Ventilace čistých prostor: pravidla projektování a montáže ventilačních systémů

Ve vzduchu, který člověk dýchá uvnitř budov, je obsaženo mnoho nečistot. Úroveň jeho znečištění do značné míry závisí na různých okolnostech, včetně vzdálenosti od rušných silnic a průmyslových objektů.

Existují prostory, kde je tato situace nepřípustná, protože vzhledem k jejich specifičnosti je vyžadována extrémní čistota cirkulace vzduchu. Proto je zařizování systémů větrání čistých prostor a klimatizace povinnou součástí pro zajištění odpovídajícího mikroklimatu. Souhlasíte?

Z našeho materiálu se dozvíte, co je větrání čistých prostor, normy vlhkosti, teplotní režim a další parametry ovlivňující udržování optimálního mikroklimatu.

Co jsou čisté prostory?

Definice čistého prostoru znamená místnost o určité ploše, ve které je pomocí speciálního zařízení udržována v daných mezích koncentrace aerosolových částic (prach, chemické výpary, mikroorganismy) ve vzduchu.

V takové místnosti musí být množství znečišťujících částic na povrchu stěn, stropu a ve vzduchu udržováno na minimální úrovni.

Čisté prostory se používají v mikroelektronice, kosmických technologiích, výrobě tenkých vrstev, výrobě tištěných obvodů – všude, kde je nutné odstranění znečišťujících prvků.

Tyto speciální prostory jsou vybaveny následujícími součástmi:

• antistatickou podlahou;
• přenosovými okenními otvory;
• přechodovými komorami;
• stěnovými panely slepé konstrukce;
• stropy se zabudovaným osvětlením.

Extrémně čisté atmosféry v takových místnostech lze dosáhnout jedním způsobem – vytěsněním stávajících vzduchových mas a přívodem čerstvého filtrovaného klimatizovaného vzduchu.

Čisté prostory jsou nezbytné pro takové oblasti lidské činnosti, jako je medicína, farmacie, výroba různých elektronických zařízení a potravinářská výroba.

Normy výměny vzduchu v čistých prostorech

S rozvojem nejnovějších technologií vzrostla potřeba čistých výrobních prostor. V průmyslu se používají stále nákladnější a složitější materiály.

V těchto podmínkách je cena chyby při výrobě moderních produktů v důsledku nesouladu průmyslového prostředí a vybavení pracovišť velmi vysoká.

V operační místnosti lze dosáhnout sterilní atmosféry jedním způsobem – vytlačením vnitřních vzduchových hmot přívodem čerstvého klimatizovaného vzduchu.

Celosvětově uznávaným dokumentem, který stanovuje normy ventilace čistých prostor, projektování, výstavby, vybavení a certifikace, a také je dělí na zvláštní třídy čistoty, je řada norem ISO 14644, s obecným názvem „Čisté prostory a související kontrolovaná prostředí“, vypracovaná Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO).

Do této kategorie norem patří 9 regulačních dokumentů.

Normy ISO 14644 „Čisté zóny a související kontrolovaná prostředí“.

V Rusku se používá schválený soubor norem GOST R ISO 14644, který je překladem mezinárodní normy ISO 14644 „Čisté prostory a související kontrolovaná prostředí“.

Dokumentace, která reguluje ruské standardy, byla vypracována Technickým výborem pro standardizaci TK 184 „Zajištění průmyslové čistoty“ a veřejnou institucí Asociací inženýrů pro kontrolu mikronečistot (ASINKOM).

V závislosti na třídě čistoty průmyslové místnosti a technických procesech v ní prováděných jsou kladeny různé požadavky na vybavení a zařízení výměny vzduchu.

Existuje 9 tříd místností, ve kterých je povolena určitá koncentrace prachu a mikroorganismů ve vzduchu podle norem GOST ISO 14644-1-2000.

Tabulka limitů maximální koncentrace částic v místnostech podle tříd čistoty přijatých Mezinárodní organizací pro standardizaci ISO

Systémy přípravy ventilačního vzduchu musí zajišťovat jeho čistotu co do počtu aerosolových částic a, v případě potřeby, přítomnosti mikroorganismů v čistých zónách podle požadavků GOST R 52249-2009 «Pravidla výroby a kontroly jakosti léčivých přípravků».

Kromě toho musí udržovat tlakový rozdíl vůči okolním místnostem nižší třídy čistoty.

