Схема вентиляции чистых помещений. Чистые помещения

Чистое помещение (clea nr oom) - это помещение, в котором контролируется концентрация взвешенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимуму поступление, выделение и удержание частиц внутри помещения, и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например, температуру, влажность и давление.

В таких помещениях содержание загрязняющих веществ в воздухе , на поверхностях стен и потолка должно поддерживаться на минимальном уровне.

Указанными частицами могут быть такие материалы, как пыль, отработанные газы для анестезии, а также микроорганизмы.

Чрезвычайно чистого воздуха в помещении можно добиться только при удалении внутреннего воздуха и подачей отфильтрованного вытесняющего кондиционированного воздуха.

Кроме того, так же как и в классической системе, должны контролироваться параметры комфортных условий, такие как температура, относительная влажность, уровень шума, давление и скорость движения воздуха, а также минимальный расход наружного воздуха.

Технология чистых помещений служит выполнению следующих задач:

защита продуктов от загрязнения;
защита окружающей среды от загрязнения;
создание защитной среды для людей, находящихся в помещении;
защита людей, находящихся в помещении, от микробов, переносимых людьми;
защита окружающей среды от опасных продуктов;
защита окружающей среды от микробов, переносимых людьми.

Чистое помещение предполагает наличие чистой атмосферы , чистого газа, чистых поверхностей, чистого оборудования, чистой продукции и чистой технологии.

Никакие проекты и инвестиции не должны выполняться до определения гигиенических требований к чистому помещению.

Необходимо обеспечить гарантированное гигиеническое качество и поддержание необходимой степени чистоты воздуха в помещении (не обязательно максимально возможной).

Высокое гигиеническое качество может быть обеспечено при помощи реализации дорогого проекта защиты.

Основной подход должен предусматривать удовлетворение гигиенических требований, где это необходимо, наиболее недорогими способами и с максимальной эффективностью, но только в той степени, в какой это необходимо для конкретного помещения.

Параметры, влияющие на реализацию необходимых условий, могут быть разделены на две группы: параметры обеспечения комфорта и гигиены .

Критериями комфортных параметров воздуха являются:

приемлемый температурный диапазон;
приемлемое содержание влаги;
необходимый расход подаваемого воздуха (л/с);
допустимый уровень шума.

Эти параметры важны для ассимиляции тепловыделений от внешних и внутренних источников, а также для компенсации теплопотерь и для обеспечения комфортных условий в помещении.

Критерии гигиенических параметров воздуха:

обеспечение концентрации микроорганизмов в заданных пределах;
удаление из помещения загрязняющих веществ, таких как выделяющихся газов;
контролирование движения воздуха в помещении.

Параметрами поддержания гигиенических условий являются концентрация микробов и загрязняющих газов, а также движение воздуха между помещениями.

В этой связи концентрация загрязняющих веществ должна находиться на минимально необходимом уровне, движение воздуха между помещениями должно контролироваться.

Однако во время проектирования должно проводиться рассмотрение этих параметров в их совокупности . Для ассимиляции теплоизбытков, обеспечивающей необходимое качество воздуха, следует проверять количество кондиционированного воздуха, так же как количество вытесняющего воздуха, необходимое для поддержания концентрации микроорганизмов в помещении ниже определенного уровня.

Области применения чистых помещений

Чистые помещения применяются в таких областях, как медицина, микроэлектроника, микромеханика и пищевая промышленность.

В медицине операционные, помещения для приготовления лекарственных препаратов, биохимические и генетические лаборатории очищаются от твердых частиц и микроорганизмов.

Чистые помещения применяются в микроэлектронике, космической технологии, тонкопленочной технологии, индустрии производства печатных схем и в смежных направлениях этих областей, где необходимо удаление загрязняющих частиц.

В пищевой промышленности из производственных помещений удаляются как частицы загрязняющих веществ, так и микроорганизмы.

Чистое помещение с турбулентным потоком воздуха

Термины, использующиеся в литературе по чистым помещениям

Живые микроорганизмы. В эту категорию подпадают бактерии, грибки и вирусы. Микроорганизмы могут развиваться в форме колоний в воздухе, воде и особенно в трещинах и на шероховатых поверхностях. Наиболее распространенным источником микроорганизмов является человеческий организм, который распространяет около 1 000 типов бактерий и грибков.

Загрязняющие вещества, отличные от микроорганизмов. Взвешенные в атмосфере вещества и субстанции, отличные от микроорганизмов, присутствуют в атмосфере в результате действия ветра, землетрясений и вулканической деятельности. Указанные обычно называют пылью или аэрозолью. В эту группу входят частицы дыма, являющегося результатом промышленных процессов, систем отопления зданий и выбросов выхлопных газов автомобилей. В ту же группу входят также взвешенные частицы, источниками которых являются движущиеся части машин в чистых помещениях. Кроме того, в результате действий людей в чистом помещении в воздух этого помещения попадает около 100 000 частиц размером менее 3 мкм.

