مرجع طراحی اتاق تمیز بلند

۱. تحلیل ویژگی‌های اتاق‌های تمیز بلند

(1). اتاق‌های تمیز بلند ویژگی‌های ذاتی خود را دارند. به طور کلی، اتاق‌های تمیز بلند عمدتاً در فرآیند پس از تولید استفاده می‌شوند و عموماً برای مونتاژ تجهیزات بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها به تمیزی بالایی نیاز ندارند و دقت کنترل دما و رطوبت بالا نیست. تجهیزات در طول فرآیند تولید گرمای زیادی تولید نمی‌کنند و افراد نسبتاً کمی در آنجا حضور دارند.

(2). اتاق‌های تمیز بلند معمولاً دارای سازه‌های قاب بزرگی هستند و اغلب از مواد سبک استفاده می‌کنند. صفحه بالایی معمولاً تحمل بار زیاد را آسان نمی‌کند.

(3). تولید و توزیع ذرات گرد و غبار برای اتاق‌های تمیز مرتفع، منبع اصلی آلودگی با اتاق‌های تمیز عمومی متفاوت است. علاوه بر گرد و غبار تولید شده توسط افراد و تجهیزات ورزشی، گرد و غبار سطحی بخش بزرگی را تشکیل می‌دهد. طبق داده‌های ارائه شده توسط مقالات، تولید گرد و غبار در حالت سکون یک فرد 105 ذره در دقیقه بر نفر است و تولید گرد و غبار در حالت حرکت 5 برابر حالت سکون محاسبه می‌شود. برای اتاق‌های تمیز با ارتفاع معمولی، تولید گرد و غبار سطحی به این صورت محاسبه می‌شود که تولید گرد و غبار سطحی 8 متر مربع از زمین معادل تولید گرد و غبار یک فرد در حالت استراحت است. برای اتاق‌های تمیز مرتفع، بار تصفیه در ناحیه فعالیت پرسنل پایین‌تر بیشتر و در ناحیه فوقانی کمتر است. در عین حال، با توجه به ویژگی‌های پروژه، لازم است ضریب ایمنی مناسبی برای ایمنی و در نظر گرفتن آلودگی گرد و غبار پیش‌بینی نشده در نظر گرفته شود. تولید گرد و غبار سطحی این پروژه بر اساس تولید گرد و غبار سطحی 6 متر مربع از زمین است که معادل تولید گرد و غبار یک فرد در حالت استراحت است. این پروژه بر اساس ۲۰ نفر شاغل در هر شیفت محاسبه شده است و تولید گرد و غبار پرسنل تنها ۲۰٪ از کل تولید گرد و غبار را تشکیل می‌دهد، در حالی که تولید گرد و غبار پرسنل در یک اتاق تمیز عمومی حدود ۹۰٪ از کل تولید گرد و غبار را تشکیل می‌دهد.

2. دکوراسیون اتاق تمیز کارگاه‌های بلند

دکوراسیون اتاق تمیز عموماً شامل کف اتاق تمیز، پنل‌های دیواری، سقف‌ها و تهویه مطبوع، روشنایی، حفاظت در برابر آتش، آبرسانی و زهکشی و سایر محتویات مربوط به اتاق‌های تمیز است. طبق الزامات، پوشش ساختمان و دکوراسیون داخلی اتاق تمیز باید از موادی با خاصیت هوابندی خوب و تغییر شکل کم در هنگام تغییر دما و رطوبت استفاده کند. دکوراسیون دیوارها و سقف‌ها در اتاق‌های تمیز باید الزامات زیر را برآورده کند:

(1). سطوح دیوارها و سقف‌ها در اتاق‌های تمیز باید صاف، هموار، عاری از گرد و غبار، عاری از تابش خیره‌کننده، به راحتی قابل پاک کردن گرد و غبار و دارای سطوح ناهموار کمتری باشند.

