ГОСТ Р 56638-2015 Чистые помещения. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Общие требования

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Феде­ральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

РАЗРАБОТАН ООО «Инвар-проект»

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 «Обеспечение промышленной чистоты»

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 октября 2015 г. № 1558-ст

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в го­довом (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «На­циональные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежеме­сячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». В слу­чае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информаци­онного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет (gost.ru).

© Стандартинформ, 2015

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распростра­нен в качестве официального издания без разрешения национального органа Россий­ской Федерации по стандартизации.

Введение

Чистые помещения широко применяются в электронной, приборостроительной, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, в производстве ме­дицинских изделий, в больницах и т. д. Они стали неотъемлемой частью многих со­временных процессов и средством защиты человека, материалов и продукции от за­грязнений.

К настоящему времени действует комплекс стандартов ИСО 14644 (ГОСТ Р ИСО 14644), которые устанавливают классификацию чистых помещений, требования к мо­ниторингу, методам испытаний, проектированию, эксплуатации и др.

Ряд нормативных документов устанавливает требования к системам вентиляции и кондиционирования общего назначения без учета специфики чистых помещений. В то же время чистые помещения требуют особого подхода, поскольку они требуют ис­пользования высокоэффективных фильтров очистки воздуха ЕРА, HEPA и ULPA, высо­кой кратности воздухообмена, поддержания перепадов давления воздуха между по­мещениями и пр.

Эти факторы, а также рост объемов строительства чистых помещений обуслов­ливают необходимость разработки специального стандарта по системам вентиляции и кондиционирования в чистых помещениях.

Цель настоящего стандарта — дать общие требования к системам вентиляции и кондиционирования чистых помещений, которые позволят задать требования к этим системам, разработать соответствующие разделы проекта, выполнить монтаж и испы­тания чистых помещений и затем эксплуатировать их.

Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к системам вентиляции и конди­ционирования чистых помещений и чистых зон.

В стандарте не рассматриваются требования к системам вентиляции и конди­ционирования общего назначения (не связанные с чистыми помещениями), установ­ленные строительными и другими стандартами, нормами и правилами.

Стандарт не устанавливает специальные требования, определяемые технологи­ей производства конкретных видов продукции, особенностями обращения с опасными материалами и отходами (токсичными, радиоактивными, содержащими патогенные микроорганизмы и пр.), а также требованиями безопасности труда, на которые распро­страняются другие нормативные документы.

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие до­кументы:

ГОСТ Р ЕН 13779-2007 Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требова­ния к системам вентиляции и кондиционирования

ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002 Чистые помещения и связанные с ними контроли­руемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию

ГОСТ Р ЕН 779-2014 Фильтры очистки воздуха общего назначения. Определе­ние технических характеристик

ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010 Высокоэффективные фильтры очистки воздуха EPA, HEPA и ULPA. Часть 1. Классификация, методы испытаний, маркировка.

ГОСТ Р 56190-2014 Чистые помещения. Методы энергосбережения

ГОСТ Р 52539-2006 Чистота воздуха в лечебных учреждениях. Общие требования

СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуа­лизированная редакция СНиП 41-01-2003

СП 2.2.1.1312-03 Гигиенические требования к проектированию вновь строящих­ся и реконструируемых промышленных предприятий

П р и м е ч а н и е — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего поль­зования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандарти­зации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Нацио­нальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по вы­пускам ежемесячно издаваемого информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт (документ), на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта (документа) с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт (доку­мент), на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта (документа) с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утвер­ждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт (документ), на который дана датирован­ная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт (документ) отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Термины и определения

В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями:

чистое помещение: 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.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.1.1]

чистая зона: Пространство, в котором контролируется концентрация взве­шенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимуму поступление, выделение и удержание частиц внутри зоны, и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например, температуру, влажность и давление.

П р и м е ч а н и е — Чистая зона может быть открытой или замкнутой и находиться как внутри, так и вне чистого помещения.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.1.2]

состояния чистого помещения

построенное: Состояние, в котором монтаж чистого помещения завершен, все обслуживающие системы подключены, но отсутствует производственное оборудо­вание, материалы и персонал.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.4.1]

оснащенное: Состояние, в котором чистое помещение укомплектовано оборудованием и действует по соглашению между заказчиком и исполнителем, но пер­сонал отсутствует.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.4.2]

эксплуатируемое: Состояние, в котором чистое помещение функциониру­ет установленным образом с установленной численностью персонала, работающего в соответствии с документацией.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.4.3]

однонаправленный поток воздуха: Контролируемый поток воздуха с по­стоянной скоростью и примерно параллельными линиями тока по всему поперечному сечению чистой зоны.