Стерильность. Так можно охарактеризовать ситуацию в помещении, при которой в продуктах и устройствах отсутствуют микроорганизмы.

Стерилизация. Техника разрушения или уничтожения микроорганизмов в продуктах или устройствах.

HEPA-фильтры (high efficiency particulate air filter — высокоэффективный аэрозольный фильтр). Такие фильтры являются разновидностью высокоэффективных воздушных фильтров. Они используются непосредственно в установках обработки воздуха, а также в конечных точках подачи воздуха в помещение в качестве конечной ступени очистки. Эффективность этих фильтров для частиц размером 0,3 мкм варьируется от 97,8 до 99,995 %. Такие фильтры предназначены для помещений, имеющих класс чистоты 100-100 000.

ULPA-фильтры (также известны под названием ULTRA-HEPA). Это очень эффективные специальные воздушные фильтры. Эффективность этих фильтров для частиц размером 0,3 мкм лежит в пределах от 99,999 до 99,99995 %. Такие фильтры предназначены для помещений, имеющих класс чистоты 1-100.

DOP-тест. Проверка эффективности HEPA-фильтров в реальных условиях после установки.

Чистые помещения с турбулентным потоком воздуха. В таких чистых помещениях кондиционированный воздух подается через HEPA-фильтры, расположенные непосредственно в подвесном потолке. Отверстия возврата воздуха находятся на уровне пола. Этот метод очистки предназначен для помещений с классом чистоты 10 000-100 000 (рис. 1).

Чистые помещения с ламинарным потоком воздуха. В этом методе поток воздуха, протекающий с постоянной скоростью, переносит загрязняющие вещества в канал возвратного воздуха, а затем — в установку обработки воздуха. Такой метод пригоден для помещений с классом чистоты 1, 10, 100, 1000

Чистые помещения с ламинарным потоком воздуха

Воздушный шлюз. На входе в чистое помещение должен находиться воздушный шлюз, обеспечивающий доступ в помещение согласно действующим правилам. Воздушный шлюз является небольшой камерой с двумя дверьми, в которую через два HEPA-фильтра подается кондиционированный воздух.

Класс чистоты помещения. В зависимости от типа производства, которое должно выполняться в чистом помещении, определяется класс чистоты этого помещения. Для классификации чистых помещений применяются различные стандарты. В настоящее время в Германии используется стандарт VDI 2083, во Франции — US 209 в AFNOR 44001, в Англии — BS 5295.

В чистом помещении все оборудование и все системы (в том числе установки обработки воздуха, воздуховоды, канальное оборудование) должны иметь возможность чистки, замены и сервисного обслуживания.

В помещениях, в которых необходима высокая степень стерильности, используется трехступенчатая фильтрация:

Фильтр первой ступени. Предназначен для содержания в чистоте установки обработки воздуха, располагается во входной секции этой установки. (Класс F4-F5).
Фильтр второй ступени. Применяется в качестве конечного элемента для содержания в чистоте воздуховода. (Класс F7-F9).
Фильтр третьей ступени. Ставится на входе в чистое помещение для обеспечения гигиенических условий. (Класс Н13-Н14).

Гигиеническая установка обработки воздуха должна, с одной стороны, предотвращать проникновение микроорганизмов и загрязняющих частиц в помещение, и, с другой стороны, должна исключать образование и накопление посторонних веществ в своей конструкции.
Системы должны иметь высокую степень герметичности, доля воздуха, проникающего в помещение, минуя кассеты фильтров, должна быть очень мала.
Другим местом в системе, связанным с возможностью проникновения микроорганизмов, являются подключение дренажа и сливная линия, выходящая из системы обработки воздуха. В этом месте должна быть установлена сифонная система с двумя изгибами, не имеющая подключения к городской канализации.
Для устранения необходимости лишний раз открывать дверь в ней должен быть установлен смотровой глазок, кроме того, должна быть предусмотрена система освещения.
Для предотвращения скапливания микроорганизмов и загрязняющих частиц установки обработки воздуха должны иметь очень гладкие поверхности без трещин и волнистых форм.
На сочленениях панелей должны использоваться гигиенические уплотнительные элементы, предотвращающие скапливания загрязняющих веществ в этих местах и облегчающие проведение процедур сервисного обслуживания. Кроме этого, для возможности визуального контроля степени засорения фильтров должны использоваться дифференциальные манометры.
Воздуховоды должны иметь гладкие поверхности и быть изготовлены из оцинкованной стали, нержавеющей стали и подобных материалов.
Возможность образования конденсата устраняется правильным выбором толщины теплоизоляции. В системе воздуховодов важно наличие достаточного количества сервисных отверстий с хорошим уплотнением.
Устройства измерения параметров воздушного потока должны иметь сервисные отверстия с удобным доступом. Эти устройства должны предоставлять данные о расходе воздуха и давлении в помещении, даже при засорении фильтров.

