ТАЗА БӨЛМЕНІҢ НЕГІЗГІ ТАЛДАУЫ

Кіріспе

Таза бөлме ластануды бақылаудың негізі болып табылады. Таза бөлме болмаса, ластануға сезімтал бөлшектерді жаппай өндіру мүмкін емес. FED-STD-2-де таза бөлме ауаны сүзу, тарату, оңтайландыру, құрылыс материалдары мен жабдықтары бар бөлме ретінде анықталады, онда бөлшектердің тиісті тазалық деңгейіне жету үшін ауадағы бөлшектердің концентрациясын бақылау үшін арнайы тұрақты жұмыс процедуралары қолданылады.

Таза бөлмеде жақсы тазалық әсеріне қол жеткізу үшін тек ауа баптағыштарды тазартудың тиісті шараларын қабылдауға ғана емес, сонымен қатар тиісті шараларды қабылдау үшін технологиялық, құрылыстық және басқа да мамандықтар қажет: тек қана ақылға қонымды жобалау ғана емес, сонымен қатар техникалық сипаттамаларға сәйкес мұқият құрылыс және орнату, сондай-ақ таза бөлмені дұрыс пайдалану және ғылыми күтім мен басқару. Таза бөлмеде жақсы нәтижеге қол жеткізу үшін көптеген отандық және шетелдік әдебиеттер әртүрлі көзқарастар тұрғысынан түсіндірілді. Шын мәнінде, әртүрлі мамандықтар арасында идеалды үйлестіруге қол жеткізу қиын, ал дизайнерлерге құрылыс пен орнатудың сапасын, сондай-ақ пайдалану мен басқаруды, әсіресе соңғысын түсіну қиын. Таза бөлмені тазарту шараларына келетін болсақ, көптеген дизайнерлер немесе тіпті құрылысшылар көбінесе олардың қажетті жағдайларына жеткілікті назар аудармайды, бұл қанағаттанарлықсыз тазалық әсеріне әкеледі. Бұл мақалада таза бөлмені тазарту шараларында тазалық талаптарына қол жеткізудің төрт қажетті шарты ғана қысқаша талқыланады.

1. Ауамен жабдықтаудың тазалығы

Ауамен жабдықтау тазалығының талаптарға сай болуын қамтамасыз ету үшін, тазарту жүйесінің соңғы сүзгісінің жұмысы мен орнатылуы маңызды.

Сүзгі таңдауы

Тазарту жүйесінің соңғы сүзгісі әдетте гепа сүзгісін немесе субгепа сүзгісін қолданады. Менің елімнің стандарттарына сәйкес, гепа сүзгілерінің тиімділігі төрт санатқа бөлінеді: А класы ≥99,9%, В класы ≥99,9%, С класы ≥99,999%, D класы (бөлшектер үшін ≥0,1 мкм) ≥99,999% (ультрагепа сүзгілері деп те аталады); субгепа сүзгілері (бөлшектер үшін ≥0,5 мкм) 95~99,9%. Тиімділік неғұрлым жоғары болса, сүзгі соғұрлым қымбат болады. Сондықтан, сүзгіні таңдағанда, біз тек ауамен жабдықтаудың тазалық талаптарын ғана емес, сонымен қатар экономикалық тиімділікті де ескеруіміз керек.

Тазалық талаптары тұрғысынан алғанда, төмен деңгейлі таза бөлмелер үшін төмен өнімді сүзгілерді және жоғары деңгейлі таза бөлмелер үшін жоғары өнімді сүзгілерді пайдалану принципі болып табылады. Жалпы алғанда: 1 миллион деңгей үшін жоғары және орташа тиімді сүзгілерді пайдалануға болады; 10 000-нан төмен деңгейлер үшін субгепа немесе А класындағы гепа сүзгілерін пайдалануға болады; 10 000-нан 100-ге дейінгі деңгейлер үшін В класындағы сүзгілерді пайдалануға болады; ал 100-ден 1-ге дейінгі деңгейлер үшін С класындағы сүзгілерді пайдалануға болады. Әрбір тазалық деңгейі үшін таңдауға болатын екі түрлі сүзгі бар сияқты. Жоғары өнімді немесе төмен өнімді сүзгілерді таңдау нақты жағдайға байланысты: қоршаған ортаның ластануы ауыр болғанда немесе үй ішіндегі шығару коэффициенті үлкен болғанда немесе таза бөлме ерекше маңызды болғанда және үлкен қауіпсіздік факторын қажет еткенде, осы немесе осы жағдайлардың бірінде жоғары класты сүзгіні таңдау керек; әйтпесе, төмен өнімді сүзгіні таңдауға болады. 0,1 мкм бөлшектерді бақылауды қажет ететін таза бөлмелер үшін бақыланатын бөлшектер концентрациясына қарамастан D класындағы сүзгілерді таңдау керек. Жоғарыда айтылғандар тек сүзгі тұрғысынан ғана. Шын мәнінде, жақсы сүзгіні таңдау үшін таза бөлменің, сүзгінің және тазарту жүйесінің сипаттамаларын толық ескеру қажет.