П р и м е ч а н и е — Поток воздуха такого типа непосредственно уносит частицы из чис­той зоны.

[ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002, статья 3.11]

неоднонаправленный поток воздуха: Распределение воздуха, при котором поступающий в чистую зону воздух смешивается с внутренним воздухом посредством подачи струи приточного воздуха.

[ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002, статья 3.6]

рекуперация тепла: повторное использование тепла воздуха, удаляемого из помещений (здания).

рециркуляция воздуха: Повторная подача части вытяжного воздуха в по­мещение (систему помещений) после фильтрации.

виды потоков воздуха в системе вентиляции и кондиционирования

приточный воздух, L_П: Воздух, подаваемый в помещение системой венти­ляции и кондиционирования.

наружный воздух, L_Н: Атмосферный воздух, поступающий в систему вен­тиляции и кондиционирования для подачи в обслуживаемое помещение.

вытяжной воздух, L_B: Воздух, выходящий из помещения через систему принудительной вентиляции.

удаляемый воздух, L_у: Часть вытяжного воздуха, удаляемая в атмосферу.

рециркуляционный воздух, L_р: Часть вытяжного воздуха, повторно посту­пающая в систему вентиляции и кондиционирования.

П р и м е ч а н и е — К рециркуляционному воздуху может добавляться наружный воздух. При рециркуляции часть вытяжного воздуха после фильтрации может возвращаться в то же помещение (местная рециркуляция) или распределяться по нескольким помещениям.

инфильтрация воздуха, L_и: Поступление воздуха в помещение извне из-за неплотностей в ограждающих конструкциях.

эксфильтрация воздуха, L_э: Утечка воздуха за пределы помещения из-за неплотностей в ограждающих конструкциях помещения.

утечка: Непредусмотренный поток воздуха через неплотности в конст­рукции.

[ГОСТ Р ЕН 13779-2007, статья 5.1]

класс чистоты: Уровень чистоты по взвешенным в воздухе частицам, при­менимый к чистому помещению или чистой зоне, выраженный в терминах «Класс N ИСО», который определяет максимально допустимые концентрации (частиц/м³) для заданных диапазонов размеров частиц.

[ГОСТ ИСО 14644-1-2002, статья 2.1.4]

время восстановления: Время снижения концентрации частиц в помеще­нии в 100 раз по сравнению с начальной, достаточно большой концентрацией частиц.

П р и м е ч а н и е — Методика определения времени восстановления приведена в ГОСТ Р ИСО 14644-3 (В.12.3).

[ГОСТ Р 56190-2014, статья 3.1]

кратность воздухообмена N: Отношение расхода воздуха L (м³/ч) к объе­му помещения V (м³), N = L/V, ч^-1.

[ГОСТ Р 56190-2014, статья 3.2]

расход воздуха L: Количество воздуха, подаваемого в помещение в час, м³/ч.

[ГОСТ Р 56190-2014, статья 3.5]

эффективность вентиляции ε_ν.

Эффективность вентиляции характеризует связь между концентрацией загряз­нений в приточном воздухе, вытяжном воздухе и в зоне дыхания (внутри эксплуати­руемой зоны). Эффективность вентиляции ε_ν вычисляется по формуле:

где ^CEHA — концентрация загрязнений в вытяжном воздухе;

^CIDA — концентрация загрязнений внутри помещения (в зоне дыхания в пределах эксплуатируемой зоны);

^CSUP — концентрация загрязнений в приточном воздухе.

Эффективность вентиляции зависит от распределения воздуха, а также от вида и места нахождения источников загрязнения воздуха. Она может быть разной для раз­личных видов загрязнений. Если происходит полное удаление загрязнений, то эффек­тивность вентиляции равна единице. Более подробно понятие «эффективность венти­ляции» рассмотрено в CR 1752.

П р и м е ч а н и е — Для обозначения данного понятия также широко используется тер­мин «эффективность удаления загрязнений».

