На начальном этапе проектирования чистых помещений, когда идёт прорисовка принципиальных решений — технолог проекта/заказчик уже имеют на руках классы чистоты и требуемые перепады давления в проектируемых помещениях, понимая весь тех. процесс, для которого эти помещения организуются.
На этом этапе, специалист по вентиляции может провести анализ выданных технологических решений, в рамках своих компетенций.
NB! Понимание каскадов давления в помещениях специалистом, их квалифицированная оценка, а также умение анализировать перетоки воздуха с целью создания избыточного давления или разряжения — лежит в зоне ответственности проектировщика по Вентиляции (ОВиК) в том числе.
Огромную роль в защите классифицируемых помещений и организации каскадирования — выполняют переходные воздушные шлюзы.
Давайте попробуем разобраться в их классификации и как на них организуется перепад. Чтобы это сделать придётся обращаться к зарубежным источникам, т.к. в Российской нормативной и справочной литературе о них написано очень мало. Ну, что же, давайте попробуем, начнём с определения.
Воздушный шлюз — ограниченное пространство с двумя или несколькими дверями, расположенное между двумя или несколькими помещениями, например, разных классов чистоты, предназначенное для разделения воздушных сред помещений при входе в них и используемое как для перехода персонала, так и для перемещения материалов; [3]
В зависимости от относительного уровня давления в помещении воздушные шлюзы можно классифицировать следующим образом, согласно [1]:
- Каскадный (Cascading): давление в воздушном шлюзе промежуточное, между давлениями в чистой комнате и примыкающем коридоре;
- Пузырь (Bubble): давление в воздушном шлюзе превышает давление в чистом помещении и примыкающем коридоре;
- Затвор (Sink): Давление в воздушном шлюзе ниже давления в чистых помещениях и примыкающем коридоре;
- Двухкамерный (Dual-Compartment): воздушный шлюз типа «Пузырь» и «Затвор» соединены.
В таблице ниже — я подготовил перевод на русский, в каких случаях AHSRAE [1] описывает применение того или иного типа.
Примечание:
1. Не рекомендуется устанавливать в чистых помещениях повышенное отрицательное давление. Если только, это помещение не окружено другими чистыми помещениями, неочищенный загрязненный воздух может просачиваться через неплотности в ограждающих конструкциях.
2. В коридоре для обслуживания чистых помещений часто должно быть слегка положительное или нейтральное давление. Не рекомендуется проектировать отрицательное давление в коридоре, если не используется двухкамерный тип тамбур‐шлюза.
Аналогичные типы воздушных шлюзов также представлены в ISPE [4] (п. 8.3.3).
От туда можно выделить, что для для закрытой двери площадью 2 квадратных метра требуется менее 160 куб.м/час воздуха для создания достаточного избыточного давления (10Па) в помещении. По факту воздуха требуется ещё меньше, т.к. современные двери для чистых помещений очень герметичные, с двойным уплотнением и выпадающим порогом.
Также следует заметить, что для указанных выше типов воздушных шлюзов, там приводятся рекомендуемые перепады на дверях. Давайте на них посмотрим.
Для воздушного шлюза типа «Каскад» (Cascade):
— Нормальный перепад давления (через шлюз) между классифицируемыми пространствами составляет от 10 до 15 Па. Давление внутри воздушного шлюза устанавливается в пределах между двумя смежными помещениями, в зависимости от того, какая дверь открыта. Перепад давления в каскадном воздушном шлюзе измеряется по всей длине воздушного шлюза, а не через каждую дверь. Таким образом, когда открывается только одна дверь воздушного шлюза, сохраняется требуемый перепад давлений между классифицируемыми помещениями.
Воздушные шлюзы должны иметь собственные ветки приточного и вытяжного воздуха. Количество приточного воздуха, поступающего в каскадный воздушный шлюз, обычно равно количеству удаляемого воздуха, выходящему из него (т.к. соотношение эксфильтрации и инфильтрации одинаковое), так что утечка через двери создает желаемое соотношения перепада.
Для воздушного шлюза типа «Пузырь» (Bubble):
— Нормальное расчетное значение давления при закрытых дверях между помещениями должно составлять 10-15 Па через весь шлюз. Из за строительных допусков или условий в соседних помещениях перепады давления на каждой двери могут быть разными, но это не считается проблемой. Обычно рассчитано таким образом, чтобы оно было примерно на 5-8 Па выше более высокого из двух давлений в помещении. Количество приточного воздуха в этот тип шлюза должно быть намного больше количества удаляемого воздуха из этого шлюза, который может быть равен нулю, если имеется достаточная утечка в соседние помещения.
NB! Касательно последнего абзаца, лучше так не делать, и всегда оборудовать данные шлюзы веткой вытяжной вентиляции с клапаном переменного расхода. Бывает, что по расчёту количество эксфильтрующегося воздуха больше требуемой кратности воздухообмена для класса чистоты воздушного шлюза. В таком случае лучше повысить кратность и организовать вытяжку для автоматического контроля устанавливаемого давления в помещении воздушного шлюза, иначе процесс перепадов будет неконтролируемый.
Для воздушного шлюза типа «Затвор» (Sink):
— Нормальное расчетное давление между классами должно составлять также 10-15 Па при закрытых дверях. Как и в случае с типом «Пузырь», перепады давления на каждой двери могут быть разными. Давление в данном типе шлюза обычно рассчитано таким образом, чтобы оно было примерно на 5-8 Па ниже меньшего из двух давлений в помещении. Несмотря на то, что из шлюзе преобладает вытяжка, рекомендуется подавать небольшое количество воздуха в данный шлюз, чтобы ускорить время восстановления.
Про Двухкамерный (Dual-Compartment) в ISPE [2] не сказано ни слова, однако можно провести аналогию, соблюдая простые правила:
- перепад между классами должен составлять 10-15 Па при закрытых дверях.
- минимальные перепад на одной двери воздушного шлюза может быть установлен 5Па согласно таблице 8.9 [5]
В дополнении к вышесказанному, хочу привести таблицу (в английском варианте смотри таблицу 8.6 [4]), в которой указывается минимальный перепад давления (∆P) в чистых помещениях соответствующих классов, а также рекомендация по устройству воздушного тамбур шлюза, в каких случаях он необходим при переходе из одной чистой зоны в другую, а в каких случаях достаточно просто организовать перепад давления на двери, соединяющей участки.
Думаю, на этом можно подводить итоги:
- Не требуется устанавливать воздушный шлюз при разнице чистоты в один класс, достаточно организовать требуемый перепад.
- Требуемый перепад давления между чистыми помещениями рекомендуется устанавливать через весь воздушный-шлюз, а не через каждую его дверь.
Спасибо за внимание. Надеюсь данная информация оказалась для Вас полезной. Поблагодарить, покритиковать или задать вопрос можно написав на почту (nikolaev.hvac@gmail.com) или в Телеграм @NHVAC
Ссылочные материалы:
[1] «Chapter 19. ASHRAE Handbook_HVAC Applications 2019» [2] «ISPE-good practice guide-HVAC 2009» [3] «Приказ Минпромторга России от 14.06.2013 N916 (ред. от 18.12.2015) «Об утверждении Правил надлежащей производственной практики» (Зарегистрировано в Минюсте России 10.09.2013 N 29938)» [4] «ISPE-good practice guide-HVAC 2009» [5] «ASHRAE DESIGN GUIDE for CLEANROOMS 2017»