Расход воздуха в турбулентно вентилируемых чистых помещениях: что и как считать

Что вы узнаете из этой статьи:

• Кратность воздухообмена в чистых помещениях (от 10 до 100) определяется не комфортом, а необходимостью поддерживать строгий класс чистоты и удалять загрязнения от персонала и оборудования.
• Главный источник загрязнений в чистых помещениях — это персонал, который может генерировать миллионы частиц и сотни микроорганизмов в минуту.

Рециркуляция воздуха допустима и экономически оправдана, но требует строгого контроля давления и доли свежего воздуха для предотвращения накопления загрязнений.

Время чтения: 4–6 минут

В помещениях с кондиционированным воздухом — офисах, торговых залах — кратность воздухообмена подбирается из расчёта создания комфортных условий. Обычно она составляет от 2 до 10. В таких зонах этого достаточно, чтобы поддерживать микроклимат и удалять избыточное тепло.

Однако в турбулентно вентилируемых чистых помещениях требования совершенно иные. Согласно источнику, кратность воздухообмена в них должна составлять от 10 до 100. Это необходимо не для комфорта, а для:

• разбавления загрязнений, попадающих в воздух от персонала и оборудования,
• поддержания требуемого класса чистоты,
• удаления частиц и микроорганизмов из рабочей зоны.

Почему просто «много воздуха» — не решение

Для повышения экономичности систем вентиляции обычно используется рециркуляция — часть воздуха после фильтрации возвращается обратно в помещение. Но при этом необходимо сохранять:

• устойчивое избыточное давление,
• оптимальную долю приточного наружного воздуха (как правило, от 2 до 10 % от общего объема подачи).

Если помещение герметично и нагрузка по загрязнению невысока — свежего воздуха требуется меньше. Но если в помещении установлено оборудование с высокими тепловыделениями или источниками загрязнений, эта доля увеличивается.

Как рассчитывается необходимый расход воздуха

В отличие от офисов, где расчёт подачи воздуха ведётся от теплопритоков, в чистых помещениях главный критерий — объём загрязнений, поступающих в воздух. То есть:

• количество частиц и бактерий,
• активность персонала,
• эффективность фильтров,
• особенности процессов и оборудования.

Формула для оценки чистоты воздуха

Для турбулентно вентилируемых помещений в книге приведено приближенное уравнение:

Концентрация аэрозольных загрязнений (частиц/м³)= Генерация частиц в минуту/Объём подаваемого воздуха (м³/мин)

Это уравнение применимо только для систем с хорошо перемешанным воздухом, и подразумевает, что подаваемый воздух очищен до требуемого уровня.

Что и кто загрязняет воздух

Главный источник загрязнений — персонал. Пример из книги:

• один человек в халате или спецовке генерирует до

2×10⁶ частиц ≥ 0,5 мкм/мин,

300 000 частиц ≥ 5,0 мкм,

и около 160 частиц-носителей микроорганизмов.

Если использовать комбинезон, перчатки, обувь, шлем — генерация снижается. Но даже в этом случае цифры остаются значительными:

до 10⁶ частиц ≥ 0,5 мкм/мин и 16 частиц-носителей микроорганизмов.

С оборудованием ситуация сложнее: данных о генерации загрязнений мало, но в книге подчёркивается, что в ряде случаев она может достигать нескольких миллионов частиц ≥ 0,5 мкм/мин.

Биологическая нагрузка: считать по бактериям

Оценка воздушной чистоты по аэрозольным частицам — полезна, но для биозагрязнений чаще используют расчёты по количеству бактерий, потому что персонал — основной источник микроорганизмов.

Выводы для проектировщика

1. Кратность воздухообмена от 10 до 100 — это инженерная необходимость, а не рекомендация «с запасом».

2. Расход воздуха определяется не площадью и не тепловой нагрузкой, а объёмом загрязнений, возникающих в помещении.

3. Рециркуляция воздуха допустима и необходима, но с контролем давления и доли приточного воздуха.

4. Одежда персонала — важнейший фактор генерации частиц. Переоценивать её эффективность не стоит.

5. Проект без расчёта по загрязнениям — это риск нарушения чистоты даже при соблюдении всех нормативов по «вентиляции в целом».

Присоединяйтесь к нашему Telegram каналу : https://t.me/CleanRoomInSights

Канал №1 о чистых помещениях. Кладезь практических знаний от экспертов GMLPANEL.

Проектирование, строительство, обслуживание — всё, что должен знать подрядчик, проектировщик или владелец производства.

Без воды — только то, что работает в реальности.