[ГОСТ Р ЕН 13779-2007, статья 3.4]

Требования к системам вентиляции и кондиционирования

Общие положения

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха в чистых помещениях вы­полняют (приложения А и В):

• подачу требуемого количества наружного воздуха по санитарным нормам для дыхания человека;
• удаление вредных веществ;
• обеспечение требуемых параметров микроклимата;
• поддержание положительного или отрицательного давления воздуха в поме­щении;
• обеспечение заданной чистоты воздуха (класса чистоты).

Специфическими функциями чистых помещений, определяющими особенности построения систем вентиляции и кондиционирования, являются обеспечение заданной чистоты воздуха (класса чистого помещения или чистой зоны), поддержание перепада давления воздуха и заданного времени восстановления (при необходимости).

Системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений должны обеспе­чивать:

• подачу требуемого количества наружного воздуха по санитарным нормам;
• удаление вредных веществ, выделяемых в воздух помещения (местные вытяжки);
• поддержание перепадов давления воздуха;
• поддержание заданных параметров микроклимата (температура и влажность воздуха) и удаление избытков тепла;
• поддержание заданного класса чистоты.

При проектировании следует оценить требуемый расход воздуха (кратность воз­духообмена) для каждого из этих факторов. Проектная кратность воздухообмена для ка­ждого помещения выбирается по наихудшему (наибольшему) значению.

Если какой-либо фактор требует большей кратности воздухообмена, чем обес­печение чистоты воздуха, то следует принять меры, позволяющие снизить необходи­мую кратность для этого фактора.

П р и м е ч а н и я

• На рисунке 1 штриховыми линиями показаны кратности, превышающие значение для обеспечения чистоты. Если это имеет место для местных вытяжек (местных отсосов), то сле­дует рассмотреть целесообразность применения закрытых систем или иных решений для уменьшения объема вытяжного воздуха.
• Значительные избытки теплоты и влаги, которые приводят к превышению расхода приточного воздуха по сравнению с необходимым для поддержания заданного класса чистоты, следует удалять местными средствами, встроенными в оборудование, а не за счет системы вентиляции и кондиционирования.

При проектировании, испытаниях и эксплуатации систем вентиляции и конди­ционирования следует принимать меры по экономии энергии по ГОСТ Р 56190-2014, учитывая высокий расход воздуха в чистых помещениях.

Минимальный расход наружного воздуха для дыхания людей

В каждое помещение с постоянным пребыванием персонала (более двух часов) должно подаваться достаточное количество наружного воздуха, не ниже установленно­го строительными и санитарными нормами.

Удаление вредных веществ

Для удаления содержащихся в воздухе вредных веществ предусматрива­ются местные вытяжки (местные отсосы).

Для компенсации работы вытяжных установок следует предусмотреть не­обходимый расход приточного воздуха, который должен быть не менее суммарного расхода воздуха от всех вытяжных установок, если допускается их одновременная ра­бота, либо суммарного расхода воздуха при работе вытяжных установок с наибольшим расходом воздуха.

Кратность воздухообмена, необходимая для компенсации вытяжек, опре­деляется как частное от деления суммарного расхода вытяжного воздуха для данного помещения на объем помещения.

Удаление воздуха из помещения должно компенсироваться поступлением приточного воздуха.

Обеспечение микроклимата

Следует предусмотреть регулирование температуры и влажности воздуха (при необходимости) с учетом избытков теплоты и влаги, которые выделяются техно­логическим оборудованием и персоналом.

Параметры микроклимата задаются санитарными нормами и требованиями технологического процесса. При расчете системы вентиляции и кондиционирования воздуха следует учитывать требования экономии энергии. Не допускается устанавли­вать необоснованно жесткие требования к пределам регулирования температуры и влажности воздуха внутри чистых помещений сверх требований нормативных докумен­тов и технологического процесса.

Отдельные технологические процессы (например, фотолитография в про­изводстве микросхем) предъявляют жесткие требования к температуре и влажности воздуха и допустимым пределам их изменения. Жесткие требования к верхнему и/или нижнему пределам регулирования параметров микроклимата предъявляются и к рабо­те с порошками и капсулами в производстве лекарственных средств, что помимо регу­лирования температуры требует осушения или увлажнения воздуха.

Обеспечение перепадов давления воздуха

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 приточ­ного воздуха. В балансе воздухообмена должна учитываться и инфильтрация воздуха, т. е. поступление воздуха из соседних помещений.

Количество воздуха, проходящего через дверную щель (м³/час), определяется по формуле [5]:

где F_g — площадь щели, м²;

       ΔΡ — перепад давления, Па;

       Σε = 0,85 — коэффициент местного сопротивления дверных щелей;

       3600 — число секунд в одном часе.