Požadované podmínky větrání

Pro uskutečnění výměny vzduchu v čistých místnostech se měří pohyblivost vzdušných proudů v m/s. V obzvláště sterilních místnostech ve farmaceutické oblasti je stanoveno přesné určení požadovaného větrání – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, USA).

Mezní normy pohyblivosti vzdušných hmot v jiných čistých místnostech obvykle činí od 0,35 do 0,52 m/s ± 20 %.

Na cirkulaci vzduchu také významně ovlivňuje přítomnost okenních otvorů:

• v hermeticky uzavřené místnosti bez oken musí přívod vzduchu převažovat o 20 % nad odtahem;
• v místnostech s okny musí být výkon výměny vzduchu o 30 % vyšší než odtah.

Pouze takový systém větrání čistých zón může bránit pronikání nečistot a zajišťovat oběh vzdušných hmot.

Schéma systému cirkulace vzduchu na operačním sále v souladu s obecně uznávanými normami a standardy. Zahrnuje difuzér, vzduchovody, topný panel a jednokanálové zařízení proměnného objemu

Při projektování je věnována zvýšená pozornost technologiím přivádění vzdušných proudů na objekty zvláštního určení. Například cirkulace vzduchu v čistých místnostech třídy čistoty 1 až 6 se uskutečňuje pomocí zařízení pro distribuci vzduchu shora dolů, čímž vznikají homogenní a jednosměrné vzdušné proudy nízké rychlosti od 0,2 do 0,45 m/s.

V zónách nižší třídy čistoty je povoleno vytváření nejednosměrného proudu pomocí několika stropních difuzérů.

Způsoby čištění vzduchu

Lze rozlišit dva druhy čistých místností. Zpravidla se mezi sebou liší metodou čištění vzdušných hmot:

• místnosti s turbulentním větráním;
• místnosti s laminárním, jedním směrem orientovaným prouděním.

Poslední druh umožňuje dodržovat čistotu maximálně vysokého stupně, vzhledem k tomu, že proud směřovaný jedním směrem rychleji a kvalitněji vytlačuje znečištěný vzduch z potřebné místnosti.

Při čištění vzduchového proudu turbulentní metodou jsou proudy upravené pomocí filtrů přiváděny přes stropní rozdělovače. Čistý vzduch při vstupu do místnosti se spojuje s již přítomnou vzduchovou hmotou, ve které je určitá úroveň znečištění, a ředí ji.

Přes mřížky pro přívod vzduchu umístěné ve spodní části stěn je odváděna ven část vytlačeného vzduchu. Za den práce ventilace instalované podle tohoto principu může až 20krát vytlačit odpadní vzduch.

V případě potřeby ještě více vyčistit vzduch v čisté místnosti se volí typ s prouděním směřujícím jedním směrem. Smyslem laminárního větrání je vybavení účinně působících filtračních komponentů pro přivádění vzduchového proudu.

Čerstvý vzduch vstupující do místnosti se v ní pohybuje jedním směrem (shora dolů), přičemž mikročástice prachu jsou zachycovány a odstraňovány otvory v podlaze. Obvykle tento proces probíhá rychlostí vzduchového proudu až 0,4 m/s.

Zařízení pro větrání

Abyste si mohli vybrat účinné vybavení pro větrání v čisté místnosti, měli byste rozumět úkolům, které bude řešit.

Schéma filtrů různých tříd čištění určené pro zařízení větrání v čistých prostorách názorně demonstruje čištění vzduchu přiváděného s jednosměrným prouděním.

Výměna vzduchu v čistých místnostech není zaměřena na odstraňování znečišťujících bakterií a částic, ale na prevenci jejich vniknutí dovnitř.

Potřebné vybavení bude následující:

1. Filtračně-ventilační moduly. Komponenty systémů, jejichž hlavní funkcí je čištění vzduchu od znečištěných částic a příměsí. Jsou vybaveny filtry HEPA a ULPA pro dosažení požadovaného stupně čistoty podle klasifikátoru.
2. Rozvaděče vzduchu. Jedná se o skupinu klimatizačního zařízení pro čištění od příměsí, provádění větrání a klimatizace v podmínkách čistých zón.
3. Systémy větrání a klimatizace. Zařízení s úplným cyklem přípravy vzduchových proudů v čistých prostorách. Mezi jeho funkce patří: čištění, udržování teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu. Obvykle se tato zařízení vyznačují nepřetržitým tichým provozem a mohou automaticky nastavovat regulaci parametrů.
4. Filtry různých tříd čištění. Často se vybírají podle požadavků na určitý typ čistoty místnosti. Maximálně účinné schéma odstraňování cizích částic z přiváděného vzduchu jeho průchodem přes 4 druhy filtrů – hrubé, jemné, vysoce účinné (HEPA) a velmi jemné (ULPA) čištění.