Компоненты чистого помещения

Процедуры запуска для чистых помещений. После завершения процедур испытаний и сдачи в эксплуатацию при положительных результатах этих процедур в чистом помещении может быть начата работа.

Наиболее важными испытаниями для чистого помещения являются: испытания воздуховодов на плотность, устройств обработки воздуха — на обеспечение нужного расхода, диффузоров — на обеспечение заданных значений температуры и влажности, испытания под давлением и измерения содержания частиц посторонних веществ. Применяемые для этих целей приборы должны перед испытаниями пройти повторную калибровку.

Устройства забора наружного воздуха систем обработки воздуха, вытяжные заслонки, таблички с параметрами, ярлыки фильтров и все секции системы обработки воздуха должны иметь свободный доступ и возможности визуального контроля и сервисного обслуживания.

Еще одной важной проблемой является обучение персонала чистого помещения. Обязательно использование персоналом стерильной одежды.

Так же как и для многих инженерных систем, в чистом помещении должны производиться регулярные процедуры технического обслуживания, направленные на обеспечение непрерывной работы без аварий и неполадок. Для постоянного поддержания гигиенических параметров необходимо регулярно проверять фильтры на засорение, до возникновения каких-либо неполадок в системе.

Системы подготовки воздуха для чистых помещений

Компания ИНТЕХ производит весь комплекс работ, связанных с проектированием, поставкой оборудования и материалов, а также непосредственно монтажом комплексов инженерного оборудования и систем «чистых помещений» по отоплению, вентиляции и кондиционированию с многоступенчатой, высококачественной системой фильтрации (очистки) воздуха. Используя специализированное климатическое оборудование для обслуживания чистых помещений в отраслях:

Фармацевтическая промышленность;
Микроэлектроника;
Медицина;
Биотехнологии;
Лаборатории и научные исследования;
Авиационная и космическая промышленность;
Медицинская промышленность;
Пищевая промышленность;
Оптика.

Классы чистоты

Класс чистоты помещения - это четко регламентированные требования по уровню содержания в воздухе различного рода примесей и частиц. Классы чистоты различаются по количеству колониеобразующих бактерий на единицу объема.

На примере чистых помещений медицинских учреждений - установлены 3 класса чистоты:

Помещения с первым классом чистоты должны иметь самую низкую концентрацию бактерий - не более 10 бактерий / м3. К помещениям первого класса относятся операционные для трансплантаций, сложной ортопедической и сердечной хирургии, палаты интенсивной и ожоговой терапии, терапии лейкемии;
Ко второму классу чистоты относятся помещения с низким уровнем микробной обсемененности — в пределах 50-200 бакт/м3. Это операционные для проведения срочных операций, помещения операционных блоков (включая коридоры), родильные, предродовые палаты, палаты для недоношенных и травмированных детей;
Помещения третьего класса имеют концентрацию бактерий 200-500 шт/м3. Это палаты интенсивной терапии для людей с заболеваниями сердца, новорожденных, стерилизационные, детские перевязочные и процедурные комнаты.

Задача климатической системы для «Чистых помещений»

Технологические требования к системам вентиляции и кондиционирования воздуха для «чистых помещений» заключаются в следующем:

Уменьшение распространения болезнетворных микроорганизмов, что подразумевает отвод загрязнителей воздуха, подачу чистого воздуха, ограждение помещения от микробов и микрочастиц, содержащихся в воздухе, а также предотвращение поступления воздуха из соседних менее «чистых» помещений;
Контроль требуемых параметров воздуха: температуры, влажности, подвижности, а также концентрации вредных примесей, не превышающих ПДК;
Исключение возникновения и накопления статического электричества для предотвращения связанного с этим риска взрыва.

Решение задач

Задача обеспечения чистоты в помещении наиболее эффективно решается на основе всестороннего подхода, учитывающего как специфические черты каждого конкретного помещения (объемно-планировочные характеристики, технологическое назначение, предъявляемые требования по чистоте и климатическим параметрам), так и особенности, характеризующие помещение как элемент совокупности помещений. Это положение находит отражение в создании комплексов чистых помещений, основными принципами проектирования которых являются:

обеспечение требуемого расчетного воздухообмена;
подготовка приточного воздуха с требуемыми параметрами по влажности, температуре и микробиологической чистоте;
рациональная организация перетоков воздуха из более чистых модулей в менее чистые;
распределение воздуха в модулях с организацией заданного направления его движения, учитывающего особенности помещения и технологического процесса;
высокоэффективную очистку внутреннего воздуха.