Обеспечение заданной чистоты воздуха

Однонаправленный поток

Требования к однонаправленному потоку воздуха установлены ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002.

Однонаправленный поток воздуха создается, как правило, в автономных зонах, работающих по принципу рециркуляции воздуха. Рециркуляция воздуха может быть организована как внутри самого помещения (местная рециркуляция), так и с помощью вентиляционной установки за пределами помещения.

Основными параметрами зоны с однонаправленным потоком воздуха являются:

• направление потока (вертикальный или горизонтальный);
• скорость потока воздуха;
• класс чистоты (5 ИСО в эксплуатируемом состоянии, 4 ИСО — 1 ИСО);
• тип фильтров;
• размеры зоны;

П р и м е ч а н и е — Технические решения по обеспечению класса 5 ИСО зависят от со­стояния чистого помещения (чистой зоны), для которых класс чистоты задан:

• в оснащенном состоянии класс 5 ИСО может быть обеспечен неоднонаправленным потоком воздуха (примером служат зоны В по ГОСТ Р 52249).
• в эксплуатируемом состоянии для обеспечения класса 5 ИСО однонаправленный поток обязателен.

Не допускается нахождение какого-либо предмета между источником воздуха (фильтром) и рабочей поверхностью во время использования зоны по назначению. Это следует иметь в виду при выборе направления потока воздуха, расстояния между фильтрами и рабочей поверхностью и при организации рабочего места.

Расстояние между фильтрами и рабочей поверхностью не должно быть необос­нованно большим.

Там, где это возможно, предусматриваются гибкие занавеси или щитки, ограни­чивающие зону и начинающиеся от границы фильтров.

Высота проема от пола до нижней кромки занавеси (щитка) должна быть такой, чтобы скорость потока воздуха в проеме была более 0,2 м/с (ГОСТ Р ИСО 14644-4).

П р и м е ч а н и е — Это требование не всегда выполнимо по условиям применения (технологии) зоны с однонаправленным потоком, например, операционных.

Неоднонаправленный поток

Класс чистоты обеспечивается за счет:

• многоступенчатой фильтрации воздуха;
• выбора фильтров соответствующих классов (таблица 1);
• кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена задает расход воздуха для чистых помещений классов 6 ИСО — 9 ИСО и класса 5 ИСО (оснащенное состояние). Существует два подхода к определению кратности воздухообмена для обеспечения чистоты:

• применение рекомендаций, стандартов и правил;
• расчетный метод.

Методы расчета кратности воздухообмена (расхода воздуха) для обеспечения заданной чистоты воздуха приведены в приложении С.

Выбор фильтров очистки воздуха

Для чистых помещений предусматривается многоступенчатая фильтрация воздуха.

Рекомендуемые классы фильтров для различных классов чистоты и ступеней фильтрации показаны в таблице 1.

Для увеличения срока службы фильтров тонкой очистки (класс F), защиты от на­секомых и в других случаях рекомендуется устанавливать на входе кондиционера фильтры классов М5 или М6.

Последний (финишный) фильтр устанавливается, как правило, в потолке (стене), образующем контур чистого помещения. Для областей применения, требующих кон­троля микробиологической чистоты воздуха (производство лекарственных средств, ле­чебные учреждения, контрольные лаборатории и др.), это требование является обяза­тельным.

При установке финишных фильтров на входе камеры статического давления, выходе кондиционера и других местах воздуховод до контура чистого помещения или камера статического давления должны быть выполнены из материала, не выделяюще­го частиц, например, нержавеющей стали.

Таблица 1 – Рекомендуемые классы фильтров для различных классов чистоты и ступеней фильтрации

Класс чистоты	Вид потока возду­ха*	Классы фильтров
4 ИСО	О	(F7 + F9) + U15**
5 ИСО (эксплуатируемое состоя­ние)	О	(F7 + F9) + H14**
5 ИСО (оснащенное состояние)	О и Н	F7 + F9 + H14
6 ИСО	Н	F7 + F9 + H13
7 ИСО	Н	F7 + F9 + E12
8 ИСО	Н	F7 + F9 + E11
* Н — неоднонаправленный поток воздуха; О — однонаправленный поток воздуха. ** Чистые зоны классов 4 ИСО и 5 ИСО могут выполняться в виде автономных установок с финишными фильтрами U15 и Н14 соответственно. П р и м е ч а н и е — Чистые зоны классов 1 ИСО — 3 ИСО устанавливаются, как правило, в чистых помещениях и воздух в них попадает через фильтры, встроенные в оборудование и чистую зону (U16 для 3 ИСО, U17 для 1 ИСО и 2 ИСО).