Hlavním úkolem pro trvalé fungování tohoto zařízení je kvalitní prvotní projektování a instalace.

Jinak provoz nepřináší personálu ani vlastníkům žádné obtíže.

Princip práce systému

Ventilace čistých prostor funguje správně a umožňuje zajištění normovaných ukazatelů díky precizní činnosti všech komponentů systému.

Než vzduch vstoupí do místnosti, prochází čtyřmi úrovněmi filtrace na čtyřech filtrech, které čistí proud vzduchu od určitých druhů nečistot.

Je přiváděn laminární proud vzduchu, který umožňuje vytvářet směrovaný pohyb vyčištěných vzdušných mas, a ten pak vytlačuje aerosolové částice z již přítomného vzduchu.

Cirkulace a výměna vzduchu na operačním sále, vybavená v souladu s požadovanými normami a standardy, se skládá z mnoha zařízení.

Hlavní součástí celého ventilačního zařízení je systém centrální klimatizace, vybavený podle specifik čistých místností. Většina procesů přípravy a čištění vzduchu probíhá právě zde.

Snadnost řízení a udržování stálých ukazatelů čistoty v místnosti je zajištěna zařízením pro automatizaci a dispečerské řízení celého systému, které obsahuje velké množství senzorů pro monitorování ukazatelů, zařízení pro dálkový přenos příkazů atd.

Po uvedení systému do provozu je stav všech prvků sledován personálem pracujícím v místnosti, a pokud jsou zjištěny nějaké poruchy nebo havarijní situace, software o tom automaticky rychle informuje.

Specifika projektování ventilačních systémů

Návrh a instalace systému ventilace a klimatizace čistých prostor vyžaduje potřebné zkušenosti se speciálním zařízením a také znalost požadavků a norem kladených na tyto prostory.

Existují tři základní schémata systematizace výměny vzduchu v čistých zónách:

• směr proudění vzduchu paralelně vedle sebe;
• neuspořádaný směr – přívod čerstvého vzduchu probíhá v různých směrech;
• smíšený přívod – vyskytuje se ve velkých místnostech, kdy v jedné části se vzdušné masy pohybují paralelně a v druhé neuspořádaně.

V závislosti na rozměrech místnosti a umístění pracovní oblasti se vybírá nejvhodnější projekt ventilačního systému. Za nejoptimálnější řešení je považováno větrání s proudem čerstvého vzduchu směřujícím jedním směrem.

Systém ventilačních nástěnných mřížek ve sterilní místnosti navržené v souladu s požadavky třídy čistoty a účelu.

Pro čisté prostory se často používá přívodně-odtahový ventilační systém. Jeho smysl spočívá v tom, že shora určitou rychlostí pod tlakem je přiváděn proud čerstvého vzduchu, který vytlačuje znečištěné vzduchové hmoty nacházející se v místnosti dolů k přívodnímu otvoru.

Ochlazený vzduch je přiváděn malou rychlostí do horní části objektu prostřednictvím stropních panelů. Obklopuje plochu místnosti a stahuje dolů k odsávání prachové částice, čímž vytváří minimální stupeň rušení.

Při tomto ventilačním systému nevznikají průvan ani usazené prachové víry na podlaze. Navíc je dodávaný čerstvý proud nejprve upraven a do místnosti je přiváděn již s požadovanou vlhkostí a teplotou.

Oblíbená schémata větrání

Při navrhování ventilačního systému je jedním z prvořadých úkolů přesná a ověřená organizace distribuce vzduchových proudů.

V současné době projektanti používají několik běžných řešení umístění zařízení pro distribuci vzduchu, jejichž výběr závisí na účelu.

V čistých prostorách je nezbytné zajistit vybavení dveřních otvorů dodatečnou ochranou proti pronikání znečištěného vzduchu do čistého prostoru.