Сүзгіні орнату

Ауамен жабдықтаудың тазалығын қамтамасыз ету үшін тек білікті сүзгілердің болуы жеткіліксіз, сонымен қатар мыналарды қамтамасыз ету қажет: а. Сүзгінің тасымалдау және орнату кезінде зақымдалмағанын; ә. Орнату тығыздығын. Бірінші мәселеге жету үшін құрылыс және монтаждау персоналы жақсы дайындалған болуы керек, олар тазарту жүйелерін орнатуды біледі және білікті орнату дағдыларына ие болуы керек. Әйтпесе, сүзгінің зақымдалмағанын қамтамасыз ету қиын болады. Бұл тұрғыда терең сабақтар бар. Екіншіден, орнату тығыздығы мәселесі негізінен орнату құрылымының сапасына байланысты. Жобалау нұсқаулығында әдетте мыналар ұсынылады: бір сүзгі үшін ашық типті орнату қолданылады, сондықтан ағып кету орын алса да, ол бөлмеге ағып кетпейді; дайын HEPA ауа шығысын пайдалану арқылы тығыздықты қамтамасыз ету де оңай. Бірнеше сүзгілердің ауасы үшін соңғы жылдары гель тығыздағышы және теріс қысым тығыздағышы жиі қолданылады.

Гель тығыздағышы сұйықтық бактарының қосылысының тығыз болуын және жалпы раманың бірдей көлденең жазықтықта болуын қамтамасыз етуі керек. Теріс қысыммен тығыздау сүзгі мен статикалық қысым қорабы мен рама арасындағы қосылыстың сыртқы перифериясын теріс қысым күйінде ұстау үшін қолданылады. Ашық типтегі орнату сияқты, ағып кету болса да, ол бөлмеге ағып кетпейді. Шын мәнінде, орнату рамасы тегіс және сүзгінің ұшы орнату рамасымен біркелкі жанасқан кезде, кез келген орнату түрінде сүзгіні орнату тығыздығы талаптарына сәйкестендіру оңай болуы керек.

2. Ауа ағынын ұйымдастыру

Таза бөлменің ауа ағынын ұйымдастыруы жалпы кондиционерленген бөлмеден ерекшеленеді. Ол ең таза ауаны алдымен жұмыс аймағына жеткізуді талап етеді. Оның функциясы - өңделген нысандарға ластануды шектеу және азайту. Осы мақсатта ауа ағынын ұйымдастыруды жобалау кезінде келесі қағидаттарды ескеру қажет: жұмыс аймағынан тыс ластануды жұмыс аймағына әкелмеу үшін құйынды ағындарды азайту; шаңның дайындамаға ену мүмкіндігін азайту үшін екінші реттік шаңның ұшып кетуіне жол бермеуге тырысу; жұмыс аймағындағы ауа ағыны мүмкіндігінше біркелкі болуы керек, ал оның жел жылдамдығы технологиялық және гигиеналық талаптарға сай болуы керек. Ауа ағыны қайтарылатын ауа шығысына ағатын кезде, ауадағы шаң тиімді түрде алынып тасталуы керек. Әр түрлі тазалық талаптарына сәйкес әртүрлі ауа жеткізу және қайтару режимдерін таңдаңыз.