Конструктивное исполнение комплекса определяется конкретным назначением чистых помещений, их конфигурацией и размерами, действующими нормативными требованиями к воздушной среде. В общем виде предлагаемые ИНТЕХ комплексы выполняются по модульному принципу и включают в себя следующие функциональные системы и элементы:

систему подготовки, обеззараживания и распределения воздуха;
систему управления микроклиматом помещений.

Получите коммерческое предложение на email.

Табл. 2. Оптимальная схема подбора фильтров, используемая в Швейцарии, для классов чистых помещений по ИСО 14644-1 (ГОСТ Р ИСО 14644-1)

К настоящему времени инженерной практикой выработаны типовые решения, следование которым позволяет избежать неточностей и обойтись без лишних капитальных и эксплуатационных затрат. Эти типовые решения относятся к:

принципам построения систем вентиляции и кондиционирования;
определению необходимых структуры и параметров кондиционера;
выбору числа ступеней фильтрации и типов фильтров;
определению кратности воздухообмена;
обеспечению необходимого температурно-влажностного режима в помещении;
созданию теплового комфорта для персонала.

Опыт Лаборатории испытаний чистых помещений фирмы «Инвар» при аттестации проектов (стадия DQ) и построенных чистых помещений (стадии IQ, OQ и PQ) выявил и характерные ошибки.

Исходные данные при проектировании системы вентиляции и кондиционирования

Перед началом проектирования следует четко сформулировать ее назначение и определить исходные данные. Ошибки и неточности на данном этапе приведут к неправильному выполнению всей работы. К таким исходным данным относятся:

требования к чистоте воздуха, а для чистых помещений — задание класса чистоты по ГОСТ ИСО 14644-1 или ГОСТ Р 52249;
параметры микроклимата для технологического процесса (температура и влажность с допустимыми пределами отклонений);
число работающих в помещении;
выделение тепла и влаги от оборудования и процессов;
выделение вредных веществ;
площади и высоты помещений;
требования технологии, исходя из особенностей технологических процессов и выполняемых, применяемых материалов и выпускаемой продукции;
перепады давления между помещениями и скорости воздушных потоков (при необходимости).

Структура систем вентиляции и кондиционирования

В системе вентиляции и кондиционирования участвует несколько типов потоков воздуха:

вытяжной — воздух, выходящий из помещения через систему принудительной вентиляции. Часть вытяжного воздуха (L в) может удаляться непосредственно в атмосферу местными вытяжками, часть поступать в рециркуляцию;
наружный — атмосферный воздух, забираемый системой вентиляции и кондиционирования для подачи в обслуживаемое помещение, L н;
приточный — воздух, подаваемый в помещение системой вентиляции и кондиционирования, L п;
рециркуляционный — воздух, подмешиваемый к наружному и вновь направляемый в систему вентиляции, L р;
удаляемый — воздух, забираемый из помещения и больше в нем не используемый, L у.

Следует учитывать также утечки воздуха из помещений с повышенным давлением (эксфильтрация воздуха, L э) и инфильтрацию воздуха в помещение с пониженным давлением, L и. Простейшей схемой вентиляции и кондиционирования воздуха является прямоточная система, когда в помещение подается 100 % наружного воздуха (рис. 1). Эта система неэкономична, поскольку весь поступающий в помещение воздух проходит полный цикл подготовки — от параметров наружного воздуха до требуемых параметров воздуха чистого помещения. Для этой системы характерны высокие показатели энергозатрат и сниженный срок службы фильтров.

где i — номер помещения. В определенной степени улучшить показатели этой системы позволяет рекуперация тепла (рис. 2). За счет рекуперации достигается экономия энергии на нагрев до 60 %.

L н = L п = ΣL пi = ΣL вi = ΣL вi + L э, L у = ΣL вi ,

где i — номер помещения. Прямоточные системы, ввиду их неэкономичности, применяются только там, где они необходимы и где недопустима рециркуляция воздуха (работа с вредными веществами, опасными патогенными микроорганизмами), гл. 17 . Там, где это возможно, применяются системы с рециркуляцией, что позволяет снизить энергозатраты в несколько раз по сравнению с прямоточными системами. Пример одноуровневой системы с рециркуляцией показан на рис. 3.