Принципиальная схема вентиляции и кондиционирования

Принципиальная схема вентиляции и кондиционирования воздуха (приложение В) включает:

• схематичное представление помещений с нанесением основных воздуховодов в одну линию;
• схемы кондиционеров и вытяжных установок с указанием подводимых сред и их основных параметров;
• температуру и влажность с указанием помещения, по которому они регулируются;
• значения расходов воздуха (наружный, приточный, вытяжной, удаляемый, ре­циркуляционный), а также расходов воздуха за счет инфильтрации и эксфильтрации;
• классы чистоты помещений;
• перепады давления;
• фильтры очитки воздуха с указанием типов;
• клапаны регулирования давления и противопожарные, устанавливаемые в воз­духоводах;
• другую необходимую информацию.

В принципиальной схеме расходы воздуха должны соответствовать таблице ба­лансов воздухообмена.

Баланс воздухообмена

Для каждого помещения должен быть обеспечен баланс воздухообмена, т. е. ра­венство приточного воздуха (с учетом инфильтрации) и воздуха, удаляемого из поме­щения (местная и общеобменная вытяжка, эксфильтрация воздуха). Результаты рас­четов оформляют в виде таблицы и наносят на принципиальную схему вентиляции и кондиционирования воздуха (приложение В).

Указанные выше типы потоков воздуха следует определять для каждого поме­щения и системы в целом. На основе этого рассчитывается баланс воздухообмена, ре­зультаты которого оформляются в виде таблицы и наносятся на принципиальную схе­му вентиляции и кондиционирования воздуха (приложение А).

Регулирование баланса воздухообмена осуществляется с помощью клапанов (регуляторов потока воздуха), устанавливаемых на притоке и/или вытяжке.

Расчет расходов воздуха в чистых помещениях

Расчет расхода наружного воздуха

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.

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;
• подачу требуемого количества наружного воздуха;
• удаление избытков теплоты и влаги и поддержание требуемых параметров микроклимата в помещении;
• компенсацию утечек воздуха из-за перепадов давления.

При определении расхода приточного воздуха (кратности воздухообмена) сле­дует учесть:

• время восстановления класса чистоты после внесения загрязнений в чистое помещение (если требуется);
• параметры микроклимата (температуру и относительную влажность воздуха, скорость движения воздуха);
• требуемый расход наружного воздуха по санитарно-гигиеническим нормам;
• удаление вредных веществ, образующихся в ходе технологического процесса;
• требуемую скорость воздушного потока в зонах с однонаправленным потоком воздуха (в случае, если он решается за счет системы вентиляции, а не при помощи ав­тономных установок).

Эти требования должны выполняться для каждого чистого помещения.

Основные типы систем вентиляции и кондиционирования

Реализация требований к системам вентиляции и кондиционирования может быть выполнена разными средствами исходя из назначения чистого помещения и ус­ловий экономии энергии.

В чистых помещениях могут применяться следующие типы систем вентиля­ции и кондиционирования:

• прямоточная;
• прямоточная с рекуперацией тепла;
• с рециркуляцией воздуха;
• двухуровневая;
• с локальными зонами.

Исходя из конкретных условий, могут применяться и другие системы с учетом капитальных и эксплуатационных затрат.

Локальные установки очистки воздуха могут размещаться как в самом помеще­нии, так и за его пределами. В состав локальной установки, как правило, входят венти­лятор, НЕРА (ЕРА или ULPA) фильтры. При необходимости предусматриваются фильтры для удаления запахов и химические фильтры.

Наиболее распространенные схемы вентиляции и кондиционирования приведе­ны в приложении А.

Проектирование систем вентиляции и кондиционирования

Исходные данные

Задание на проектирование и задание, выдаваемое разработчиком технологиче­ского раздела проекта, должны содержать основные исходные данные для разработки проекта системы вентиляции и кондиционирования воздуха чистых помещений:

1. планы и разрезы помещений и здания с нанесением локальных чистых зон;
2. экспликация помещений с указанием классов чистоты (ГОСТ ИСО 14644-1) или типов зон (ГОСТ Р 52249, приложение 1);
3. категории помещений по взрывопожароопасности;
4. выделение вредных веществ;
5. выделение тепла и влаги от оборудования;
6. численность персонала;
7. характеристика климата района строительства;
8. назначение чистых помещений и/или чистых зон, исходя из того, что требуется защищать:

• • процесс,
  • человека и окружающую среду от процесса,
  • и то, и другое.