(2). اتاق‌های تمیز نباید از دیوارهای بنایی و دیوارهای گچ‌کاری شده استفاده کنند. در صورت لزوم استفاده از آنها، باید کار خشک انجام شود و از استانداردهای گچ‌کاری با درجه بالا استفاده شود. پس از گچ‌کاری دیوارها، سطح رنگ باید رنگ‌آمیزی شود و رنگی انتخاب شود که ضد شعله، بدون ترک، قابل شستشو، صاف و به راحتی جذب آب، خراب شدن و کپک زدن نشود. به طور کلی، دکوراسیون اتاق تمیز عمدتاً پانل‌های دیواری فلزی با پوشش پودری بهتر را به عنوان مصالح دکوراسیون داخلی انتخاب می‌کند. با این حال، برای کارخانه‌های بزرگ، به دلیل ارتفاع زیاد کف، نصب پارتیشن‌های پانل دیواری فلزی دشوارتر است و استحکام ضعیف، هزینه بالا و عدم توانایی تحمل وزن را به همراه دارد. این پروژه ویژگی‌های تولید گرد و غبار اتاق‌های تمیز در کارخانه‌های بزرگ و الزامات مربوط به تمیزی اتاق را تجزیه و تحلیل کرد. روش‌های مرسوم دکوراسیون داخلی پانل دیواری فلزی اتخاذ نشد. پوشش اپوکسی روی دیوارهای اصلی مهندسی عمران اعمال شد. برای افزایش فضای قابل استفاده، هیچ سقفی در کل فضا تعیین نشد.

۳. سازماندهی جریان هوا در اتاق‌های تمیز بلند

طبق منابع علمی، برای اتاق‌های تمیز بلند، استفاده از سیستم تهویه مطبوع اتاق تمیز می‌تواند حجم کل هوای ورودی سیستم را تا حد زیادی کاهش دهد. با کاهش حجم هوا، اتخاذ سازماندهی منطقی جریان هوا برای دستیابی به اثر تهویه مطبوع تمیزتر، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. لازم است از یکنواختی سیستم تهویه و هوای برگشتی اطمینان حاصل شود، گرداب و چرخش جریان هوا در محل کار تمیز کاهش یابد و ویژگی‌های انتشار جریان هوای ورودی افزایش یابد تا به اثر رقیق‌سازی جریان هوای ورودی، به طور کامل عمل شود. در کارگاه‌های تمیز بلند با الزامات تمیزی کلاس 10000 یا 100000، می‌توان به مفهوم طراحی فضاهای بلند و بزرگ برای تهویه مطبوع راحت اشاره کرد، مانند استفاده از نازل‌ها در فضاهای بزرگ مانند فرودگاه‌ها و سالن‌های نمایشگاه. با استفاده از نازل‌ها و منبع هوای جانبی، جریان هوا می‌تواند در مسافت طولانی پخش شود. منبع هوای نازلی راهی برای دستیابی به منبع هوا با تکیه بر جت‌های پرسرعتی است که از نازل‌ها خارج می‌شوند. این دستگاه عمدتاً در مکان‌های تهویه مطبوع در اتاق‌های تمیز بلند یا فضاهای ساختمان‌های عمومی با ارتفاع زیاد از کف استفاده می‌شود. نازل، هوای جانبی را تأمین می‌کند و نازل و خروجی هوای برگشتی در یک طرف قرار گرفته‌اند. هوا به طور متمرکز از چندین نازل که در فضا قرار گرفته‌اند، با سرعت بالاتر و حجم هوای بیشتر خارج می‌شود. جت پس از طی مسافتی مشخص به عقب جریان می‌یابد، به طوری که کل منطقه تهویه مطبوع در منطقه جریان مجدد قرار می‌گیرد و سپس خروجی هوای برگشتی که در پایین قرار دارد، آن را به واحد تهویه مطبوع برمی‌گرداند. ویژگی‌های آن سرعت بالای تأمین هوا و برد طولانی است. جت، هوای داخل را به شدت مخلوط می‌کند، سرعت به تدریج کاهش می‌یابد و یک جریان هوای چرخشی بزرگ در داخل ساختمان تشکیل می‌شود، به طوری که منطقه تهویه مطبوع میدان دمایی و میدان سرعت یکنواخت‌تری به دست می‌آورد.

۴. مثال طراحی مهندسی

یک کارگاه تمیز و مرتفع (۴۰ متر طول، ۳۰ متر عرض، ۱۲ متر ارتفاع) به یک فضای کاری تمیز زیر ۵ متر، با سطح تصفیه استاتیک ۱۰۰۰۰ و دینامیک ۱۰۰۰۰۰، دمای tn = ۲۲℃±۳℃ و رطوبت نسبی fn = ۳۰٪ تا ۶۰٪ نیاز دارد.