L в = ΣL вi , L у2 = ΣL вмi ,

L п = L н + L р = ΣL пk , L у = L y1 + L y2 = L в - L p + L y2 = ΣL вi - L p - ΣL вмi , L p = L в - L у1 ,

где L вмi — расход воздуха местной втяжной установки из i-го помещения; L вi — расход воздуха, подаваемого в кондиционер из i-го помещения. В условиях холодной зимы или жаркого лета, а также при обслуживании чистых помещений несколькими кондиционерами применяется двухуровневая система. В ней наружный воздух готовится до определенных параметров в отдельном (центральном) кондиционере, а затем подается в рециркуляционные кондиционеры (рис. 4).

Широкое применение находят местные фильтровентиляционные или рециркуляционные установки (рис. 5) для создания зон с однонаправленным потоком воздуха, например, в операционных и других критических зонах. Приводимые схемы дают общий подход к проектированию систем вентиляции и кондиционирования, они не охватывают всего многообразия вариантов принципиальных решений, которые в каждом конкретном случае должны разрабатываться исходя из поставленной задачи при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.

Указанные выше типы потоков воздуха должны определяться для каждого помещения и системы в целом. На этой основе рассчитывается баланс воздухообмена, результаты которого оформляются в виде таблицы и наносятся на принципиальную схему вентиляции и кондиционирования воздуха (рис. 6). Для регулирования баланса воздухообмена целесообразно устанавливать клапаны на притоке и вытяжке.

Смысл построения баланса воздухообмена состоит в проверке того, что суммарный объем воздуха, поступающего в помещение, должен равняться суммарному объему воздуха, удаляемого из помещения. Нарушение этого условия ведет к невозможности обеспечения требуемых перепадов давления, трудности открывания и закрывания дверей и пр. Для чистых помещений это играет особую роль, поскольку необходимо поддерживать различное давление в разных помещениях.

В таблице баланса воздухообмена суммарный расход приточного воздуха и суммарный расход удаляемого воздуха должны быть равны для каждого помещения (по каждой строке таблицы). Для каждого чистого помещения выполняется расчет приточного и вытяжного воздуха, а также учитываются утечки воздуха (эксфильтрация — утечка воздуха в помещения с более низким давлением, инфильтрация воздуха — поступление воздуха из помещения с более высоким давлением). Основные исходные данные для разработки проекта системы вентиляции и воздуха чистых помещений:

планировочные решения с указанием классов чистоты и перепадов давления;
назначение чистых помещений (чистых зон): защита продукта и процесса, защита персонала и окружающей среды;
выделение вредных веществ;
выделение тепла и влаги от оборудования;
численность персонала;
характеристика климата района строительства.

Расход наружного воздуха рассчитывается из необходимости:

выполнения санитарно-гигиенических норм;
компенсации удаляемого воздуха (как из отдельных помещений за счет работы вытяжных установок, так и удаляемого через систему кондиционирования);
компенсации утечек из-за разности давления в чистых помещениях и окружающей среде.

Расход наружного воздуха для всей системы вентиляции равен сумме расходов воздуха для каждого помещения. Расход воздуха для отдельного помещения равен сумме объемов воздуха, удаляемого местными вытяжными установками, и потерь из-за утечек. Эта сумма не должна быть меньше минимального расхода наружного воздуха по нормативным документам.

Расчет приточного воздуха для каждого помещения

Приточный воздух выполняет следующие функции:

обеспечение требуемого класса чистоты;
обеспечение требований по микробиологической чистоте воздуха там, где они предъявляются;
подача требуемого количества наружного воздуха;
удаление избытков теплоты и влаги и поддержание требуемых параметров микроклимата в помещении;
компенсация утечек воздуха из-за перепадов давления.

На требуемую кратность воздухообмена влияют все перечисленные выше функции приточного воздуха. По каждой из них определяется необходимая кратность воздухообмена и наибольшее значение закладывается в проект. Рассмотрим каждую из перечисленных функций.

Класс чистоты

Обеспечивается за счет многоступенчатой фильтрации воздуха и выбора фильтров соответствующих классов, заданием скорости воздушного потока (для однонаправленного потока воздуха), кратностью воздухообмена.

Кратность воздухообмена

Задает расход воздуха для чистых помещений классов 6-9 ИСО (зоны В, С, D). Для зоны А расход воздуха определяется скоростью однонаправленного потока. Существует несколько подходов к определению кратности воздухообмена для обеспечения чистоты:

использование различных рекомендаций, стандартов и правил;
расчетный метод.

Удаление избытков теплоты и влаги

Технологическое оборудование и персонал выделяют тепло и влагу, которые нужно удалять с помощью системы вентиляции и кондиционирования. Обеспечение необходимого микроклимата с поддержанием температуры и влажности — важное условие обеспечения нормальной работы персонала в чистых помещениях. Кроме того, отдельные технологические процессы (например, фотолитография в производстве микросхем) предъявляют жесткие требования к температуре и влажности.

