iz dovodnega zraka s prepuščanjem skozi 4 vrste filtrov – grobega, finega, visoke učinkovitosti (HEPA) in izredno finega (ULPA) čiščenja.

Glavna naloga za stalno delovanje te opreme je visokokakovostno prvotno načrtovanje in namestitev.

Sicer pa osebje in lastniki pri uporabi ne naletijo na nobene težave.

Načelo delovanja sistema

Prezračevanje čistih prostorov deluje brezhibno in omogoča doseganje normativnih vrednosti z natančnim delovanjem vseh komponent sistema.

Preden zrak vstopi v prostor, gre skozi štiri stopnje filtriranja na štirih filtrih, ki čistijo zračni tok pred določenimi vrstami onesnaževal.

Dovaja se laminarni tok zraka, ki omogoča usmerjeno gibanje očiščenih zračnih mas, ta pa nato iz obstoječega zraka izpodriva aerosolne delce.

Kroženje in izmenjava zraka v operacijski sobi, ki je opremljena v skladu z zahtevanimi normami in standardi, obsegata številne naprave.

Glavna sestavina celotnega prezračevalnega sistema je sistem centralne klimatizacije, opremljen v skladu s specifiko čistih prostorov. Večina postopkov priprave in čiščenja zraka poteka prav tu.

Enostavnost upravljanja in vzdrževanja stalnih vrednosti čistosti v prostoru pa zagotavlja oprema za avtomatizacijo in dispečiranje delovanja celotnega sistema, ki vsebuje veliko število senzorjev za spremljanje vrednosti, napravo za daljinsko posredovanje ukazov itd.

Po zagonu sistema osebje, ki dela v prostoru, nadzoruje delovanje vseh elementov, ob odkritju kakršnih koli motenj ali izrednih razmerah pa programska oprema o tem hitro samodejno obvesti.

Posebnosti načrtovanja prezračevalnih sistemov

Projektiranje in namestitev sistema prezračevanja in klimatizacije čistih prostorov zahtevata potrebne izkušnje pri delu s specialno opremo ter poznavanje zahtev in predpisov, ki veljajo za te prostore.

Obstajajo tri osnovne sheme sistematizacije izmenjave zraka v čistih conah:

• usmerjanje zračnih tokov vzporedno drug z drugim;
• neurejeno usmerjanje – dotok svežega zraka poteka v različnih smereh;
• mešano dovajanje – pojavlja se v velikih prostorih, kjer se v enem delu zračne mase gibljejo vzporedno, v drugem pa neurejeno.

Glede na dimenzije prostora in lokacijo delovnega območja se izbere najprimernejši projekt prezračevalnega sistema. Za najbolj optimalno rešitev velja prezračevanje z usmerjenim tokom svežega zraka v eno smer.

Sistem prezračevalnih stenskih rešetk v sterilnem prostoru, projektiranem v skladu z zahtevami razreda čistosti in namembnosti.

Za čiste prostore se pogosto uporablja dovodno-odvodni prezračevalni sistem. Njegov pomen je v naslednjem: od zgoraj s določeno hitrostjo pod tlakom dovajamo tok svežega zraka, ki izpodriva onesnažene zračne mase, ki so v prostoru, navzdol k dovodni odprtini.

Ohlajeni zrak se dovaja z majhno hitrostjo v zgornji del objekta skozi stropne plošče. Obdaja površino prostora, spušča prašne delce navzdol k odsesu, s čimer ustvarja minimalno stopnjo draženja.

Pri tem prezračevalnem sistemu ne nastajajo prepihi in usedli prašni vrtinci na tleh. Poleg tega se dovedeni sveži tok najprej pripravi in se v prostor dovaja že z želeno vlažnostjo in temperaturo.

Priljubljene sheme prezračevanja

Pri načrtovanju prezračevalnega sistema je ena od prednostnih nalog natančna in preverjena organizacija porazdelitve zračnih tokov.

Trenutno načrtovalci uporabljajo več pogostih rešitev za lokacijo opreme za razdeljevanje zraka, katerih izbira je odvisna od namena.

V čistih prostorih je treba nujno poskrbeti za opremljanje vratnih odprtin z dodatno zaščito pred vdorom onesnaženega zraka v čisti prostor.