Әртүрлі ауа ағыны ұйымдарының өзіндік сипаттамалары мен ауқымдары бар:

(1). Тік бір бағытты ағын

Біркелкі төмен қарай ауа ағынын алу, технологиялық жабдықтарды орналастыруды жеңілдету, күшті өзін-өзі тазарту мүмкіндігі және жеке тазарту қондырғылары сияқты жалпы қондырғыларды жеңілдету сияқты ортақ артықшылықтардан басқа, ауамен жабдықтаудың төрт әдісінің де өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар: толық жабылған HEPA сүзгілерінің кедергісі төмен және сүзгіні ауыстыру циклі ұзақ, бірақ төбенің құрылымы күрделі және құны жоғары; бүйірлік жабылған HEPA сүзгісінің үстіңгі жеткізілімінің және толық тесікті пластиналы үстіңгі жеткізілімнің артықшылықтары мен кемшіліктері толық жабылған HEPA сүзгісінің үстіңгі жеткізіліміне қарама-қайшы. Олардың ішінде, жүйе үздіксіз жұмыс істемеген кезде толық тесікті пластиналы үстіңгі жеткізілім тесік пластинасының ішкі бетінде шаң жинауға оңай, ал нашар күтім тазалыққа белгілі бір әсер етеді; тығыз диффузорлы үстіңгі жеткізілім араластыру қабатын қажет етеді, сондықтан ол тек 4 м-ден асатын биік таза бөлмелерге жарамды және оның сипаттамалары толық тесікті пластиналы үстіңгі жеткізілімге ұқсас; Екі жағында торлары және қарама-қарсы қабырғалардың түбінде біркелкі орналасқан қайтарылатын ауа шығыстары бар пластина үшін қайтарылатын ауа әдісі тек екі жағындағы таза аралығы 6 м-ден аз таза бөлмелерге ғана жарамды; бір жақты қабырғаның түбінде орналасқан қайтарылатын ауа шығыстары тек қабырғалары арасында аз қашықтық бар (мысалы, ≤<2~3 м) таза бөлмелерге ғана жарамды.

(2). Көлденең бір бағытты ағын

Тек бірінші жұмыс аймағы ғана 100 тазалық деңгейіне жете алады. Ауа екінші жаққа ағып кеткенде, шаң концентрациясы біртіндеп артады. Сондықтан, ол тек бір бөлмедегі бірдей процесс үшін әртүрлі тазалық талаптары бар таза бөлмелерге ғана жарамды. Ауа беру қабырғасында HEPA сүзгілерін жергілікті орналастыру HEPA сүзгілерін пайдалануды азайтып, бастапқы инвестицияларды үнемдеуге мүмкіндік береді, бірақ жергілікті жерлерде құйындар бар.

(3). Турбулентті ауа ағыны

Саңылау пластиналарын үстіңгі жағынан жеткізудің және тығыз диффузорларды үстіңгі жағынан жеткізудің сипаттамалары жоғарыда аталғандармен бірдей: бүйірлік жеткізудің артықшылықтары құбырларды орналастырудың оңайлығы, техникалық қабаттастырудың қажеті жоқтығы, арзан құны және ескі зауыттарды жаңартуға қолайлылығы. Кемшіліктері - жұмыс аймағындағы жел жылдамдығының үлкен болуы және желдің төменгі жағындағы шаң концентрациясы желдің жоғарғы жағындағыға қарағанда жоғары болуы; HEPA сүзгісінің шығыстарының үстіңгі жағынан жеткізудің артықшылықтары қарапайым жүйе, HEPA сүзгісінің артында құбырлардың болмауы және таза ауа ағынының жұмыс аймағына тікелей жеткізілуінде, бірақ таза ауа ағыны баяу таралады және жұмыс аймағындағы ауа ағыны біркелкі болады; дегенмен, бірнеше ауа шығыстары біркелкі орналастырылған кезде немесе диффузорлары бар HEPA сүзгісінің ауа шығыстары пайдаланылғанда, жұмыс аймағындағы ауа ағынын да біркелкі етуге болады; бірақ жүйе үздіксіз жұмыс істемеген кезде, диффузор шаңның жиналуына бейім.