Компенсация работы вытяжных установок

Определяется суммарный объем вытяжного воздуха для данного помещения. Частное от деления его на объем помещения дает кратность воздухообмена, необходимую для компенсации вытяжек.

Компенсация утечек

Перепад давления между различными помещениями вызывает эксфильтрацию (утечку) воздуха из помещения через щели в притворах дверей и разного рода неплотности. Величина утечки должна быть рассчитана для каждого помещения и учтена в балансе воздухообмена. Утечка воздуха должна быть компенсирована равным количеством наружного воздуха в подаваемом приточном воздухе. В балансе воздухообмена должна учитываться и инфильтрация воздуха, т.е. поступление воздуха из соседних помещений.

Кратности воздухообмена в помещениях общего назначения

В таких помещениях расчет кратности воздухообмена выполняется в соответствии с санитарными нормами и по расчетам избытков тепла и влаги. В западных странах используются следующие значения кратностей воздухообмена (данные фирмы Airflow, Англия) для некоторых помещений (табл. 1).

Выбор типов фильтров

Обычно системы подготовки воздуха для чистых помещений выполняются трехступенчатыми:

первая ступень: фильтр средней эффективности типа F для защиты кондиционера от загрязнения;
вторая ступень: высокоэффективный фильтр типа F для обеспечения чистоты в воздуховодах;
третья ступень: HEPA или ULPAфильтр для обеспечения гарантированно высокого качества воздуха, поступающего непосредственно в чистые помещения.

Кроме того, использование трехступенчатой системы фильтрации воздуха гарантирует длительный срок эксплуатации для HEPA и ULPA фильтров. Рекомендации по оптимальному подбору фильтров представлены в табл. 2.

Характерные ошибки

Классы чистоты

Самым распространенным заблуждением является требование производства нестерильных лекарственных средств в чистых помещениях. Оно порождено пресловутым и безграмотным ОСТом 42-510-98 и предшествующими ему документами того же сорта. Нигде в мире нет требования выпускать нестерильные формы в чистых помещениях! Единственный документ, где приведены конкретные данные по чистоте приточного воздуха при производстве твердых форм — это Руководство Международной организации инженеров фармацевтической промышленности (ISPE).

Оно содержит рекомендации по эффективности финишных фильтров для различных стадий технологического процесса. В мировой практике эти рекомендации используются широко без специфицирования классов чистоты. Никто не запрещает использовать и чистые помещения, причем многие специфицируют производство твердых форм в зонах D, и жидких нестерильных форм — в зонах С. Но какой путь выбрать — применять чистые помещения или просто ограничиться определенным уровнем чистоты приточного воздуха и качеством ограждающей конструкции — дело самого заказчика.

Этой логике следуют Правила GMP ЕС (ГОСТ Р 52249) и руководства США. Если кто-то захочет понудить предприятие применять необязательный класс чистоты, то мы рекомендуем простое и эффективное средство: юридически оформить это принуждение так, чтобы затраты на него нес сам инициатор. Никакие доводы (навроде «так делают наши «передовые» соседи») приниматься во внимание не должны.

Широко распространено и завышение классов чистоты в стерильном производстве. Следует иметь в виду еще один фактор. Иные проектные организации искусственно завышают классы чистоты и размеры чистых зон. Стоимость проекта и гонорар исполнителей прямо зависят от классов чистоты и объемов затрат. В практике автора встречался проект, в котором выделение частиц персоналом было завышено в 100 раз!

Неоправданно жесткие требования к температуре и влажности

Встречаются, например, требования поддерживать температуру воздуха 22 °С с точностью ±1 °С и влажности в пределах 45-50 % без обоснований со стороны технологического процесса. Простое расширение пределов регулирования параметров микроклимата в рамках существующих норм позволяет существенно упростить всю систему.

Неоправданное применение прямоточных систем

Раньше, в условиях затратного механизма государственного финансирования, широко применялись прямоточные системы, даже там, где они не были нужны. В мировой практике рециркуляция воздуха применяется везде, где это допустимо с точки зрения безопасности. В противном случае рециркуляция зимой нагревает наружный воздух, а летом его охлаждает, т.е. существенные затраты вылетают буквально в трубу.

Завышение кратности воздухообмена Неправильный выбор фильтров

В проектах часто предусматривают низкие классы фильтров (например, G3) на первой ступени фильтрации. Это увеличивает пылевую нагрузку на фильтры последующих ступеней и сокращает их срок службы.