(1). تعیین سازماندهی جریان هوا و فرکانس تهویه

با توجه به ویژگی‌های کاربردی این اتاق تمیز بلند که بیش از 30 متر عرض دارد و سقف ندارد، روش تأمین هوای کارگاه تمیز مرسوم برای برآورده کردن الزامات استفاده دشوار است. روش تأمین هوای لایه‌ای نازل برای اطمینان از دما، رطوبت و تمیزی محل کار تمیز (زیر 5 متر) اتخاذ شده است. دستگاه تأمین هوای نازل برای دمیدن به طور یکنواخت روی دیوار جانبی چیده شده است و دستگاه خروجی هوای برگشتی با یک لایه میرایی به طور یکنواخت در ارتفاع 0.25 متری از زمین در قسمت پایین دیوار جانبی کارگاه چیده شده است و یک فرم سازماندهی جریان هوا را تشکیل می‌دهد که در آن محل کار از نازل برمی‌گردد و از سمت متمرکز برمی‌گردد. در عین حال، به منظور جلوگیری از ایجاد منطقه مرده در هوای ناحیه کاری غیر تمیز بالای ۵ متر از نظر تمیزی، دما و رطوبت، کاهش تأثیر تابش سرما و گرما از سقف فضای باز بر روی ناحیه کاری و تخلیه به موقع ذرات گرد و غبار تولید شده توسط جرثقیل بالایی در حین کار و استفاده کامل از هوای تمیز منتشر شده در بیش از ۵ متر، ردیفی از خروجی‌های هوای برگشتی نواری کوچک در ناحیه تهویه مطبوع غیر تمیز چیده شده و یک سیستم هوای برگشتی گردشی کوچک تشکیل می‌دهند که می‌تواند آلودگی ناحیه غیر تمیز بالایی را به ناحیه کاری تمیز پایینی تا حد زیادی کاهش دهد.

با توجه به سطح پاکیزگی و انتشار آلاینده‌ها، این پروژه فرکانس تهویه ۱۶ ساعت در ساعت را برای منطقه تمیز با تهویه مطبوع زیر ۶ متر و اگزوز مناسب را برای منطقه غیر تمیز بالایی با فرکانس تهویه کمتر از ۴ ساعت در ساعت اتخاذ می‌کند. در واقع، میانگین فرکانس تهویه کل کارخانه ۱۰ ساعت در ساعت است. به این ترتیب، در مقایسه با تهویه مطبوع تمیز کل اتاق، روش تأمین هوای نازل لایه‌ای تمیز نه تنها فرکانس تهویه منطقه تمیز با تهویه مطبوع را بهتر تضمین می‌کند و با سازماندهی جریان هوای کارخانه با دهانه بزرگ مطابقت دارد، بلکه حجم هوای سیستم، ظرفیت خنک‌کنندگی و قدرت فن را نیز تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

(2). محاسبه تأمین هوای نازل جانبی

اختلاف دمای هوای ورودی

فرکانس تهویه مورد نیاز برای تهویه مطبوع اتاق تمیز بسیار بیشتر از تهویه مطبوع عمومی است. بنابراین، استفاده کامل از حجم زیاد هوای تهویه مطبوع اتاق تمیز و کاهش اختلاف دمای هوای ورودی با جریان هوای ورودی نه تنها می‌تواند ظرفیت تجهیزات و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد، بلکه آن را برای اطمینان از دقت تهویه مطبوع منطقه تهویه مطبوع اتاق تمیز نیز مساعدتر می‌کند. اختلاف دمای هوای ورودی محاسبه شده در این پروژه ts = 6℃ است.

اتاق تمیز دارای دهانه نسبتاً بزرگی با عرض 30 متر است. لازم است الزامات همپوشانی در ناحیه میانی رعایت شود و اطمینان حاصل شود که ناحیه کاری فرآیند در ناحیه هوای برگشتی قرار دارد. در عین حال، الزامات سر و صدا نیز باید در نظر گرفته شود. سرعت تأمین هوای این پروژه 5 متر بر ثانیه، ارتفاع نصب نازل 6 متر و جریان هوا از نازل در جهت افقی ارسال می‌شود. این پروژه جریان هوای تأمین هوای نازل را محاسبه کرد. قطر نازل 0.36 متر است. طبق منابع، عدد ارشمیدس 0.0035 محاسبه شده است. سرعت تأمین هوای نازل 4.8 متر بر ثانیه، سرعت محوری در انتها 0.8 متر بر ثانیه، سرعت متوسط ​​0.4 متر بر ثانیه و سرعت متوسط ​​جریان برگشتی کمتر از 0.4 متر بر ثانیه است که الزامات استفاده از فرآیند را برآورده می‌کند.