Данные о назначении чистого помещения необходимы для правильной органи­зации перепадов давления (положительное, отрицательное) и направления движения воздушных потоков.

Этапы проектирования

Принципиальные решения

Принципиальные решения (концепция проекта, предпроектная документация) разрабатываются в сложных случаях, в частности:

• если предусмотрена разработка принципиальных технологических решений до разработки проектной документации;
• когда структура системы не очевидна и требуется разработка различных вари­антов, например, оценка целесообразности применения открытых или закрытых (изо­лирующих) технологий;
• когда трудозатраты на разработку проектной документации велики (большие и/или сложные объекты) и возможны экономия времени и средств путем выделения этапа разработки принципиальных решений и согласования их с заказчиком.

Проектная документация (стадия П)

В состав документации входят пояснительная записка и графические материалы.

Пояснительная записка включает в себя:

• исходные данные;
• данные об источниках и носителях теплоснабжения, холодоснабжения, пара;
• описание систем отопления;
• описание систем вентиляции и кондиционирования с указанием типов фильт­ров, перепадов давления, изоляции воздуховодов и других характеристик;
• данные о расходах электроэнергии, тепла, холода и пара в зимний и летний периоды;
• данные о резервировании оборудовании;
• обоснование кратностей воздухообмена;
• i-d диаграммы температуры и влагосодержания воздуха;
• описание систем дымоудаления;
• требования к автоматизации вентиляции и кондиционирования;
• описание воздушно-тепловых завес (при необходимости);
• мероприятия по технике безопасности и охране труда;
• мероприятия по энергосбережению;
• другие материалы.

Графические материалы включают в себя:

• принципиальные схемы и характеристику систем вентиляции и кондициони­рования;
• принципиальные схемы и характеристику систем отопления;
• принципиальные схемы и характеристику систем холодоснабжения;
• принципиальные схемы и характеристику дымоудаления;
• таблицы местных вытяжек (местных отсосов);
• планы помещений с указанием перепадов давления и/или перетоков воздуха;
• спецификация основного оборудования вентиляции и кондиционирования;
• другие материалы.

Последовательность разработки проектных решений по вентиляции и кондицио­нированию показана в приложении В.

Рабочая документация

В состав рабочей документации входят:

• общие данные;
• принципиальные схемы вентиляции и кондиционирования;
• планы помещений с нанесением воздуховодов, клапанов, зонтов, канальных фильтров и другого оборудования; указываются сечения возудуховодов;
• планы вентиляционных камер с нанесением кондиционеров, вытяжных устано­вок и другого оборудования;
• планы кровли (при необходимости);
• аксонометрические схемы для всех приточных и вытяжных систем;
• схемы дымоудаления;
• спецификации оборудования;
• другие материалы исходя из особенностей объекта.

Данный перечень документов в проекте не является исчерпывающим.

Требования к материалам воздуховодов

Воздуховоды за пределами чистых помещений должны быть выполнены из кор­розионностойких и не отслаивающихся материалов. Самым распространенным мате­риалом для воздуховодов является сталь горячего цинкования. Толщина цинкового по­крытия должна составлять не менее 40 мкм.

Материал вытяжных воздуховодов должен быть стойким к воздействию агрес­сивных веществ, содержащихся в вытяжном воздухе (при их наличии).

 

Приложение А
(справочное)
Схемы вентиляции и кондиционирования воздуха

А.1 Прямоточная система

Простейшей схемой вентиляции и кондиционирования воздуха является прямо­точная система, когда в помещение подается 100 % наружного воздуха (рисунок А.1).

Эта система неэкономична, поскольку весь поступающий в помещение воздух проходит весь цикл подготовки — от параметров наружного воздуха до требуемых па­раметров воздуха чистого помещения. Для этой системы характерны высокие показа­тели энергозатрат и сниженный срок службы фильтров.

В определенной степени улучшить показатели этой системы позволяет рекуперация тепла (рисунок А.2).