Отсутствие принципиальной схемы и таблицы балансов воздухообмена

Без них судить о проекте нельзя. Их разработка обязательна. Указанные ошибки являются характерными примерами и не исчерпывают весь перечень встречающихся на практике недочетов.

Без чистых помещений невозможно представить производство электронных микросхем, фармацевтическую промышленность, эффективное лечение больных, проведение исследований в разных отраслях медицины и приготовление пищи. Чистым считается помещение, в котором количество аэрозольных частиц и число бактерий в воздухе поддерживается допустимого уровня. Существует девять классов чистых помещений в зависимости от концентрации пыли и бактерий в воздухе. Они закреплены в ГОСТе ИСО 14644-1-2000, в основе которого лежит международный стандарт ИСО 14644-1-99 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды».

В составе обычного воздуха (которым мы дышим в повседневной жизни) находится большое количество примесей (смог, пыль, пыльца цветов, вирусы, грибки). Перечисленные примеси неприемлемы для чистых комнат, так как они отрицательно сказываются на проведении работы. Поэтому создание систем вентиляции и кондиционирования в чистых помещениях является обязательной составляющей обеспечения подходящего микроклимата.

Особенности проектирования системы вентиляции чистых помещений

Проектирование и монтаж систем вентиляции и кондиционирования чистых помещений требует навыков в работе со спецоборудованием, а также знаний норм и требований, предъявляемых к чистым помещениям.

Существует три схемы организации воздухообмена в чистых помещениях:

все потоки воздуха движутся параллельно;
неупорядоченное направление - подача чистого воздуха происходит в разные стороны;
смешанное направление - наблюдается в больших комнатах, когда в одной части воздух движется параллельно, а в другой части - неупорядоченно.

В зависимости от размеров комнаты и места расположения рабочей зоны выбирают оптимальный проект системы вентиляции, но наиболее оптимальным решением является вентиляция с однонаправленным потоком чистого воздуха.

Для чистых помещений применяется исключительно приточно-вытяжная система вентиляции и кондиционирования. Ее суть заключается в следующем: сверху под давлением с определенной скоростью поддается поток чистого воздуха, который «выдавливает» загрязненный воздух, находящийся в помещении, вниз к воздухозаборникам.

Охлажденный воздух поддается с невысокой скоростью, как правило, в верхнюю часть помещения (примерно на 1/4 объема комнаты) через потолочные панели. Он будто обтекает пространство, опуская пыль вниз, к вытяжке, при этом создается минимальный уровень раздражения. При такой вентиляции не появляются сквозняки, вихри пыли, осевшей на пол. Кроме того, подаваемый воздух предварительно подготавливается до требуемой температуры и влажности.

Основой системы вентиляции и кондиционирования служит приточно-вытяжная установка с рециркуляцией, состоящая из следующих элементов:

корпус;
фильтры;
увлажнитель воздуха;
теплообменники;
вентиляторы.
Общая схема системы вентиляции чистых помещений.

Особые требования предъявляют к фильтрам. Фильтрационная система состоит из трех групп фильтров, через которые последовательно проходит поток воздуха:

фильтр грубой очистки (первая степень фильтрации) - удаляет из воздуха механические загрязнения;
фильтр тонкой очистки (вторая степень фильтрации) - удаляет бактерии и другие микроорганизмы;
микрофильтр HEPA и ULPA с абсолютной очисткой (удаляет 99,999995% микроорганизмов).

Фильтры грубой и тонкой очистки располагаются в центральном кондиционере, а фильтры HEPA и ULPA - непосредственно в воздухораспределителях.

Фильтры HEPA и ULPA

В зависимости от размеров помещения, давления воздуха, способа размещения мебели определяется количество и характеристики воздухозаборников и воздухораспределителей.

Существует ряд правил, которые нужно учитывать в ходе проектирования вытяжной вентиляции чистых помещений:

Необходимо поддерживать положительный дисбаланс давления воздуха в чистых помещениях. Перепад давления должен составлять не менее 10 Па при закрытых дверях.
На этапе проектирования важно учесть высоту потолков. Если они выше 2,7 м, то более рационально использовать способ локальной вентиляции рабочего места. В этом случае поток чистого воздуха поступает непосредственно в то место, где человек работает.
Для помещений длиной до 4,5 м вместо фальшпола устанавливаются настенные решетки на высоте от 0,6 м до 0,9 м . Направленная струя воздуха обволакивает комнату и движется к решеткам, постепенно вытесняя загрязненный воздух.
«Чистые» комнаты следует располагать около тех помещений, в которых уровень чистоты максимально высокий.
Для строительства чистых помещений используются исключительно экологические материалы с высокой герметичностью, что позволит поддерживать стабильную циркуляцию воздуха.
В чистых помещениях нужно применять HEPA-фильтры и CAV-регуляторы: первые обеспечивают высокое качество очистки подаваемого воздуха, а вторые определяют порционность его подачи.