از آنجایی که حجم هوای جریان هوای ورودی زیاد و اختلاف دمای هوای ورودی کم است، تقریباً با جت همدما برابر است، بنابراین طول جت به راحتی قابل تضمین است. طبق عدد ارشمیدس، محدوده نسبی x/ds = 37m قابل محاسبه است که می‌تواند نیاز به همپوشانی 15 متری جریان هوای ورودی در طرف مقابل را برآورده کند.

(3). درمان شرایط تهویه مطبوع

با توجه به ویژگی‌های حجم زیاد هوای رفت و اختلاف دمای کم هوای رفت در طراحی اتاق تمیز، از هوای برگشت به طور کامل استفاده می‌شود و هوای برگشت اولیه در روش تصفیه تهویه مطبوع تابستانی حذف می‌شود. حداکثر نسبت هوای برگشت ثانویه اتخاذ می‌شود و هوای تازه فقط یک بار تصفیه شده و سپس با مقدار زیادی هوای برگشت ثانویه مخلوط می‌شود، در نتیجه گرمایش مجدد از بین می‌رود و ظرفیت و مصرف انرژی عملیاتی تجهیزات کاهش می‌یابد.

(4). نتایج اندازه‌گیری مهندسی

پس از اتمام این پروژه، یک آزمایش مهندسی جامع انجام شد. در مجموع 20 نقطه اندازه‌گیری افقی و عمودی در کل کارخانه نصب شد. میدان سرعت، میدان دما، تمیزی، نویز و غیره کارخانه تمیز تحت شرایط استاتیک آزمایش شد و نتایج اندازه‌گیری واقعی نسبتاً خوب بود. نتایج اندازه‌گیری شده تحت شرایط کاری طراحی به شرح زیر است:

سرعت متوسط ​​جریان هوا در خروجی هوا 3.0 ~ 4.3 متر بر ثانیه و سرعت در محل اتصال دو جریان هوای مخالف 0.3 ~ 0.45 متر بر ثانیه است. فرکانس تهویه محل کار تمیز 15 بار در ساعت تضمین شده است و تمیزی آن در کلاس 10000 اندازه‌گیری شده است که به خوبی الزامات طراحی را برآورده می‌کند.

میزان نویز سطح A در فضای داخلی در خروجی هوای برگشتی ۵۶ دسی‌بل است و سایر مناطق کاری همگی زیر ۵۴ دسی‌بل هستند.

۵. نتیجه‌گیری

(1). برای اتاق‌های تمیز بلند با الزامات نه چندان بالا، می‌توان از دکوراسیون ساده‌ای استفاده کرد تا هم الزامات استفاده و هم الزامات پاکیزگی برآورده شود.

(2). برای اتاق‌های تمیز بلند که فقط نیاز است سطح تمیزی ناحیه زیر ارتفاع مشخصی، کلاس 10000 یا 100000 باشد، روش تأمین هوای نازل‌های تهویه مطبوع لایه‌ای تمیز، روشی نسبتاً اقتصادی، کاربردی و مؤثر است.

(3). برای این نوع اتاق‌های تمیز بلند، یک ردیف از خروجی‌های هوای برگشتی نواری در قسمت بالای محل کار غیر تمیز قرار داده شده است تا گرد و غبار ایجاد شده در نزدیکی ریل‌های جرثقیل را از بین ببرد و تأثیر تابش سرما و گرما از سقف بر روی محل کار را کاهش دهد، که می‌تواند نظافت و دما و رطوبت محل کار را بهتر تضمین کند.

(4). ارتفاع یک اتاق تمیز بلند بیش از 4 برابر یک اتاق تمیز عمومی است. در شرایط عادی تولید گرد و غبار، باید گفت که بار تصفیه فضای واحد بسیار کمتر از یک اتاق تمیز عمومی با درجه تمیزی پایین است. بنابراین، از این منظر، می‌توان فرکانس تهویه را کمتر از فرکانس تهویه اتاق تمیز توصیه شده توسط استاندارد ملی GB 73-84 تعیین کرد. تحقیقات و تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که برای اتاق‌های تمیز بلند، فرکانس تهویه به دلیل ارتفاع متفاوت منطقه تمیز متفاوت است. به طور کلی، 30٪ تا 80٪ فرکانس تهویه توصیه شده توسط استاندارد ملی می‌تواند الزامات تصفیه را برآورده کند.