Рисунок А.2 – Прямоточная система вентиляции и кондиционирования с рекуперацией тепла

Прямоточные системы ввиду их неэкономичности применяются только там, где они необходимы и где недопустима рециркуляция воздуха (работа с вредными веществами, опасными патогенными микроорганизмами и пр.).

А.3 Система с рециркуляцией воздуха

Там, где это возможно, применяются системы с рециркуляцией, что позволяет сни­зить энергозатраты в несколько раз по сравнению с прямоточными системами (рис. А.3).

Рисунок А.3 – Одноуровневая система вентиляции и кондиционирования с рециркуляцией

 

А.4 Двухуровневая система

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 (рисунок А.4).

 

Рисунок А.4 – Двухуровневая система вентиляции и кондиционирования

А.5 Местная рециркуляция воздуха

Для создания локальных зон с повышенной чистотой, в том числе зон с однона­правленным потоком (операционные и другие критические зоны) используются фильтро­вентиляционные модули или рециркуляционные установки (рисунок А.5).

Рисунок А.5 – Система вентиляции и кондиционирования
с местной рециркуляцией воздуха

 

Приложение В
(справочное)
Последовательность разработки проектных решений
по вентиляции и кондиционированию

При разработке проекта (проектной документации) систем вентиляции и конди­ционирования чистых помещений решаются как общие задачи для любых помещений, так и специальные задачи для чистых помещений и чистых зон, определяемые видом потока воздуха (однонаправленный и неоднонаправленный) и видом систем (открытые, закрытые).

К общим задачам относятся:

• расчеты расходов приточного, вытяжного и удаляемого воздуха для всех по­мещений;
• расчет расхода наружного воздуха;
• определение возможности рециркуляции воздуха и, если она допустима, расчет доли рециркуляционного воздуха в приточном воздухе (расчет расхода рециркуляци­онного воздуха);
• оценка целесообразности рекуперации тепла и разработка соответствующих решений;
• определение требований к кондиционерам, вытяжным устройствам и другому оборудованию.

Обязательным разделом проектной документации являются таблица балансов воздухообмена (таблица В.1) и принципиальная схема вентиляции и кондиционирова­ния воздуха (рисунок В.1).

Последовательность разработки проектных решений по вентиляции и кондицио­нированию показана на рисунке В.2.

Таблица В.1 – Пример таблицы балансов воздухообмена

№ пом.	Наименование помещения	Тип зоны по GMP (класс чистоты)	Объем поме­щения, м3	Перепад давле­ния, Па	Крат­ность воздухо­обмена, 1/ч	Приток					Вытяжка
						Инфильтра-ция		Принуди­тельный		Всего м3/ч	Эксфильт­рация		Местная		Общеоб­менная		Всего м3/ч
						из пом. №	м3/ч	м3/ч	№№ сис­тем		в пом. №	м3/ч	м3/ч	№№ сис­тем	м3/ч	№№ сис­тем
1	Комната переодевания	К/С	15	15	30	3	100	350	К-1	450	7	100	—	—	350	В-1	450
2	Материальный шлюз	K/С	20	15	15	3	100	200	К-1	300	7	100	—	—	200	В-1	300
3	Технологический коридор	С	60	30	20	4 6	100 100	1000	К-1	1200	1 2	100 100	—	—	1000	В-1	1200
4	Комната переодевания	С/В	20	45	30	5	100	500	К-1	600	3	100	—	—	500	В-1	600
5	Участок наполнения	А/В	70	60	30	—	—	2100	К-1	2100	4	100	—	—	2000	В-1	2100
6	Участок приготовления растворов	С	35	45	30	—	—	1050	К-1	1050	3	100	300	В-2	650	В-1	1050
7…	…Коридор	…К	…100	0…	3	1 2…	…100 100	100	К-1	300	—	—	—	—	300	В-1	300
	…
	…
…	Всего:

Рисунок В.1 – Пример принципиальной схемы вентиляции и кондиционирования воздуха

Рисунок В.2 – Последовательность разработки проектных решений по вентиляции и кондиционированию

 

Приложение С
(справочное)
Расчет расхода воздуха (кратности воздухообмена)
для обеспечения чистоты и времени восстановления

Основным источником загрязнений в чистом помещении является человек. Во многих случаях эмиссия загрязнений от оборудования и конструкций мала по сравне­нию с выделениями от человека, и ею можно пренебречь.