Жоғарыда айтылғандардың барлығы идеалды күйде және тиісті ұлттық сипаттамаларда, стандарттарда немесе жобалау нұсқаулықтарында ұсынылған. Нақты жобаларда ауа ағынын ұйымдастыру объективті жағдайларға немесе дизайнердің субъективті себептеріне байланысты жақсы жобаланбаған. Жалпыға ортақтары: тік бір бағытты ағын көршілес екі қабырғаның төменгі бөлігінен қайтарылатын ауаны қабылдайды, жергілікті 100 класы жоғарғы жеткізуді және жоғарғы қайтаруды қабылдайды (яғни, жергілікті ауа шығысының астына ілінетін перде қосылмайды), ал турбулентті таза бөлмелер HEPA сүзгісінің ауа шығысын жоғарғы жеткізуді және жоғарғы қайтаруды немесе бір жақты төменгі қайтаруды (қабырғалар арасындағы үлкен аралық) қабылдайды және т.б. Бұл ауа ағынын ұйымдастыру әдістері өлшенген және олардың тазалығының көп бөлігі жобалау талаптарына сәйкес келмейді. Бос немесе статикалық қабылдаудың қазіргі сипаттамаларына байланысты, бұл таза бөлмелердің кейбіреулері бос немесе статикалық жағдайларда жобаланған тазалық деңгейіне әрең жетеді, бірақ ластануға қарсы кедергі қабілеті өте төмен, ал таза бөлме жұмыс күйіне өткеннен кейін, ол талаптарға сәйкес келмейді.

Ауа ағынын дұрыс ұйымдастыру жергілікті жерде жұмыс аймағының биіктігіне дейін ілулі перделермен орнатылуы керек, ал 100 000 класы жоғарғы жеткізу және жоғарғы қайтару жүйелерін қабылдамауы керек. Сонымен қатар, қазіргі уақытта көптеген зауыттар диффузорлары бар жоғары тиімді ауа шығыстарын шығарады, ал олардың диффузорлары тек сәндік тесік тақтайшалары болып табылады және ауа ағынын диффузорлау рөлін атқармайды. Дизайнерлер мен пайдаланушылар бұған ерекше назар аударуы керек.

3. Ауа беру көлемі немесе ауа жылдамдығы

Желдету көлемі үй ішіндегі ластанған ауаны сұйылту және кетіру үшін жеткілікті. Әртүрлі тазалық талаптарына сәйкес, таза бөлменің таза биіктігі жоғары болған кезде желдету жиілігін тиісті түрде арттыру керек. Олардың ішінде 1 миллион деңгейлі таза бөлменің желдету көлемі жоғары тиімділіктегі тазарту жүйесіне сәйкес қарастырылады, ал қалғандары жоғары тиімділіктегі тазарту жүйесіне сәйкес қарастырылады; 100 000 таза бөлменің гепа сүзгілері машина бөлмесінде шоғырланған немесе жүйенің соңында субгепа сүзгілері қолданылған кезде желдету жиілігін тиісті түрде 10-20%-ға арттыруға болады.

Жоғарыда келтірілген желдету көлемінің ұсынылған мәндері үшін автор мынаны есептейді: бір бағытты ағынды таза бөлменің бөлме бөлігі арқылы өтетін жел жылдамдығы төмен, ал турбулентті таза бөлменің ұсынылған мәні жеткілікті қауіпсіздік коэффициентімен. Тік бір бағытты ағын ≥ 0,25 м/с, көлденең бір бағытты ағын ≥ 0,35 м/с. Тазалық талаптарын бос немесе статикалық жағдайларда сынаған кезде орындауға болатын болса да, ластануға қарсы қабілеті нашар. Бөлме жұмыс күйіне өткеннен кейін тазалық талаптарға сай келмеуі мүмкін. Бұл мысал оқшауланған жағдай емес. Сонымен қатар, менің елімнің желдеткіш сериясында тазарту жүйелеріне жарамды желдеткіштер жоқ. Әдетте, дизайнерлер көбінесе жүйенің ауа кедергісін дәл есептемейді немесе таңдалған желдеткіштің сипаттамалық қисықтағы қолайлы жұмыс нүктесінде екенін байқамайды, нәтижесінде жүйе іске қосылғаннан кейін көп ұзамай ауа көлемі немесе жел жылдамдығы жобалық мәнге жетпейді. АҚШ федералды стандарты (FS209A~B) таза бөлменің көлденең қимасы арқылы бір бағытты таза бөлменің ауа ағынының жылдамдығы әдетте 90 фут/мин (0,45 м/с) деңгейінде сақталатынын және бүкіл бөлмеде кедергі болмаған жағдайда жылдамдықтың біркелкі еместігі ±20% шегінде болатынын белгіледі. Ауа ағыны жылдамдығының кез келген айтарлықтай төмендеуі өзін-өзі тазалау уақытының және жұмыс орындары арасындағы ластанудың ықтималдығын арттырады (1987 жылдың қазан айында FS209C жарияланғаннан кейін шаң концентрациясынан басқа барлық параметрлік көрсеткіштер үшін ешқандай ережелер енгізілген жоқ).