Oglejmo si najbolj priljubljene, preizkušene sheme organizacije prezračevanja operacijske sobe:

• dotok zračnega toka v eni smeri skozi poševno prezračevalno rešetko;
• z uporabo stropnih difuzorjev se organizira neenotni dovod zraka;
• zrak vstopa v operacijsko sobo skozi perforirano stropno ploščo z organizacijo vertikalnega enosmernega toka zračne mešanice;
• dovodna zračna masa se dovaja skozi razdelilnik zraka v stropu, ki ustvarja laminarni tok zraka, usmerjen v delovno območje;
• zračna mešanica ni enosmerna in se dovaja skozi obročasto zračno cev.

Odvodni prezračevalni sistem v operacijskih sobah se izvaja z namestitvijo odvodnih ventilatorjev in stenskih prezračevalnih rešetk z ventilom v obratno smer.

V skladu s prakso so najboljša naprava za organizacijo laminarnega zračnega toka, usmerjenega v eno smer, v operacijskih sobah stropni mrežasti razdelilniki zraka.

Na primer, laminarni strop dimenzij 1,8 krat 2,4 m v operacijski sobi s površino 40 m² omogoča ustvarjanje 25-kratne izmenjave zraka pri hitrosti izhoda zračnega toka iz naprave 0,2 m/s.

Ti podatki veljajo za zadostne za absorpcijo toplotnih presežkov zaradi števila osebja in delovanja opreme v operacijski sobi.

Montaža prezračevalnih sistemov

Posebnost namestitve prezračevanja v čistih prostorih je povezana z visokimi zahtevami za različne vrste con, katerih klasifikacija je odvisna od značilnosti tehnoloških procesov, ki potekajo v njih, ter njihovega namena, norm mikroklimatskih pogojev in trasiranja inženirskih konstrukcij.

Strokovnjaki izvajajo namestitev in zagon opreme za zagotavljanje pravilne izmenjave zraka v čistih prostorih farmacevtske industrije.

Strokovnjaki za montažo morajo razumeti, da zračni kanali za namestitev v čistih prostorih že pred montažo zahtevajo pripravljalne postopke, brez katerih ni mogoče izvesti kasnejše namestitve.

Oglejmo si glavne faze:

1. V pripravljalni fazi so deli zračnih kanalov nameščeni na posebej določenem mestu za čiščenje. Pred namestitvijo se deli in oblikovni elementi podvržejo začetnemu suhemu mehanskemu čiščenju za odstranitev tekočih in trdnih onesnaženj s površin, ki so nastala med proizvodnjo in prevozom.
2. Nato je treba izvesti primarno pranje vseh notranjih površin z vodovodno vodo in organizirati sušenje do popolnega izsušitve v brezprašni coni. Po vizualnem pregledu se sestavni deli prezračevalnih sistemov, odvisno od stopnje onesnaženosti, podvržejo sekundarnemu pranju in sušenju ali takoj sledijo antiseptični obdelavi.
3. Po končni obdelavi je priporočljivo čim bolj zmanjšati stik z očiščenimi elementi notranjih površin zračnih kanalov in zrakom prostora. To lahko dosežemo z ovijanjem končnih delov s polimernimi folijami. Nato se sestavni deli pošljejo v skladišče z nadzorovanimi parametri čistosti.
4. Očiščena serija delov in zračnih kanalov pride na montažno mesto tik pred namestitvijo. Zaščitna folija se odstrani neposredno pred povezovanjem delov zračnih kanalov in oblikovnih elementov, pri čemer stik z orodji, pritrdilnimi elementi, golimi kožnimi okončinami z notranjo stranjo ni dovoljen. Ob zaustavitvi montaže ali prekinitvi je treba začasno zatesniti končne dele, spoje in vreze.

Na vseh stopnjah namestitvenih del je treba nadzorovati in zmanjševati število možnih onesnaženj notranjih površin.

Zaključki in koristen video na to temo

V videu bo govora o tem, kako se uredi prezračevanje v čistih prostorih proizvodnega namena:

Videoposnetek o tem, kako poteka nastavitev prezračevanja v čistih prostorih operacijske sobe:

Načrtovanje in montaža prezračevalnih sistemov in sistemov klimatizacije v čistih prostorih je zamuden proces, ki zahteva določeno znanje, norme in pravila izmenjave zraka in oskrbe z zrakom ter veščine in izkušnje pri uporabi opreme za razdeljevanje zraka.

Prav zato je za načrtovanje in montažo prezračevalnega sistema v takih objektih priporočljivo, da se obrnete izključno na strokovnjake.

Če imate vprašanja o temi članka ali pa lahko dopolnite naš material z dragocenimi informacijami o ureditvi prezračevanja v čistih prostorih. Prosimo, pustite svoje komentarje, delite svoje izkušnje – obrazec za stik je nameščen pod člankom.