С.1 Расчетный метод определения концентрации частиц

Метод позволяет определить концентрацию частиц в воздухе в зависимости от разных факторов. При расчете используются следующие величины:

L_П — расход приточного воздуха, м³/с;

L_И — объем воздуха, проникающего в помещение из-за негерметичности (ин­фильтрация воздуха), м³/с;

V — объем помещения, м³;

Х — доля рециркуляционного воздуха;

С — концентрация частиц в воздухе помещения, частиц/м³;

C_n — концентрация частиц в воздухе в установившемся режиме, частиц/м³;

C_о — концентрация частиц в воздухе в начальный момент, частиц/м³;

C_I — концентрация частиц в воздухе, поступающем за счет инфильтрации, частиц/м³;

С_нар — концентрация частиц в наружном воздухе, частиц/м³;

t — время, с;

η_нар — эффективность фильтрации наружного воздуха;

η_р — эффективность фильтрации рециркуляционного воздуха;

S — интенсивность выделения частиц внутри помещения частиц/с;

ε_ν — фактор эффективности системы вентиляции, в практике расчетов для чистых помещений принимается ε_ν = 0,7;

Η — эффективность фильтров;

k₁, k₂ — константы.

Кратность воздухообмена определяется по формуле:

Причина	Привносимое число частиц
наружный воздух	(1 − х) × (1− ηнар) × Lп× Снар
рециркуляционный воздух	Х  × (1− ηр) × LП × Ev × C
инфильтрация воздуха	Lи × С1
выделение частиц внутри помещения	S

Из помещения частицы удаляются вытяжным воздухом:

Разница между числом частиц, которые удаляются из помещения и появляются в нем в течение определенного времени, приводит к изменению концентрации частиц в помещении.

Концентрация частиц в чистом помещении в момент времени t определяется по формуле:

Рисунок С.1 – Зависимость концентрации частиц от времени после пуска чистого помещения

Рядом нормативных документов задано, что величина Т_в не должна превышать 15-20 мин. Это означает, что по истечении этого времени чистое помещение будет ра­ботать в стационарном режиме, т. е. величина C_var должна быть пренебрежимо малой.

При проектировании полезно строить графики зависимости концентрации частиц от времени (рисунок С.1), которые наглядно показывают динамику переходного режима и стабилизацию работы чистого помещения.

Длительность переходного процесса дает величину Т_в.

Значение концентрации частиц в стационарном режиме определяет класс чисто­го помещения.

При проектировании решается обратная задача: по заданной концентрации час­тиц (классу чистоты) определяется необходимый объем приточного воздуха и крат­ность воздухообмена (рисунок С.2).

Рисунок С.2 – Подбор кратности воздухообмена в зависимости от класса чистоты и эффективности фильтрации воздуха

В практической работе удобно пользоваться программой расчета чистоты возду­ха в чистых помещениях, разработанной фирмой «Camfil» (Швеция) [2].

С.2 Упрощенный метод оценки кратности воздухообмена

Самый простой подход к оценке требуемого расхода приточного воздуха без учета инфильтрации и других элементов формулы (С.5) состоит в использовании формулы (С.6):

где С – средняя концентрация частиц в воздухе в 1 м³;

Е – суммарная эмиссия частиц в чистом помещении (например, 5×10⁶ частиц с размерами ≥0,5 мкм в мин);

60 – число минут в часе;

       L_п – расход приточного воздуха, м³/ч.

Оценка кратности воздухообмена для чистых помещений с заданным предель­ным уровнем микробных загрязнений может быть определена следующем образом.

Отправной точкой в расчете является оценка эмиссии микроорганизмов от лю­дей и оборудования. Если выделение микроорганизмов оборудованием и поступление их извне мало, то число микроорганизмов в 1 м³ воздуха приблизительно равно:

Эти методы могут использоваться для ориентировочной оценки кратности воздухообмена. В проект следует закладывать данные с достаточным запасом.

 

	Библиография
[1]	Чистые помещения. Под ред. А. Е. Федотова. М., АСИН­КОМ, 2003 г., 576 с., ил.
[2]	Густавссон Я. Вычисление чистоты чистого помещения — «Технология чистоты» . 1999, № 1, с. 21-25

 

УДК 543.275.083:628.511:006. 354	ОКС 13.040.01; 19.020	Т 58                ОКП 63 1000 94 1000
Ключевые слова: чистые помещения, вентиляция и кондиционирование воздуха, про­ектирование, расход воздуха, кратность воздухообмена