Ниже представлены наиболее оптимальные системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений.

А) Однонаправленный поток поддается через вентиляционную решетку.

Б) Воздух поддается в разные стороны за счет диффузоров, расположенных на потолке.

В) Однонаправленный поток поступает в комнату за счет перфорированной панели на потолке.

Г) Воздух подается непосредственно на рабочую зону через воздухораспределитель, расположен на потолке.

Д) Поток чистого воздуха движется в противоположных направлениях за счет оборудования кольцевых воздушных шлангов.

Требования к вентиляции чистых помещений

К системам вентиляции для чистых помещений предъявляются такие требования:

Уменьшение количества вредных примесей и бактерий, что включает в себя ряд таких действий: удаление загрязненного и подача чистого воздуха, ограждение рабочего места от вредных примесей и микроорганизмов, блокирование поступления воздуха из других помещений.
Обеспечение таких параметров воздуха: температура, подвижность, влажность, концентрация вредных примесей.
Препятствие накоплению статического электричества.

Кроме того, система вентиляции чистых помещений направлена на «блокирование» появления таких эффектов:

периодические турбулентные завихрения;
образование пыли на некоторых участках;
отклонение показателей температуры от нормы;
разный уровень влажности на разных участках обслуживаемого помещения.

Требования к воздухообмену

Воздухообмен в комнате определяется через подвижность воздуха, которая измеряется в м/с. Только для стерильных помещений в фармацевтической промышленности закреплено четкое определение необходимого воздухообмена - 0,46 м/с ±0,1 м/с (FDA, США). Рекомендуемые нормы подвижности воздуха для чистых помещений колеблются от 0,35 до 0,52 м/с±20%.

Также на воздухообмен влияет наличие окон. Так, в герметичном помещении без окон производительность воздуха должна быть на 20% выше, чем вытяжка, а в комнате с окнами - на 20%.

Вентиляция чистых помещений является одной из важнейших задач поддержания рабочей среды. Почему же вентиляция играет такую большую роль? Именно очистка воздуха позволяет регулировать состояние помещения, нормы которого прописаны в ГОСТе. Существует несколько критериев, по которым помещение относят к одному из девяти классов чистоты, каждый из которых характеризуется степенью очистки воздуха от примесей. Поэтому в технологически чистых помещениях должна применяться вентиляция на нескольких уровнях.

Каким должен быть воздух в чистом помещении?

Пыль и бактерии содержатся в любом воздухе в виде аэрозольных частиц. Вентиляция чистых помещений позволяет поддерживать максимально разрешенное количество пыли и бактерий для данного класса помещений.

Сквозняк, сухость воздуха или его повышенная влажность - враги чистого помещения. Поэтому система вентиляции регулирует состояние воздуха, создавая оптимальные условия для работы в этой среде.

Подача воздуха регулируется автоматикой, а значит перепадов давления, вызванных переходом воздуха из одного помещения в другое, быть не должно. Таким образом, стерильность и герметичность помещений поддерживается автоматически.

Система очистки воздуха в чистых помещениях - это сложная автоматизированная группа фильтров. Фильтры воздуха чистых помещений делятся на фильтры грубой очистки, тонкой очистки и микрофильтры.

Воздух проходит фильтрацию от грубых частиц, тонкую очистку, а потом сверхтонкую очистку в микрофильтрах. Таким образом, в комнату попадает только воздух, отвечающий нормативам ГОСТа, а значит избавленный от пыли и микроорганизмов на 99,9%.

Каков механизм вентиляции и воздухообмена?

В любой комнате рано или поздно скапливаются посторонние примеси в виде аэрозольных частиц. Свежая порция очищенного воздуха поступает в помещение таким образом, что поток свежего воздуха вытесняет примеси. Это называется ламинарным потоком, так как он направлен в одну сторону. Несколько таких потоков создают воздухообмен в комнате. Они направлены либо параллельно друг другу, либо, как это часто бывает в больших помещениях, в разные стороны, чтобы потоки не пересекались. В больших комнатах потоки регулируют так, чтобы воздух поступал непосредственно в рабочую зону. Воздухозаборники находятся ниже, «грязный» воздух благодаря созданной вентиляции движется к ним.

Приточно-вытяжная вентиляционная система чистых помещений включает в себя также теплообменные установки и увлажнитель воздуха. Они создают такой микроклимат, который является комфортным для человека и поддерживает оптимальную рабочую среду.

Вентиляция позволяет сохранять постоянные значения температуры, влажности, избавляет от пыли и от большинства микроорганизмов.