Осы себепті автор бір бағытты ағын жылдамдығының қазіргі отандық жобалау мәнін тиісті түрде арттыру орынды деп санайды. Біздің бөлімше мұны нақты жобаларда жасады және әсері салыстырмалы түрде жақсы. Турбулентті таза бөлменің ұсынылатын мәні салыстырмалы түрде жеткілікті қауіпсіздік факторымен, бірақ көптеген дизайнерлер әлі де сенімді емес. Нақты жобаларды жасаған кезде олар 100 000-сыныпты таза бөлменің желдету көлемін сағатына 20-25 есеге дейін, 10 000-сыныпты таза бөлмені сағатына 30-40 есеге дейін және 1000-сыныпты таза бөлмені сағатына 60-70 есеге дейін арттырады. Бұл жабдықтың қуатын және бастапқы инвестицияны ғана емес, сонымен қатар болашақта техникалық қызмет көрсету және басқару шығындарын да арттырады. Шын мәнінде, мұны істеудің қажеті жоқ. Менің елімнің ауаны тазарту бойынша техникалық шараларын құрастырған кезде Қытайдағы 100-ден астам таза бөлме зерттеліп, өлшенді. Көптеген таза бөлмелер динамикалық жағдайларда сыналды. Нәтижелер 100 000 таза бөлмелердің ≥10 рет/сағ, 10 000 таза бөлмелердің ≥20 рет/сағ және 1000 таза бөлмелердің ≥50 рет/сағ желдету көлемдері талаптарға сай келетінін көрсетті. АҚШ Федералдық Стандартында (FS2O9A~B) келесілер көзделген: бір бағытты емес таза бөлмелер (100 000, 10 000, 10 000, 2,44~3,66 м), бөлменің биіктігі 8~12 фут (2,44~3,66 м), әдетте бүкіл бөлме кем дегенде 3 минут сайын желдетілетінін ескеру (яғни 20 рет/сағ). Сондықтан, жобалау сипаттамасында үлкен артық коэффициент ескерілген, және дизайнер желдету көлемінің ұсынылған мәніне сәйкес қауіпсіз таңдай алады.

4. Статикалық қысым айырмашылығы

Таза бөлмеде белгілі бір оң қысымды ұстап тұру - таза бөлменің жобаланған тазалық деңгейін сақтау үшін ластанбауын немесе аз ластануын қамтамасыз етудің маңызды шарттарының бірі. Теріс қысымды таза бөлмелер үшін де, теріс қысымды таза бөлменің тазалығын сақтау үшін белгілі бір оң қысымды ұстап тұру үшін тазалық деңгейі оның деңгейінен төмен емес көршілес бөлмелер немесе люкс бөлмелер болуы керек.

Таза бөлменің оң қысым мәні барлық есіктер мен терезелер жабық болған кездегі ішкі статикалық қысым сыртқы статикалық қысымнан жоғары болған кездегі мәнді білдіреді. Тазарту жүйесінің ауа беру көлемі қайтарылатын ауа көлемі мен шығарылатын ауа көлемінен жоғары болу әдісімен қол жеткізіледі. Таза бөлменің оң қысым мәнін қамтамасыз ету үшін беру, қайтару және шығару желдеткіштері жақсырақ бір-бірімен құлыпталған болуы керек. Жүйе қосылған кезде алдымен беру желдеткіші іске қосылады, содан кейін қайтарылатын және шығарылатын желдеткіштер іске қосылады; жүйе өшірілген кезде алдымен шығару желдеткіші өшіріледі, содан кейін жүйе қосылған және өшірілген кезде таза бөлменің ластануына жол бермеу үшін қайтарылатын және беру желдеткіштері өшіріледі.

