Виды вентиляции в чистых помещениях

Системы вентиляции и кондиционирования воздушных масс имеют первостепенное значение при обеспечении работы чистых помещений. Однако неверное проектирование и ошибочные расчеты в проектах встречаются довольно часто. Тем не менее, проектирование данных систем равносильно планировочным и конструкторским решениям, и определяет соответствие разрабатываемого производства требованиям.

Системы вентиляции и кондиционирования обеспечивают:

• требующийся класс чистоты;
• регуляцию перепадов давления между чистыми помещениями и дополнительными зонами;
• необходимую скорость воздушного потока в зонах, где он однонаправленный и создается с помощью вентиляционной системы, а не автономной установки;
• время восстановления класса чистоты в случае, когда в чистое помещение было занесено загрязнение;
• микроклиматические показатели (такие, как температура и влажность, скорость перемещения воздушных масс);
• соответствие объема расходуемого наружного воздуха санитарным нормам;
• очищение от вредных веществ, образованных во время технологического процесса;
• удаление дыма в случае его образования по причине пожара.

Начальная информация, которая необходима для разработки системы вентиляции и кондиционирования указана в задании на проектирование, а также в задании, выданном главным технологом текущего проекта. При выполнении раздела, относящегося к вентиляции и кондиционированию, должны быть соблюдены общие правила. В нем содержатся решения, которые обеспечат необходимую чистоту воздуха и иные технологические требования.

Функционирование чистых помещений всегда связано с большими энергозатратами, нежели обычных помещений. В первую очередь, это вызвано неверными с точки зрения рациональности решениями и низким качеством оформления нормативных документов. Способы минимизации энергозатрат указаны в ГОСТ Р 56190-2014.

К базовым шагам разработки систем вентиляции и кондиционирования воздуха для чистых помещений относятся:

• определение структуры системы;
• вычисление расходуемого воздуха;
• схематическое построение систем вентиляции и кондиционирования;
• вычисление балансов воздуха;
• определение количества ступеней фильтрации и типов фильтров;
• нахождение параметров устройств кондиционирования и прочего оборудования;
• определение воздуховодов и разработка сопутствующей документации;
• проектирование системы автоматизации, и, если это предусмотрено, диспетчеризации управления и контроля параметров.

Типы потоков воздуха в системе вентиляции

В системе вентиляции принимают участие воздушные потоки различных типов:

• наружный – воздух из атмосферы, попадающий в систему вентиляции и кондиционирования для дальнейшего распределения в помещения;
• приточный – который подается через систему вентиляции и кондиционирования в соответствующие помещения;
• вытяжной – воздух, забирающийся через систему принудительной вентиляции из помещения;
• удаляемый – объем вытяжного воздуха, который удаляется в атмосферу;
• рециркуляционный – объем вытяжного воздуха, который возвращается на повторный цикл прохождения через систему вентиляции и кондиционирования.
• Также важно брать во внимание утечки воздуха из помещений с повышенным давлением (эксфильтрацию) и лишний воздух, поступающий в помещения с пониженным давлением (инфильтрация).

Виды систем вентиляции и кондиционирования

Прямоточная система
Если осуществляется подача в помещение 100% воздуха из атмосферы, то она считается наиболее простой, но наименее экономичной. Это связано с тем, что весь поступивший в систему воздух должен быть подвержен полному циклу подготовки для соответствия его показателей требованиям чистых помещений. В данном случае наблюдается не только повышенный энергорасход, но и частая замена фильтров.

Система с рекуперацией тепла
Вышеуказанная простейшая система может быть усовершенствована методом рекуперации тепла.

Применение прямоточных систем в силу высокозатратности допустимо лишь в случаях, когда другие системы не могут удовлетворить выставленные перед ними требования. Например, где невозможно запускать изъятый воздух на повторный цикл в силу его загрязнений опасными веществами или микроорганизмами.

Система с рециркуляцией
Где это допустимо, задействуется система с рециркуляцией воздуха. Таким образом, экономится электроэнергия, показатель расхода которой уменьшается в несколько раз по сравнению с прямоточной.

Системы с рециркуляцией могут быть одно- и двухуровневыми. Последние актуальны при сложившихся климатических условиях (жаркое лето, холодная зима), а также в случае, когда помещение обслуживается несколькими устройствами кондиционирования. В двухуровневой системе забранный снаружи воздух проходит определенную подготовку, а далее поступает в рециркуляционные кондиционеры или кондиционеры-доводчики.

Данные системы актуальны также при малых габаритах вентиляционных камер, куда невозможно установить кондиционеры с высокой производительностью и провести разводку воздуховодов. Маломощный кондиционер, предназначенный для предварительной подготовки наружного воздуха, прекрасно поможет в данной ситуации.

Системы с фильтровентиляционными модулями
Для производства электроники и приборостроения характерно применение систем с фильтровентиляционными модулями. В них происходит начальная подготовка воздуха и дальнейшая его подача в пространство за потолком чистых помещений. Там происходит смешение данного воздуха с рециркуляционным. Последний поступает от фальшпола через помещения, не имеющие воздуховодов. После смешения получившийся воздух поступает в чистое помещение через фильтровентиляционные модули.

Если нагретый в чистом помещении необходимо охладить, это выполняется регистрами охлаждения при движении воздуха от фальшпола, или же охлаждающими секциями в фильтровентиляционных модулях. Применение таких модулей (с секциями охлаждения) требует повышенного внимания к разработке сети подачи хладагента к каждому из модулей в случае, если число последних превышает несколько сотен.

Можно привести пример из практики иностранных предприятий. Изначально вводились в эксплуатацию помещения с большим числом фильтровентиляционных модулей, оснащенных контурами охлаждения. В некоторых случаях обслуживание сетей было настолько затруднительным, что приходилось отказываться от данной модели системы в пользу менее замысловатых.

Локальные зоны
Большое распространение получили фильтровентиляционные или рециркуляционные установки, с помощью которых локально были обустроены зоны с однонаправленным воздушным потоком. Это актуально, например, в операционных, а также в ряде иных ситуаций, в которых сделать локальную ламинарную зону, где бы осуществлялась рециркуляция воздуха внутри помещения, невозможно.

Общие замечания
Описанные выше варианты построения схем позволяют в общем познать подход к проектированию систем вентиляции и кондиционирования. Однако они не являются конечными вариантами, поскольку существует множество решений по тому или иному объекту. Полное повторение схемы часто оказывается невозможным из-за особых условий, присущих конкретному помещению, и их влияния на капитальные и эксплуатационные затраты.