Podívejme se na nejoblíbenější, osvědčená schémata organizace ventilace operační místnosti:

• přivádění vzduchového proudu v jednom směru přes nakloněnou ventilační mřížku;
• pomocí použití stropních difuzorů je organizován nejednosměrný přívod vzduchu;
• vzduch vstupuje do operační místnosti přes perforovaný stropní panel s organizací vertikálního jednosměrného proudu vzduchové směsi;
• přívodní vzduchová hmota je přiváděna přes rozdělovač vzduchu ve stropě, který vytváří laminární proud vzduchu směřující do pracovní oblasti;
• vzduchová směs není jednosměrná a je přiváděna přes vzduchovou prstencovou hadici.

Odtahový ventilační systém v operačních místnostech je realizován montáží odsávacích ventilátorů a nástěnných ventilačních mřížek se zpětným ventilem.

V souladu s praxí jsou nejlepším zařízením pro organizaci laminárního proudu vzduchu směřujícího jedním směrem v operačních místnostech stropní síťové rozdělovače vzduchu.

Například laminární strop o rozměrech 1,8 x 2,4 m v operační místnosti o ploše 40 m² umožňuje vytvoření 25násobné výměny vzduchu při rychlosti výstupu vzduchového proudu ze zařízení 0,2 m/s.

Tyto údaje jsou považovány za dostatečné pro pohlcení tepelných přebytků od počtu personálu a provozu zařízení v operační místnosti.

Montáž ventilačních systémů

Specifikum instalace ventilace v čistých prostorách souvisí s vysokými požadavky na různé typy zón, jejichž klasifikace závisí na charakteristikách technologických procesů v nich prováděných, jejich účelu, normách mikroklimatu a trasování inženýrských konstrukcí.

Odborníci provádějí instalaci a spuštění zařízení pro zajištění správné výměny vzduchu v čistých prostorách farmaceutického průmyslu.

Odborníci na montáž musí chápat, že vzduchovody pro instalaci v čistých prostorách vyžadují před montáží přípravné postupy, bez kterých nelze provést následnou instalaci.

Podívejme se na hlavní fáze:

1. V přípravné fázi jsou díly vzduchovodů umístěny na speciálně určeném místě čištění. Před instalací jsou části a tvarové prvky podrobeny počátečnímu suchému mechanickému čištění k odstranění kapalných a pevných nečistot z povrchů, které vznikly během výroby a přepravy.
2. Dále je třeba provést prvotní mytí všech vnitřních povrchů vodovodní vodou a zajistit sušení do úplného vyschnutí v odprášené zóně. Po vizuální kontrole jsou komponenty ventilačních systémů v závislosti na stupni znečištění podrobeny sekundárnímu mytí a sušení nebo ihned následují antiseptické ošetření.
3. Po konečném ošetření se doporučuje minimalizovat kontakt s vyčištěnými prvky vnitřních povrchů vzduchovodů a vzduchem v místnosti. Toho lze dosáhnout obalením koncových částí polymerovou fólií. Poté jsou komponenty odeslány na sklad s kontrolovanými parametry čistoty.
4. Vyčištěná šarže dílů a vzduchovodů se dostává na montážní místo těsně před instalací. Ochranná fólie se odstraňuje bezprostředně před spojením částí vzduchovodů a tvarových prvků, přičemž kontakt s nástroji, upevňovacími prvky, otevřenými kožními končetinami s vnitřní stranou je nepřípustný. Při zastavení montáže nebo přerušení je třeba provést dočasné utěsnění koncových částí, spojů a vřezů.

Ve všech fázích instalačních prací je nutné kontrolovat a snižovat počet možných znečištění vnitřních povrchů.

Závěry a užitečné video k tématu

Video se bude věnovat tomu, jak je zařízeno větrání v čistých prostorách výrobního účelu:

Video o tom, jak probíhá seřízení ventilace v čistých prostorách operačního sálu:

Projektování a montáž ventilačních systémů a klimatizačních systémů v čistých prostorách je časově náročný proces, který vyžaduje určité znalosti, normy a pravidla výměny vzduchu a přívodu vzduchu, stejně jako dovednosti a zkušenosti s používáním zařízení pro distribuci vzduchu.

Právě proto se doporučuje obracet se při projektování a montáži ventilačního systému v takových objektech výhradně na odborníky.

Máte-li dotazy k tématu článku nebo můžete náš materiál doplnit cennými informacemi o zařízení ventilace v čistých prostorách. Prosím, zanechte své komentáře, sdílejte zkušenosti – blok pro kontakt se nachází pod článkem.