Таза бөлменің оң қысымын ұстап тұру үшін қажетті ауа көлемі негізінен техникалық қызмет көрсету құрылымының ауа өткізбеушілігімен анықталады. Менің елімде таза бөлме құрылысының алғашқы кезеңдерінде, қоршау құрылымының ауа өткізбеушілігінің нашарлығына байланысты, ≥5Pa оң қысымды ұстап тұру үшін сағатына 2-ден 6 есеге дейін ауа беру қажет болды; қазіргі уақытта техникалық қызмет көрсету құрылымының ауа өткізбеушілігі айтарлықтай жақсарды, және сол оң қысымды ұстап тұру үшін сағатына 1-ден 2 есеге дейін ауа беру қажет; және ≥10Pa ұстап тұру үшін сағатына 2-ден 3 есеге дейін ауа беру қажет.

Менің елімнің жобалау сипаттамаларында [6] әртүрлі дәрежедегі таза бөлмелер мен таза аймақтар мен таза емес аймақтар арасындағы статикалық қысым айырмашылығы 0,5 мм H2O (~5Pa) кем болмауы керек, ал таза аймақ пен сыртқы кеңістік арасындағы статикалық қысым айырмашылығы 1,0 мм H2O (~10Pa) кем болмауы керек деп көрсетілген. Автор бұл мән үш себеп бойынша тым төмен болып көрінеді деп санайды:

(1) Оң қысым таза бөлменің есіктер мен терезелер арасындағы саңылаулар арқылы үй ішіндегі ауаның ластануын басу немесе есіктер мен терезелер қысқа уақытқа ашылған кезде бөлмеге енетін ластаушы заттарды азайту қабілетін білдіреді. Оң қысымның мөлшері ластануды басу қабілетінің күшін көрсетеді. Әрине, оң қысым неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жақсы (бұл кейінірек талқыланады).

(2) Оң қысым үшін қажетті ауа көлемі шектеулі. 5Па оң қысым және 10Па оң қысым үшін қажетті ауа көлемі сағатына шамамен 1 рет ерекшеленеді. Неге мұны істемеске? Әрине, оң қысымның төменгі шегін 10Па деп қабылдаған дұрыс.

(3) АҚШ Федералдық Стандартында (FS209A~B) барлық кіреберістер мен шығыстар жабық болған кезде, таза бөлме мен кез келген көршілес төмен тазалық аймағы арасындағы ең аз оң қысым айырмашылығы 0,05 дюйм су бағанасы (12,5Па) болатыны белгіленген. Бұл мән көптеген елдерде қабылданған. Бірақ таза бөлменің оң қысым мәні неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жақсы. Біздің қондырғының 30 жылдан астам уақыт бойы жүргізілген нақты инженерлік сынақтарына сәйкес, оң қысым мәні ≥ 30Па болғанда, есікті ашу қиын. Егер сіз есікті абайсызда жапсаңыз, ол жарылыс шығарады! Бұл адамдарды қорқытады. Оң қысым мәні ≥ 50~70Па болғанда, есіктер мен терезелер арасындағы саңылаулар ысқырық шығарады, ал әлсіз немесе кейбір сәйкес емес белгілері бар адамдар өздерін ыңғайсыз сезінеді. Дегенмен, елдегі және шетелдегі көптеген елдердің тиісті сипаттамаларында немесе стандарттарында оң қысымның жоғарғы шегін көрсетпейді. Нәтижесінде, көптеген қондырғылар жоғарғы шекті қанша болса да, тек төменгі шекті талаптарға сай болуға тырысады. Автор кездестірген таза бөлмеде оң қысым мәні 100Па немесе одан жоғары, бұл өте жағымсыз әсерлерге әкеледі. Шын мәнінде, оң қысымды реттеу қиын емес. Оны белгілі бір диапазонда басқаруға болады. Шығыс Еуропадағы белгілі бір ел оң қысым мәнін 1-3 мм H2O (шамамен 10~30Па) деп белгілейтіні туралы құжат болды. Автор бұл диапазон қолайлырақ деп санайды.